消防安全教育虚拟火灾逃生体验舱系统的设计_杜宝江
基于VR技术的火灾逃生系统设计与实现
基于VR技术的火灾逃生系统设计与实现在当今社会，火灾事故频发，对人民的生命财产造成了极大伤害。
为了提升人们在火灾事故中的逃生能力，以往采用传统的防火教育和演练等方法已经越来越不能满足实际需求。
如今，虚拟现实技术得到了广泛的应用和发展，基于VR技术的火灾逃生系统应运而生。
本文探讨了基于VR技术的火灾逃生系统设计与实现的相关现状和问题。
一、现状基于VR技术的火灾逃生系统已经在现实中得到了广泛的应用。
这种系统能够通过虚拟现实技术模拟真实的火灾现场，让参与者在虚拟环境中体验火灾逃生的整个过程。
这样的系统可以大大提升逃生的效率和安全性，帮助人们更好地应对火灾事故。
二、设计与实现1. 系统结构基于VR技术的火灾逃生系统一般包含三个部分：硬件平台、软件平台和虚拟现实场景。
其中，硬件平台包括头盔显示器、耳机等设备，软件平台是运行在电脑上的模拟系统，虚拟现实场景是在软件平台上呈现的虚拟世界。
2. 系统实现为了实现基于VR技术的火灾逃生系统，需要解决以下几个问题：（1）人机交互：在虚拟现实场景中，参与者需要通过手柄等设备来控制自己的行动。
而这些操作需要经过一定的学习和训练，才能达到较好的效果。
（2）逃生策略：系统需要预设一系列逃生策略，让参与者在虚拟环境中尝试不同的逃生路径，以找到最佳的逃生方案。
（3）火灾模拟：系统需要具备真实的火灾场景模拟能力。
这需要集成大量的火灾模拟数据，以模拟真实的火灾场景。
（4）数据处理：系统需要将参与者在虚拟环境中的行动实时处理，以模拟真实的火灾行为。
三、未来展望基于VR技术的火灾逃生系统在未来将会得到更广泛的应用。
随着虚拟现实技术的不断发展，VR技术将向更广泛的领域拓展。
未来的基于VR技术的火灾逃生系统将会更加智能化，包括更加精准地模拟火灾环境、更加自适应的逃生路径推荐、更加高效的逃生策略等。
同时，基于VR技术的火灾逃生系统也将越来越普惠，更多的公共场所和机构将会引入这种系统以提升人们的逃生技能和生存能力。
基于虚拟现实技术的火灾逃生训练系统设计与实现
基于虚拟现实技术的火灾逃生训练系统设计与实现虚拟现实技术（Virtual Reality, VR）是一种模拟真实环境的计算机技术，通过戴上VR头盔和手柄等设备，用户可以沉浸于虚拟的三维世界中。
近年来，VR技术在各个领域得到广泛应用，其中之一就是火灾逃生训练系统。
本文将基于虚拟现实技术，设计与实现一款火灾逃生训练系统，以提高逃生效率和应急能力。
一、系统设计1. 虚拟环境构建火灾逃生训练系统需要构建一个真实逼近的虚拟火灾场景，包括建筑内部的各个区域、火源、烟雾等元素。
通过将真实场景的数据进行三维建模，结合烟雾、火焰和声光等特效，使得用户在虚拟环境中能够感受到火灾逃生的真实性。
2. 用户交互设备为了让用户更好地参与到训练中，用户需要佩戴VR头盔和手柄。
VR头盔能够提供沉浸式的体验，将用户完全覆盖在虚拟环境中，手柄则可以模拟用户的操作，如开门、拿取物品等。
此外，为了增强真实感，可以加入真实环境的反馈设备，如震动手柄或地板、喷水等。
3. 逃生路径规划系统应该能够根据用户所处的位置和逃生标识，智能规划最短的逃生路径，以最大程度地模拟真实火灾场景中的逃生过程。
同时，系统还应该考虑逃生人数的不同，以及可能存在的阻塞和重叠情况，提供多样化的逃生方案。
4. 逃生指导和培训功能系统应该提供逃生指导和培训功能，包括如何正确使用灭火器、逃生口的使用方法、避免烟雾中迷路等。
通过文字、语音和图像等方式，向用户传达相关信息，并给予用户实时反馈和引导。
此外，系统还可以提供火灾事故案例学习和应急知识普及，以提高用户的安全意识和应急能力。
二、系统实现1.场景建模与特效制作首先，需要采集真实火灾场景的数据，并利用三维建模软件进行建模，尽量还原真实环境的细节。
另外，通过粒子系统和视觉特效制作，增加逼真度，如真实的火焰燃烧、烟雾弥漫等。
2. 虚拟现实技术开发系统需要进行相关的软件开发，用于虚拟环境的实时渲染和用户交互。
开发人员可以使用Unity3D或Unreal Engine等游戏引擎，利用其强大的渲染功能和物理引擎，实现虚拟环境的交互和效果。
虚拟火灾逃生与急救撤离实验系统说明书
Study on Virtual Simulation Experiment System of Fire Escape and Emergency EvacuationWenqi Zeng 1 and Fengtao Hao 2,*1 Teachers’ College of Beijing Union University 2Teachers’ College of Beijing Union University *Corresponding author. Email:ABSTRACTOnce the fire accident happens, it will seriously threaten people's lives. So it is very important to learn how to deal with dangerous situation. However, it is impossible to directly acquire the experience of fire escape and emergency evacuation by repeatedly experiencing the real situation of fire accident. So it is difficult to carry out practical teaching of fire-related knowledge. In this paper, a virtual simulation experiment system is constructed to reproduce the virtual scenes of fire accident and establish the virtual environment for fire escape and evacuation drills. The system provides learners with an intuitive learning method and creates an immersive real experience environment, so as to enhance their ability to cope with emergencies.Keywords: Virtual simulation, Fire evacuation, Experiment teaching, Open sharing.1. THE SIGNIFICANCE OF VIRTUAL SIMULATION EXPERIMENT OF FIRE ESCAPE AND EMERGENCY EVACUATIONOnce the fire accident happens, it will seriously threaten people's life. People need to know how to deal with fire hazards, learn to escape quickly and evacuate in an emergency. However, due to