一种特种设备事故虚拟演练系统的制作方法

本发明涉及救援演练技术领域，尤其涉及一种特种设备事故虚拟演练系统。

背景技术：

伴随产业经济的快速发展，特种设备广泛应用于国民经济、人民生活的各个领域，不仅使用数量大幅增加，而且种类繁多装备复杂，加上部分设备老化严重，与特种设备相关的负面事件频发，如锅炉爆炸、压力管道爆炸等引起的严重爆炸事件极易造成巨大的不良影响。此类事件社会关注度高，一旦发生事故，如果控制不当，容易造成事故伤亡扩大、环境污染加剧，甚至会引发二次伤害事故。探究事故发生的原因往往包括管理不善、使用不当、规划不合理等因素，并且特种设备管理中的诸如监察检验人员与设备数量的增长不匹配等诸多问题不断凸现，制约了特种设备应急管理工作的深入有效开展，目前存在的问题主要包括：应急工作基础薄弱；应急管理体系不健全；运行机制不健全；信息管理系统落后；应急处置环节有待进一步完善；应急预防（包括监管方式）有待创新；应急管理工作不细致等。总体来说，目前特种设备应急管理工作条块分割严重，尚未形成一套完整有效的体系，缺乏系统、科学、有效的评价系统，以及能够搭载相应评价系统的应用体系。

近几年，我国自然灾害、公共卫生事件、事故灾害、社会安全事件等多种突发事件时有发生，而各级党政机关及相关企业在应急过程中的应对情况备受社会关注。故如何全方位提高我国各级政府、企业针对复杂突发事件的应急处置能力就成为了当前应急领域迫切解决的主要问题之一。因此，围绕各种突发事件开展应急演练与培训受到更为广泛的重视。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种特种设备事故虚拟演练系统。

本发明采用的技术方案是：

一种特种设备事故虚拟演练系统，其包括救援机器人、若干虚拟演练终端、负载均衡服务器、应用服务器组和存储服务器组，救援机器人与虚拟演练终端电连接，若干虚拟演练终端均搭载有虚拟演练平台并连接有动作采集器和VR显示设备，动作采集器用于采集演练人员和救援机器人的动作数据，VR显示设备用于演练人员的VR体验，虚拟演练平台用于救援机器人救援场景的构成以及演练交互，若干虚拟演练终端通过公用网络与设于公用网络上的负载均衡服务器连接，负载均衡服务器与应用服务器组连接，负载均衡服务器将虚拟演练终端的服务请求均衡分配至应用服务器，应用服务器用于接收并协调从虚拟演练终端发送的服务请求生成反馈信息，并将反馈信息通过协议分发至虚拟演练终端的虚拟演练平台，应用服务器组与存储服务器组连接，存储服务器组用于对虚拟演练过程中的操作进行数据存储。

进一步地，所述虚拟演练平台包括演练模型模块、救援预案模块、动作数据处理模块、动态演化模块、用户管理模块、日志记录模块和数据分析评价模块；用户管理模块分别连接演练模型模块、救援预案模块和动态演化模块，演练模型模块、救援预案模块和日志记录模块分别连接动态演化模块，数据分析评价模块连接日志记录模块；演练模型模块用于设定虚拟演练的演练模型的参数，救援预案模块针对不同救援场景配置有多套演练方案，动作数据处理模块用将动作采集获取的动作数据进行分析生成对应动作指令组，动态演化模块用于依照救援预案模块输出的演练方案构建虚拟场景，并在虚拟场景实时演化虚拟演练终端的动作指令组以及来自公共网络的其他虚拟演练终端的反馈信息；用户管理模块用于用户的登录认证，并根据用户在演练的角色定位进行虚拟角色映射绑定以及分配不同的用户权限；日志记录模块用于记录本机用户虚拟演练过程中的操作并上传至存储服务器组，数据分析评价模块用于分析用户虚拟演练过程中的操作并结合演练方案给出评价结果。

进一步地，所述演练模型模块包括自然概况模块、特种设备模块、救援机器人模块、救援物资模块，自然概况模块用于设定地理环境、人口密度、交通情况和气象情况；特种设备模块用于设定设备型号、设备参数、设备编号以及设备的特有信息；救援机器人模块用于设定并修改参与演练的机器人参数，救援物资模块用于设定应急人员角色、应急设备和物资供应。

