專利名稱：一種事故應(yīng)急演練系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于虛擬現(xiàn)實技術(shù)與數(shù)值模擬技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù) 與數(shù)值模擬技術(shù)的事故應(yīng)急演練系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著石油化工生產(chǎn)裝置的大型化、復(fù)雜化，安全生產(chǎn)條件越來越苛刻，安全問題也 日益突出，火災(zāi)、爆炸事故不斷發(fā)生，不僅造成了人員傷亡和重大財產(chǎn)損失，也導(dǎo)致了嚴(yán)重 的社會問題。提高事故應(yīng)急處置能力對有效控制事故發(fā)展和減少事故損失有很大幫助，這 對事故應(yīng)急人員有很高的要求，因此，加強對事故應(yīng)急人員的培訓(xùn)與演練顯的尤為重要。傳統(tǒng)的事故應(yīng)急演練與培訓(xùn)，可分為兩類，一類是通過事故預(yù)案來進行的桌面演 練，這種方式基本上都是以二維平面電子地圖為基礎(chǔ)進行的，有的甚至只依靠文字與表格 描述來完成，而現(xiàn)實世界是一個三維的動態(tài)空間，顯然一個二維的平面電子地圖對現(xiàn)實世 界的表達是不充分的，從而演練效果較差。另外一類就是實戰(zhàn)演練，這種方式往往需要在裝置或設(shè)備上模擬一起事故，比如 實戰(zhàn)演練時，在裝置或設(shè)備上模擬一起火災(zāi)事故，然后組織應(yīng)急人員進行滅火。這種演練方 式雖然有一定的實戰(zhàn)效果，但是既耗費了大量的人力物力，又不能逼真的模擬真實事故。另 外，由于企業(yè)都是長周期連續(xù)運轉(zhuǎn)，所以實戰(zhàn)演練最好是在裝置停工檢修時進行，所以也受 到時間的限制?？傊?，實戰(zhàn)演練具有一定的局限性。近年來發(fā)展成熟的三維虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR)技術(shù)利用三維建模 技術(shù)、計算機圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)等高新技術(shù)手段，能夠在計算機上構(gòu)建一個逼真的三維 模擬現(xiàn)實場景，并且借助鼠標(biāo)、鍵盤、數(shù)據(jù)手套、三維定位跟蹤器等輸入設(shè)備，能夠?qū)μ摂M的 三維實體進行交互式操作。這種虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)療、娛樂等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，但是在事 故應(yīng)急演練方面國內(nèi)還尚沒有公開專利。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以制作事故現(xiàn)場的虛擬場景，但是并不能真實的把事故的發(fā) 展過程展現(xiàn)出來，比如泄漏的液體或氣體是如何擴散的，燃燒的過程如何體現(xiàn)出來，數(shù)值 模擬技術(shù)恰好可以這方面的不足。根據(jù)氣體或液體的實際擴散模型，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和 數(shù)值模擬技術(shù)的結(jié)合，可以將泄漏或擴散過程逼真的展現(xiàn)出來。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和數(shù)值 模擬技術(shù)的結(jié)合，就可以在計算機上模擬任意類型、任意級別的事故，利用這種模擬的事故 進行模擬演練，可以讓應(yīng)急人員接觸到跟多級別的的事故類型，可以使應(yīng)急人員的應(yīng)急反 應(yīng)能力得到很大的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，運用三維建模軟件構(gòu)建如油庫、加油站等重大 危險環(huán)境的三維虛擬模型及典型裝置和設(shè)備的三維模型庫；建立如泄漏、火災(zāi)、爆炸等不同 類型事故的虛擬場景，實現(xiàn)典型事故的重現(xiàn)；編制三維數(shù)字化事故應(yīng)急預(yù)案，在計算機上實 現(xiàn)企業(yè)動態(tài)預(yù)案三維直觀展示；建立設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫，將三維模型與其屬性、事故信息有機地結(jié)合起來，實現(xiàn)三維模型與后臺設(shè)備數(shù)據(jù)庫的雙向查詢功能；結(jié)合生產(chǎn)中實際數(shù)據(jù)，開發(fā) 基于瀏覽器/服務(wù)器的交互式多人多角色應(yīng)急演練培訓(xùn)系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的不同用戶以不 同角色登錄到服務(wù)器上，進行分布式應(yīng)急演練與培訓(xùn)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種事故應(yīng)急演練系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，三 維場景展現(xiàn)部件，預(yù)案管理部件和演練培訓(xùn)部件，其中，所述包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，用于存儲設(shè)備基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)和培訓(xùn)知識數(shù) 據(jù)；所述三維場景展現(xiàn)部件，用于演練場景以及事故的三維可視化、場景修改、自由游 歷和信息查詢；所述預(yù)案管理部件，主要用于預(yù)案的三維數(shù)字化展示及預(yù)案中涉及場所及周邊的 信息的展示；所述演練培訓(xùn)部件，用于建立基于網(wǎng)絡(luò)的多個角色，減少協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，降低裝置和/ 或設(shè)備操縱要求，降低演練費用。