the particularity and danger of fire accidents, it is difficult for the public to gain practical learning experience through personal experience in real life. Therefore, it is of great practical significance to study and apply the corresponding virtual simulation experiment system.The fire environment can be simulated and realized in the experimental system. Fire escape scene is usually difficult to reproduce in real practice, and due to the limitations of space, the on-site escape drills cannot be repeated for many times. What's more, the skills learned in the occasional escape drill may not translate into the right actions in a crisis situation, especially when you face a real fire.Therefore, the self-rescue process of fire escape can be presented through virtual simulation technology, which can solve this problem well. In the virtual simulation system, complex building environments can be constructed, in which people are crowded and it isdifficult to evacuate and escape in case of fire. The system can guide the experimenters to adapt to the unfamiliar environment quickly, protect their own "safety" and organize evacuation at the same time. Also, relevant experiments can be set up for special experimenters. In addition to fire escape self-rescue, the virtual simulation experiment of emergency evacuation is mainly aimed at some specific occupation, such as teachers, security personnel, building administrators and so on. For example, it is more important and difficult for teachers to organize the students to evacuate than personal safety in a fire accident. However, in a real fire emergency evacuation drill, a large number of people are involved, so repeated training and drills are not allowed.By adopting virtual simulation technology, the fire scene and crowd can be presented virtually, and the virtual environment of escape drill and emergency evacuation can be created, so as to create an immersive teaching and training environment and provide an intuitive and effective learning means for participants. The integration of virtual simulation technology and education can better meet the practical needs of science education curriculum, and it is also a comprehensivetraining of practical ability to deal with emergencies.Proceedings of the 2021 International Conference on Diversified Education and Social Development (DESD 2021)2. TECHNICAL ARCHITECTURE OF VIRTUAL SIMULATION EXPERIMENT SYSTEM FOR FIRE ESCAPE AND EMERGENCY EVACUATIONThe operation of the virtual simulation experiment projects for fire escape and emergency evacuation relies on the support of the open virtual simulation experiment teaching management platform. Based on computer simulation technology, multimedia technology and network technology, the platform adopts service- oriented software architecture, integrates physical simulation, innovative design, intelligent guidance, automatic correction and teaching management. Therefore, it is a great virtual experimental teaching platform with good autonomy, strong interactivity and expansibility.The specific experimental project is seamlessly connected with the management platform through the data interface to ensure