进一步地，所述应急设备包括营救设备、通信设备、个人防护设备、警示标志和医疗设备。

进一步地，所述演练方案包括演练模型的配置、应急响应措施和人员疏散与安置。

进一步地，所述应用服务器组包括三台以上应用服务器，三台以上应用服务器构建成环形网络结构。

进一步地，所述存储服务器组包括两台以上相互连接的存储服务器。

本发明采用以上技术方案，将事故现场模拟到虚拟场景中，通过演练模型模块设定虚拟事故现场中的相关的演练模型的参数，演练参与人员和救援机器人通过各自的虚拟演练终端连接虚拟演练平台，演练人员通过VR设备进行虚拟体验，使用动作采集器采集演练人员和救援机器人的动作数据并输出至虚拟演练平台的动作数据处理模块，虚拟演练平台的用户管理模块进行用户的登录认证，并根据用户在演练的角色定位进行虚拟角色映射绑定以及分配不同的用户权限，相关人员通过救援预案模块选定演练方案后，动态演化模块依照救援预案模块输出的演练方案从通过演练模型模块演练模型的参数并构建虚拟场景，并在虚拟场景实时演化虚拟演练终端的动作指令组以及来自公共网络的其他虚拟演练终端的反馈信息，当用户在当前虚拟演练终端的操作数据作为服务请求通过公共网络发送至负载均衡服务器，并由负载均衡服务器将虚拟演练终端的服务请求均衡分配至应用服务器，应用服务器接收并协调从虚拟演练终端发送的服务请求生成反馈信息，并将反馈信息通过协议分发至虚拟演练终端的虚拟演练平台并由动态演化模块实时演化。日志记录模块记录本机用户虚拟演练过程中的操作并上传至存储服务器组进行数据的存储，数据分析评价模块分析用户虚拟演练过程中的操作并结合演练方案给出评价结果。

本发明利用人机交互技术，人为的制造各种事故现场情况，组织参演人员通过虚拟现实技术参与到模拟场景中，通过模拟得到事故发生时的真实体验。通过这种虚拟的应急演练，可以大大降低事故推演的投入成本，提高应急推演的训练时间、提高对事故的应对能力。通过本课题的研究，不仅可以节约定期应急演练的大量财力物力，又能模拟更多事故的可能，储备各种事故的应急对策。可以对不同的应急救援方案进行模拟，对各救援方案可能出现的紧急情况及需要的后续救援进行仿真，通过对比选择出最迅速最有效的最适合的救援方案，减少因为救援方案不正确或者不及时而造成的更大的损失。本发明不仅为特种设备使用单位提供必要的事故模拟环境和救援方案的推演。减少特种设备使用单位因为特种设备事故，或者特种设备事故演练，及特种设备事故救援方案不合理造成的重大经济损失和社会影响。因此，本发明具有良好的社会效益和环境效益。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明一种特种设备事故虚拟演练系统的结构示意图；

图2为本发明一种特种设备事故虚拟演练系统的虚拟演练平台的结构示意图。

具体实施方式

如图1或2所示，本发明公开一种特种设备事故虚拟演练系统，其包括救援机器人、若干虚拟演练终端、负载均衡服务器、应用服务器组和存储服务器组，救援机器人与虚拟演练终端电连接，若干虚拟演练终端均搭载有虚拟演练平台并连接有动作采集器和VR显示设备，动作采集器用于采集演练人员和救援机器人的动作数据，VR显示设备用于演练人员的VR体验，虚拟演练平台用于救援机器人救援场景的构成以及演练交互，若干虚拟演练终端通过公用网络与设于公用网络上的负载均衡服务器连接，负载均衡服务器与应用服务器组连接，负载均衡服务器将虚拟演练终端的服务请求均衡分配至应用服务器，应用服务器用于接收并协调从虚拟演练终端发送的服务请求生成反馈信息，并将反馈信息通过协议分发至虚拟演练终端的虚拟演练平台，应用服务器组与存储服务器组连接，存储服务器组用于对虚拟演练过程中的操作进行数据存储。

