[發(fā)明專利]用于人員疏散特征測試及演練的虛擬實驗平臺系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410449127.1
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104517003A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 房志明;蔣利學(xué);許清風(fēng)
• 申請（專利權(quán)）人: 上海市建筑科學(xué)研究院（集團(tuán)）有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G09B9/00
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 周云

1.一種用于人員疏散特征測試及演練的虛擬實驗平臺系統(tǒng)的方法，其特征在于，搭建計算機(jī)虛擬環(huán)境，測試實驗人員在不同場景條件下的疏散特征，包括如下步驟：

A.在計算機(jī)可視化編程環(huán)境下構(gòu)建人員疏散模型；

B.實現(xiàn)通過計算機(jī)輸入設(shè)備控制人員疏散模型中可控虛擬主角的運動；

C.通過改變模型中的建筑結(jié)構(gòu)、人員視野，導(dǎo)入突發(fā)事件產(chǎn)物實現(xiàn)多種虛擬疏散場景；

其中，定義：實驗人員為參與實驗的實際人員；

模擬人員為計算機(jī)可視化編程環(huán)境中塑造的人員；

可控虛擬主角是其運動受實驗人員控制的模擬人員。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于人員疏散特征測試及演練的虛擬實驗平臺系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述步驟A.中構(gòu)建人員疏散模型，具體方法如下：

A.1將目標(biāo)建筑在平面上劃分成0.1m×0.1m大小的基本格點；

A.2標(biāo)識每個基本格點，以代表建筑各種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其中“被占據(jù)”表示不可通行人員區(qū)域，如墻壁(1)及障礙物(2)，“未被占據(jù)”代表可通行人員的區(qū)域，包括通道、出口(5)，在可視化界面中，以深色表示“被占據(jù)”格點，以淺色表示“未被占據(jù)”格點；

A.3設(shè)置一個或一個以上模擬人員(4)，在可視化界面中用擬人化的形狀表示；在每個模擬計算時間步內(nèi)，每個模擬人員按照如下運動規(guī)則向出口進(jìn)行疏散：

A.3.1選定最近的出口為目標(biāo)出口；

A.3.2以朝向目標(biāo)出口的方向為主方向；

A.3.3判斷主方向上是否可通行，如果主方向可通行，則沿主方向運動一個格點距離；如果主方向不通行，再判斷相對主方向的左右方向是否可通行，如果左右方向皆可通行，則以相同概率向左或右方向運動一個格點距離；如果左右方向只有一個方向可通行，則向該方向運動一個格點距離；如果左右方向都不可通行，則該時間步該模擬人員停止運動。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于人員疏散特征測試及演練的虛擬實驗平臺系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述步驟B.中實現(xiàn)通過計算機(jī)輸入設(shè)備控制可控虛擬主角的運動，具體方法如下：

B.1.1選定人員疏散模型中的一個模擬人員為可控虛擬主角，并在可視化界面中，用不同顏色將可控虛擬主角(3)與其它模擬人員(4)區(qū)別顯示；

B.1.2在人員疏散模型中實現(xiàn)對鍵盤、手柄計算機(jī)輸入設(shè)備的輸入信號的響應(yīng)，并將輸入信號對應(yīng)的方向作為可控虛擬主角的運動方向；

B.1.3在實際測試實驗中，實驗人員通過操作計算機(jī)輸入設(shè)備控制可控虛擬主角的運動。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于人員疏散特征測試及演練的虛擬實驗平臺系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述步驟B.中可以實現(xiàn)對兩個以上可控虛擬主角的并行控制，即虛擬實驗平臺支持兩個以上實驗人員同時控制不同的可控虛擬主角，具體實施方法如下：

B.2.1選定人員疏散模型中兩個以上模擬人員為可控虛擬主角，在可視化界面中用阿拉伯?dāng)?shù)字或指定名稱標(biāo)記每個可控虛擬主角；

B.2.2在人員疏散模型中實現(xiàn)對兩個以上鍵盤、手柄計算機(jī)輸入設(shè)備的輸入信號的同時響應(yīng)，并實現(xiàn)計算機(jī)輸入設(shè)備與可控虛擬主角的一一對應(yīng)；

B.2.3在實際測試實驗中，兩個以上實驗人員分別操作獨立的計算機(jī)輸入設(shè)備控制相應(yīng)的可控虛擬主角的運動。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于人員疏散特征測試及演練的虛擬實驗平臺系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述步驟C.中虛擬疏散場景可根據(jù)實際需求進(jìn)行更改，包括但不限于不同建筑形式、不同出口布置、不同視野條件、不同疏散人員數(shù)量場景，可導(dǎo)入突發(fā)事件產(chǎn)物并在可視化虛擬場景中直觀顯示突發(fā)事件的動態(tài)發(fā)展，具體方法如下：

C.1基于不同實際建筑形式劃分格點并構(gòu)建模型，實現(xiàn)不同建筑形式場景；

C.2通過調(diào)節(jié)出口位置、數(shù)量、寬度實現(xiàn)不同出口布置場景；

C.3根據(jù)可控虛擬主角的視野范圍，將可視化界面中顯示區(qū)域分為兩部分，一個是可見區(qū)域(6)，為可控虛擬主角運動方向上120°扇形區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的元素正常顯示；一個是非可見區(qū)域(7)，該區(qū)域內(nèi)各元素顏色無差異，即對于實驗人員不可見，通過調(diào)節(jié)可見區(qū)域扇形的半徑大小，實現(xiàn)不同視野條件場景；

C.4通過調(diào)節(jié)模擬人員數(shù)量，實現(xiàn)不同疏散人員數(shù)量場景；

C.5導(dǎo)入突發(fā)事件產(chǎn)物隨時間發(fā)展變化數(shù)據(jù)，并在可視化界面中以特殊顏色、動態(tài)云圖(8)方式予以表征，實現(xiàn)虛擬突發(fā)事件場景。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于人員疏散特征測試及演練的虛擬實驗平臺系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)由軟件程序、計算機(jī)主機(jī)、計算機(jī)輸入設(shè)備和計算機(jī)顯示設(shè)備組成，其中：

a.實現(xiàn)計算機(jī)編程的軟件程序；

b.用以運行軟件程序、接收計算機(jī)輸入設(shè)備控制信號并輸出顯示信號至計算機(jī)顯示設(shè)備的計算機(jī)主機(jī)；

c.實驗人員控制可控虛擬主角運動的計算機(jī)輸入設(shè)備如鍵盤或手柄；

d.計算機(jī)顯示設(shè)備如計算機(jī)顯示器或頭戴式顯示設(shè)備，顯示系統(tǒng)的可視化界面。