that users can access the project through the browser at anytime and anywhere. Besides, various user-oriented functions provided by the platform are utilized to strengthen the open service capability of the experimental project, improve the open service effect and realize independent experiments.The overall architecture of the virtual simulation experiment teaching management platform is as shown in Figure 1.Figure 1 The overall architecture of the system The overall architecture of the experimental system is divided into five layers, each of which provides services for the upper layer to complete the construction of specific virtual experimental teaching environment. The specific functions of each layer are as follows: 2.1. Data LayerThe virtual simulation experiments of fire escape and emergency evacuation involves various types of virtual experiment components and data. The system includes the basic elements library, experimental courses library, typical experiments library, standard answers library, rules library, experimental data and users’ information o f the virtual experiments and so on for the storage and management of the relevant data. 2.2. Support LayerAs the core framework of virtual simulation experiment system, the support layer is the basis for the normal open operation of experimental projects and is responsible for the operation, maintenance and management of the entire system. The supporting platform includes the following functional subsystems: security management, service container, data management, resource management and monitoring, domain management, inter-domain information service, etc.2.3. General Service LayerThe general service layer provides the user interface of the open virtual simulation experiment system and the general support components of the virtual experiment teaching environment, so that users can quickly complete the virtual simulation experiment in the virtual experiment environment. General services include experiment educational administration, experiment teaching management, the theory knowledge learning, experiment resource management, intelligent guidance, interactive communication, automatic correction function, experiment report management, teaching effect evaluation, open and shared modules, etc. The general service layer also provides the relevant integrated interface tools, so that the system can integrate the third-party virtual experiment software to carry out unified management.2.4. Simulation LayerThe simulation layer mainly creates models of experimental equipment, constructs the experiment scene, develops the virtual instrument, and provides the universal emulator. Finally, it provides the formatted output of experimental data for the upper layer.2.5. Application LayerBased on the services provided by the underlying layers, finally the virtual simulation experiment project of fire escape and emergency evacuation is taught and shared in the application layer. The application layer of the framework has good expansibility. Accordingtoteaching needs, teachers can design various typical experimental examples by using various tools provided by the service layer and corresponding