本發(fā)明涉及基于vr技術(shù)的環(huán)境應(yīng)急模擬演練系統(tǒng)。
背景技術(shù):
隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,近年來(lái)突發(fā)環(huán)境污染事故頻發(fā)逐漸增加。和一般的環(huán)境污染事故相比,突發(fā)性環(huán)境污染事故不僅具有一系列為確定性,如排放點(diǎn)、排放方式等,而且突發(fā)性環(huán)境事故的發(fā)生可能在短時(shí)間內(nèi)或者瞬間釋放大量環(huán)境污染物質(zhì),容易對(duì)周邊區(qū)域造成嚴(yán)重破壞和污染,從而對(duì)國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成重大損害。我國(guó)民眾受到傳統(tǒng)“先污染,后治理”思想的影響,使得部分企業(yè)在環(huán)境應(yīng)急管理上不夠重視和安全管理基礎(chǔ)建設(shè)準(zhǔn)備不足,同時(shí)在面對(duì)突發(fā)應(yīng)急事故時(shí)受技術(shù)和應(yīng)急設(shè)施資源的限制,使得由突發(fā)環(huán)境事故造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失事件時(shí)有發(fā)生。因此,加強(qiáng)企業(yè)環(huán)境安全管理工作,提高企業(yè)環(huán)境事故應(yīng)急管理水平,做出完善合理的應(yīng)急系統(tǒng)就變得尤為重要。通過對(duì)突發(fā)環(huán)境事故的定性、定量和可視化模擬研究,分析污染物對(duì)周邊環(huán)境造成破壞和污染的程度和濃度,豐富了現(xiàn)有應(yīng)急系統(tǒng)理論基礎(chǔ),在維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定,保障公眾生命健康和企業(yè)財(cái)產(chǎn)安全等方面具有重要的知道意義。
縱觀應(yīng)急系統(tǒng)的發(fā)展歷程,在20世紀(jì)70年代之前,應(yīng)急系統(tǒng)和方案多數(shù)僅僅停留在書面形式上,沒有強(qiáng)力的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的支持,對(duì)事故的預(yù)測(cè)能力和處理能力相對(duì)來(lái)說比較低下。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,進(jìn)入21世紀(jì)后,出現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),而虛擬現(xiàn)實(shí)(vr)技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù),它在多維信息空間上創(chuàng)建一個(gè)虛擬信息環(huán)境,能使用戶具有身臨其境的沉浸感,具有與環(huán)境完善的交互作用能力,并有助于啟發(fā)構(gòu)思。利用vr技術(shù),信息技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),構(gòu)建包括環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源管理、應(yīng)急預(yù)案管理、決策支持、指揮調(diào)度、現(xiàn)場(chǎng)處置、后期評(píng)估在內(nèi)的環(huán)境應(yīng)急指揮平臺(tái),全面提升環(huán)境應(yīng)急管理效能,這將為建立并完善我國(guó)環(huán)境應(yīng)急體系奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足,提供一種人機(jī)交互便捷、設(shè)備配置簡(jiǎn)便、評(píng)估體系科學(xué)的基于vr技術(shù)的環(huán)境應(yīng)急模擬演練系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種基于vr技術(shù)的環(huán)境應(yīng)急模擬演練系統(tǒng),主要由三維場(chǎng)景實(shí)施系統(tǒng)、步進(jìn)跟蹤子系統(tǒng)、煙熱模擬子系統(tǒng)、體征遙測(cè)及毒氣偵檢子系統(tǒng)、控制及顯示子系統(tǒng)構(gòu)成;
