[發明專利]一種虛擬消防訓練系統

有效

• 申請號: 201710055474.X
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106816057B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 林靈;朱江;吳疆;王荷蘭;吳佩英;宋宏;劉果
• 申請（專利權）人: 公安部上海消防研究所
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;A62C99/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 孟旭彤

技術領域

本發明屬于消防設備技術領域，特別涉及一種虛擬消防訓練系統。

背景技術

目前，國內外災難性事故頻發，隨著社會經濟的發展，造成了災難現場的多樣性，專業性，由此而引發的消防部隊訓練難度增加，如果需要部隊適應各類不同的專業性很強的災害現場，傳統的做法就是需要投入大量的人力、物力實體建造和模擬各種災害環境。由于這樣的實體仿真環境的大量的成本投入使得訓練演習不能頻繁進行，虛擬現實技術的產生為應急演練提供了一種全新的開展模式，將事故現場模擬到虛擬場景中去，從而節省了大量的成本。在這里可以人為的制造各種事故環境，組織學員做出正確響應，同時由于硬件投入少，軟件的可復制性和可修改性，使得基于VR虛擬現實的應急救援訓練成為各個發達國家本世紀最為關注的訓練設備發展方向。

隨著虛擬技術的飛速發展，國內外針對虛擬現實技術的產品日新月異，國際上較為著名的相關發明有個大硬件廠家在近年ECS上展示的背包式小型電腦裝置，更有微星和惠普等公司在2016年各大展會上展示的為VR設計的穿戴式PC。

這些裝置基本上是各個廠商針對VR游戲所設計的，如果直接用于部隊訓練方面，則存在著構架牢度差，環境適應性低，沒有防水防塵設計和沒有針對部隊訓練要求的虛擬環境的優化電氣功能，不符合消防部隊實訓的需求。

發明內容

本發明提供一種虛擬消防訓練系統，以適應消防部隊的虛擬訓練要求。

一種虛擬消防訓練系統，包括背負式虛擬實戰訓練系統和背負式虛擬終端控制系統，背負式虛擬實戰訓練系統在云端服務器上運行，背負式虛擬終端控制系統在背負式終端上運行，

位于云端服務器上的背負式虛擬實戰訓練服務系統包括用戶管理模塊、訓練數據模塊、場景數據模塊、數據管理系統、虛擬火場環境生成模塊、火場流體AI控制模塊、設備交互效果控制模塊、多人協同AI控制模塊、虛擬訓練場景系統和場景管理系統，其中：

用戶管理模塊，是對訓練參與人員的信息化管理模塊，針對訓練者的大數據采集，以及身體狀況的時序性記錄，以供系統進行訓練強度控制參照，

訓練數據模塊，記錄訓練實時數據，并負責進行數據回放功能的實施，為部隊教導人員，對實訓人員的訓練過程、訓練動作以及在不同場景下的團隊配合實訓信息進行回放、展示、總結、匯報功能的實現，

場景數據模塊，是針對虛擬場景的模型數據進行管理整合的管理模塊，本模塊集合各種場景中的獨立精致近景模型體和綜合遠景場景模型，并在不同的訓練需求中按照管理設定進行自由組合形成適合于實訓的災害現場虛擬訓練場景，以供訓練使用，

數據管理系統，針對用戶管理模塊、訓練數據模塊、場景數據模塊進行管理的系統模塊，針對這三個模塊的后臺匯總、數據的增刪改查，以及相應大數據收集計算功能的實現，同時根據訓練需求，匯總訓練場次中的任務、人員、場景等實時數據，與場景管理系統進行通訊，生成可供訓練使用的虛擬場景構建，

虛擬火場環境生成模塊，根據場景數據和訓練需求進行篩選整合，生成符合訓練邏輯的虛擬訓練場景，其中包括近景交互性模型、中遠景環境模型和遠景天空模型，以達到在實訓中能夠有高度沉浸感的目的，

火場流體AI控制模塊，根據場景數據和訓練需求，對場景中各種不同的流體按照場景需求實施前期預判，利用AI智能算法，描繪流體運行路徑上各種發生可能性，并根據運算結果進行云端計算和云端粒子預渲染功能，以減小終端計算量，降低終端對場景流體實時渲染的計算壓力，

設備交互效果控制模塊，為虛擬場景實體化外聯模塊，根據實訓需要，本模塊實時對外進行通訊，控制外部設備，配合虛擬場景，對訓練人員的體感、嗅覺、溫度、重力、氣候環境，進行實景仿真效果的控制，本模塊基于串口通訊和TCP/IP協議的網絡通訊控制，

多人協同AI控制模塊，是針對團隊訓練進行控制的功能模塊，本模塊在虛擬場景中團隊人員交互通訊、交互視覺、交互后果幾個方面進行智能計算，根據團隊訓練中各個組員對虛擬場景的交互，進行事件發展預判，從而反作用于其他組員的體驗場景，以達到團隊協作的訓練真實感，

虛擬訓練場景系統，是針對虛擬火場環境生成模塊、火場流體AI控制模塊、場景管理系統、多人協同AI控制模塊，各個模塊的匯總管理，將以上四個模塊所產生的運算結果作用于虛擬場景體系，并將實時收到的反饋按照各個模塊的功能分配給這四個模塊進行運算，同時，本模塊負責與終端系統的通訊連接，發送經過預計算和預渲染的虛擬場景數據，接收終端交互反饋數據，并根據需要，向場景管理系統發送數據請求，以獲得場景中需要的各類模型體數據，