equipment models provided by the simulation layer, and finally carry out experimental teaching for schools.3. PRINCIPLE AND PROCESS OF VIRTUAL SIMULATION EXPERIMENT OF FIRE ESCAPE AND EMERGENCY EVACUATIONIn the experiments of fire escape and emergency evacuation virtual simulation, the modern information technology is used to promote the reform of experiment teaching, which applied immersive, problem-based, interactive, autonomous and reflective teaching methods. So as to improve the ability of innovation, active learning and self-reflection for experiment participants.3.1. The Purpose of the Experiments(1) To virtualize the unrealizable real fire environment, intuitively feel the fearfulness and severity of fire, and conduct safety education for the experiment participants.(2) To make the experiment participants experience the danger of fire firsthand and improve their safety awareness.(3) To improve the ability of the experiment participants to respond to fire, rescue themselves and organize evacuation.(4) To make the experiment participants master the use of fire extinguishers and other equipment, so as to reduce the experimental cost.3.2. The Teaching Knowledge Points of the Experiments(1) Personal safety knowledge and fire escape knowledge.(2) Equipment operation knowledge.(3) The design of escape route and the choice of escape method.(4) The design of evacuation plan.(5) Escape skills and evacuation under the condition of not serious fire.(6) High-rise building escape skills and evacuation.(7) Escape skills and evacuation in heavy smoke.(8) Safety education of fire disaster 3.3. The Implementation Process of the ExperimentsOn the simulation platform, the virtual simulation experiment teaching will set up five parts including preview, demonstration, learning, assessment and report.Preview Module: similar to experimental textbooks with experimental purposes, principles, operating steps, precautions, etc. Therefore, it is necessary to preview before conducting experiments.Demonstration Module: including the learning video of the whole process of standard operation, which is convenient for the experiment participants to quickly understand the experimental content as a whole.Learning Module: human-computer interaction can guide the experiment participants to complete the whole experiment step by step with the help of relevant prompts.Assessment Module: conducting the operation test without any prompt and the system will give the score automatically after the assessment.Report Module: After the completion of the assessment, the experimental report should be written, including the experimental purpose, principle, process, conclusion, and evaluation and suggestions for the experiment, and should be submitted to the teacher for review.3.4. Methods and Procedures of the ExperimentsThe simulation training of fire escape and emergency evacuation are constructed through simulation experiments. The experimental project recreates the scene of fire scene by 3d simulation technology and the experiment participants can carry out interactive operation in the whole scene to complete the experiment. The procedures of the experiments