三維場(chǎng)景實(shí)施系統(tǒng)包括演練想定生成子系統(tǒng)、三維視景渲染子系統(tǒng)、建模與仿真子系統(tǒng)以及沉浸顯示與交互子系統(tǒng);演練想定生成子系統(tǒng)包括為概念想定編輯器、仿真想定編輯器、仿真運(yùn)行管理器;概念想定編輯器,用于負(fù)責(zé)想定的概念模型開發(fā);仿真想定編輯器,用于管理和建立仿真運(yùn)行想定;仿真運(yùn)行管理器,用于控制和管理想定仿真運(yùn)行;三維視景渲染子系統(tǒng),用于渲染出環(huán)境災(zāi)害分布范圍,環(huán)境災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展過程、不同虛擬角色的動(dòng)作情況,并傳遞給沉浸顯示與交互子系統(tǒng)呈現(xiàn)給受訓(xùn)者,接收來(lái)自受訓(xùn)者的交互動(dòng)作信息,并實(shí)時(shí)做出響應(yīng);建模與仿真子系統(tǒng),用于生成虛擬演練所需要的各種模型,并實(shí)時(shí)運(yùn)行該模型,將模型運(yùn)行的結(jié)果提交給三維視景渲染子系統(tǒng),并接收三維視景渲染子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)反饋信息,根據(jù)反饋信息建立新的模型運(yùn)行結(jié)果,再實(shí)時(shí)提交給三維視景渲染子系統(tǒng);沉浸顯示與交互子系統(tǒng),用于與受訓(xùn)者交互,使受訓(xùn)者能夠得到身臨其境的臨場(chǎng)感,并實(shí)時(shí)采集來(lái)自受訓(xùn)者的交互動(dòng)作,并將交互動(dòng)作信息傳遞給三維視景渲染子系統(tǒng);
步進(jìn)跟蹤子系統(tǒng),在行進(jìn)線路上安裝了帶感應(yīng)傳感器,只要有人經(jīng)過,即可在控制臺(tái)上顯示出演練者所在的位置,感應(yīng)傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)通過遠(yuǎn)程i/o模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,通過rs485網(wǎng)絡(luò)傳送到中控計(jì)算機(jī),由專用監(jiān)控軟件完成顯示、記錄、分析、對(duì)比;
煙熱模擬子系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)主訓(xùn)練室煙、熱、狀態(tài)顯示、設(shè)備控制。該系統(tǒng)以工業(yè)觸摸屏作為人機(jī)界面,用遠(yuǎn)程i/o模塊作為rtu,并將所有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控信號(hào)通過rs485總線傳給中控主機(jī),主要設(shè)備為發(fā)煙裝置以及熱風(fēng)機(jī);
體征遙測(cè)及毒氣偵檢子系統(tǒng)包括體征遙測(cè)主機(jī);
控制及顯示子系統(tǒng)主要由12個(gè)12寸監(jiān)視器、4個(gè)46寸大屏幕監(jiān)視器構(gòu)成電視墻,在大屏幕上可顯示現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)及中控室內(nèi)各計(jì)算機(jī)顯示畫面。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:三維場(chǎng)景實(shí)施系統(tǒng)中的主驅(qū)動(dòng)程序的功能為建立啟動(dòng)引擎、碰撞檢測(cè)、特效模擬、人機(jī)交互;vr顯示系統(tǒng)的功能配合操作平臺(tái),負(fù)責(zé)與現(xiàn)實(shí)相應(yīng)的場(chǎng)景和裝置現(xiàn)實(shí);網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中傳遞消息,協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)運(yùn)行。