一种消防仿真虚拟平台的制作方法

本实用新型涉及消防设备技术领域，具体是一种消防仿真虚拟平台。

背景技术：

消防工作是公安消防部队在新时期的主要任务。近年来，伴随迅猛发展的现代化城市建设，火灾事故的多发性和灭火救援任务的艰巨性日显凸出。消防职业技能训练是消防控制室操作人员为掌握和运用各类自动消防设施而进行的技能训练，其目的是使操作人员了解各类消防设施的基本技术性能、用途和组成，正确识别消防控制室中各类设备和建筑物相关消防设施，熟悉掌握消防设施系统的操作规程和信号处理程序，提高管理水平和应急处置能力，以适应火灾防控和灭火救援作战的需要。

但是现有技术对操作人员进行消防职业技能培训的方式具有下述缺陷：培训周期长，培训效率低，培训成本高，培训出的操作人员的实际操作水平较低；多数以纸上谈兵的方式培训，使得培训出的操作人员操作能力差；在消防监督检查中涉及多种工作流程，传统的教学方式让操作人员难以接受及灵活使用。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种消防仿真虚拟平台，能通过虚拟环境使学员的培训更具效率，而且能够提供灭火救援模拟培训。

为了实现上述问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种消防仿真虚拟平台，包括控制模块、数据库服务器、显示模块、互交模块及训练与考核模块，

所述控制模块分别与所述数据库服务器、所述显示模块、所述互交模块及所述训练与考核模块通讯连接；

所述数据库服务器用于储存所述显示模块的三维模型数据及所述训练与考核模块场景数据，并将三维模型数据及场景数据传输到所述控制模块；

所述显示模块通过所述控制模块接收所述数据库服务器的数据，并用于模拟三维场景中消防设备和消防区域的设置情况，模拟火灾现场环境、风力风向、火情蔓延面积及物质燃烧的火焰和烟雾，模拟展示火场情况和火灾救援指挥的处置流程；

所述互交模块用于对所述显示模块显示的内容进行操控；

所述训练与考核模块通过所述控制模块接收所述数据库服务器的数据，并用于对消防监督检查和灭火救援指挥的模拟训练及考核。

进一步地，所述显示模块包括图像处理站及投影子模块，所述图像处理站用于对所述控制模块的数据进行处理，并将处理后的数据传输到所述投影子模块，所述投影子模块采用背投成像的投影方式和主动立体显示方式。

进一步地，所述控制模块设有三维模型参数设置子模块及训练与考核设置子模块，所述三维模型参数设置子模块用于修改三维场景中消防设备和消防区域的设置情况，修改火灾现场环境、风力风向及火情蔓延面积的显示情况；所述训练与考核设置子模块用于对所述训练与考核模块的模式切换、所述训练与考核模块的环境参数设定。

进一步地，所述训练与考核模块包括多台PC机，使用者通过第三人称的方式完成消防监督检查和灭火救援指挥的训练及考核。

进一步地，所述互交模块包括追踪装置及半实物消防工具，所述追踪装置用于人体动作的捕捉，并将获得人体动作的实时信息传递到所述控制模块中，所述控制模块作用在所述显示模块；所述半实物消防工具用于对所述显示模块模拟火灾的扑救。

进一步地，所述半实物消防工具通过结合所述追踪装置，所述半实物消防工具实时将姿态、空间位置和作用时间的信息传输到所述控制模块，所述控制模块将信息实时反馈到所述显示模块，所述显示模块实时展现火灾情况。

进一步地，还包括流媒体直播模块，所述流媒体直播模块用于将火灾现场的画面投影至所述显示模块，所述流媒体直播模块包括卫星通讯装置及媒体数据服务器，所述媒体数据服务器分别与所述卫星通讯装置及所述控制模块通讯连接，所述媒体数据服务器通过流媒体网络推送的方式将真实火灾的现场视频信号接入所述控制模块，所述控制模块作用与所述显示模块。

本实用新型的有益效果是，数据库服务器存储有大量三维模型数据及火灾环境数据，通过控制模块能够快速调用到显示模块及训练考核模块中，加快了系统响应时间。显示模块模拟三维场景中消防设备和消防区域的设置情况，使学员通过追踪装置在虚拟环境中行现场监督检查，增加学员的实际监督检查能力。显示模块能够模拟火灾现场环境、风力风向、火情蔓延面积及物质燃烧的火焰和烟雾，学员通过使用半实物消防工具对火灾进行扑灭，增加学员对消防工具的认知及操作，并且能够减少对环境的影响。训练与考核模块能够使学员在显示模块中体验场监督检查和灭火救援指挥后，进行训练和考核，进一步提升学员的专业素质和水平。所述流媒体直播模块能够将现实中发生的火灾视频实时传递到显示模块上，使得学员能够实时观摩到真实的火灾扑救过程。本发明的一种消防仿真虚拟平台能够在提升学员的专业素质和水平的同时，避免学员在培训过程中的安全性问题，而且减少了因培训造成的环境污染。