areshown in Figure2.Figure 2 Procedures of the Experiments4. FEATURES OF EXPERIMENTAL TEACHINGPROJECTS4.1. Diversified Teaching MethodsThe project follows the experimental teaching idea of teaching orientation, subject integration and innovative practice. Through the implementation of experiential immersion teaching method, the participants can master the escape skills in the event of fire and improve their emergency response ability, organization and coordination ability and comprehensive practice ability in the process of immersive experience, problem discrimination, interactive exercise, autonomous design and reflective evaluation.4.2. Obvious Teaching EffectsThis immersive teaching method can stimulate the learning interest of the experimental participants, deepen the knowledge experience of fire, improve the emergency response ability, and enhance the efficiency and ability of learning. The experimental method can also cultivate the habit of active learning and the ability to find, analyze, solve problems and think creatively. 4.3. Evaluation System4.3.1. Error Correction and FeedbackIn the normative practice of the project, the system will automatically prompt and correct the error when the operation is wrong. The experiment teacher can design the experiment independently, and the system automatically records the experiment process and operation steps throughout the whole process. The experiment participants can look back at their own operation records, prompting them to develop the habit of standardized practice and active thinking.4.3.2. Evaluation and ReflectionIn the assessment link, the system will automatically generate records and scores that can be traced back to the experimental process, so as to evaluate the operation of the experimental participants. The system carries out multi-dimensional assessment on the operation times, operation time, interactive operation points, etc. In addition, the theoretical knowledge of the experimental subjects is assessed through the experimental report, thus forming a comprehensive evaluation system that combines theory with practice, process and summative evaluation.4.4. The Extension and Development of Traditional TeachingSimulation system provides participants with high simulation of the virtual experiment environment, solving a series of problems, such as the risk of fire, lack of real environment, the limited experimental site, etc. which saves the cost of experiment teaching and extends the traditional laboratory with fixed class time to the network virtual laboratory and 24 hours online classroom in the air, so as to use modern information technology to extend the depth and breadth of the experimental content.5. CONCLUSIONThe Virtual Simulation Experiment System of Fire Escape and Emergency Evacuation reproduce the virtual scenes of fire accident and establish the virtual environment for fire escape and evacuation drills. So the system provides learners with an intuitive learning method and creates an immersive real experience environment, so as to enhance their ability to cope with emergencies.REFERENCES[1] Fuquan Zhu, Liping Yang, The Application ofVirtual Reality Technology in Fire Science, in: Science and Technology Innovation Herald, 2018, 15(09), pp:146-149.