所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，可以進一步包括設(shè)備基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫、消防 資源數(shù)據(jù)庫和培訓(xùn)知識庫；其中，所述設(shè)備基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，用于存儲設(shè)備編號、名稱、物料、結(jié)構(gòu)、尺寸、存儲介質(zhì) fn息；所述應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫，用于存儲企業(yè)的應(yīng)急預(yù)案文檔；所述消防資源數(shù)據(jù)庫，用于存儲救援資源；所述培訓(xùn)知識庫，用于存儲企業(yè)安全操作培訓(xùn)知識、事實數(shù)據(jù)、由專家經(jīng)驗得到的 啟發(fā)式知識以及常識性知識。所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，可以進一步包括三維模型庫、災(zāi)害模型庫和事故狀態(tài)模型庫， 其中，所述三維模型庫，用于建立裝置和/或設(shè)備的三維模型庫，并為每個單獨的設(shè)備 或部件建立模型檔案；并用于集中管理與復(fù)用各種模型資源，保證各種資源都具有全局唯 一性，不會產(chǎn)生一致性沖突；并用于優(yōu)化系統(tǒng)資源使用率，提高了三維仿真的效率；所述災(zāi)害模型庫，用于對火災(zāi)、爆炸和/或泄漏事故過程進行數(shù)值模擬，建立火災(zāi) 過程、毒氣擴散過程、泄漏過程的災(zāi)害類型模型數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確地反映出事故的發(fā)展過程及 形態(tài)，保證三維演練系統(tǒng)中事故場景的真實性與準(zhǔn)確性；所述事故狀態(tài)模型庫，用于根據(jù)事故現(xiàn)場形態(tài)，建立事故災(zāi)害場景的事故設(shè)備殘 骸模型、裝置災(zāi)害后的三維模型。所述三維場景展現(xiàn)部件，可以用于表現(xiàn)渲染演練系統(tǒng)中的各種場景，實現(xiàn)三維演 練的功能，并用于提供演練系統(tǒng)二次開發(fā)的接口與工具。所述預(yù)案管理部件，可以用于展示預(yù)案中涉及場所及周邊的單位概況、郵t鄰情況、 消防車道、消防設(shè)施、消防重點部位和消防救援力量的分布；所述預(yù)案管理部件，進一步用 于預(yù)案制作并將預(yù)案進行三維展示；其中預(yù)案制作包括事故類型設(shè)定、消防力量設(shè)定、力 量部署、注意事項和預(yù)案預(yù)覽。所述演練培訓(xùn)部件，可以包括下列模塊角色演練模塊用于選擇群眾、場所工作人員、接警人員、指揮員、觀察員或單兵角色進行演練；觀摩模塊用于在任意時刻選擇任意視角觀摩演練；演練控制模塊用于演練過程中，在虛擬場景中布置不同類型的事故及事故級 別；記錄/編輯模塊用于以影像及聲音記錄演練過程，編輯形成演練檔案；演練考核模塊用于對演練過程進行評價、考核，并和已有預(yù)案進行對比，找出演 練過程中的不足，對應(yīng)急預(yù)案做進一步的修訂；培訓(xùn)模塊用于對裝置、設(shè)備、消防器械操作使用說明展示，及企業(yè)事故案例展示。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種事故應(yīng)急演練系統(tǒng)的使用方法，包括 以下步驟啟動系統(tǒng)啟動各個控制系統(tǒng)，打開客戶端或服務(wù)器端；權(quán)限根據(jù)輸入的用戶，檢測或選擇不同的身份進入系統(tǒng)；預(yù)案制作包括災(zāi)害設(shè)定、消防力量設(shè)定、力量部署、注意事項和預(yù)案預(yù)覽；動態(tài)標(biāo)注在3D場景中進行消防力量和消防資源的部署，調(diào)派各力量的工作任 務(wù)、安排進攻路線、進行工作區(qū)劃；文字信息消防滅火救援預(yù)案中的組織結(jié)構(gòu)、聯(lián)系人、注意事項；三維表現(xiàn)將消防滅火救援行動流程表現(xiàn)；預(yù)案庫對預(yù)案進行統(tǒng)一管理；查詢預(yù)案對預(yù)案的使用，包括查詢、演示和同步標(biāo)繪；調(diào)整預(yù)案預(yù)案的修訂和補充；創(chuàng)建演練以此權(quán)限進入系統(tǒng)，初始化演練環(huán)境；加入演練以此權(quán)限進入系統(tǒng)，加入到一個已存在的演練環(huán)境；選擇類型創(chuàng)建演練環(huán)境時，創(chuàng)建針對預(yù)案的演練或是隨機演練；隨機演練通過選擇各種設(shè)置，初始化演練場景；設(shè)置場景當(dāng)選取隨機演練時，要設(shè)置演練場地的相關(guān)信息；設(shè)置任務(wù)當(dāng)選取隨機演練時，要設(shè)置在演練場景內(nèi)發(fā)生的災(zāi)害和突發(fā)事件；設(shè)置演練者分配參加者在演練過程中的職能；干預(yù)操作在演練過程中，動態(tài)加入突發(fā)事件；進行演練參與演練；觀摩演練在演練過程中，能夠全程、自由觀摩；記錄演練記錄演練的過程數(shù)據(jù)；考核演練對演練的結(jié)果進行考核，以及對預(yù)案的執(zhí)行程度和預(yù)案本身可操作性 進行評估；察看演練結(jié)果、總結(jié)觀看演練回放，各方對演練進行總結(jié)；是否退出是否得到用戶退出的消息；退出系統(tǒng)關(guān)閉系統(tǒng)，并存儲相關(guān)信息。所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)的使用方法，使用者可以在虛擬的應(yīng)急演練培訓(xùn)部件中通 過使用鼠標(biāo)、鍵盤來設(shè)置或選擇災(zāi)害類型進行事故應(yīng)急演練，操作救災(zāi)設(shè)備或裝置也是通 過點擊鼠標(biāo)或鍵盤實現(xiàn)的。
