三维消防培训及演练评估方法
【专利摘要】本发明涉及一种三维消防培训及演练评估方法，主要解决现有技术中三维消防培训及演练评估数字化程度不高的问题。本发明通过采用一种三维消防培训及演练评估方法，用户通过网络登录到三维消防培训及演练评估平台，实现消防培训及演练的学习和评估，所述三维消防培训及演练评估平台具有“学习”、“操作”、“考核”三维模式，主要包括：（1）消防灭火基础理论培训模块；（2）消防装备操作规程培训模块；（3）典型化工事故案例培训模块；（4）化工事故消防应急演练及评估培训模块；（5）体验式培训环境，多台计算机组建局域网，提供多种和培训场景的交互模式的技术方案较好地解决了上述问题，可用于三维消防培训及演练评估中。
【专利说明】 三维消防培训及演练评估方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种三维消防培训及演练评估方法。
技术背景
[0002]随着我国社会经济和科技的迅速发展，特别是城市化进程的加快，消防工作的重要性越来越突出，消防工作的科技含量越来越高。
[0003]CN201210482894公开了一种基于动作识别的消防演练系统，包括有主机和接入主机的显示器，显示器顶部设置有动作识别盒，动作识别盒内设置有FPGA、DSP, FPGA与DSP双向通讯连接，DSP通过总线与主机连接，动作识别盒侧壁上设置有摄像头，摄像头分别与FPGA及DSP连接，还包括佩戴在人体四肢的套环、模拟灭火器，套环内集成有MCU、接入MCU的惯性测量单元和无线通讯模块，MCU通过无线通讯模块与主机通讯连接，模拟灭火器包括有储气筒、与储气筒连接的气管、与气管的另一端连接的阀门，阀门内置有中心处理单元、接入中心处理单元的力传感器和无线模块，阀门内中心处理单元通过连接的无线模块与主机通讯连接。本发明能够客观地得出操作者的操作的准确度。
[0004]从虚拟现实技术目前发展的状况来看，信息技术发达的国家，正在把虚拟现实技术应用于大规模的军事演习，武器性能评价、武器操纵训练、甚至核武器试验及局部战争中。另外，航空航天领域虚拟风洞，美国波音公司已经开始应用虚拟现实技术去设计飞行产品，设计人员能身临其境观察飞机外形、内部结构及布局效果，利用三维动画对飞行进行动态研究、飞行轨迹研究，对改进飞行器材的不足提供极大的方便，试飞员也可以在实验室内完成模拟飞行，对飞行器材作性能评价。医学上虚拟手术台、模拟人体器官、工程上用来开发工业产品，如波音公司的虚拟飞机以及商业、教育、网络等领域都对虚拟现实技术进行广泛应用研究。
[0005]虚拟现实在石化企业在安全管理、员工培训等方面也有大量的应用案例。如基于虚拟现实石化企业的消防应急演练、事故培训教育等，特别是利用虚拟培训技术对员工进行培训已经成为一种趋势。如英特尔公司开发的虚拟库房员工培训程序，每年仅培训成本就可节省50万美元。这两个项目都将虚拟虚拟现实技术应用到了化工安全中，但是他们主要涉及的是事故展示交流和安全培训，在消防演练培训数字化方面功能不足，从而限制了虚拟现实技术在化工安全中的更广泛的应用。
[0006]“三维消防培训及演练评估方法”就是基于这种需求而产生的。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是现有技术中三维消防培训及演练评估数字化程度不高的问题，提供一种新的三维消防培训及演练评估方法。该方法用于三维消防培训及演练评估中，具有三维消防培训及演练评估数字化程度高的优点。
[0008]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种三维消防培训及演练评估方法，用户通过网络登录到三维消防培训及演练评估平台，实现消防培训及演练的学习和评估；所述三维消防培训及演练评估平台具有“学习”、“操作”、“考核”三维模式，主要包括(I)消防灭火基础理论培训模块；(2)消防装备操作规程培训模块；(3)典型化工事故案例培训模块；(4)化工事故消防应急演练及评估培训模块；(5)体验式培训环境，多台计算机组建局域网，提供多种和培训场景的交互模式；