[2] Dechuang Zhou, Study on Fire ScenarioComputation and Simulation Based on Virtual Reality Platform, in: University of Science and Technology of China, 2009.[3] Weiguo Wang, Construction Consideration andSuggestion of Virtual Simulation Experimental Teaching Center, in: Research and Exploration in Laboratory, 2013, 32(12), pp:5-8 [4] Yunming Zhang, Lei Chen, Fire Fighting andRescue Training System Based on Virtual Reality Technology, in: Fire Science and Technology, 2010, 29 (11) , pp:996-998.[5] Weiguo Wang, Jinhong Hu, Hong Liu, CurrentSituation and Development of Virtual Simulation Experimental Teaching of Overseas Universities, in: Research and Exploration in Laboratory, 2015, 34(05), pp:214-219[6] Ling Jiang, Xiaolu Liu, Yingqi Wang, A briefanalysis in the current development of fire computer simulation technology, in: Fire Science and Technology, 2009, 28 (3) , pp:156-159。
基于虚拟现实技术的消防应急模拟系统研究与设计
基于虚拟现实技术的消防应急模拟系统研究与设计一、引言消防应急模拟系统是一种基于虚拟现实技术的仿真系统，其目的是为消防应急人员提供一个模拟真实场景的训练环境，并通过模拟各类灾害事故场景来提升应急响应能力。
本文旨在对基于虚拟现实技术的消防应急模拟系统进行研究与设计。
二、虚拟现实技术概述虚拟现实技术是一种可以模拟真实场景并让用户进行交互的技术。
主要有以下几个方面的实现：1.图形渲染技术：通过计算机对图像进行渲染，生成虚拟场景。
2.追踪技术：通过追踪用户的手势、眼球运动等动态信息来实现用户的交互操作。
3.声音技术：通过对音频信号的模拟，生成真实的音效，从而增强虚拟环境的真实感。
4.运动平台技术：通过运用动作捕捉设备和运动平台等技术，实现用户对虚拟场景的身临其境感受。
三、消防应急模拟系统消防应急模拟系统是一种利用虚拟现实技术进行火灾场景模拟的系统。
消防应急人员可以在虚拟环境中对各种火灾场景进行训练，提高应急响应能力。
1.系统结构消防应急模拟系统由三个部分构成：虚拟环境、交互设备、运动平台等。
虚拟环境：系统运用虚拟现实技术，模拟真实火灾场景。
交互设备：通过手柄、眼镜、VR手套等设备进行虚拟场景的控制和交互。
运动平台：通过模拟运动平台等技术，提供身临其境的感觉，让用户感受到真实的场景。
2.系统功能消防应急模拟系统主要功能如下：（1）火灾场景模拟：通过模拟真实的火灾场景，让消防应急人员在虚拟环境中进行训练。
（2）实时反馈：系统能够对消防应急人员的行为、操作实时反馈，提供帮助和指导。
（3）多样化训练：系统支持各种火灾场景的模拟，包括厨房、工厂、办公室等。
（4）训练评估：系统对消防应急人员的表现进行评估，为后续改进提供数据支持。
四、设计思路消防应急模拟系统的设计主要包括以下几个方面：1.场景建模通过建模软件对实际火灾场景进行建模，生成虚拟场景。
采用Unity3D引擎来开发三维场景模型，制作逼真的3D模型。
对场景进行布置，包括物件的大小、数量和摆放位置。
基于虚拟现实技术的工厂火灾逃生演练方案
基于虚拟现实技术的工厂火灾逃生演练方案引言：近年来，工厂火灾频发，给企业和员工的生命安全带来了巨大威胁。
面对突发的火灾，工厂内部的逃生演练是确保员工生命安全的关键。
然而，传统的逃生演练存在很多问题，如困难、风险和效果有限。
而基于虚拟现实技术的工厂火灾逃生演练方案，可以帮助企业提高员工的逃生能力和应对火灾的应急反应，从而减少潜在的伤亡事故。
本文将详细探讨虚拟现实技术在工厂火灾逃生演练中的应用，以及其带来的优势和挑战。
一、虚拟现实技术在工厂火灾逃生演练中的应用1. 火灾场景的模拟通过虚拟现实技术，可以实时模拟工厂火灾的场景，包括火焰、浓烟、高温等因素，让员工能够身临其境地感受到火灾发生时的情景，提高应对突发火灾的应急反应能力。
2. 逃生路线的规划虚拟现实技术可以根据工厂的布局和设计，模拟出最佳的逃生路线。
员工可以通过虚拟现实设备，实地演练逃生路线，了解每个区域的紧急出口位置和逃生通道，提高他们的疏散速度和方向判断能力。
3. 灭火器使用的培训在火灾发生时，正确使用灭火器可以有效控制火势，减少伤害和财产损失。
虚拟现实技术可以模拟火灾场景，并提供灭火器的真实操作体验，让员工学会正确使用灭火器，并在紧急情况下迅速做出反应，提高应对火灾的效果。
4. 紧急呼叫与联络在火灾发生时，紧急呼叫与联络是至关重要的。
通过虚拟现实技术，员工可以模拟拨打紧急电话、发送短信等操作，提高他们在火灾发生时与外界的沟通能力，加强紧急情况下与救援人员的联络。
二、基于虚拟现实技术的工厂火灾逃生演练方案的优势1.安全性高通过虚拟现实技术进行逃生演练，可以避免员工在真实的火灾环境中受到伤害，保障他们的生命安全。
2.时间和成本效益高传统的逃生演练需要耗费大量的时间和成本，而基于虚拟现实技术的逃生演练可以更加便捷和经济。
员工可以根据自己的时间安排进行虚拟逃生演练，企业也可以减少设备和场地的投入成本。
3.可重复演练通过虚拟现实技术，员工能够反复进行逃生演练，不断磨练技能，提高应对火灾的能力和反应速度。
基于虚拟现实的消防逃生救援系统设计与实验
基于虚拟现实的消防逃生救援系统设计与实验随着科技的不断进步和虚拟现实技术的发展，虚拟现实已经广泛应用于各个领域，消防逃生救援系统也不例外。
基于虚拟现实的消防逃生救援系统可以提供更加真实的模拟环境，为救援人员提供更好的训练和应对紧急情况的能力。
本文将围绕消防逃生救援系统的设计与实验展开，探讨如何充分利用虚拟现实技术提高消防逃生救援的效率和安全性。
一、系统设计1.系统功能基于虚拟现实的消防逃生救援系统主要包括以下功能：- 模拟火灾场景：系统能够模拟各种火灾场景，包括房屋火灾、商场火灾等，以真实的环境为消防救援人员提供训练。
- 实时监控与数据分析：系统能够实时监控消防训练的进展，并根据训练结果和数据分析提供反馈和改进建议。
- 模拟逃生路径与救援方案：系统可以模拟不同建筑物的逃生路径和最佳救援方案，为消防救援人员提供实践经验。
- 虚拟化装备和工具：系统可以虚拟化消防救援所需的装备和工具，使消防救援人员在虚拟环境中熟悉装备的使用方法和技巧。
