大型石化储罐库区消防虚拟训练仿真系统研究

以Delta3D作为系统平台建立石油储罐区消防虚拟仿真系统。以3ds MAS、Creastor相配合进行三维建模。系统可设置罐区环境气候、设置烟火效果、实时进行灭火救援力量的部署和调整。摄像机的控制包括6个自由度,消防车的控制分运动控制和设备控制。烟火特效通过Delta3D封装的OpenScene Graph实现。

基于Vega的灭火救援视景仿真研究

Vega是目前流行的虚拟现实应用程序开发环境,与Vega环境相关的应用程序还有三维建模工具Creator和人物仿真软件DI-GUY。在基于虚拟现实技术的灭火救援模拟训练系统中,救援场景的视景仿真是其重要组成部分。本文分析了基于Vega的软件平台开发灭火救援视景仿真系统的可行性,论述了在开发仿真系统过程中的一些关键技术,包括数据处理流程、三维建模、Vega软件的二次开发等。结论表明,利用Vega技术开发灭火救援视景仿真系统的方法是切实可行的。

灭火救援视景仿真中三维虚拟消防队员的设计与实现

灾害场景视景仿真是灭火救援计算机模拟训练系统的重要组成部分。而对于灾害场景中人的行为描述,特别是消防指战员组织实施灭火救援行动的描述是灾害场景表现的重要方面。从开发工具、角色建模、格式转化和骨骼动画等方面入手,就如何在灭火救援视景仿真中创建虚拟消防队员展开研究。结论表明:通过3dsMAX进行角色建模,通过Cal3D实现骨骼驱动的办法是实现三维虚拟消防队员的一个可行方案。

数字图像合成技术在灭火救援模拟训练中的应用

灭火救援虚拟场景的构建与显示是计算机模拟训练系统的核心部分。数字图像合成技术在电影、电视等领域有广泛的应用。主要研究如何应用数字图像合成技术构建虚拟灾害场景。包括场景元素的创建、场景元素与背景的合成、循环的实现以及灾害场景模型结构设计与实现等,并应用Direct3D和XML技术予以实现。分析表明:应用数字图像合成技术可以构建基于实景照片和视频的灭火救援虚拟场景,而且制作简单,效果良好。

沉浸式灭火救援计算机模拟训练平台的开发

通过研究虚拟现实技术在灭火救援战术训练中的应用模式,设计并实现了一种以高沉浸感虚拟灾害场景为中心的灭火救援指挥计算机模拟训练平台。阐述了平台的体系结构、硬件实现方案、软件功能、应用模式,以及基于平台的训练模式、训练对象、训练考评方法等,为消防院校和部队开展灭火指挥教学实训、灭火救援指挥综合演练提供了一种通用和模块化、信息化的训练平台。

基于惯性导航技术的消防员室内定位技术

提出将惯性导航技术运用于消防员室内定位,利用位置估算、零速修正和步伐检测等算法设计开发了惯性测量单元。通过设计平面场景、立体场景、长时间行走等不同的测试场景,对整个定位系统精度进行了测试。测试表明,系统的精度较高,能够准确提供平面位置信息和高度信息。

基于图像建模的灭火救援虚拟场景生成技术

探讨计算机模拟训练系统所涉及的相关技术,分布式网络技术以及计算机视景仿真技术,详细介绍视景仿真的主要技术。定义了虚拟灾害场景模型,设计了基于数字图像合成技术的虚拟灾害场景构建方法,实现了基于图像的灭火救援场景生成编辑系统。应用数字图像合成技术可以快速构建基于照片的灭火救援虚拟场景,而且制作过程简单,成本较低,既适合消防基层部队用于灭火救援可视化预案的制定、案例分析和战斗讲评,又适合部队开展各类场所的针对性模拟训练。