所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)，優(yōu)選根據(jù)場景數(shù)據(jù)庫信息，計算不同油罐火災(zāi)滅火泡沫 用量，在演練過程中所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)自動計時；使用時，可以根據(jù)時間及泡沫用量，逐漸降低火災(zāi)的大小和強度；當(dāng)滅火結(jié)束后，火災(zāi)罐模型可以自動被事故狀態(tài)模型替換；參與演練的各個角色也可以隨之撤回，演練結(jié)束。演練結(jié)束后，所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)可以自動保留演練錄相，用于分析評估演練 過程。本發(fā)明是基于虛擬現(xiàn)實和數(shù)值模擬技術(shù)開發(fā)的事故應(yīng)急演練及培訓(xùn)方法及系統(tǒng)， 該方法及系統(tǒng)滿足了信息時代事故應(yīng)急演練、技能培訓(xùn)不斷變化的要求，是一種新型柔性 應(yīng)急演練與標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)培訓(xùn)模式，它使得事故應(yīng)急演練與人員培訓(xùn)無論是在應(yīng)用范圍(廣 度、空間)、時間(寬度、時間)選擇上還是在演練、培訓(xùn)的難易程度和績效評價(深度、效 度)上都有著傳統(tǒng)演練、培訓(xùn)方式所無法比擬的優(yōu)越性。本發(fā)明具有效果真實生動、高效率、低成本等特點，能夠解決桌面演練中演練過程 表達不充分、演練效果差的問題，還能夠解決實戰(zhàn)演練中演練協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)多、裝置/設(shè)備操縱 要求嚴(yán)格和演練費用高等問題?？梢?，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的三維事故應(yīng)急演練與培訓(xùn)方法 及系統(tǒng)具有其獨特的優(yōu)勢，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明實施例所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實施例所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)流程圖；圖3為本發(fā)明實施例所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)的多客戶端事故應(yīng)急演練 結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式本發(fā)明運用三維建模軟件構(gòu)建如油庫、加油站等重大危險環(huán)境的三維虛擬模型及 典型裝置和設(shè)備的三維模型庫；建立如泄漏、火災(zāi)、爆炸等不同類型事故的虛擬場景，實現(xiàn)典型事故的重現(xiàn)；編制三維數(shù)字化事故應(yīng)急預(yù)案，在計算機上實現(xiàn)企業(yè)動態(tài)預(yù)案三維直觀展示；建立設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫，將三維模型與其屬性、事故信息有機地結(jié)合起來，實現(xiàn)三維 模型與后臺設(shè)備數(shù)據(jù)庫的雙向查詢功能；結(jié)合生產(chǎn)中實際數(shù)據(jù)，開發(fā)基于瀏覽器/服務(wù)器的交互式多人多角色應(yīng)急演練培 訓(xùn)系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的不同用戶以不同角色登錄到服務(wù)器上，進行分布式應(yīng)急演練與培訓(xùn)。本發(fā)明是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)、數(shù)值模擬技術(shù)、計算機圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)和計算 機技術(shù)開發(fā)的三維事故應(yīng)急演練與培訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠真實地模擬多種事故(如泄漏、 火災(zāi)、爆炸等)的發(fā)展過程及不同天氣條件下的事故狀態(tài)，應(yīng)急演練或培訓(xùn)人員可以通過 該系統(tǒng)來模擬真實環(huán)境中的事故演練與培訓(xùn)。本發(fā)明的一個實施例提供了一種事故應(yīng)急演練系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，三維場景 展現(xiàn)部件，預(yù)案管理部件和演練培訓(xùn)部件，其中，所述包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，用于存儲設(shè)備基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)和培訓(xùn)知識數(shù)