[0009]其中消防灭火基础理论培训模块包括消防员熟悉的数字数字化和消防培训题库，实现理论学习、答题、评分，支持培训课程的二次开发；消防装备操作规程培训模块，包括消防工具的三维操作培训和人员消防装置的培训，实现包括消防装备操作学习、模拟操作、答题和考评，支持新增消防车及装备培训课程的二次开发；典型化工事故案例培训模块，包括火灾、泄漏事故模拟和典型事故案例讲解，实现在标准数字化场景下事故仿真、事故后装置的状态外观模拟、对事故进行再现培训和讲解、典型事故预案培训；化工事故消防应急演练及评估培训模块，包括典型石油化工生产装置火灾事故作战演练、储运罐区火灾事故作战演练和演练评估及考核功能，实现炼油装置、化工装置、罐区三维仿真培训。
[0010]上述技术方案中，优选地，所述三维消防培训及演练评估平台是建立在企业典型装置的三维数字化场景和三维培训机群的基础上，采用VC++，OpenGL等底层开发工具，开发三维消防演练培训数字化引擎，采用与第三方建模软件工具通用的3ds模型格式文件，生成所需要的三维模型，将消防技术和应急演练专业业务模型与计算机信息技术相结合，实现岗位练兵、消防装备、典型事故培训、事故应急演练和演练评估的三维数字化演练的培训。
[0011]上述技术方案中，优选地，所述三维消防培训及演练评估平台可模拟不同角色的下的消防培训，包括指挥员、战斗员、消防车司机，输入不同权限的用户名可进行不同角色下进行培训。
[0012]上述技术方案中，优选地，所述典型化工事故案例培训模块中实现在标准数字化场景下事故仿真，包括火灾、烟气、泄漏等典型事故形态的数字化模拟，其中火灾模型包括地面流淌火、装置立体火、球罐火、油罐火等。
[0013]上述技术方案中，优选地，所述典型石油化工生产装置火灾事故作战演练包括制作典型的石油化工装置模型:常减压、催化裂化、加氢精制、焦化、乙烯裂解、芳烃；实现在场景中进行灭火技术和作战方案的制定，具备实现动态标注功能，用于作战方案的讲解和培训，实现指挥员案例桌面推演战斗布置；实现通过系统设定脚本，制作典型石油化工装置类型火灾事故的应急演练。
[0014]上述技术方案中，优选地，所述储运罐区火灾事故作战演练包括制作石化企业罐区真实的场景，包括外浮顶罐、内浮顶罐、拱顶罐、球罐等各种类型储罐；实现在罐区中进行灭火技术和作战方案的制定，具备实现标注功能，用于作战方案的讲解和培训，实现指挥员案例桌面推演战斗布置；实现通过系统设定脚本，制作罐区火灾的应急演练。
[0015]上述技术方案中，优选地，所述演练评估及考核功能包括实现在完成对人员演练培训后的演练评估功能、实现在完成对人员培训后的人员考核的功能、通过对考核人员的操作过程与标准答案的差异化比对，对考核人员进行评分，记录其考试成绩。
[0016]上述技术方案中，优选地，消防灭火基础理论培训模块包括“消防六熟悉”内容的三维数字化培训；建立符合消防操作标准的培训题库，并实现题库和训练的三维场景相关联；实现通过系统设定脚本，自定义进行培训题库二次开发[0017]本发明通过对消防培训和演练评估数字化技术的研究，优化目前消防演练培训训练的模式和效果，解决当前训练中普遍存在的真实性差、训练费用高等问题。可以构建一个“虚拟火场”，受训人员置身其中，会感受到近似真实的火场氛围和作战环境，在“虚拟火场”中可以进行“虚拟灭火作战”，能够在近似实战的条件下运用装备去完成各种灭火技术和战术训练，为消防指挥员和消防队员供安全操作培训、应急预案演练等及评估等功能方法及系统，丰富了石化企业消防队演练和培训的支撑手段，方便了消防队日常训练、应急预案查询和应急指挥及演习。