一種使用體感外設的滅火救援訓練系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及社會公共安全設備領域，尤其涉及一種使用體感外設的滅火救援訓練系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的現(xiàn)場演練，需要調動大量的人力、物力，由于消耗巨大，難以實現(xiàn)多次重復性的演練。而且由于演習中所設指揮員名額有限，受訓者不可能都同時擔任指揮人員，因此也得不到應有的鍛煉，這一問題在院校教育中顯得尤為重要。
[0003]天津師范大學的韓冬以石化企業(yè)滅火救援虛擬場區(qū)為研究對象，針對其場景復雜，規(guī)模較大，交互性要求高等特點，采用Mulf iGen Creator/Vega開發(fā)平臺，實現(xiàn)了石油化工火災的滅火救援虛擬場景系統(tǒng)的建立，實現(xiàn)了場區(qū)的實時漫游和煙火特效；中國人民武裝警察部隊學院的靳學勝等以Delta3D作為系統(tǒng)平臺建立石油儲罐區(qū)消防虛擬仿真系統(tǒng)，以3dsMAS、Creator相配合進行三維建模，系統(tǒng)可設置罐區(qū)環(huán)境氣候、設置煙火效果、實時進行滅火救援力量的部署和調整，攝像機的控制包括6個自由度，消防車的控制分運動控制和設備控制，煙火特效通過Delta3D封裝的Open Scene Graph實現(xiàn)；中國人民武裝警察部隊學院的張云明等基于虛擬現(xiàn)實技術的滅火救援訓練系統(tǒng)，該虛擬系統(tǒng)以Windows為基本開發(fā)和運行平臺，以Visual C++6.0為開發(fā)工具，通過OpenGL建立三維場景，并利用其強大的交互功能，實現(xiàn)滅火救援訓練操作與火災場景的交互，利用Silicon Graphies開發(fā)的OpenGL來定義3D實體并實現(xiàn)交互操作，引入了 FDS火災模型用于控制訓練場景中的火災發(fā)展蔓延問題；哈爾濱工程大學的董誠辰對基于GPU的火焰熄滅過程的模擬進行研究，針對傳統(tǒng)粒子系統(tǒng)的局限，重新構建一個粒子總數(shù)可變的粒子系統(tǒng)，使其能夠模擬火勢的動態(tài)變化，為了提高場景的逼真效果，建立一種基于GPU的火焰光照效果，設計實現(xiàn)一個消防仿真系統(tǒng)，將前期研究的火焰特效技術應用在系統(tǒng)中，并對系統(tǒng)的運行結果進行分析總結；上海海潤教育科技發(fā)展有限公司的何崗等，設計并實現(xiàn)了一個基于Unity3D的消防3D情景實訓系統(tǒng)。所做的工作包括運用虛擬現(xiàn)實技術構建了 “虛擬火場”，實現(xiàn)了交互式仿真系統(tǒng)中的音視頻播放及切換功能，進一步增強了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的真實感與沉浸感在理論與實踐方面均取得了一定的成果。功能主要包括理論培訓、單兵模擬訓練、在線考試、區(qū)情調研四個部分，但由于種種原因系統(tǒng)還存在訓練操作手段單一、沒有建立完全數(shù)字化的火災/蔓延模型而造成臨場感不足等缺點。上述現(xiàn)有的采用虛擬顯示技術的同類系統(tǒng)都存在交互性不真實和沉浸感不足的缺陷，在輸入方面，通過手操作鼠標和鍵盤，將對場景中角色的控制(如行走、跑步、抓握物品等)輸入計算機。這些交互性方面的缺陷直接導致沉浸感不足，此類模擬訓練系統(tǒng)應該使被訓練人員感沉浸在場景中，被場景的效果所感染，在感受到緊張、恐懼的同時，訓練自己在虛擬火災場景下的應激反應和滅火救援戰(zhàn)術。而只通過手指控制場景中的角色，這樣的效果不會使訓練者有身臨其境的感覺，更談不上好的訓練效果了。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決以上問題，本實用新型提供一種使用體感外設的滅火救援訓練系統(tǒng)，它結構簡單、合理，將防護頭盔、消防用水槍引入系統(tǒng)，改變了以往同類系統(tǒng)僅靠鍵盤、鼠標或游戲手柄輸入的方式，體感外設裝置的引入，訓練者可通過自己的肢體動作控制圖形顯示和控制單元中虛擬場景中角色的動作，全向跑步機的引入，能將訓練人員在相對小范圍的運動映射到無限大的虛擬場景中。
[0005]本實用新型的技術方案是:提供一種使用體感外設的滅火救援訓練系統(tǒng)，它是由圖形顯示和控制單元、全向跑步機、體感外設裝置、消防用水槍、防護頭盔和液晶屏組成，圖形顯示和控制單元分別與全向跑步機、體感外設裝置、消防用水槍和防護頭盔連接，全向跑步機、體感外設裝置、消防用水槍和防護頭盔分別將采集到的信息輸送至圖形顯示和控制單元，圖形顯示和控制單元將采集到的信息輸送至液晶屏。
[0006]所述全向跑步機為Omni Virtuix全向跑步機，訓練者站在全向跑步機上，可做走、跑、停、轉向動作，全向跑步機采集訓練者腳部、腰部的運動狀態(tài)。
[0007]所述體感外設裝置擁有兩個攝像頭和輔助傳感器，能夠捕捉訓練人員的肢體動作以及動作的力度和深度，還有麥克風，能采集聲音。
[0008]所述消防用水槍上安裝控制器、方位感應裝置、射頻模塊和射水模式開關，能夠采集消防員手持消防用水槍時在水平和俯仰方向上的轉動角度。
[0009]所述防護頭盔上安裝了控制器、方位感應裝置和射頻模塊，能夠采集穿戴者的頭部在水平和俯仰方向上的轉動角度。
[0010]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:解決了以往同類虛擬訓練系統(tǒng)無法通過訓練者的實際行動控制虛擬場景中角色動作的缺陷，從而營造更加真實的現(xiàn)場感，提升了交互性和沉浸感，實現(xiàn)了人和裝備的有機結合。
【附圖說明】
[0011]下面根據(jù)圖進一步對本實用新型加以說明
[0012]圖1是本實用新型的結構圖；
[0013]圖中所示:1、圖形顯示和控制單元，2、全向跑步機，3、體感外設裝置，4、消防用水槍，5、防護頭盔，6、液晶屏。
【具體實施方式】
[0014]下面結合圖對本實用新型作進一步詳細的說明，需要說明的是，圖僅用于解釋本實用新型，是對本實用新型實施例的示意性說明，而不能理解為對本實用新型的限定。
[0015]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0016]如圖所示，一種使用體感外設的滅火救援訓練系統(tǒng)，它是由圖形顯示和控制單元1、全向跑步機2、體感外設裝置3、消防用水槍4、防護頭盔5和液晶屏6組成，圖形顯示和控制單元I分別與全向跑步機2、體感外設裝置3、消防用水槍4和防護頭盔5連接，全向跑步機2、體感外設裝置3、消防用水槍4和防護頭盔5分別將采集到的信息輸送至圖形顯示和控制單元1，圖形顯示和控制單元I將采集到的信息