8據(jù)；所述三維場景展現(xiàn)部件，用于演練場景以及事故的三維可視化、場景修改、自由游 歷和信息查詢；所述預(yù)案管理部件，用于預(yù)案的三維數(shù)字化展示及預(yù)案中涉及場所及周邊的信息 的展示；所述演練培訓(xùn)部件，用于建立基于網(wǎng)絡(luò)的多個角色，減少協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，降低裝置和/ 或設(shè)備操縱要求，降低演練費用。所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，可以進一步包括設(shè)備基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫、消防 資源數(shù)據(jù)庫和培訓(xùn)知識庫；其中，所述設(shè)備基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，用于存儲設(shè)備編號、名稱、物料、結(jié)構(gòu)、尺寸、存儲介質(zhì) fn息；所述應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫，用于存儲企業(yè)的應(yīng)急預(yù)案文檔；所述消防資源數(shù)據(jù)庫，用于存儲救援資源；所述培訓(xùn)知識庫，用于存儲企業(yè)安全操作培訓(xùn)知識、事實數(shù)據(jù)、由專家經(jīng)驗得到的 啟發(fā)式知識以及常識性知識。所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，可以進一步包括三維模型庫、災(zāi)害模型庫和事故狀態(tài)模型庫， 其中，所述三維模型庫，用于建立裝置和/或設(shè)備的三維模型庫，并為每個單獨的設(shè)備 或部件建立模型檔案；并用于集中管理與復(fù)用各種模型資源，保證各種資源都具有全局唯 一性，不會產(chǎn)生一致性沖突；并用于優(yōu)化系統(tǒng)資源使用率，提高了三維仿真的效率；所述災(zāi)害模型庫，用于對火災(zāi)、爆炸和/或泄漏事故過程進行數(shù)值模擬，建立火災(zāi) 過程、毒氣擴散過程、泄漏過程的災(zāi)害類型模型數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確地反映出事故的發(fā)展過程及 形態(tài)，保證三維演練系統(tǒng)中事故場景的真實性與準(zhǔn)確性；所述事故狀態(tài)模型庫，用于根據(jù)事故現(xiàn)場形態(tài)，建立事故災(zāi)害場景的事故設(shè)備殘 骸模型、裝置災(zāi)害后的三維模型。所述三維場景展現(xiàn)部件，可以用于表現(xiàn)渲染演練系統(tǒng)中的各種場景，實現(xiàn)三維演 練的功能，并用于提供演練系統(tǒng)二次開發(fā)的接口與工具。所述預(yù)案管理部件，可以用于展示預(yù)案中涉及場所及周邊的單位概況、郵t鄰情況、 消防車道、消防設(shè)施、消防重點部位和消防救援力量的分布；所述預(yù)案管理部件，進一步用 于預(yù)案制作并將預(yù)案進行三維展示；其中預(yù)案制作包括事故類型設(shè)定、消防力量設(shè)定、力 量部署、注意事項和預(yù)案預(yù)覽。所述演練培訓(xùn)部件，可以包括下列模塊角色演練模塊用于選擇群眾、場所工作人員、接警人員、指揮員、觀察員或單兵角 色進行演練；觀摩模塊用于在任意時刻選擇任意視角觀摩演練；演練控制模塊用于演練過程中，在虛擬場景中布置不同類型的事故及事故級 別；記錄/編輯模塊用于以影像及聲音記錄演練過程，編輯形成演練檔案；演練考核模塊用于對演練過程進行評價、考核，并和已有預(yù)案進行對比，找出演練過程中的不足，對應(yīng)急預(yù)案做進一步的修訂；培訓(xùn)模塊用于對裝置、設(shè)備、消防器械操作使用說明展示，及企業(yè)事故案例展示。本發(fā)明的另一實施例提供了一種事故應(yīng)急演練系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟啟動系統(tǒng)啟動各個控制系統(tǒng)，打開客戶端或服務(wù)器端；權(quán)限根據(jù)輸入的用戶，檢測或選擇不同的身份進入系統(tǒng)；預(yù)案制作包括災(zāi)害設(shè)定、消防力量設(shè)定、力量部署、注意事項和預(yù)案預(yù)覽；動態(tài)標(biāo)注在3D場景中進行消防力量和消防資源的部署，調(diào)派各力量的工作任 務(wù)、安排進攻路線、進行工作區(qū)劃；文字信息消防滅火救援預(yù)案中的組織結(jié)構(gòu)、聯(lián)系人、注意事項；三維表現(xiàn)將消防滅火救援行動流程表現(xiàn)；預(yù)案庫對預(yù)案進行統(tǒng)一管理；查詢預(yù)案對預(yù)案的使用，包括查詢、演示和同步標(biāo)繪；調(diào)整預(yù)案預(yù)案的修訂和補充；創(chuàng)建演練以此權(quán)限進入系統(tǒng)，初始化演練環(huán)境；加入演練以此權(quán)限進入系統(tǒng)，加入到一個已存在的演練環(huán)境；選擇類型創(chuàng)建演練環(huán)境時，創(chuàng)建針對預(yù)案的演練或是隨機演練；隨機演練通過選擇各種設(shè)置，初始化演練場景；設(shè)置場景當(dāng)選取隨機演練時，要設(shè)置演練場地的相關(guān)信息；設(shè)置任務(wù)當(dāng)選取隨機演練時，要設(shè)置在演練場景內(nèi)發(fā)生的災(zāi)害和突發(fā)事件；設(shè)置演練者分配參加者在演練過程中的職能；干預(yù)操作在演練過程中，動態(tài)加入突發(fā)事件；進行演練參與演練；觀摩演練在演練過程中，能夠全程、自由觀摩；記錄演練記錄演練的過程數(shù)據(jù)；考核演練對演練的結(jié)果進行考核，以及對預(yù)案的執(zhí)行程度和預(yù)案本身可操作性 進行評估；察看演練結(jié)果、總結(jié)觀看演練回放，各方對演練進行總結(jié)；是否退出是否得到用戶退出的消息；退出系統(tǒng)關(guān)閉系統(tǒng)，并存儲相關(guān)信息。所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)的使用方法，使用者可以在虛擬的應(yīng)急演練培訓(xùn)部件中通 過使用鼠標(biāo)、鍵盤來設(shè)置或選擇災(zāi)害類型進行事故應(yīng)急演練，操作救災(zāi)設(shè)備或裝置也是通 過點擊鼠標(biāo)或鍵盤實現(xiàn)的。