基于开源技术的灭火救援计算机模拟训练系统研究

开展模拟训练是提高消防部队灭火救援能力的重要途径。计算机技术的飞速发展,为开发灭火救援计算机模拟训练系统提供了有力手段。当前开发三维模拟训练系统,可以采取多种工具平台。依托开源引擎Delta3D和开源底层支撑系统CERTI,分析了开发基于HLA的仿真训练系统的一般步骤,总结了一套利用开源软件快速开发沉浸式灭火救援模拟系统的经济实用方案。开发过程表明,利用开源技术可以提高仿真训练系统的开发效率,缩短系统的开发周期,降低系统的开发费用。

基于图像的灭火救援分布式网上训练平台

开发基于图像的灭火救援分布式网上训练平台,运用数字化照片或视频生成相关的火灾或其他灾害事故场景,并模拟事故发展的动态过程,营造实战化训练环境。平台分为训练任务编辑系统、训练监督控制系统、训练处置作业系统和训练过程评价系统等功能模块。以独立、成组等训练模式将训练平台应用于灭火救援想定作业、灭火战术演练、灭火作战预案等,可为消防部队提供一种崭新的实战化模拟训练平台。

虚拟场景生成系统在灭火救援训练中的应用

介绍了虚拟场景生成系统的基本原理、功能和特点,阐述了灭火救援想定作业的基本构成及其实施内容,并以某大学宿舍楼为对象,探讨了虚拟场景生成系统在灭火救援想定作业中的具体应用。证明该系统可用于消防部队的训练和相关院校的教学,可作为提高部队指挥员与院校学员的实践救援能力的模拟训练平台。

基于X3D技术的化学灾害事故处置在线培训系统

从消防部门处置化学灾害事故训练需求出发,采用基于Web的虚拟现实和智能组卷技术,设计并实现了一种化学灾害事故处置在线培训系统。按照化学危险品在储存、运输、生产环节中发生泄漏、燃烧和爆炸等事故类型进行分类,提供了危险源理化性质、事故特点及危害性分析、灭火救援行动措施等知识的在线学习和考试功能。在技术实现方面,采用互联网Web3D标准X3D技术,以三维方式模拟事故场景和表现知识内容,为用户提供了一个网络化、沉浸式的三维互动学习模式和环境。系统的设计和实现为化学灾害事故处置培训工作网络化、培训内容系统化、表现形式多样化提供了一种新的思路。

基于多Agent系统的消防虚拟训练环境建模

在基于多Agent系统的消防模拟训练系统开发过程中,核心在于虚拟训练环境模型的构建。文章结合消防模拟训练基础理论,以通用组织模型为基础,分别设计了物理环境模型、社会环境模型;以用户接口设计为基础,支持虚拟消防员的加入,实现了系统的教学和培训功能;在此基础上构建了基于多Agent系统的消防虚拟训练环境模型,为开发消防模拟训练系统提供技术支撑。

灭火救援行动单兵仿真模拟训练系统研究

针对消防部队开展仿真模拟训练的现实需求,结合传感器技术的发展现状,基于开源游戏仿真引擎Delta3D,综合运用3dsMAX和Creator建模技术,实现了灭火救援行动单兵仿真模拟训练系统。该系统通过模拟灾害事故现场的场景和各种特征状态,使消防队员在模拟环境中如同身临真实现场,场景设计逼真,人机交互性强,有很好的操作体验,实现了人和装备的有机结合。它融技能训练、战术训练、心理适应性训练为一体,可以用于消防人员针对灭火救援行动进行操作技能训练、战术模拟推演等,同时也对半实物仿真技术在模拟训练系统开发方面的应用进行了有益的探索。

灭火救援模拟训练系统初步设计研究

本文从消防实战处理流程出发,严格依据实战中的训练需求,利用沉浸式三维仿真技术,探讨了灭火救援模拟训练系统的功能需求、建设内容,训练模式和总体架构,并研发出1.0版的具体系统应用与教学,为模拟实施灭火救援训练提供了一种通用和模块化的训练平台。