附图说明

图1是本实用新型一较佳实施方式的消防虚拟仿真平台的结构框图。

图2是本实用新型一较佳实施方式的消防虚拟仿真平台的流媒体直播模块结构框图

图中，1-控制模块，11-三维模型参数设置子模块，12-训练与考核设置子模块，2-数据库服务器，3-显示模块，31-图像处理站，32-投影子模块，4-互交模块，41-追踪装置，42- 半实物消防工具，5-训练与考核模块，6-流媒体直播模块，61-卫星通讯装置，62-媒体数据服务器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图2，本实用新型的一种消防仿真虚拟平台包括控制模块1、数据库服务器2、显示模块3、互交模块4、训练与考核模块5及流媒体直播模块6。控制模块1分别与数据库服务器2、显示模块3、互交模块4、训练与考核模块5及流媒体直播模块6通讯连接。

数据库服务器2用于储存显示模块3的三维模型数据及训练与考核模块5场景数据，并将三维模型数据及场景数据传输到控制模块1。

显示模块3通过控制模块1接收数据库服务器2的数据，并用于模拟三维场景中消防设备和消防区域的设置情况，模拟火灾现场环境、风力风向、火情蔓延面积及物质燃烧的火焰和烟雾，模拟展示火场情况和火灾救援指挥的处置流程。

显示模块3包括图像处理站31及投影子模块32，图像处理站31用于对控制模块1的数据进行处理，并将处理后的数据传输到投影子模块32，投影子模块32采用背投成像的投影方式和主动立体显示方式。背投成像的投影方式，相对受现场环境灯光影响较少，只需保证背投空间内无其它光源干扰，而且投影机、支架、线缆、光路都在屏幕后面的背投空间内，观看者只会看到屏幕，更加美观大气。主动立体显示方式，因为只用一组投影机显示，就不会存在2D/3D切换演示时需要关闭一组投影机的问题，便于对流媒体直播模块6的画面投放，而且无论使用者如何低头、抬头、侧头，都不会出现被动立体的重影现象。

在本实施例中，投影子模块32采用DP工程立体投影机及主动立体软幕构成虚拟环境，采用多通道立体显示与分布式渲染技术，将超高分辨率宏大三维场景实时流畅显示，实现数字化虚拟场景的1:1等比展示。纯硬件几何校正模块具有丰富的像素级几何校正能力，其采用的高像素精度调整技术，高级像素保真控制技术，非线性多滤波器技术和纹理补偿技术保障了校正后画面的高画质。

互交模块4用于对显示模块3显示的内容进行操控。互交模块4包括追踪装置41及半实物消防工具42，追踪装置41用于人体动作的捕捉，并将获得人体动作的实时信息传递到控制模块1中，控制模块1作用在显示模块3；半实物消防工具42用于对显示模块3模拟火灾的扑救。

在本实施例中，追踪装置41为采用G-Motion追踪设备，G-Motion追踪设备能够实现视角随动，画面自由，观看者可随心所欲、任意角度观察。互交模块4还设有立体眼镜及立体语音装置。

半实物消防工具42通过结合追踪装置41，半实物消防工具42实时将姿态、空间位置和作用时间的信息传输到控制模块1，控制模块1将信息实时反馈到显示模块3，显示模块3实时展现火灾情况。

训练与考核模块5通过控制模块1接收数据库服务器2的数据，并用于对消防监督检查和灭火救援指挥的模拟训练及考核。训练与考核模块5包括多台PC机，使用者通过第三人称的方式完成消防监督检查和灭火救援指挥的训练及考核。

流媒体直播模块6用于将火灾现场的画面投影至显示模块3，流媒体直播模块6包括卫星通讯装置61及媒体数据服务器62，媒体数据服务器62分别与卫星通讯装置61及控制模块1通讯连接，媒体数据服务器62通过流媒体网络推送的方式将真实火灾的现场视频信号接入控制模块1，控制模块1作用与显示模块3。学员通过显示模块3实时观摩到真实的火灾扑救过程，助于学员真切对火灾的感受。