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:視像監(jiān)控子系統(tǒng)中的各種攝像機(jī)不僅在正常光照下可以使用,還可在黑暗、濃煙和高溫環(huán)境下監(jiān)控訓(xùn)練活動(dòng);硬盤錄像機(jī)可將整個(gè)訓(xùn)練過程錄制下來(lái),并可在監(jiān)視器上回放,音視頻信號(hào)能通過局域網(wǎng)或因特網(wǎng)傳到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:體征遙測(cè)主機(jī)的參數(shù)為電源:220v±22v,50/60hz±1hz監(jiān)測(cè)人數(shù):8人顯示分辨率:1024×768顯示波形:ecg、spo2、resp波形顯示顏色:任選數(shù)據(jù)顯示:心率、血氧飽和度、血壓、呼吸率、體溫血壓顯示范圍:0mmhg~270mmhg血壓測(cè)量精度:±3mmhg呼吸顯示范圍:2次/分~100次/分呼吸測(cè)量精度:±2次/分脈搏顯示范圍:0次/分~254次/分脈搏測(cè)量精度:±2次/分體溫顯示范圍:0℃~50℃體溫測(cè)量精度:±0.2℃心電ecg導(dǎo)聯(lián):ⅰ、ⅱ、ⅲ心電掃描速度:25mm/s、50mm/s心電采樣率:100s/s心電帶寬:0.5~75hz(3db)共模抑制比:80dbspo2顯示范圍:0%~99%spo2顯示分辨率:1%spo2測(cè)量精度:±3%。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
貼近應(yīng)急需求:綜合環(huán)境應(yīng)急演練應(yīng)用共性需求,可定制用于各類應(yīng)急場(chǎng)景使用,從總體定位、功能結(jié)構(gòu)、組織使用等方面都能夠很好地滿足各領(lǐng)域的業(yè)務(wù)需求。
人機(jī)交互便捷:在界面組織上,系統(tǒng)采用了導(dǎo)航欄模式,能夠很好地引導(dǎo)用戶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作使用;在系統(tǒng)操作上,采用了地圖操作和數(shù)據(jù)錄入相結(jié)合的方式,大大提升了人機(jī)交互操作的便捷性。
設(shè)備配置簡(jiǎn)便:采用通用成熟的設(shè)備接口管理模式,為用戶提供易于安裝、學(xué)習(xí)使用幫助功能強(qiáng)大的終端設(shè)備。
場(chǎng)景可定制:采用基于插件的模型編輯和想定動(dòng)態(tài)生成技術(shù),實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景庫(kù)與事件庫(kù)的定義,并支持多種類型三維數(shù)據(jù)文件的導(dǎo)入。
評(píng)估體系科學(xué):結(jié)合應(yīng)急模擬演練特點(diǎn),建立了科學(xué)的演練評(píng)估體系,包括評(píng)估模板維護(hù),評(píng)估方法定義、專家打分、評(píng)估報(bào)告自動(dòng)生成等。
可并行仿真:平臺(tái)采用了線程并行計(jì)算技術(shù),實(shí)現(xiàn)了模型的并行運(yùn)行分組,有效了利用現(xiàn)有的硬件資源,最大提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。
具體實(shí)施方式:
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中示出的元素和特征相結(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意,為了清楚的目的,說明中省略了與本發(fā)明無(wú)關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
vr環(huán)境應(yīng)急模擬演練系統(tǒng)以vr技術(shù)為支撐,通過多角色場(chǎng)景同步協(xié)同演練,動(dòng)態(tài)編組構(gòu)建環(huán)境應(yīng)急組織機(jī)構(gòu),豐富的導(dǎo)調(diào)功能及事故分析模擬表現(xiàn),文字、語(yǔ)音等多形式指令發(fā)布等。功能實(shí)現(xiàn)逼真、全方位的協(xié)同模擬演練,檢驗(yàn)預(yù)案的執(zhí)行效果。系統(tǒng)采用分布式服務(wù)器軟件系統(tǒng),具有低延遲和高穩(wěn)定性;采用大廳-房間網(wǎng)絡(luò)通訊模型,支持多組演練同時(shí)進(jìn)行;并可對(duì)演練過程和用戶操作進(jìn)行記錄和回放,以評(píng)估預(yù)案的可行性及檢驗(yàn)隊(duì)伍的執(zhí)行能力。為上層決策、隊(duì)伍磨練、協(xié)同演練提供了可靠有效的可視化模擬演練系統(tǒng)。
該系統(tǒng)主要由三維場(chǎng)景實(shí)施系統(tǒng)、步進(jìn)跟蹤子系統(tǒng)、煙熱模擬子系統(tǒng)、體征遙測(cè)及毒氣偵檢子系統(tǒng)、控制及顯示子系統(tǒng)構(gòu)成。
三維場(chǎng)景實(shí)施系統(tǒng)包括演練想定生成子系統(tǒng)、三維視景渲染子系統(tǒng)、建模與仿真子系統(tǒng)以及沉浸顯示與交互子系統(tǒng);
