一种基于虚拟现实的应急疏散仿真训练系统

1.本发明属于虚拟现实技术领域，具体涉及一种基于虚拟现实的应急疏散仿真训练系统。


背景技术：

2.目前人们对火灾、地震等突发状况的了解不够深入，极大一部分人在面对这些突发状况时不能够做出正确的应对措施，更有甚者会造成极大的精神紧张等生理反应，都会对人身安全和救援难度带来极大的影响。越来越多的集体对灾难的应急疏散训练看重，比如经常性的模拟演练，宣讲教育等，大规模人员集体模拟演练较为形式化，不能够引起参与人员的重视，不能产生良好的代入感，对人们在灾难中应对方式影响不大。宣讲会的教学方式属于理论教学，在实际需要应用时不能够很准确的实现，且教学内容枯燥，教学结果质量并不高。因此，需要一种沉浸式、交互性和趣味性的虚拟仿真训练系统为训练人员提供良好的训练效果。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.为解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种基于虚拟现实的应急疏散仿真训练系统，可以根据训练需要为训练人员提供不同的训练场景，通过虚拟现实设备为训练人员提供沉浸式的训练场景，给训练人员带来心理上的压迫感，使其端正面对突发状况的严肃性和严重性，提高训练人员在面对突发情况时的心理素质。另外，通过不同难度的训练关卡，增加了训练过程的趣味性，提高相关的知识和方法的掌握程度。
5.(二)技术方案
6.本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
7.一种基于虚拟现实的应急疏散仿真训练系统，包括：
8.场景构建模块，根据训练需要为训练人员提供虚拟现实场景；
9.教学模块，用于对不同基础的训练人员提供学习逃生常识、逃生路线以及陷入困境时的自救方法；
10.定制模块，用于实现定制化训练，对不同需求和不同水平的学员设定不同的训练任务；
11.实战模块，用于学员在虚拟训练场景下，穿戴惯性动作捕捉设备完成应急逃生训练任务，整个过程会通过大屏幕进行可视化显示，学员的逃生路线会通过逃生地图进行展示；
12.评估模块，用于对该次训练进行量化等级评估，训练人员及教练能通过评估报告对后续训练制定新的练习计划。
13.更进一步而言，所述教学模块使用第一人称视角的方式对所选的虚拟现实场景中的逃生常识、逃生路线以及陷入困境时的自救方法进行教学。
14.更进一步而言，所述虚拟现实场景包括火灾场景和地震场景。
15.更进一步而言，具体的定制化训练为：逃生的初始位置、灾难强度和逃生模式；
16.所述灾难强度划分为三个等级，火灾场景中灾难强度利用烟雾的强度分为三个等级，一级：烟雾量轻微程度情况下烟雾浓度20％，对学员视线影响程度不高，二级：烟雾量中等程度空间中烟雾浓度50％，致使学员视线模糊，三级：烟雾量强烈程度空间中烟雾浓度80％，学员可视距离短；
17.地震场景中灾难强度根据房屋破坏程度分为三个等级，一级：房间中破坏程度为20％，二级：房间中破坏程度为50％，三级：房间中破坏程度为80％并伴有火灾；
18.所述逃生模式包括常规模式和自救模式，常规模式是指学员在指定时间内通过正确逃生路线逃脱的模式；自救模式是指学员逃脱过程中进入出口被破坏的空间后以正确的逃生常识和自救知识进行自救来完成训练的模式。
19.更进一步而言，所述逃生地图上的信息包括训练人员与灾难源头及周围环境的距离展示轨迹图，所述实战模块通过逃生地图上的信息判断学员逃生过程中与危险源的距离，判断安全状况用于训练后的评估。
20.更进一步而言，学员安全状况判断方法分为以下两种，其中火灾场景中以在火灾场景中的停留时间来判断学员安全情况；地震场景中以学员在逃生过程中是否以正确的姿势行走来避免与危险物的碰撞为标准。
21.更进一步而言，评估模块是根据学员在实战模块中是否解决逃生过程中遇到的紧急问题、完成逃生的时间以及在受困环境中的表现等标准对学员进行评分。