控制模块1设有三维模型参数设置子模块11及训练与考核设置子模块12，三维模型参数设置子模块11用于修改三维场景中消防设备和消防区域的设置情况，修改火灾现场环境、风力风向及火情蔓延面积的显示情况；训练与考核设置子模块12用于对训练与考核模块5的模式切换、训练与考核模块5的环境参数设定。

在本实施例中，设有消防监督检查模拟功能、消防装备与灭火技术模拟功能及灭火救援指挥模拟功能。

消防监督检查模拟功能的教学模式中，控制模块1将数据库服务器2的数据传输到三维模型参数设置子模块11，三维模型参数设置子模块11对三维场景中消防设备和消防区域的设置情况进行修改，学员通过互交模块4查看场景中的消防安全工作是否到位，同时，立体语音装置同步讲解消防监督检查的工作范畴和注意事项，并以正在浏览的场景为例，遍历各项检查点，对于检查不合格的地方立刻指出，并高亮显示，以示范整个过程。

消防监督检查模拟功能的训练与考核在训练与考核模块5中进行，控制模块1将数据库服务器2的数据传输到训练与考核模块5，训练与考核模块5设置训练或考核的环境参数，学员在训练与考核模块5中通过鼠标键盘的交互方式，以第三人称进行消防监督检查。

在受检单位的场景中，系统以三维人模的形式在场景中生成该受检单位的相关负责人，学员操作的检查人员也是三维形式出现的，检查人员的人模和受检单位的负责人人模可以沟通，沟通方式是学员用鼠标点击受检单位负责人人模，然后系统会弹出对话框，让学员选择要寻问的内容，如果受检方的后台数据库中有相应的文书，则展示文书，如果没有，受检方负责人人模会弹出信息框说没有。询问的内容也有学员在进入场景前，选择相应的标签来组织，用于考察学员是不是掌握了相关知识点。

对于消防设备、消防设施和消防器材的检查，系统会在受检单位的三维场景中以三维模型的形式显示。学员检查这些设备、设施和器材时，系统会给学员提供一个三维的工具箱，如果需要使用到工具，学员可以从工具箱中选择相应的工具，并点击设备、设施和器材相应的检查部位，系统会展示检查动画。

训练模式中提供语音提示，在完成了消防监督检查之后，学员将填写由系统自动生成的《消防监督检查记录》，按照流程完成报告。

消防装备与灭火技术模拟功能的教学模式中，控制模块1将数据库服务器2的数据传输到显示模块3中，学员通过互交模块4对如灭火器、消火栓、消防水泵房进行三维可视化拆装、使用、结构认知。

消防装备与灭火技术模拟功能的训练与考核模式，控制模块1将数据库服务器2的数据传输到三维模型参数设置子模块11，三维模型参数设置子模块11修改火灾现场环境、风力风向及火情蔓延面积的显示情况，学员根据现场火灾环境情况采用半实物消防工具对火灾进行扑灭。训练模式中提供语音提示。

灭火救援指挥模拟功能的教学展示模式中，控制模块1将数据库服务器2的数据传输到显示模块3中，在显示模块3展示火场情况、火灾救援指挥的整个处置流程，展示的全程都会有同步的语音解说，分析火情、解释警力部署、解说指挥决策等，方便学员学习和认知。学员可以通过互交模块4，在现场进行漫游、也可以与虚拟场景进行互动，比如随时了解现场的火情状况，现场的兵力部署情况等；所有内容通过逼真的三维场景来展现。

灭火救援指挥模拟功能的训练与考核模式中，控制模块1将数据库服务器2的数据传输到训练与考核模块5，训练与考核模块5设置训练或考核的环境参数。

将学员分为总指挥部、一线指挥部、任务小组：

总指挥部用于模拟现场指挥战略决策训练。能够根据着火部位、火灾态势、危害范围、周边环境及道路、水源分布等相关情况，对现场进行任务区域划分、总体区域力量部署标绘。

一线指挥部用于模拟一线指挥员战术决策训练。能够根据着火部位、火灾态势、险情状况、危害范围、区域内环境及道路、固定消防设施、水源分布等相关情况，划分各任务行动小组在现场的作战区域、标绘其力量部署。

任务小组用于模拟行动方式方法决策级处置行动训练，对战斗人员的统一指挥。能够根据处置对象、险情状况、危害范围、行动的环境及道路、固定消防设施、水源分布等相关情况，标绘本任务行动的阵地设置、行动方向与路线、行动小组作战力量编成。

在灭火救援指挥模拟功能的训练模式中提供语音提示。