演練想定生成子系統(tǒng)按照使用功能和過程來(lái)劃分,分為概念想定編輯器、仿真想定編輯器、分布仿真運(yùn)行管理器:
(1)概念想定編輯器
概念想定編輯器,負(fù)責(zé)想定的概念模型開發(fā),它不涉及到具體的實(shí)體模型。概念想定的開發(fā)類似于軍事標(biāo)圖,但它不是簡(jiǎn)單的把軍事想定照搬過來(lái),而是要以環(huán)境污染現(xiàn)場(chǎng)救援的想定習(xí)慣和操作規(guī)程為藍(lán)本進(jìn)行領(lǐng)域內(nèi)的概念開發(fā),使想定描述標(biāo)準(zhǔn)化、形式化、無(wú)二義性。
它的基礎(chǔ)是相關(guān)領(lǐng)域的統(tǒng)一的概念描述庫(kù),這個(gè)描述庫(kù)相當(dāng)于美國(guó)軍方cmms建立的權(quán)威數(shù)據(jù)源。它包含描述實(shí)體、聚集實(shí)體和過程等元素的概念的信息,這些信息能夠確認(rèn)和描述這些元素可能的狀態(tài)、任務(wù)、事件、行為以及性能、參數(shù)和屬性等等。概念想定模型就是建立這些元素的關(guān)系,約束,分配任務(wù)等等。它的描述包括:想定模型層次關(guān)系,合成自然環(huán)境描述(地理信息、地物信息、大氣信息、天氣或氣候等),參訓(xùn)實(shí)體及配置,實(shí)體關(guān)系,任務(wù)集合等等。
概念想定模型的建立不但需要統(tǒng)一的概念描述作為基礎(chǔ),而且還要使用由環(huán)境編輯器生成的合成自然環(huán)境數(shù)據(jù)。概念想定建模支持想定模型的層次化,支持協(xié)同建模過程,支持想定模型的耦合等,從而滿足大規(guī)模想定模型的開發(fā)。
(2)仿真想定編輯器
仿真想定模型是直接用于仿真運(yùn)行的,仿真想定編輯器則負(fù)責(zé)管理和建立仿真運(yùn)行想定。前面建立的想定概念模型導(dǎo)入仿真想定編輯器,在仿真想定中主要考慮仿真模型資源的映射,使概念模型在添加了必要的信息后,變成可以仿真運(yùn)行的想定模型。映射包括模型類映射,模型參數(shù)映射,任務(wù)映射,關(guān)系映射,等等。
仿真想定建模過程吸收了概念想定建模的特點(diǎn),并且提供給用戶修改想定的功能,用戶不但能對(duì)原來(lái)的概念想定進(jìn)行映射,而且還能對(duì)想定模型進(jìn)行二次建模,添加、刪除、修改原來(lái)的想定模型。并且允許用戶在此直接建立仿真想定。
(3)仿真運(yùn)行管理器
仿真運(yùn)行管理器,負(fù)責(zé)控制和管理想定仿真運(yùn)行,底層基于hla/rti。
仿真資源管理層是虛擬仿真系統(tǒng)的重要組成部分,為虛擬仿真系統(tǒng)提供模型、數(shù)據(jù)等資源服務(wù),該模塊底層通過oracle9i支撐,負(fù)責(zé)管理包括模型庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、想定庫(kù)、方案庫(kù)及演練環(huán)境庫(kù)等各類基礎(chǔ)資源。
沉浸顯示與交互子系統(tǒng)直接與受訓(xùn)者交互,使受訓(xùn)者能夠得到身臨其境的臨場(chǎng)感,并實(shí)時(shí)采集來(lái)自受訓(xùn)者的交互動(dòng)作。這些交互信息會(huì)傳遞給三維視景實(shí)時(shí)渲染子系統(tǒng)。
沉浸顯示與交互子系統(tǒng)直接與受訓(xùn)者交互,使受訓(xùn)者能夠得到身臨其境的臨場(chǎng)感,并實(shí)時(shí)采集來(lái)自受訓(xùn)者的交互動(dòng)作。這些交互信息會(huì)傳遞給三維視景實(shí)時(shí)渲染子系統(tǒng),三維視景實(shí)時(shí)渲染子系統(tǒng)實(shí)時(shí)渲染出虛擬環(huán)境災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)、虛擬救援設(shè)備、虛擬救援人員等視覺觸覺信息,表現(xiàn)給受訓(xùn)者。這種表現(xiàn)是通過沉浸顯示與交互子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。另一方面,三維視景實(shí)時(shí)渲染子系統(tǒng)也通過沉浸顯示與交互子系統(tǒng)獲取來(lái)自受訓(xùn)者的交互信息,并實(shí)時(shí)做出響應(yīng)。同時(shí)三維視景實(shí)時(shí)渲染子系統(tǒng)把虛擬環(huán)境中產(chǎn)生的聲音傳遞給多點(diǎn)音頻通信子系統(tǒng),通過多點(diǎn)音頻通信子系統(tǒng)表現(xiàn)給受訓(xùn)者。