配合系统中消防泡沫灭火力量的计算，消防路、消防器械、灭火力量的展示等功能，为员工培训和事故状态下应急救援提供了极大的辅助决策支撑。可见，基于虚拟现实技术的化学事故预案动态推演模拟系统具有其独特的优势，数字化程度高，具有广泛的应用前景。三维消防演练培训将优化目前消防演练培训训练的模式和效果，解决当前训练中普遍存在的真实性差、训练费用高等问题，不但可以为消防支队提供先进的三维安全管理平台，加强消防预案的管理，同时也可以为消防支队提供应急演练和安全培训的平台，在三维场景中进行石化高塔典型事故重现；而且还可以为企业提供基于网络的多人多角色应急演练系统，从而控制事故规模，最大程度上降低事故造成的损失，具有非常好的经济效益和社会效益，取得了较好的技术效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明所述方法适用系统的功能结构示意图。
[0019]下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
【具体实施方式】
[0020]【实施例1】
[0021]三维消防培训及演练评估平台建立在石化企业典型装置的三维数字化场景和三维培训机群的基础上，采用VC++，OpenGL等底层开发工具，开发三维消防演练培训数字化引擎，软件可扩展性强；采用与第三方建模软件工具通用的3ds模型格式文件，通用性强，生成所需要的三维模型；系统将消防技术和应急演练专业业务模型与计算机信息技术相结合，实现岗位练兵、消防装备、典型事故培训、事故应急演练和演练评估的三维数字化演练的培训。三维消防培训及演练评估平台功能结构如图1示。
[0022]实施方式:
[0023]1.三维消防培训及演练评估平台登录
[0024]打开IE浏览器，输入网址，在登录界面输入用户名和密码进行登录。
[0025]平台可模拟不同角色的下的消防培训，包括指挥员、战斗员、消防车司机，输入不同权限的用户名可进行不同角色下进行培训。
[0026]进入平台后，可选择“学习”、“操作”、“考核”三维模式，每种模式下都包括岗位练兵、消防装备、典型事故培训、事故应急演练和演练评估四部分。其中，学习模式为自动式的播放培训课程；操作模式下用户可交互式的答题、操作消防装置、交互的消防演练，但无评分功能；考核模式下在实现操作模式的功能基础上，实现评分及演练评估功能。
[0027]以下主要介绍考核模式下的实施方式。
[0028]2.点击“考核”按钮，使平台进行考核模式。当前状态下，平台可选择岗位练兵、消防装备、典型事故培训、应急演练及演练评估四个培训章节。
[0029]点击“岗位练兵”，平台可选择三维装置场景和三维罐区场景的培训课程，任选其一，如选择三维罐区场景，消防员以第一人称形式操作一个虚拟人进行答题式的培训。虚拟人在三维罐区自行漫游，走到培训点处，平台弹出相关的培训题目，受训人员进行答题，每20个题为一组，答完一组题后系统进行评分。
[0030]点击“消防装备”，可进行消防炮、消防枪等消防工具操作的培训与考核。平台提供了与消防装备实际操作相同的三维模拟培训，可以操作面板上模拟消防装备的各种操作，平台模拟操作规程评分。
[0031 ] 点击“典型事故培训”，平台可进行典型事故案例的培训，可选择三维装置场景和三维罐区场景的培训课程，任选其一，如选择三维罐区场景，指挥员可以学习历史上发生的典型事故案例，并根据事故案例模拟消防救援的过程，平台根据处理情况进行打分。
[0032]点击“应急演练及演练评估”，可选择三维装置场景和三维罐区场景的培训课程，任选其一，可以平台内进行灭火技术和作战方案的制定，灭火方案的标注，用于作战方案的讲解和培训，实现指挥员案例桌面推演战斗布置。
[0033]同时，平台提供了多种和培训场景的交互模式，包括鼠标和键盘操作、操作杆操作。
【权利要求】