所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)，優(yōu)選根據(jù)場景數(shù)據(jù)庫信息，計算不同油罐火災(zāi)滅火泡沫 用量，在演練過程中所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)自動計時；使用時，可以根據(jù)時間及泡沫用量，逐漸降低火災(zāi)的大小和強度；當(dāng)滅火結(jié)束后，火災(zāi)罐模型可以自動被事故狀態(tài)模型替換；參與演練的各個角色也可以隨之撤回，演練結(jié)束。演練結(jié)束后，所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)可以自動保留演練錄相，用于分析評估演練 過程。
本發(fā)明的再一實施例中，提供了 一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)和數(shù)值模擬技術(shù)的事故應(yīng) 急演練與培訓(xùn)的系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)(如圖1所示)，按照系統(tǒng)總體框架，系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù) 庫系統(tǒng)、三維場景展現(xiàn)平臺、預(yù)案管理系統(tǒng)和演練培訓(xùn)平臺。各系統(tǒng)劃分為若干功能模塊， 分別完成系統(tǒng)的各項功能，構(gòu)成整個系統(tǒng)的功能模塊。1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1. 1基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫包括設(shè)備基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫、消防資源數(shù)據(jù)庫和 培訓(xùn)知識庫。各數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容如下建立設(shè)備基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫、培訓(xùn)知識庫，并統(tǒng)一存儲到Oracle 以及MySQL數(shù)據(jù)庫中。其中，設(shè)備基礎(chǔ)信息包括設(shè)備編號、名稱、物料、結(jié)構(gòu)、尺寸、存儲介質(zhì) 等信息；應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫主要包括了企業(yè)的應(yīng)急預(yù)案文檔；消防資源數(shù)據(jù)庫包括裝置之外 的各類救援資源，如消防站、醫(yī)院以及裝置內(nèi)救災(zāi)的固定設(shè)施(如消防栓、泡沫存儲間等)。 培訓(xùn)知識庫中內(nèi)容包括企業(yè)安全操作培訓(xùn)相關(guān)的理論知識、事實數(shù)據(jù)、由專家經(jīng)驗得到的 啟發(fā)式知識以及常識性知識等。1.2三維模型庫利用3ds Max腳本開發(fā)的模型庫管理工具，建立典型裝置、設(shè)備的三維模型庫，并 為每個單獨的設(shè)備或部件建立模型檔案。集中管理與復(fù)用各種模型資源，保證各種資源都 具有全局唯一性，不會產(chǎn)生一致性沖突，最優(yōu)化的系統(tǒng)資源使用率，提高了三維仿真的效 率。同時，新模型的發(fā)布或舊模型的修改只需要進行一次操作。1.3災(zāi)害模型庫將虛擬現(xiàn)實技術(shù)和計算流體力學(xué)數(shù)值模擬技術(shù)結(jié)合起來，對火災(zāi)、爆炸、泄漏等不 同類型的事故過程進行數(shù)值模擬，建立火災(zāi)過程、毒氣擴散過程、泄漏過程等的災(zāi)害類型模 型庫，從而更加準(zhǔn)確地反映出各種事故的發(fā)展過程及形態(tài)，保證三維演練系統(tǒng)中事故場景 的真實性與準(zhǔn)確性。1.4事故狀態(tài)模型庫根據(jù)事故現(xiàn)場形態(tài)，建立逼真的事故災(zāi)害場景的三維模型，包括事故設(shè)備(如石 油化工行業(yè)的油罐、反應(yīng)塔、鍋爐、管道等)殘骸模型、裝置(如石油化工行業(yè)的常減壓裝 置、催化裂化裝置等)災(zāi)害后的模型等。做到了對事故直觀性和真實性的展示，實現(xiàn)了事故 再現(xiàn)、事故展示、事故交流與培訓(xùn)的作用。2三維場景展現(xiàn)平臺三維場景展現(xiàn)平臺是基于VC. NET和OpenGL開發(fā)的，用于表現(xiàn)渲染演練系統(tǒng)中的 不同場景，實現(xiàn)三維演練的功能，提供演練系統(tǒng)二次開發(fā)的接口與工具。該平臺可以實現(xiàn)以 下功能演練場景以及事故的三維可視化、場景修改、自由游歷、信息查詢等。3預(yù)案管理系統(tǒng)3.1基礎(chǔ)信息展示系統(tǒng)能夠直觀的展示預(yù)案相關(guān)的基礎(chǔ)信息，基礎(chǔ)信息主要指預(yù)案中涉及場所及周 邊的信息，如單位概況、啦鄰情況、消防車道、消防設(shè)施、消防重點部位和消防救援力量的分 布等。3. 2預(yù)案制作和三維可視化