建模與仿真子系統(tǒng)通過環(huán)境災(zāi)害過程的仿真建模方法與再現(xiàn)技術(shù),能更加形象地再現(xiàn)環(huán)境災(zāi)害的全過程和相對(duì)真實(shí)的災(zāi)害場(chǎng)景,為相關(guān)人員提供一個(gè)相對(duì)逼真的虛擬環(huán)境災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。建模與仿真子系統(tǒng)中虛擬環(huán)境的三維建模是整個(gè)三維視景生成系統(tǒng)建立的基礎(chǔ),主要包括三維視覺建模和三維聽覺建模,以3dstudiomax和maya的建模為基礎(chǔ),再導(dǎo)入vr-platform虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)中,從而制作環(huán)境災(zāi)害的虛擬場(chǎng)景。
選擇3dstudiomax做為環(huán)境災(zāi)害視景仿真建模工具,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)工作流模式使得工作組的協(xié)調(diào)更容易,效率更高。3dstudiomaxr3引入了工作流模式,在具體的實(shí)現(xiàn)上從外部參考體系(xref)、示意視圖(schematicview)的引入以及現(xiàn)在3dmax可以使用其他程序從外部加以控制,而不必激活它的工作界面。
(2)易用性的改進(jìn)。操作界面的改進(jìn)是release3.0版本的最顯著的變化,除了外觀的變化之外,r3.0版本還增加了諸如用戶自定義界面、宏記錄、插件代碼、變換gizmo、軌跡條等功能。
(3)渲染的改進(jìn)。autodesk公司在收購(gòu)了以渲染和視頻技術(shù)聞名的discreetlogic公司,吸收了該公司的先進(jìn)技術(shù),3dmaxr3對(duì)其渲染器幾乎做了重新設(shè)計(jì),不僅增加了渲染的速度,而且提高了畫面渲染的質(zhì)量。
(4)建模技術(shù)的增強(qiáng)。建模技術(shù)的增強(qiáng)是3dstudiomax最重要、最突出的改進(jìn),這也是在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)構(gòu)建中應(yīng)用它的一個(gè)有力的原因。
三維視景渲染子系統(tǒng)在構(gòu)建虛擬環(huán)境中是最為復(fù)雜的技術(shù),如果細(xì)分的話,可以分為,聲音渲染,地形渲染,物理渲染等。其最終目的就是最大程度地模擬真實(shí)世界的物理特性。如蓋一所房子需要很多原材料,我們把房子蓋好需要把各種材料有機(jī)的組合在一起才行。同樣用電腦做3d圖形的時(shí)候也是很多東西組合在一起的,包括三維建模,材質(zhì)搭配,光線效果,動(dòng)畫效果等等,把這些東西合理的組合在就是3d渲染過程,這個(gè)過程是完成環(huán)境災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境最重要的環(huán)節(jié)。
vr-platform虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)
基于pc平臺(tái)的虛擬現(xiàn)實(shí)制作軟件vr-platform(vrp),可為用戶提供成熟的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真項(xiàng)目解決方案。
vrp以vrp引擎為核心,衍生出5個(gè)相關(guān)三維產(chǎn)品的軟件平臺(tái):vrp-ie三維網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、vrp-builder虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器、vrp-physics物理系統(tǒng)、vrp-digicity數(shù)字城市平臺(tái)、vrp-sdk二次開發(fā)工具包。
vrp-ie三維網(wǎng)絡(luò)瀏覽器:將vrp-builder的編輯成果發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng),并且可讓用戶通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行對(duì)三維場(chǎng)景的瀏覽與互動(dòng)。
