本发明属于虚拟现实和消防安全的技术领域，具体地涉及一种结合真实灭火器的vr消防体验装置，以及采用该装置的方法。
背景技术
根据数据显示，2016年我国共接到火灾报警30余万起，因火灾导致的死亡人数达到了1582人，全年火灾造成的直接财产损失高达37.2亿元。因此，普及灭火器使用方法，提高消防意识的安全教育迫在眉睫。
目前消防培训和灭火体验有如下两种方式：
(1)采用真实火灾和真实灭火器进行培训和灭火体验。这种方式存在安全隐患，同时限于场地，火势控制等限制，不能满足多数人群体验灭火器的使用方法的需求。
(2)采用纯粹的vr(virtualreality，虚拟现实)方案，模拟火灾现场场景，用vr遥控器手柄替代灭火器进行虚拟灭火操作。这种方式虽然没有安全隐患，但是因为没有真实的灭火器，导致体验者无法真实把握灭火器的使用方法和有效灭火方法。一旦火灾来临，面对真实灭火器会惊慌失措，仍然无法正确操作。
技术实现要素：
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种结合真实灭火器的vr消防体验装置,其既避免了起火灭火的安全隐患，又让体验人员能够使用真实消防器材，从而确实地提高了消防培训的作用，同时也降低了消防培训的成本。
本发明的技术解决方案是：这种结合真实灭火器的vr消防体验装置，其包括vr头盔和灭火器；
vr头盔具有显示系统、数据处理系统、蓝牙无线模块；
灭火器具有喷头、手柄、供电电源模块、蓝牙无线模块，喷头上设置动作传感器和方向传感器，手柄上设置压力传感器；
显示系统中嵌入火灾现场场景，vr头盔佩戴者进入火灾现场场景来操作灭火器，操作手柄产生的压力参数通过压力传感器获得并经蓝牙无线模块传送到数据处理系统，操作喷头产生的动作参数和方向参数通过动作传感器和方向传感器获得并经蓝牙无线模块传送到数据处理系统，这些参数通过数据处理系统获取计算结果，根据计算结果显示系统执行效果展示，vr头盔佩戴者根据效果展示来改进灭火器的喷头和手柄的操作。
本发明通过显示系统中嵌入火灾现场场景，vr头盔佩戴者进入火灾现场场景来操作灭火器，操作手柄产生的压力参数通过压力传感器获得并经蓝牙无线模块传送到数据处理系统，操作喷头产生的动作参数和方向参数通过动作传感器和方向传感器获得并经蓝牙无线模块传送到数据处理系统，这些参数通过数据处理系统获取计算结果，根据计算结果显示系统执行效果展示，vr头盔佩戴者根据效果展示来改进灭火器的喷头和手柄的操作，将虚拟现实与真实灭火器紧密地结合，既避免了起火灭火的安全隐患，又让体验人员能够使用真实消防器材，从而确实地提高了消防培训的作用，同时也降低了消防培训的成本。
还提供了一种结合真实灭火器的vr消防体验装置的方法，包括以下步骤：
(1)vr头盔的显示系统播放火灾现场场景，vr头盔佩戴者进入火灾现场场景来操作灭火器；
(2)操作手柄产生的压力参数通过压力传感器获得并经灭火器的蓝牙无线模块、vr头盔的蓝牙无线模块传送到vr头盔的数据处理系统，操作喷头产生的动作参数和方向参数通过动作传感器和方向传感器获得并经灭火器的蓝牙无线模块、vr头盔的蓝牙无线模块传送到数据处理系统；
(3)步骤(2)的参数通过数据处理系统获取计算结果；
(4)根据计算结果，显示系统执行成功或失败效果展示；
(5)vr头盔佩戴者根据效果展示来改进灭火器的喷头和手柄的操作。
附图说明
图1示出了根据本发明的结合真实灭火器的vr消防体验装置的结构示意图。