1.一种三维消防培训及演练评估方法，用户通过网络登录到三维消防培训及演练评估平台，实现消防培训及演练的学习和评估；所述三维消防培训及演练评估平台具有“学习”、“操作”、“考核”三维模式，主要包括(I)消防灭火基础理论培训模块；(2)消防装备操作规程培训模块；(3)典型化工事故案例培训模块；(4)化工事故消防应急演练及评估培训模块；(5)体验式培训环境，多台计算机组建局域网，提供多种和培训场景的交互模式； 其中消防灭火基础理论培训模块包括消防员熟悉的数字数字化和消防培训题库，实现理论学习、答题、评分，支持培训课程的二次开发；消防装备操作规程培训模块，包括消防工具的三维操作培训和人员消防装置的培训，实现包括消防装备操作学习、模拟操作、答题和考评，支持新增消防车及装备培训课程的二次开发；典型化工事故案例培训模块，包括火灾、泄漏事故模拟和典型事故案例讲解，实现在标准数字化场景下事故仿真、事故后装置的状态外观模拟、对事故进行再现培训和讲解、典型事故预案培训；化工事故消防应急演练及评估培训模块，包括典型石油化工生产装置火灾事故作战演练、储运罐区火灾事故作战演练和演练评估及考核功能，实现炼油装置、化工装置、罐区三维仿真培训。
2.根据权利要求1所述三维消防培训及演练评估方法，其特征在于所述三维消防培训及演练评估平台是建立在企业典型装置的三维数字化场景和三维培训机群的基础上，采用VC++, OpenGL等底层开发工具，开发三维消防演练培训数字化引擎，采用与第三方建模软件工具通用的3ds模型格式文件，生成所需要的三维模型，将消防技术和应急演练专业业务模型与计算机信息技术相结合，实现岗位练兵、消防装备、典型事故培训、事故应急演练和演练评估的三维数字化演练的培训。
3.根据权利要求1所述三维消防培训及演练评估方法，其特征在于所述三维消防培训及演练评估平台可模拟不同角色的下的消防培训，包括指挥员、战斗员、消防车司机，输入不同权限的用户名可进行不同角色下进行培训。
4.根据权利要求1所述三维消防培训及演练评估方法，其特征在于所述典型化工事故案例培训模块中实现在标准数字化场景下事故仿真，包括火灾、烟气、泄漏等典型事故形态的数字化模拟，其中火灾模型包括地面流淌火、装置立体火、球罐火、油罐火等。
5.根据权利要求1所述三维消防培训及演练评估方法，其特征在于所述典型石油化工生产装置火灾事故作战演练包括制作典型的石油化工装置模型:常减压、催化裂化、加氢精制、焦化、乙烯裂解、芳烃；实现在场景中进行灭火技术和作战方案的制定，具备实现动态标注功能，用于作战方案的讲解和培训，实现指挥员案例桌面推演战斗布置；实现通过系统设定脚本，制作典型石油化工装置类型火灾事故的应急演练。
6.根据权利要求1所述三维消防培训及演练评估方法，其特征在于所述储运罐区火灾事故作战演练包括制作石化企业罐区真实的场景，包括外浮顶罐、内浮顶罐、拱顶罐、球罐等各种类型储罐；实现在罐区中进行灭火技术和作战方案的制定，具备实现标注功能，用于作战方案的讲解和培训，实现指挥员案例桌面推演战斗布置；实现通过系统设定脚本，制作罐区火灾的应急演练。
7.根据权利要求1所述三维消防培训及演练评估方法，其特征在于所述演练评估及考核功能包括实现在完成对人员演练培训后的演练评估功能、实现在完成对人员培训后的人员考核的功能、通过对考核人员的操作过程与标准答案的差异化比对，对考核人员进行评分，记录其考试成绩。
8.根据权利要求1所述三维消防培训及演练评估方法，其特征在于所述消防灭火基础理论培训模块包括“消防员熟悉”内容的三维数字化培训；建立符合消防操作标准的培训题库，并实现题库和训练的三维场景相关联；实现通过系统设定脚本，自定义进行培训题库二次开发。`
【文档编号】G09B9/00GK103578315SQ201310488270
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】李磊 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院