vrp-builder虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器:三維場(chǎng)景的模型導(dǎo)入、后期編輯、交互制作、特效制作、界面設(shè)計(jì)、打包發(fā)布的工具。
vrp-physics物理系統(tǒng):可逼真的模擬各種物理學(xué)運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)如碰撞、重力、摩擦、阻尼、陀螺、粒子等自然現(xiàn)象,在算法過程中嚴(yán)格符合牛頓定律、動(dòng)量守恒、動(dòng)能守恒等物理原理。
vrp-digicity數(shù)字城市平臺(tái):具備建筑設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃方面的專業(yè)功能,如數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、實(shí)時(shí)測(cè)量、通視分析、高度調(diào)整、分層顯示、動(dòng)態(tài)導(dǎo)航、日照分析等。
vrp-sdk二次開發(fā)工具包:提供c++源碼級(jí)的開發(fā)函數(shù)庫(kù),用戶可在此基礎(chǔ)之上開發(fā)出自己所需要的高效仿真軟件。環(huán)境災(zāi)害仿真建模與再現(xiàn)運(yùn)用了vrp-physics物理系統(tǒng),模擬有毒有害物質(zhì)泄漏等災(zāi)害。使用vrp-builder虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器作為環(huán)境災(zāi)害三維場(chǎng)景的模型導(dǎo)入、后期編輯、交互功能的制作、特效制作、界面設(shè)計(jì)、打包發(fā)布的工具。搭建虛擬數(shù)字城市時(shí),還用到vrp-digicity平臺(tái)搭建虛擬中小數(shù)字城市。而后續(xù)開發(fā)虛擬地震災(zāi)害應(yīng)急救援處置平臺(tái)還需運(yùn)用vrp-ie三維網(wǎng)絡(luò)瀏覽器開發(fā)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同演練平臺(tái)當(dāng)已有的功能不滿足需求時(shí),我們還將使用vrp-sdk二次開發(fā)工具包,開發(fā)符合自己需求的功能。
vrp可以利用3dsmax中各種全局光渲染器所生成的光照貼圖,因而使得場(chǎng)景具有非常逼真的靜態(tài)光影效果。支持的渲染器包括scanline,radiosity,lighttracer,lightscape,finalrender,vray,mentalray等。同時(shí),vrp擁有的實(shí)時(shí)材質(zhì)編輯功能,可以對(duì)材質(zhì)的各項(xiàng)屬性進(jìn)行調(diào)整,如顏色、高光、貼圖、uv等,以達(dá)到優(yōu)化的效果。
vrp運(yùn)用了游戲中的各種優(yōu)化算法,提高大規(guī)模場(chǎng)景的組織與渲染效率。無(wú)論是場(chǎng)景的導(dǎo)入導(dǎo)出、實(shí)時(shí)編輯,還是獨(dú)立運(yùn)行,其速度明顯快于某些同類軟件。經(jīng)測(cè)試,在一臺(tái)geforce128m顯卡上,一個(gè)200萬(wàn)面的場(chǎng)景經(jīng)過自動(dòng)優(yōu)化,仍然可以流暢運(yùn)行。用vrp制作的演示可廣泛的運(yùn)行在各種檔次的硬件平臺(tái),尤其適用于geforce和radeon系列民用顯卡,也可在大量具有獨(dú)立顯存的普通筆記本上運(yùn)行。
vrp中可對(duì)物體的三維坐標(biāo)進(jìn)行任意的調(diào)整,包括平移、旋轉(zhuǎn)、縮放和鏡像,并且還可以對(duì)物體進(jìn)行復(fù)制。這樣我們可以在三維場(chǎng)景中任意擺放建筑物、救援設(shè)備、廢墟的組合搭建等。
vrp支持適時(shí)導(dǎo)航地圖,在行走相機(jī)或飛行相機(jī)狀態(tài)下,通過單擊導(dǎo)航地圖上任意一點(diǎn)可以快速切換到當(dāng)前相機(jī)視角;同時(shí)也支持固定熱點(diǎn),單擊某一熱點(diǎn)也可以快速切換到當(dāng)前相機(jī)視角。因此滿足環(huán)境災(zāi)害應(yīng)急處置演練平臺(tái)中,針對(duì)宏觀場(chǎng)景中的決策分析,任務(wù)分配的需求。
vrp的多通道模塊,可以在百m的局域網(wǎng)內(nèi),實(shí)現(xiàn)最多達(dá)32臺(tái)主機(jī)的幀同步互聯(lián)。
