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消防车虚拟仿真训练系统-消防车虚拟仿真实训平台

发布时间:2024-05-27

编辑人:灵图互动

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消防车虚拟仿真训练系统基于高端消防车培训的需求,采用虚拟现实、网络通信等技术,结合举高喷射消防车操作规程,构建一个界面友好、逼真度高、功能覆盖全面的三维虚拟仿真实训平台,能够对消防相关人员进行消防车驾驶培训,使用户通过虚拟操作,真实地模拟消防车动作,低成本、高效率地实现了对消防车培训教学的目的,很好地对满足了高端消防车的培训要求。

消防车虚拟仿真训练系统

1. 消防车虚拟仿真训练系统建设内容

消防车虚拟仿真训练系统通过flash功能面板的方式对三维场景中的消防车模型进行操控,并且设置教学模式和操作模式两种培训方式。

1.1 教学模式

消防车虚拟仿真训练系统旨在对消防相关人员进行消防车操作的培训。教学模式下,默认用户为新学员,对消防车操作完全不懂,或没有全部掌握消防车的操作,不能胜任操作消防车进行灭火出警的任务,需要逐步学习并了解消防车的操作。

教学模式将高喷消防车的整个操作流程分为调平车体、臂架伸展、喷射灭火剂、收车操作四大模块,每一个模块下对应诸多操作步骤,当学员开始学习每一小步骤时,其可查看该步骤的文字操作手册,消防车虚拟仿真训练系统也会同步播放该步骤操作手册的音频,Flash也将展示手柄或开关的动作情况,对应着Flash中开关或手柄的控制情况,消防车模型将根据实际情况,同时做出对应的准确动作。这样通过文档、音频、flash动画、三维模型仿真等多种方式向学员充分展示该如何操作以及操作后车辆的反应动作。

1.1.1调平车体教学

高喷消防车臂架伸展高度大,火灾现场风力、地面硬度等环境复杂,容易造成车体重心不稳,调平车体是为了保证消防车的车体稳定。其主要操作步骤按照顺序为驻车操作、启动下车操作、水平伸出支腿、垂直伸出支腿等。

驻车操作要求车辆在坚实而平坦的地面驻车,选择有害气体泄漏的上风向,并使车头朝向便于撤离的方向。消防车虚拟仿真训练系统以文字与音频方式展示该操作。为保证消防车支腿的顺利伸出,需首先进行启动下车操作,系统将动画演示开关的操作及指示灯,系统自动转到三维模型相应操作区域,同时该区域高亮显示。

1.1.2 臂架伸展教学

高喷消防车臂架伸展后达到的高度高,保证了对高层建筑火灾的灭火。臂架分为上臂与下臂,包括下臂变幅、上臂变幅、下伸缩臂伸出、上伸缩臂伸出、上车回转等操作。臂架的起升具有严格的安全要求和限制:如下臂变幅起升到85度后才能进行其它操作,下臂起升到88度时,将自动停止;上臂变幅达到5度后,上、下伸缩臂才能伸出等,而消防车虚拟仿真训练系统的模拟也严格遵照了这些要求,当违反要求时,消防车的臂架模型将不会有响应。

1.1.3 出水操作教学

此节主要展示消防车喷射灭火剂的相关操作,包括启动消防泵、射流设置、调整出水压力、出水时观察液位、更换泡沫炮头、出水口出水及向消防车补充灭火剂的相关操作。同样利用动画、三维模型、文字等详细介绍该模块的十个步骤的操作。其中系统中的水和灭火泡沫效果应用Magic Particles的粒子效果。通过从臂架Fbx模型中获取臂架炮出水口的三维坐标,与炮口所在直线向量等,将水的粒子效果定位在臂架的炮头上,同时,可以设定喷水的远近、弧度、大小等效果,

1.1.4 收车操作教学

收车操作:一是包括对消防车灭火完成后应进行的清洗操作、关闭消防泵、泄放余水、吹扫管口,进行臂架回收与支腿回收;二是包括在消防车灭火过程中的一些意外情况的针对性操作,如灭火时车不能补水时进行吸水操作,在车体受到地面流淌火威胁时进行自保操作,在冬季寒冷时为防止管路结冰进行加热操作,以及消防车必要的维护保养操作。

消防车虚拟仿真训练系统针对以上四个模块,还设立了每一个模块的状态保存功能,即:当进行到某一个模块时,则该模块操作前需要的起始状态将自动完成。如当学员直接进行第二个模块时,消防车会处在支腿伸出操作已经完成的状态,保证了学员可以跳跃性和针对性的学习操作。