2.系统架构基于虚拟现实的消防逃生救援系统可采用以下架构：- 服务器端：负责存储和管理系统所需的各类数据和模拟场景，如火灾场景、建筑模型、逃生路径等。
- 软件端：为消防救援人员提供与系统交互的界面，通过硬件设备实现虚拟现实模拟环境。
- 硬件设备：包括头戴式显示器、手柄控制器等，用于消防救援人员与虚拟现实系统进行交互。
3.系统应用基于虚拟现实的消防逃生救援系统可以广泛应用于以下领域：- 消防训练与培训：通过虚拟现实系统，消防救援人员可以在安全的环境下进行各类火灾逃生和救援训练，提高应对紧急情况的能力。
- 火灾事故预防与规划：通过系统模拟火灾场景，可以预测火灾燃烧的路径，为建筑物的火灾预防和逃生规划提供参考。
- 火灾事故现场应急指挥：消防救援指挥员可以通过虚拟现实系统实时监控火灾事故的进展，指挥救援人员进行逃生救援。
二、系统实验为了验证基于虚拟现实的消防逃生救援系统的效果，我们进行了一系列的实验。
火灾逃生模拟系统的设计研究
火灾逃生模拟系统的设计研究在现代城市中，火灾是一种不可避免的自然灾害。
当火灾发生时，人们需要采取紧急逃生措施。
然而，在灾难中，人们往往会受到惊吓和混乱，因此，火灾逃生模拟系统成为了一种非常重要的方法，可以帮助人们更好地准备和应对火灾。
本文将介绍火灾逃生模拟系统的设计原理和程序，旨在为消防工作者和灾难应对机构提供有价值的参考。
一、火灾逃生模拟系统的设计原理火灾逃生模拟系统的设计原理是基于计算机模拟技术和三维建模技术。
它可以通过图形化界面模拟火场情况，并创建一个逼真的三维场景。
此外，火灾逃生模拟系统还使用计算机编程语言和数据算法来模拟火场内的物理现象，并根据逃生计划和模拟系统的输入，在场景中添加火灾烟雾和火焰等效果。
二、火灾逃生模拟系统的程序概述火灾逃生模拟系统的程序由多个步骤组成，这些步骤可以根据系统需要进行自定义。
以下是主要的三个步骤：1、场景创建。
这一步骤需要使用三维建模软件，并应根据实际建筑结构来创建一个逼真的建筑模型。
这个模型应包括墙面、楼梯和房间等建筑要素，以便根据这个场景进行逃生模拟。
2、火灾模拟。
在此步骤中，计算机编程语言和数据算法会根据火灾情况和烟雾密度等参数模拟火场情况，从而模拟火灾的扩散和蔓延。
系统可以预设不同位置的着火点，通过改变火焰的高度和面积来模拟不同类型的火灾。
3、逃生模拟。
此步骤中，系统会根据逃生计划模拟人员的行动路线和时间，并根据火场内的烟雾情况和火势来改变其路线。
此外，该模拟系统还能给出最佳的逃生方案，以及在紧急情况下需要采取的措施。
三、火灾逃生模拟系统的应用火灾逃生模拟系统已经被广泛应用于城市建筑和大型场馆的安全培训和消防演习中。
它可以提供一种安全的测试方法，以评估火灾逃生计划的有效性和可行性。
此外，它还可作为一种安全培训工具，提高员工和市民的消防意识和技能。
在灾难发生时，逃生模拟系统也可以在紧急情况下采取行动。
总之，火灾逃生模拟系统的设计现在得到了广泛的认可和应用。
虚拟火灾逃生演练方法
虚拟火灾逃生演练方法火灾逃生演练是非常重要的，因为它可以帮助人们在火灾发生时保持冷静，并有效地逃生。
在现实生活中，我们经常会进行火灾逃生演练，以确保每个人都知道该怎么做。
下面是一些虚拟火灾逃生演练的方法，希望对大家有所帮助。
1. 制定逃生计划制定逃生计划是至关重要的。
在你的工作场所或家里，应该有一份详细的逃生计划，包括逃生路线、逃生门窗位置、应急疏散通道等信息。
每个人都应该知道逃生计划，并且经常进行演练，以确保所有人都能够快速有效地撤离。
2. 建立逃生队伍在进行逃生演练时，可以建立一个逃生队伍，负责组织和指导逃生行动。
逃生队伍应该由有经验的人员组成，他们应该受过专业的培训，并且知道该如何应对紧急情况。
3. 逃生演练流程逃生演练应该包括以下内容：- 通过模拟火灾报警器触发火灾报警，让所有员工或家庭成员意识到火灾紧急情况的发生。
- 确保每个人都知道逃生路线和逃生门窗的位置。
如果可能的话，可以给每个人分配一个逃生任务，确保所有人都能迅速离开。
- 在逃生过程中，应该确保所有人都按照指示行动，避免发生混乱或慌乱。
- 在逃生演练结束后，可以对演练过程进行总结和评估，以便找出不足之处，并加以改进。
4. 使用逃生设备逃生设备是非常重要的，可以帮助人们在火灾发生时更快地逃生。
逃生设备包括逃生绳索、逃生梯、逃生面罩等。
在逃生演练中，可以使用这些设备进行模拟逃生，让人们熟悉如何正确使用这些设备。
5. 灭火器使用在火灾逃生演练中，还可以进行灭火器使用的演练。
灭火器是可以在火灾发生时使用的最基本的灭火工具，因此每个人都应该熟练掌握灭火器的使用方法。
6. 实时反馈在进行逃生演练时，可以使用监控摄像头等设备对演练过程进行实时监控，以便及时发现并纠正问题。
此外，还可以通过逃生演练后的问卷调查等方式，收集参与者的反馈意见，从而进一步改进逃生演练的质量和效果。
总之，虚拟火灾逃生演练对于预防火灾事故、减少人员伤亡具有非常重要的意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
http:∥ • 455 •
பைடு நூலகம்
第 29 卷第 2 期 2017 年 2 月
系统仿真学报 Journal of System Simulation
Vol. 29 No. 2 Feb., 2017
染与优化[10]，最终将模型导入 Unity3d 虚拟现实开 发软件中，对虚拟环境初始化，并实时监控其状态， 同时通过构建 C#脚本对交互行为进行控制及管 理。虚拟舱系统选用 3DSMax 进行虚拟环境的制 作，主要基于三个特点：1) 基于 PC 系统的低配置 要求；2) 强大的角色动画制作能力；3) 可堆叠的 建模步骤使模型场景具有很强的扩展性，这一特点 意味着系统的虚拟场景可不断的扩展，具有灵活的 扩展性能。
图 4 虚拟舱系统评分界面 Fig. 4 The System rating interface of virtual experience cabin
2 虚拟体验舱火灾仿真场景实现
2.1 大型虚拟场景的模型优化
虚拟舱中虚拟场景的构建是在 3DSMax 中建 立三维模型并进行模型的渲染，必要模型经过 Photoshop 辅助贴图后再把模型导入 3DSMax 中渲
1.3.3 评分等级设计 在体验过程中，系统平台根据受训者的交互情
况，以 100 分为满分，对错误交互行为累计扣分， 当分数低于 60 分时，受训者自动重新体验。体验 结束时，受训者可选择回放功能，系统自动回放录 制的火场逃生画面，以便于受训者复习逃生技巧， 对被纠正的逃生错误观念加深印象。图 4 为体验结 束时，系统的评分界面。
摘要：介绍消防安全教育仿真体验舱的结构，提出一种面向消防安全教育的虚拟火灾逃生系统设计
与实现方法，具体讨论了虚拟火灾场景的实现与优化、双虚拟互动平台的契合方法、模型的简化及
虚拟场景与 PLC 控制硬件设备实时通信的方法。实现了面向消防安全教育的虚拟火灾逃生技能训
练系统，并应用于消防安全教学体验训练室。应用效果表明：在该虚拟火灾场景中进行逃生模拟，
and specifically the specific implementation and optimization of virtual fire scenario, the conjunction
method of double virtual interactive platforms and the simplification of model and the method of