所有機(jī)器運(yùn)行同一個(gè)場(chǎng)景,通過一個(gè)服務(wù)器,可以為每一臺(tái)客戶機(jī)指定一個(gè)顯示窗口,將這些顯示窗口拼接起來(lái),即可形成一個(gè)多通道的展示環(huán)境。vrp幀同步效率非常高,在機(jī)器性能一致的情況下,每臺(tái)機(jī)器均不會(huì)發(fā)生丟幀現(xiàn)象,聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的刷新率(fps)與單機(jī)運(yùn)行時(shí)基本一致。這樣一方面,針對(duì)協(xié)同演練時(shí),不同的隊(duì)員運(yùn)行不同的機(jī)器,可以同時(shí)在一個(gè)場(chǎng)景中演練,而不造成不同步的畫面,另一方面更好地支持4d影院環(huán)形幕的多通道展示。
步進(jìn)跟蹤子系統(tǒng):在模擬演練過程中,指揮員及觀摩者需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)演練人員的工作狀態(tài),或當(dāng)演練人員出現(xiàn)異常時(shí),需要緊急采取救援措施。在行進(jìn)線路上安裝了帶感應(yīng)傳感器,只要有人經(jīng)過,即可在控制臺(tái)上顯示出演練者所在的位置。這樣即使演練中漆黑一片或充滿煙霧,監(jiān)控人員仍能掌握受訓(xùn)人員所處位置。感應(yīng)傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)通過遠(yuǎn)程i/o模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,通過rs485網(wǎng)絡(luò)傳送到中控計(jì)算機(jī),由專用監(jiān)控軟件完成顯示、記錄、分析、對(duì)比等功能。
煙熱模擬子系統(tǒng):煙熱模擬子系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)主訓(xùn)練室煙、熱、狀態(tài)顯示、設(shè)備控制。該系統(tǒng)以工業(yè)觸摸屏作為人機(jī)界面,用遠(yuǎn)程i/o模塊作為rtu,并將所有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控信號(hào)通過rs485總線傳給中控主機(jī),主要設(shè)備為發(fā)煙裝置以及熱風(fēng)機(jī)。
體征遙測(cè)及毒氣偵檢子系統(tǒng):包括體征遙測(cè)主機(jī),其參數(shù)為:電源:220v±22v,50/60hz±1hz監(jiān)測(cè)人數(shù):8人顯示分辨率:1024×768顯示波形:ecg、spo2、resp波形顯示顏色:任選數(shù)據(jù)顯示:心率、血氧飽和度、血壓、呼吸率、體溫血壓顯示范圍:0mmhg~270mmhg血壓測(cè)量精度:±3mmhg呼吸顯示范圍:2次/分~100次/分呼吸測(cè)量精度:±2次/分脈搏顯示范圍:0次/分~254次/分脈搏測(cè)量精度:±2次/分體溫顯示范圍:0℃~50℃體溫測(cè)量精度:±0.2℃心電ecg導(dǎo)聯(lián):ⅰ、ⅱ、ⅲ心電掃描速度:25mm/s、50mm/s心電采樣率:100s/s心電帶寬:0.5~75hz(3db)共模抑制比:80dbspo2顯示范圍:0%~99%spo2顯示分辨率:1%spo2測(cè)量精度:±3%。
控制及顯示子系統(tǒng):基本配置:大屏幕子系統(tǒng)主要由12個(gè)12”監(jiān)視器、4個(gè)46”大屏幕監(jiān)視器構(gòu)成電視墻。在大屏幕上可顯示現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)及中控室內(nèi)各計(jì)算機(jī)顯示畫面。
最后應(yīng)說明的是:雖然以上已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn),但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且,本發(fā)明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解,根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來(lái)要被開發(fā)的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此,所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。