图2示出了根据本发明的采用该结合真实灭火器的vr消防体验装置的方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，这种结合真实灭火器的vr消防体验装置，其包括vr头盔和灭火器；
vr头盔具有显示系统、数据处理系统、蓝牙无线模块；
灭火器具有喷头、手柄、供电电源模块、蓝牙无线模块，喷头上设置动作传感器和方向传感器，手柄上设置压力传感器；
显示系统中嵌入火灾现场场景，vr头盔佩戴者进入火灾现场场景来操作灭火器，操作手柄产生的压力参数通过压力传感器获得并经蓝牙无线模块传送到数据处理系统，操作喷头产生的动作参数和方向参数通过动作传感器和方向传感器获得并经蓝牙无线模块传送到数据处理系统，这些参数通过数据处理系统获取计算结果，根据计算结果显示系统执行效果展示，vr头盔佩戴者根据效果展示来改进灭火器的喷头和手柄的操作。
本发明通过显示系统中嵌入火灾现场场景，vr头盔佩戴者进入火灾现场场景来操作灭火器，操作手柄产生的压力参数通过压力传感器获得并经蓝牙无线模块传送到数据处理系统，操作喷头产生的动作参数和方向参数通过动作传感器和方向传感器获得并经蓝牙无线模块传送到数据处理系统，这些参数通过数据处理系统获取计算结果，根据计算结果显示系统执行效果展示，vr头盔佩戴者根据效果展示来改进灭火器的喷头和手柄的操作，将虚拟现实与真实灭火器紧密地结合，既避免了起火灭火的安全隐患，又让体验人员能够使用真实消防器材，从而确实地提高了消防培训的作用，同时也降低了消防培训的成本。
另外，所述vr头盔的显示系统、数据处理系统、蓝牙无线模块集成在手机终端上。这样能够大大地节约成本，而且直接将应用程序做成手机app，更方便推广。
另外，通过手机终端上的摄像头来获取灭火器所在环境的图像，使vr头盔佩戴者接触灭火器，灭火器还具有安全栓。这样使得灭火器更加真实，便于头盔佩戴者从拉开安全栓开始全程体验灭火器的使用。
如图2所示，与装置对应地，还提供了结合真实灭火器的vr消防体验方法，包括以下步骤：
(1)vr头盔的显示系统播放火灾现场场景，vr头盔佩戴者进入火灾现场场景来操作灭火器；
(2)操作手柄产生的压力参数通过压力传感器获得并经灭火器的蓝牙无线模块、vr头盔的蓝牙无线模块传送到vr头盔的数据处理系统，操作喷头产生的动作参数和方向参数通过动作传感器和方向传感器获得并经灭火器的蓝牙无线模块、vr头盔的蓝牙无线模块传送到数据处理系统；
(3)步骤(2)的参数通过数据处理系统获取计算结果；
(4)根据计算结果，显示系统执行成功或失败效果展示；
(5)vr头盔佩戴者根据效果展示来改进灭火器的喷头和手柄的操作。
若灭火失败，所述虚拟现实火灾应用程序进一步判定灭火失败的原因，以包括但不限于文字，图片，雷达图等多种方式并向体验者显示灭火失败的原因和改进措施。
另外，所述vr头盔的显示系统、数据处理系统、蓝牙无线模块集成在手机终端上。
另外，通过虚拟现实技术的凝视方法来执行鼠标输入功能。
另外，所述步骤(1)中火灾现场场景的构建通过拍摄360°全景图像，并导入vr应用中搭建360°场景；或者通过3d模型建模方式。
另外，在所述步骤(1)之前，执行灭火演示步骤：显示系统播放灭火演示教程，所述灭火演示教程包括灭火有效区提示、正确的灭火器操作方法和灭火演示画面，vr头盔佩戴者按提示将灭火剂喷头对准灭火有效区，按压灭火器的手柄，向显示系统中的火源喷射灭火剂，并围绕灭火有效区扫射进行灭火体验操作。由于所述灭火器与所述vr手柄联动，使vr手柄动作触发所述虚拟现实火灾应用程序播放虚拟火灾场景发生火势变化的画面。
