沉浸式虚拟现实消防演练系统及方法与流程

本发明属于虚拟现实，具体涉及一种沉浸式虚拟现实消防演练系统及方法。

背景技术：

1、虚拟现实技术是综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的在三维环境中提供沉浸感觉的技术。头显设备是虚拟现实呈现在人眼前的一种装置，是利用头显设备将人的对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。它的显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。利用这种技术可以生成多种多样的虚拟仿真训练系统，其中消防演练系统是比较成熟的一种。受训者可以在虚拟场景中体验和训练消防相关的操作和常识，使得受训者能够感受到较为真实的火灾现场。

2、但这种通过计算机和仿真设备实现模拟仿真的技术，受训者仅能通过视觉和听觉去感受火灾场景，并不能通过触觉、体感等方式去感受火灾现场的氛围，这样就造成沉浸感和真实感不够的问题。

3、因此，可以提出一种技术方案，通过增加辅助的硬件，计算机控制下，可以根据火灾场景的变换，产生不同的热度和风量，使受训者可以通过体感或触感能更好的沉浸到火灾现场的氛围中。以解决虚拟现实技术不能通过触觉、体感等方式去感受火灾现场的氛围，造成沉浸感和真实感不够的问题。

技术实现思路

1、本发明提出一种加入了体感模块的消防演练系统，能够根据虚拟场景的火势变化为受训者提供不同体感的训练环境，使得受训者有身临其境的感觉。从而解决现有虚拟仿真技术中不能通过触觉、体感等方式去感受火灾现场的氛围，造成沉浸感和真实感不够的问题。本发明具体内容如下。

2、一种沉浸式虚拟现实消防演练系统，包括头显设备、手持交互设备、定位模块、计算机、软件系统和体感模块；

3、所述头显设备，佩戴于受训者头部，通过无线方式分别与所述定位模块和计算机连接，用于显示消防演练虚拟场景，并向所述计算机传输受训者头部方位；

4、所述手持交互设备，通过无线方式分别与所述定位模块和计算机连接，用于受训者与消防演练虚拟场景交互，并向所述计算机传输受训者手部方位；

5、所述定位模块，布置在受训者周边，通过无线方式与所述计算机连接，用于向所述头显设备和手持交互设备发送定位信息；

6、所述计算机，内部预装所述软件系统，用于根据所述软件系统生成虚拟场景图像并传输至所述头显设备，根据所述头显设备和手持交互设备的方位信息和所述手持交互设备的交互信息实时更新虚拟场景，以及根据虚拟场景的变化向所述体感模块发送指令；

7、所述体感模块，包括布置在训练场地周边的若干个轨道；每个所述轨道均滑动安装有热源装置；所述热源装置与所述计算机实现信息通讯，用于接收并根据所述计算机指令调整向受训者输出的温度、风量和输出位置。

8、进一步的，所述热源装置包括热风机；所述热风机用于向受训者输出温度和风量。

9、进一步的，所述热源装置包括温控仪；所述温控仪布置在所述热风机的出风口，与所述计算机电性连接，用于接收计算机指令并依据指令调整热风机的输出温度和风量。

10、进一步的，所述热风机下端安装有驱动部；所述驱动部与所述轨道滑动连接，并与所述计算机电性连接，用于接收计算机指令并依据指令调整所述热风机的位置。

11、进一步的，所述驱动部包括步进电机；所述轨道内部设置有齿条；所述步进电机的一端置有与所述齿条相配合的驱动齿轮。

12、进一步的，所述轨道和热源装置的数量均为4个；4个所述轨道均匀布置在所述训练场地四周；所述轨道垂直于地面布置。

13、进一步的，所述轨道为圆弧状，且平铺于地面均匀布置在所述训练场地周边。

14、进一步的，所述轨道内设置有滑触线的母线槽；所述步进电机设置有集电器；所述集电器设置有与所述母线槽相配合的电刷。

15、一种沉浸式虚拟现实消防演练方法，所述方法包括：

16、s1，预设消防演练虚拟三维场景；

17、s2，利用所述热源装置向受训者输出热度和风量，由所述计算机根据虚拟场景中的环境设定的温度和风速转化为电信号传输到所述温控仪；

18、s3，受训者根据虚拟场景实施消防演练，利用所述头显设备和手持交互设备，向所述计算机发送定位信息和灭火交互信息；所述灭火指令信息包括，灭火器材的选择以及灭火器材的打开和关闭；