如图2所示，所述虚拟演练平台包括演练模型模块、救援预案模块、动作数据处理模块、动态演化模块、用户管理模块、日志记录模块和数据分析评价模块；用户管理模块分别连接演练模型模块、救援预案模块和动态演化模块，演练模型模块、救援预案模块和日志记录模块分别连接动态演化模块，数据分析评价模块连接日志记录模块；演练模型模块用于设定虚拟演练的演练模型的参数，救援预案模块针对不同救援场景配置有多套演练方案，动作数据处理模块用将动作采集获取的动作数据进行分析生成对应动作指令组，动态演化模块用于依照救援预案模块输出的演练方案构建虚拟场景，并在虚拟场景实时演化虚拟演练终端的动作指令组以及来自公共网络的其他虚拟演练终端的反馈信息；用户管理模块用于用户的登录认证，并根据用户在演练的角色定位进行虚拟角色映射绑定以及分配不同的用户权限；日志记录模块用于记录本机用户虚拟演练过程中的操作并上传至存储服务器组，数据分析评价模块用于分析用户虚拟演练过程中的操作并结合演练方案给出评价结果。

所述演练模型模块包括自然概况模块、特种设备模块、救援机器人模块、救援物资模块，自然概况模块用于设定地理环境、人口密度、交通情况和气象情况；特种设备模块用于设定设备型号、设备参数、设备编号以及设备的特有信息；救援机器人模块用于设定并修改参与演练的机器人参数，救援物资模块用于设定应急人员角色、应急设备和物资供应。

所述应急设备包括营救设备、通信设备、个人防护设备、警示标志和医疗设备。

所述演练方案包括演练模型的配置、应急响应措施和人员疏散与安置。

所述应用服务器组包括三台以上应用服务器，三台以上应用服务器构建成环形网络结构。

所述存储服务器组包括两台以上相互连接的存储服务器。

本发明采用以上技术方案，将事故现场模拟到虚拟场景中，通过演练模型模块设定虚拟事故现场中的相关的演练模型的参数，演练参与人员和救援机器人通过各自的虚拟演练终端连接虚拟演练平台，演练人员通过VR设备进行虚拟体验，使用动作采集器采集演练人员和救援机器人的动作数据并输出至虚拟演练平台的动作数据处理模块，虚拟演练平台的用户管理模块进行用户的登录认证，并根据用户在演练的角色定位进行虚拟角色映射绑定以及分配不同的用户权限，相关人员通过救援预案模块选定演练方案后，动态演化模块依照救援预案模块输出的演练方案从通过演练模型模块演练模型的参数并构建虚拟场景，并在虚拟场景实时演化虚拟演练终端的动作指令组以及来自公共网络的其他虚拟演练终端的反馈信息，当用户在当前虚拟演练终端的操作数据作为服务请求通过公共网络发送至负载均衡服务器，并由负载均衡服务器将虚拟演练终端的服务请求均衡分配至应用服务器，应用服务器接收并协调从虚拟演练终端发送的服务请求生成反馈信息，并将反馈信息通过协议分发至虚拟演练终端的虚拟演练平台并由动态演化模块实时演化。日志记录模块记录本机用户虚拟演练过程中的操作并上传至存储服务器组进行数据的存储，数据分析评价模块分析用户虚拟演练过程中的操作并结合演练方案给出评价结果。

本发明利用人机交互技术，人为的制造各种事故现场情况，组织参演人员通过虚拟现实技术参与到模拟场景中，通过模拟得到事故发生时的真实体验。通过这种虚拟的应急演练，可以大大降低事故推演的投入成本，提高应急推演的训练时间、提高对事故的应对能力。通过本课题的研究，不仅可以节约定期应急演练的大量财力物力，又能模拟更多事故的可能，储备各种事故的应急对策。可以对不同的应急救援方案进行模拟，对各救援方案可能出现的紧急情况及需要的后续救援进行仿真，通过对比选择出最迅速最有效的最适合的救援方案，减少因为救援方案不正确或者不及时而造成的更大的损失。本发明不仅为特种设备使用单位提供必要的事故模拟环境和救援方案的推演。减少特种设备使用单位因为特种设备事故，或者特种设备事故演练，及特种设备事故救援方案不合理造成的重大经济损失和社会影响。因此，本发明具有良好的社会效益和环境效益。