1.2 操作模式

操作模式下,默认用户通过教学模式的学习,对消防车的操作流程已经基本掌握,而需要对掌握的操作步骤进行加深印象或者进行检验,对不规范或有错误的步骤进行更正。

操作模式是对消防车真实操作的逼真模拟,通过设立具有真实操作面板相同操作体验的虚拟按钮、旋钮和手柄,用户可以进行各步骤的连贯性自由动作,模拟真实消防车的操作方式。只有当学员的操作步骤准确时,三维模型将和真实消防车做出同样的相应动作。消防车虚拟仿真训练系统根据真实消防车的操作面板情况,将操作模式划分为电源与油泵控制面板、下车操作面板、上车操作面板、泵室操作面板和臂架炮操作面板等。

1.2.1 电源与油泵控制面板仿真

电源与油泵控制面板在消防车的驾驶室内,主要有电源、油泵、水泵、自保、加热等操作的开关。

1.2.2 下车操作面板仿真

下车操作面板在车体尾部,主要负责对车体的调平操作。首先打开电源开关,然后旋转上下车操作转换旋钮至“下车”位置,同时下车指示灯亮,然后操作五个支腿手柄,进行支腿的伸出动作。支腿手柄与真实手柄的操作体验相同、包含有上、中、下三挡。

1.2.3 上车操作面板仿真

上车操作面板位于臂架的上车操作台上,进行臂架的伸展操作,训练系统同时遵照了消防车臂架伸展的安全规范,如在调平车体后才能进行臂架操作等,否则臂架无动作。对于虚拟操作手柄,分为上、中、下三档,分别对应着臂架的起、暂停、收三个动作,

1.2.4 泵室操作面板仿真

泵室操作面板位于车体侧面的大箱中,该面板主要进行消防车的喷水、喷射泡沫及相关的调整出水压力、设置泡沫浓度等相关操作,涉及到的旋钮开关繁多,

1.2.5 臂架炮操作面板仿真

臂架炮操作面板同样位于上车操作台,主要控制臂架炮炮头的上、下、左、右四个方向的旋转,使炮头精准的朝向火源点。

消防车虚拟仿真训练系统建设内容

2. 消防车虚拟仿真训练系统的基础功能

消防车虚拟仿真训练系统的基础功能主要包括模型导入、场景漫游与相机转到、车体结构尺寸显示及标注等辅助功能

2.1 场景漫游

在消防车虚拟仿真训练系统的三维场景漫游与转到模块中,主要提供以下四种漫游方式:

2.1.1 通过键盘鼠标方式进行漫游

作为一种基本的漫游方式,系统设置了通过键盘热键与鼠标的方式进行场景浏览与漫游,为方便说明视点运动方向。

(1)鼠标的漫游方式:按下鼠标左键并拖动,视点将跟随鼠标点的方向而旋转;按下鼠标中键并拖动,视点将跟随鼠标点的移动方向而平移;向前滑动滚轮,视点前进,向后滑动滚轮,视点后退。

2.1.2 通过Flash按键进行漫游

无论训练系统处于在教学模式还是操作模式,如Flash面板上方按钮所示,其漫游方式有如下几种:

(1)“相机环绕”与“暂停\继续”:当用于点击相机环绕时,系统将以消防车为环绕中心,以当前视点与消防车中心的距离为半径,绕消防车进行最多十周的360度旋转,这样全方面展示消防车车体;环绕时若用户点击“暂停\继续”按键,则暂停旋转,再次点击该键时则继续绕车旋转。

(2)“远程视角”与“侧身视角”:这两个视点的设定主要是为了应对用户的一些误操作导致模型不在视区内,或为了快速便捷的转到常用的视点而设置的快捷按键,免去鼠标或键盘调整的缓慢。远程视角是当消防车完全展开臂架时可看到消防车的全貌的位置,侧身视角则选取了能展示消防车的侧前面位置。

2.2 其它基础功能

消防车虚拟仿真训练系统的其它辅助功能主要包括了模型导入、车体结构、尺寸显示及标注等。

(1)模型的导入保存功能:系统可以直接打开和保存vgs格式文件,另外,支持mod、3ds、vgm、fbx、shp等文件格式的导入,涉及三维模型数据和二维数据。

(2)车体结构、尺寸显示:根据车体功能区域划分,利用billboard公告牌技术(即无论如何转换视点,图片或文字等面片始终朝向观察者)展现车体的结构名称,同时利用标注功能显示出车体的尺寸,

(3)系统标注功能:标注功能较广,可用于对消防车部件名称的显示,或者消防车臂架角度的实时显示,如下图5-6所示,其中左图为当用户开始进行上车操作时,相机视点会转到上车操作台,并对上车操作台进行名称标注;右图为对臂架举升的角度进行实时标注。

消防车虚拟仿真训练系统的基础功能

通过消防车虚拟仿真训练系统,操作人员可以在不接触真实车体的情况下对举高喷射消防车的复杂操作详细学习,结合高逼真度的模拟操作,可有效提升其业务水平,节省学习时间,使培训得到很好效果。

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