主要功能是提供制定數(shù)字預(yù)案的工具并將預(yù)案進行三維展示。其中預(yù)案制作包 括事故類型設(shè)定、消防力量設(shè)定、力量部署、注意事項、預(yù)案預(yù)覽等。4演練及培訓(xùn)平臺通過建立基于網(wǎng)絡(luò)的多人多角色，開方式主動參與的演練培訓(xùn)系統(tǒng)，解決事故應(yīng) 急演練協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)多、裝置/設(shè)備操縱要求嚴(yán)格和演練費用高等問題。其中演練及培訓(xùn)平臺 主要包括以下幾個模塊4. 1角色演練模塊參演人員可以選擇群眾、場所工作人員、接警人員、指揮員、觀 察員、單兵等不同的角色進行演練。4. 2觀摩模塊演練觀摩人員可以在任意時刻選擇任意視角觀摩演練。4. 3演練控制模塊演練過程中，演練管理員具有最高權(quán)限，管理員可以根據(jù)演練 人員參演情況，在虛擬場景中布置不同類型的事故及事故級別。4. 4記錄/編輯模塊用影像及聲音記錄演練過程，編輯形成演練檔案。4. 5演練考核模塊對演練過程進行評價、考核，并和已有預(yù)案進行對比，找出演 練過程中的不足，對應(yīng)急預(yù)案做進一步的修訂。4. 6培訓(xùn)模塊根據(jù)企業(yè)實際安全應(yīng)用需求，培訓(xùn)模塊以裝置、設(shè)備、消防器械操 作使用說明展示及企業(yè)事故案例展示為主。如圖1所示，是本發(fā)明的軟件總體框架圖，系統(tǒng)包括四個子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、預(yù) 案管理系統(tǒng)、三維場景展示平臺、演練及培訓(xùn)平臺；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括設(shè)備基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、 應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫、消防資源數(shù)據(jù)庫和培訓(xùn)知識庫；三維場景展示平臺負(fù)責(zé)顯示、組織與管理 場景的中三維模型，也是預(yù)案管理系統(tǒng)和演練系統(tǒng)功能實現(xiàn)的底層支持平臺；預(yù)案管理系 統(tǒng)包括基礎(chǔ)信息展示、預(yù)案制作和三維可視化；演練培訓(xùn)平臺實現(xiàn)了企業(yè)員工多人多角色 參與虛擬演練與培訓(xùn)的功能。如圖2所示，是本發(fā)明的系統(tǒng)流程圖。啟動系統(tǒng)啟動各個控制系統(tǒng)，打開客戶端或服務(wù)器端程序。權(quán)限根據(jù)輸入的用戶，檢測或選擇不同的身份進入系統(tǒng)。預(yù)案制作包括災(zāi)害設(shè)定、消防力量設(shè)定、力量部署、注意事項、預(yù)案預(yù)覽等。動態(tài)標(biāo)注可在3D場景中進行消防力量和消防資源的部署，調(diào)派各力量的工作任 務(wù)、安排進攻路線、進行工作區(qū)劃等內(nèi)容。文字信息消防滅火救援預(yù)案中的組織結(jié)構(gòu)、聯(lián)系人、注意事項等文字內(nèi)容。三維表現(xiàn)石化企業(yè)內(nèi)所內(nèi)消防滅火救援行動流程表現(xiàn)。預(yù)案庫對預(yù)案進行統(tǒng)一管理。查詢預(yù)案對預(yù)案的使用，包括查詢、演示、同步標(biāo)繪等應(yīng)用。調(diào)整預(yù)案預(yù)案的修訂和補充。創(chuàng)建演練以此權(quán)限進入系統(tǒng)，可初始化演練環(huán)境。加入演練以此權(quán)限進入系統(tǒng)，可加入到一個已存在的演練環(huán)境。選擇類型創(chuàng)建演練環(huán)境時，可創(chuàng)建針對預(yù)案的演練還是隨機演練。隨機演練通過選擇各種設(shè)置，初始化演練場景。設(shè)置場景當(dāng)選取隨機演練時，要設(shè)置演練場地的相關(guān)信息。設(shè)置任務(wù)當(dāng)選取隨機演練時，要設(shè)置在演練場景內(nèi)發(fā)生的災(zāi)害和某些突發(fā)事件。
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設(shè)置演練者分配參加者在演練過程中的職能。干預(yù)操作在演練過程中，動態(tài)加入突發(fā)事件。進行演練參與演練。觀摩演練在演練過程中，能全程、自由觀摩。記錄演練記錄演練的過程數(shù)據(jù)。考核演練對演練的結(jié)果進行考核，以及對預(yù)案的執(zhí)行程度和預(yù)案本身可操作性 進行評估。察看演練結(jié)果、總結(jié)觀看演練回放，各方對演練進行總結(jié)。是否退出是否得到用戶退出的消息退出系統(tǒng)關(guān)閉系統(tǒng)，并存儲相關(guān)信息。應(yīng)急演練或培訓(xùn)人員在虛擬的應(yīng)急演練及培訓(xùn)平臺中通過使用鼠標(biāo)、鍵盤來設(shè)置 或選擇火災(zāi)、爆炸、泄露等不同的災(zāi)害類型進行事故應(yīng)急演練，操作救災(zāi)設(shè)備(如消防栓、 滅火器等)或裝置(如常減壓裝置的減壓塔、高壓空冷機等)也是通過點擊鼠標(biāo)或鍵盤實 現(xiàn)的。下面結(jié)合圖3及一個火災(zāi)事故應(yīng)急演練來說明本發(fā)明的具體應(yīng)用。如圖3所示，是本發(fā)明基于網(wǎng)絡(luò)的多客戶端應(yīng)急演練系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，由服務(wù)器1、 服務(wù)器2、顯示大屏及多個客戶端(本例以6個客戶端為例說明)組成，服務(wù)器1、服務(wù)器2 及6個客戶端通過網(wǎng)絡(luò)相連。其中服務(wù)器1和服務(wù)器2都配置在應(yīng)急演練指揮中心，由指 揮中心人員管理員負(fù)責(zé)管理與發(fā)布演練系統(tǒng)并管理數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。在演練中心配置虛擬現(xiàn) 實顯示大屏，方便更多領(lǐng)導(dǎo)、人員參加觀摩演練。下面以某石化企業(yè)罐區(qū)拱頂罐頂全表面火災(zāi)為例說明本發(fā)明的