另外，在灭火演示步骤和所述步骤(1)之间，执行场景切换步骤：通过vr头盔摄像头或vr头盔连接的手机摄像头将应用画面切换到现实场景界面，使vr头盔佩戴者的视线切换到现实场景状态下，按照灭火训练的步骤，目视选择适合目前火灾场景的正确的灭火器，拔掉安全栓，按照正确的姿势端起灭火器；手持灭火器后，应用画面切换到构建的火灾现场场景，将灭火剂喷头出口对准火灾现场场景中的火源的灭火有效区，按压灭火器的手柄进行灭火体验操作。
另外，所述步骤(4)中，还包括根据计算结果进行评价，当火势变大时，将构建的火灾现场场景切换至远景，并提示体验者远离；当火势变小时，将构建的火灾现场场景切换至近景，并提示体验者靠近。
下面更加详细地描述本发明。
(1)本发明通过对真实灭火器的改造，在灭火器内置蓝牙射频模块，水管喷头的动作传感器模块，供电电源等功能，一方面维持灭火器按压手柄操作和手持水管动作的真实体验，一方面使灭火器与vr一体头盔或头盔内置手机通过蓝牙无线连接，手柄的按压喷射动作以及水管的上下左右前后方等动作方向位置传感数据通过蓝牙传回vr头盔，再现在vr应用程序中。将真实的灭火器与vr场景中的火灾现场结合，用户头戴vr头盔，手持真实灭火器，通过灭火器的手柄操作，喷射灭火剂进行消火体验。
(2)本发明的消防灭火体验场景，可以根据用户的实际需要演练的场所，比如学校工厂商城等，拍摄360°全景图像，并导入vr应用中搭建360°场景，实现逼真的演练效果。在日常熟悉的场景里营造火灾失控的恐怖氛围，提高用户的消防意识。
(3)本发明的消防灭火体验场景，也可以通过3d模型建模方式，在灭火体验的同时，在模型内构建火灾逃生，紧急避难等复杂的火灾场景。
(4)体验者头戴vr头盔，vr头盔的显示终端或vr头盔内置的手机中预存有虚拟现实火灾应用程序，启动虚拟现实消防训练应用程序向体验者播放文字说明，以及语音视频教程，针对不同火灾场景介绍适合的灭火器使用方法；
(5)体验者将应用画面切换到现实场景界面，通过vr头盔摄像头或vr头盔连接的手机摄像头，训练参与者的视线切换到现实场景状态下，按照灭火训练的步骤，目视选择适合目前火灾场景的正确的真实手持灭火器，拔掉安全栓，按照正确的姿势端起灭火器。
(6)手持真实灭火器后，应用画面切换到虚拟火灾场景，将灭火剂喷管出口对准火源，将灭火剂喷管出口对准灭火有效区，按压真实灭火器的开关手柄进行灭火体验操作。
(7)所述虚拟现实消防训练体验应用程序播放灭火演示教程，所述灭火演示教程包括灭火有效区提示、正确的灭火器操作方法和灭火演示画面，体验者按提示将灭火剂喷嘴方向对准灭火有效区，按压所述真实灭火器的开关手柄，向火源喷射灭火剂，并围绕灭火有效区(火源位置)扫射进行灭火体验操作，由于所述灭火器与所述vr手柄联动，使vr手柄动作触发所述虚拟现实火灾应用程序播放虚拟火灾场景发生火势变化的画面。
本发明可用于灭火培训，防灾演练等，体验者是否正确使用灭火器，是否正确喷射灭火，是否对准火源灭火有效区等数据，手机与后台会备份数据，并进行数据分析，归纳总结。体验者无需额外输入数据或信息，正常体验即可。
综上所述，本发明将vr虚拟的火灾场景与真实的灭火器相结合，既避免了对危险的真实火源进行灭火体验的安全隐患，又能让体验人员使用经改装的真实灭火器进行灭火体验，并可在短时间内反复体验，从而能使体验者快速熟悉灭火器并快速掌握灭火器的使用方法，确实地提高了消防培训的效果，同时也降低了消防培训的成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。