22.(三)有益效果
23.本发明的有益效果如下：
24.本发明通过沉浸式教学到虚拟场景中的实战训练，使学员全面学习火灾与地震场景下的安全常识与逃生知识，通过学员自行定制虚拟场景、可以多次模拟在不同的灾难环境下的应急训练，使学员真实的代入场景，学会如何选择正确的逃生路线、如何在受困环境中自救等应急方式。虚拟现实场景能够通过后续不断更新丰富灾难场景库，最终使学员能够学会在更多现实生活中可能发生的灾难场景下的应急之策，掌握逃生技能，提高面临灾难情景下的心理素质，克服恐惧心理，提高灾难来临时的人员存活率。
附图说明
25.图1为本发明的模块原理图。
具体实施方式
26.请参阅图1，一种基于虚拟现实的应急疏散仿真训练系统，包括：
27.场景构建模块，根据训练需要为训练人员提供虚拟现实场景；
28.具体地：所述虚拟现实场景包括火灾场景和地震场景；
29.教学模块，用于对不同基础的训练人员提供学习逃生常识、逃生路线以及陷入困境时的自救方法；
30.具体地，所述教学模块使用第一人称视角的方式对所选的虚拟现实场景中的逃生常识、逃生路线以及陷入困境时的自救方法进行教学；
31.定制模块，用于实现定制化训练，对不同需求和不同水平的学员设定不同的训练任务；
32.具体的定制化训练可以为：逃生的初始位置、灾难强度和逃生模式；
33.具体地，所述灾难强度可划分为三个等级，火灾场景中灾难强度可利用烟雾的强度分为三个等级，一级：烟雾量轻微程度情况下烟雾浓度20％，对学员视线影响程度不高，二级：烟雾量中等程度空间中烟雾浓度50％，致使学员视线模糊，三级：烟雾量强烈程度空间中烟雾浓度80％，学员可视距离短；
34.地震场景中灾难强度根据房屋破坏程度分为三个等级，一级：房间中破坏程度为20％，二级：房间中破坏程度为50％，三级：房间中破坏程度为80％并伴有火灾；
35.具体地，所述逃生模式包括常规模式和自救模式，常规模式是指学员在指定时间内通过正确逃生路线逃脱的模式；自救模式是指学员逃脱过程中进入出口被破坏的空间后以正确的逃生常识和自救知识进行自救来完成训练的模式；
36.实战模块，学员佩戴虚拟现实眼镜，用于学员在虚拟训练场景下，穿戴惯性动作捕捉设备完成应急逃生训练任务，整个过程会通过大屏幕进行可视化显示，学员的逃生路线会通过逃生地图进行展示；
37.具体地，所述逃生地图上的信息包括训练人员与灾难源头及周围环境的距离展示轨迹图，所述实战模块通过逃生地图上的信息判断学员逃生过程中与危险源的距离判断安全状况用于训练后的评估；
38.具体地，学员安全状况判断方法分为以下两种，其中火灾场景中的危害主要来源于烟雾释放的热量以及毒气，因此在火灾场景中主要以在火灾场景中的停留时间来判断学员安全情况，地震场景中危险主要来源于与无规则倒塌的房屋的非结构构件等的碰撞，因此主要观察学员在逃生过程中是否以正确的姿势行走来避免与危险物的碰撞；
39.评估模块，用于对该次训练进行量化等级评估，训练人员及教练可以通过评估报告对后续训练制定新的练习计划；
40.具体地，评估模块是根据学员在实战模块中是否解决逃生过程中遇到的紧急问题、完成逃生的时间以及在受困环境中的表现等标准对学员进行评分，并针对薄弱项进行巩固教学，具体地，评分规则具体如下：
41.火灾场景中主要根据以下几点来进行评分，
42.1、是否是用湿毛巾捂住口鼻。
43.2、是否是采取低姿势前行。
44.3、是否正确使用灭火器。
45.4、是否沿着墙壁边缘行走。
46.地震场景中主要根据以下几点来进行评分，
47.1、是否沿着墙壁边缘行走。
48.2、是否沿着安全出口指示牌前进。
49.如做到以上几点并且逃生时间在规定时间以内即为合格，反之不合格，需要重新学习逃生常识并再次进行训练，受困环境中的表现主要考察学员对教学模块中所学习的逃生和自救常识进行考察，全部正确即视为合格反之为不合格需要重新进行教学模块的内容并再次进行训练。