具體實施例方式服務(wù)器1是指管理員服務(wù)器；服務(wù)器2指數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；客戶端1 6分別代表參 與事故應(yīng)急演練的扮演不同角色的人員，比如客戶端1代表觀察員、客戶端2代表高噴車 司機甲、客戶端3代表高噴車司機乙、客戶端4代表泡沫車司機、客戶端5代表消防員甲、客 戶端6代表消防員乙?？蛻舳送ㄟ^輸入用戶名登錄到服務(wù)器1上，根據(jù)不同的登錄角色，系 統(tǒng)提供不同的能力和權(quán)限。以上參加演練人員在各自客戶端電腦上以各自角色登錄到管理員服務(wù)器。首先， 參演人員需要提前熟悉由管理員編輯好的油罐全表面火災(zāi)三維應(yīng)急預(yù)案。熟悉完畢后，管 理員發(fā)布命令開始演練，由管理員通過服務(wù)器1布置事故現(xiàn)場設(shè)定火災(zāi)位置、火災(zāi)強度、 火災(zāi)半徑以及現(xiàn)場風(fēng)向、風(fēng)速等。觀察員看到火災(zāi)發(fā)生后，發(fā)布警報信息，并根據(jù)消防滅火 預(yù)案派遣消防力量。其他客戶端收到警報信息后，根據(jù)預(yù)案分別站位，高噴車司機甲、高噴 車司機乙和泡沫車司機進行滅火操作；消防員甲和消防員乙負(fù)責(zé)開罐區(qū)消防水泡，冷卻事 故罐的周邊罐。系統(tǒng)根據(jù)場景數(shù)據(jù)庫信息計算不同油罐火災(zāi)滅火泡沫用量，在演練過程中系統(tǒng)會 自動計時，管理員根據(jù)時間及泡沫用用量，逐漸降低火災(zāi)的大小和強度。當(dāng)滅火結(jié)束后，火 災(zāi)罐模型會自動被事故狀態(tài)模型替換。參與演練的各個角色也隨之撤回，演練結(jié)束。演練結(jié)束后，觀察員保留演練錄相，用于分析評估演練過程。
1權(quán)利要求
一種事故應(yīng)急演練系統(tǒng)，其特征在于，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，三維場景展現(xiàn)部件，預(yù)案管理部件和演練培訓(xùn)部件，其中，所述包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，用于存儲設(shè)備基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)和培訓(xùn)知識數(shù)據(jù)；所述三維場景展現(xiàn)部件，用于演練場景以及事故的三維可視化、場景修改、自由游歷和信息查詢；所述預(yù)案管理部件，用于預(yù)案的三維數(shù)字化展示及預(yù)案中涉及場所及周邊的信息的展示；所述演練培訓(xùn)部件，用于建立基于網(wǎng)絡(luò)的多個角色，減少協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，降低裝置和/或設(shè)備操縱要求，降低演練費用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)，其特征在于，所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，進一步包 括設(shè)備基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫、消防資源數(shù)據(jù)庫和培訓(xùn)知識庫；其中，所述設(shè)備基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，用于存儲設(shè)備編號、名稱、物料、結(jié)構(gòu)、尺寸、存儲介質(zhì)信息；所述應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫，用于存儲企業(yè)的應(yīng)急預(yù)案文檔； 所述消防資源數(shù)據(jù)庫，用于存儲救援資源；所述培訓(xùn)知識庫，用于存儲企業(yè)安全操作培訓(xùn)知識、事實數(shù)據(jù)、由專家經(jīng)驗得到的啟發(fā) 式知識以及常識性知識。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)，其特征在于，所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，進一步包 括三維模型庫、災(zāi)害模型庫和事故狀態(tài)模型庫，其中，所述三維模型庫，用于建立裝置和/或設(shè)備的三維模型庫，并為每個單獨的設(shè)備或部 件建立模型檔案；并用于集中管理與復(fù)用各種模型資源，保證各種資源都具有全局唯一性， 不會產(chǎn)生一致性沖突；并用于優(yōu)化系統(tǒng)資源使用率，提高了三維仿真的效率；所述災(zāi)害模型庫，用于對火災(zāi)、爆炸和/或泄漏事故過程進行數(shù)值模擬，建立火災(zāi)過 程、毒氣擴散過程、泄漏過程的災(zāi)害類型模型數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確地反映出事故的發(fā)展過程及形 態(tài)，保證三維演練系統(tǒng)中事故場景的真實性與準(zhǔn)確性；所述事故狀態(tài)模型庫，用于根據(jù)事故現(xiàn)場形態(tài)，建立事故災(zāi)害場景的事故設(shè)備殘骸模 型、裝置災(zāi)害后的三維模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)，其特征在于，所述三維場景展現(xiàn)部件，用于 表現(xiàn)渲染演練系統(tǒng)中的各種場景，實現(xiàn)三維演練的功能，并用于提供演練系統(tǒng)二次開發(fā)的 接口與工具。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)案管理部件，用于展示 預(yù)案中涉及場所及周邊的單位概況、啦鄰情況、消防車道、消防設(shè)施、消防重點部位和消防 救援力量的分布；所述預(yù)案管理部件，進一步用于預(yù)案制作并將預(yù)案進行三維展示；其中 預(yù)案制作包括事故類型設(shè)定、消防力量設(shè)定、力量部署、注意事項和預(yù)案預(yù)覽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)，其特征在于，所述演練培訓(xùn)部件，包括下列 模塊角色演練模塊用于選擇群眾、場所工作人員、接警人員、指揮員、觀察員或單兵角色進 行演練；觀摩模塊用于在任意時刻選擇任意視角觀摩演練；演練控制模塊用于演練過程中，在虛擬場景中布置不同類型的事故及事故級別； 記錄/編輯模塊用于以影像及聲音記錄演練過程，編輯形成演練檔案； 演練考核模塊用于對演練過程進行評價、考核，并和已有預(yù)案進行對比，找出演練過 程中的不足，對應(yīng)急預(yù)案做進一步的修訂；培訓(xùn)模塊用于對裝置、設(shè)備、消防器械操作使用說明展示，及企業(yè)事故案例展示。