19、s4，所述计算机接收到所述头显设备和手持交互设备发送的所述定位信息和灭火交互信息后，对虚拟场景进行实时更新并完成所述定位信息和灭火交互信息的响应；

20、s5，所述计算机将更新后的虚拟场景和所述定位信息和灭火交互信息响应的数据分别传输到所述头显设备和所述热源装置，受训者将观察到新的虚拟场景和感受到不同位置的温度和风量。

21、s1预设消防演练虚拟三维场景包括：

22、s11，利用三维建模构建火灾虚拟场景；

23、s12，利用虚拟仿真引擎设计模拟火灾现场火焰的形态、燃烧趋势，根据火焰的燃烧程度转化为温度和风量的数值，并将所述数值传递给所述热源装置，为受训者提供与火灾现场火势位置相对应的温度和风量的体感；

24、s13，利用虚拟仿真引擎设计灭火交互程序，受训者通过所述头显设备可以观察实时的虚拟场景，通过所述手持交互设备可以与虚拟场景实现交互功能。

25、本发明的有益效果是：通过在系统中设置体感模块，可以使受训者感受到火灾现场的氛围，且体感模块可以根据虚拟场景中的火势变化调节向受训者输出的温度、风量和位置，可以更好的体验火灾现场的真实环境，以解决现有虚拟现实技术不能通过触觉、体感等方式去感受火灾现场的氛围，造成沉浸感和真实感不够的问题。

技术特征：

1.一种沉浸式虚拟现实消防演练系统，其特征在于，包括头显设备、手持交互设备、定位模块、计算机、软件系统和体感模块；

2.根据权利要求1所述的沉浸式虚拟现实消防演练系统，其特征在于，所述热源装置包括热风机；所述热风机用于向受训者输出温度和风量。

3.根据权利要求2所述的沉浸式虚拟现实消防演练系统，其特征在于，所述热源装置包括温控仪；所述温控仪布置在所述热风机的出风口，与所述计算机电性连接，用于接收计算机指令并依据指令调整热风机的输出温度和风量。

4.根据权利要求2所述的沉浸式虚拟现实消防演练系统，其特征在于，所述热风机下端安装有驱动部；所述驱动部与所述轨道滑动连接，并与所述计算机电性连接，用于接收计算机指令并依据指令调整所述热风机的位置。

5.根据权利要求4所述的沉浸式虚拟现实消防演练系统，其特征在于，所述驱动部包括步进电机；所述轨道内部设置有齿条；所述步进电机的一端置有与所述齿条相配合的驱动齿轮。

6.根据权利要求1所述的沉浸式虚拟现实消防演练系统，其特征在于，所述轨道和热源装置的数量均为4个；4个所述轨道均匀布置在所述训练场地四周；所述轨道垂直于地面布置。

7.根据权利要求1所述的沉浸式虚拟现实消防演练系统，其特征在于，所述轨道为圆弧状，且平铺于地面均匀布置在所述训练场地周边。

8.根据权利要求6或7所述的沉浸式虚拟现实消防演练系统，其特征在于，所述轨道内设置有滑触线的母线槽；所述步进电机设置有集电器；所述集电器设置有与所述母线槽相配合的电刷。

9.一种沉浸式虚拟现实消防演练方法，其特征在于，应用于权利要求1-8中任意一项所述的沉浸式虚拟现实消防演练系统，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的s1预设消防演练虚拟三维场景，其特征在于，包括：

技术总结
本发明属于虚拟现实技术领域，具体涉及一种沉浸式虚拟现实消防演练系统及方法，包括头显设备、手持交互设备、定位模块、计算机、软件系统和体感模块；头显设备用于显示场景并向定位模块传输受训者头部方位；手持交互设备用于交互并向定位模块传输受训者手部方位；定位模块用于向计算机传输方位信息；计算机用于根据软件系统生成虚拟场景图像，根据方位信息和交互信息实时更新虚拟场景，以及向体感模块发送指令；体感模块包括若干个轨道；每个轨道均滑动安装有热源装置；用于调整向受训者输出的温度、风量和输出位置。本发明旨在解决虚拟现实技术不能通过触觉、体感等方式去感受火灾现场的氛围，造成沉浸感和真实感不够的问题。

技术研发人员：吴振国,张小康,黄河,马飞,王京涛,范传飞,马福军
受保护的技术使用者：北京华如科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16