技术特征：
1.一种基于虚拟现实的应急疏散仿真训练系统，其特征在于：包括：场景构建模块，根据训练需要为训练人员提供虚拟现实场景；教学模块，用于对不同基础的训练人员提供学习逃生常识、逃生路线以及陷入困境时的自救方法；定制模块，用于实现定制化训练，对不同需求和不同水平的学员设定不同的训练任务；实战模块，用于学员在虚拟训练场景下，穿戴惯性动作捕捉设备完成应急逃生训练任务，整个过程会通过大屏幕进行可视化显示，学员的逃生路线会通过逃生地图进行展示；评估模块，用于对该次训练进行量化等级评估，训练人员及教练能通过评估报告对后续训练制定新的练习计划。2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的应急疏散仿真训练系统，其特征在于：所述教学模块使用第一人称视角的方式对所选的虚拟现实场景中的逃生常识、逃生路线以及陷入困境时的自救方法进行教学。3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的应急疏散仿真训练系统，其特征在于：所述虚拟现实场景包括火灾场景和地震场景。4.根据权利要求3所述的一种基于虚拟现实的应急疏散仿真训练系统，其特征在于：具体的定制化训练为：逃生的初始位置、灾难强度和逃生模式；所述灾难强度划分为三个等级，火灾场景中灾难强度利用烟雾的强度分为三个等级，一级：烟雾量轻微程度情况下烟雾浓度20％，对学员视线影响程度不高，二级：烟雾量中等程度空间中烟雾浓度50％，致使学员视线模糊，三级：烟雾量强烈程度空间中烟雾浓度80％，学员可视距离短；地震场景中灾难强度根据房屋破坏程度分为三个等级，一级：房间中破坏程度为20％，二级：房间中破坏程度为50％，三级：房间中破坏程度为80％并伴有火灾；所述逃生模式包括常规模式和自救模式，常规模式是指学员在指定时间内通过正确逃生路线逃脱的模式；自救模式是指学员逃脱过程中进入出口被破坏的空间后以正确的逃生常识和自救知识进行自救来完成训练的模式。5.根据权利要求4所述的一种基于虚拟现实的应急疏散仿真训练系统，其特征在于：所述逃生地图上的信息包括训练人员与灾难源头及周围环境的距离展示轨迹图，所述实战模块通过逃生地图上的信息判断学员逃生过程中与危险源的距离，判断安全状况用于训练后的评估。6.根据权利要求5所述的一种基于虚拟现实的应急疏散仿真训练系统，其特征在于：学员安全状况判断方法分为以下两种，其中火灾场景中以在火灾场景中的停留时间来判断学员安全情况；地震场景中以学员在逃生过程中是否以正确的姿势行走来避免与危险物的碰撞为标准。7.根据权利要求5所述的一种基于虚拟现实的应急疏散仿真训练系统，其特征在于：评估模块是根据学员在实战模块中是否解决逃生过程中遇到的紧急问题、完成逃生的时间以及在受困环境中的表现等标准对学员进行评分。

技术总结
本发明公开了一种基于虚拟现实的应急疏散仿真训练系统，包括：场景构建模块，根据训练需要为训练人员提供虚拟现实场景；教学模块，用于对不同基础的训练人员提供学习逃生常识、逃生路线以及陷入困境时的自救方法；定制模块，用于实现定制化训练，对不同需求和不同水平的学员设定不同的训练任务；实战模块，用于学员在虚拟训练场景下，穿戴惯性动作捕捉设备完成应急逃生训练任务，整个过程会通过大屏幕进行可视化显示，学员的逃生路线会通过逃生地图进行展示；评估模块，用于对该次训练进行量化等级评估，训练人员及教练能通过评估报告对后续训练制定新的练习计划，本发明用于对人员在灾难面前的安全训练。在灾难面前的安全训练。在灾难面前的安全训练。


技术研发人员：张乂文 王磊 王柏超 顾莉栋 宋林森 胡晶 于征磊 王文瑞 董雷 刘菁茹
受保护的技术使用者：长春理工大学
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/8/14