7.—種如權(quán)利要求1 6中任一項所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包 括以下步驟啟動系統(tǒng)啟動各個控制系統(tǒng)，打開客戶端或服務(wù)器端； 權(quán)限根據(jù)輸入的用戶，檢測或選擇不同的身份進入系統(tǒng)； 預(yù)案制作包括災(zāi)害設(shè)定、消防力量設(shè)定、力量部署、注意事項和預(yù)案預(yù)覽； 動態(tài)標(biāo)注在3D場景中進行消防力量和消防資源的部署，調(diào)派各力量的工作任務(wù)、安 排進攻路線、進行工作區(qū)劃；文字信息消防滅火救援預(yù)案中的組織結(jié)構(gòu)、聯(lián)系人、注意事項；三維表現(xiàn)將消防滅火救援行動流程表現(xiàn)；預(yù)案庫對預(yù)案進行統(tǒng)一管理；查詢預(yù)案對預(yù)案的使用，包括查詢、演示和同步標(biāo)繪；調(diào)整預(yù)案預(yù)案的修訂和補充；創(chuàng)建演練以此權(quán)限進入系統(tǒng)，初始化演練環(huán)境；加入演練以此權(quán)限進入系統(tǒng)，加入到一個已存在的演練環(huán)境；選擇類型創(chuàng)建演練環(huán)境時，創(chuàng)建針對預(yù)案的演練或是隨機演練；隨機演練通過選擇各種設(shè)置，初始化演練場景；設(shè)置場景當(dāng)選取隨機演練時，要設(shè)置演練場地的相關(guān)信息；設(shè)置任務(wù)當(dāng)選取隨機演練時，要設(shè)置在演練場景內(nèi)發(fā)生的災(zāi)害和突發(fā)事件；設(shè)置演練者分配參加者在演練過程中的職能；干預(yù)操作在演練過程中，動態(tài)加入突發(fā)事件；進行演練參與演練；觀摩演練在演練過程中，能夠全程、自由觀摩； 記錄演練記錄演練的過程數(shù)據(jù)；考核演練對演練的結(jié)果進行考核，以及對預(yù)案的執(zhí)行程度和預(yù)案本身可操作性進行 評估；察看演練結(jié)果、總結(jié)觀看演練回放，各方對演練進行總結(jié)； 是否退出是否得到用戶退出的消息； 退出系統(tǒng)關(guān)閉系統(tǒng)，并存儲相關(guān)信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，使用者在虛擬的 應(yīng)急演練培訓(xùn)部件中通過使用鼠標(biāo)、鍵盤來設(shè)置或選擇災(zāi)害類型進行事故應(yīng)急演練，操作 救災(zāi)設(shè)備或裝置也是通過點擊鼠標(biāo)或鍵盤實現(xiàn)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，所述事故應(yīng)急演 練系統(tǒng)根據(jù)場景數(shù)據(jù)庫信息，計算不同油罐火災(zāi)滅火泡沫用量，在演練過程中所述事故應(yīng) 急演練系統(tǒng)自動計時；使用時根據(jù)時間及泡沫用量，逐漸降低火災(zāi)的大小和強度； 當(dāng)滅火結(jié)束后，火災(zāi)罐模型自動被事故狀態(tài)模型替換； 參與演練的各個角色也隨之撤回，演練結(jié)束。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，演練結(jié)束后，所 述事故應(yīng)急演練系統(tǒng)自動保留演練錄相，用于分析評估演練過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種事故應(yīng)急演練系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，三維場景展現(xiàn)部件，預(yù)案管理部件和演練培訓(xùn)部件，其中，所述包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，用于存儲設(shè)備基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)和培訓(xùn)知識數(shù)據(jù)；所述三維場景展現(xiàn)部件，用于演練場景以及事故的三維可視化、場景修改、自由游歷和信息查詢；所述預(yù)案管理部件，主要用于預(yù)案的三維數(shù)字化展示及預(yù)案中涉及場所及周邊的信息的展示；所述演練培訓(xùn)部件，用于建立基于網(wǎng)絡(luò)的多個角色，減少協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，降低裝置和/或設(shè)備操縱要求，降低演練費用。本發(fā)明能夠解決桌面演練中演練過程表達不充分、演練效果差的問題，還能夠解決實戰(zhàn)演練中演練協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)多、演練費用高等問題。
文檔編號G09B19/00GK101799999SQ20101013961
公開日2010年8月11日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者李磊, 王正, 翟良云, 袁紀(jì)武 申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院