基于HLA的消防指挥模拟训练仿真系统研究

HLA(高层体系结构)是一种分布式仿真技术框架,具可移植、可重用等特点。首次将HLA引入到消防模拟训练领域,剖析HLA的基本原理和联邦开发过程,研究灭火救援领域的模拟训练仿真系统标准体系结构,开发基于HLA的消防指挥模拟训练仿真系统,为消防部队和院校提供一种新的训练手段。

钢框架中柱抗火性能分析系统的研制

钢结构建筑在火灾中的耐火稳定性问题是目前研究的热点问题。本文介绍了作者所在研究团队研制的钢框架中柱抗火性能分析系统(FRSC v1.0)。该系统综合运用了传热学、力学和笔者所建立的热-力耦合作用下钢框架中柱温度应力计算模型等方法,以工程学为基础,通过室内火灾计算、框架定义、构件温度计算、抗火分析等主要模块,可对钢框架中柱的力学性能、常温荷载与温度应力等进行计算分析,实现了对钢框架中柱的抗火性能分析,为用户考察此类钢构件抗火性能提供了新的方法和思路。

基于机载激光雷达技术的三维景观自动建模方法

当前三维景观建模方法存在建模精度低,误差大,而且实时性差等不足,为了提高三维景观建模精度,克服当前三维景观建模方法存在的局限性,提出了基于机载激光雷达技术的三维景观自动建模方法。首先分析三维景观建模的工作原理,找到影响三维景观建模效果的因素,然后采用机载激光雷达技术采集景观的相关数据,并引入虚拟现实技术构建三维景观模型,最后与其他方法进行了三维景观建模的仿真实验,对比结果表明,研究方法对中误差最高为0.006 3 cm,观测误差最高为0.002 2 cm,重建精度在92.8%以上,建模效率在92%以上,获得了更加理想的三维景观建模效果。

利用DirectX实现对游戏操纵杆的编程

DirectX是Microsoft的提供的一组编程接口,开发者可以轻而易举地创建包括高性能的平面和三维图形、声音混合与倒播,及Internet多媒体播放支持体系的多种应用程序。DirectX编程技术为硬件制造商、应用程序开发商和用户之间提供了一个一致的接口。从而在充分利用现有硬件特性的基础上,减少了安装和设置的复杂性。基于DirectX的应用程序和游戏,在得到了利用硬件加速的特性以外,还获得了Windows平台的易操作性和通讯联网能力。DirectX包含一系列组件,这些组件都是基于COM(组件对象模型)的编程接口。

石化基地灭火救援指挥VR训练系统设计与实现

为提升消防救援队伍指挥员应对石化基地火灾的指挥能力,提出以虚拟灾害场景为中心的分布式角色扮演型灭火救援指挥训练系统。首先,从系统开发视角,探讨系统的总体架构和训练模式,构建高沉浸感灾害事故虚拟场景;然后,设计包含地图支持、组训导调、接警调度、指挥训练、考核评判在内的模拟训练系统功能模块;最后,探讨该系统实现方式,并分析地图支持模块和考核评判模块的作用。结果表明:该系统可为消防救援队伍提供接近实战的训练平台,丰富消防救援队伍针对石化基地事故灭火救援行动的训练手段。

基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统设计

为节约消防训练资源,增加虚拟现实训练的沉浸感和体验感,设计了基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统。采用霍尔传感器、信号转换电路板等硬件采集传输仿真水枪的开关信号,利用Unity3D引擎结合VIVE头戴显示器搭建、呈现虚拟现实火灾场景,通过C#编程控制水枪与虚拟火灾场景进行交互,完成系统的设计。结果表明:仿真水枪替代VIVE手柄控制器进行交互训练,能极大地提高受训者的沉浸感和体验感,提升受训者使用消防多功能水枪进行灭火的能力。