第 29 卷第 2 期 2017 年 2 月
系统仿真学报© Journal of System Simulation
Vol. 29 No. 2 Feb., 2017
消防安全教育虚拟火灾逃生体验舱系统的设计
杜宝江 1，查亮 1，林灵 2
（1. 上海理工大学机械工程学院，上海 200093；2. 公安部上海消防研究所，上海 200032）
图 3 虚拟舱的系统构架图 Fig. 3 The System architecture of virtual experience cabin
1.3 虚拟体验舱系统设计
1.3.1 总体流程设计
虚拟火场逃生体验舱平台的实时场景渲染系 统对构成火灾场景的各要素进行仿真，包括建筑、 道路、气象环境、消防安全设备(安全口指示牌、 火警铃、烟雾感应装置、灭火器、报警装置)等静 态对象和火焰、烟雾、水流、旁人等动态对象。在 虚拟环境中，受训者所操控的第一人称人物可以与 静态或动态对象进行实时交互。
对于每一个场景事件，分为事件内容，展现形 式和事件触发方式三部分。事件内容是火场危险行 为纠正或建议行为主体，以对话框、或动画的形式 展现，事件的触发方式有两种，一种是触发器触发， 指受训者行动至某一点，触动体验脚本中设定的 Trigger 触发器，触发事件的发生；另一种是行为 触发，指受训者做出某一动作或给出问题选择，触 发相应事件。
experiencing persons in the fire scene and in the reduction of their chicken panic degree. Keywords: Virtual reality; Fire escape; Virtual simulation; Fire safety
对于提高体验者火灾现场的逃生技能，降低临阵慌乱状况有较为显著的作用。
关键词：虚拟现实；火灾逃生；虚拟仿真；消防安全
中图分类号：TP391.9
文献标识码：A
文章编号：1004-731X (2017) 02-0453-09
DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.201702030
Abstract: The structure of simulated experience cabin for fire safety education was introduced and the
design and implementation methods of a virtual fire escape system for fire safety education were proposed,
收稿日期：2015-05-04
修回日期：2015-07-08;
基金项目：公安部创新应用计划(2013YYCXSHXF113)；
作者简介：杜宝江(1962-)，男，山东，硕士，副教
授，研究方向为虚拟制造技术、计算机辅助设计及机
电一体化；查亮(1990-)，女，江苏，硕士，研究方向
为虚拟制造技术、计算机辅助设计；林灵(1989-)，
为达到消防安全教育的目标，受训对象选择为 在校学生，火灾场景选择为在人流密集的教室、图 书馆、食堂，受训者需逃出火场到达操场火灾报警 点报火警，并向虚拟老师报到，整个体验结束，展 现体验者的体验得分。
1.3.2 火灾场景事件设计
受训者与火灾场景交互事件的选择依据 2 点： 1) 实例分析，针对系统所设计的三个场所，将这 三类场所常见的火灾事故总结，选取最典型的，受 灾人员最易忽视的危险行为；2) 专家建议，利用 专家的专业知识，对提出的火场危险行为给出建
http:∥ • 454 •
第 29 卷第 2 期 2017 年 2 月
杜宝江, 等: 消防安全教育虚拟火灾逃生体验舱系统的设计
Vol. 29 No. 2 Feb., 2017
议。以教学楼火场逃生为例，典型的危险行为包括 跳窗逃生、不按逃生口指示撤离火场等。结合虚拟 教学楼环境，在受训者逃生路线上适合布置，形成 火场逃生的技能训练。
Key Technology of Fully Immersive Virtual Experience Cabin
Du Baojiang1, Zha Liang2, Lin Ling2
1. University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China; 2. Shanghai Fire Research Institute of Public Security Ministry, Shanghai 200032, China）
1
引言
消防科普教育要促成公众消防安全素质的提 高，消防安全知识技能的获取是重点，除了使用常 用的宣传手段让公众获得相关知识和技能的介绍，
最主要的还是培训与体验，使相关知识和技能入脑 入心，才能在实际运用中得心应手。采用虚拟培训 的方式具有不受时间空间限制，避免真实环境潜在 的危险等优点[1]。然而通过传统虚拟培训的人机交 互界面(鼠标、键盘等)受训者输入要求或指令，将
图 1 环幕及温控设备图 Fig. 1 Annulus and temperature control equipment
受训者分为第一人称主动受训者和第三人称
被动受训者，主动受训者佩戴 Oculus rift 虚拟头盔[3] 和 Joystick 手部[4-6]运动探测记录设备。利用设备 的视差位置校正，陀螺仪空间位置校正装置，将体 验者的自然身体反应通过模数转换，输入到计算机 系统中。利用面向对象程序设计方法，对所有数据 进行判断分类，将会影响到 3Dmax 软件构建的虚 拟场景变化的动作行为分离出来，根据其交互算 法，改变虚拟环境中的相应元素，使受验者可在虚 拟火场环境中进行无脚本的自由运动，并与环境发 生互动，受到环境影响，达到虚拟体验火场逃生的 效果[7]。消防安全教育虚拟火场逃生体验舱体验者 体验，如图 2。被动受训者通过观看实时传输到环 幕的主动受训者视角画面，跟随主动受训者体验逃 生过程，达到培训目的。
图 2 体验舱体验图 Fig. 2 Experience in virtual experience cabin
1.2 虚拟体验舱的系统构架
根据属性与实现功能的不同，整个虚拟舱的系 统构架可分为显示终端层与交互控制层两部分。显 示终端层有两部分显示屏，一个是控制显示屏，用 于显示体验者所处虚拟环境位置的小地图界面及 体验者实时心率监控界面。另一个为仿真显示屏， 即环幕，显示体验者与虚拟环境的交互。交互控制 层通过基于 Unity3d 虚拟交互平台对环境仿真、体 验者交互控制、实时场景渲染系统进行整合和处 理，将场景交互输出给显示终端[8-9]。虚拟舱的系 统构架图，如图 3。
1 虚拟火场逃生体验舱平台
1.1 体验舱平台的主体结构
本系统依照消防安全教育理论中的现场仿真 体验要求建造了一个全封闭的虚拟火场逃生体验 环境。为建造这一环境，虚拟舱一般需一个直径约 5 m 或长宽约 5 m×5 m 的密闭环境作为舱体。围绕 虚拟舱内部墙面，构建 120°~360°高度 2.2~3.0 m 高增益金属支架环幕来营造虚拟火场环境，根据环 幕的大小，每 40°~60°配置一台投影机，采用专用 I5 多视频拼接融合服务器将投影的画面融合。同时 配合环境温度仿真设备及无害烟雾生成设备，根据 虚拟互动的实时状况，改变体验环境温度及烟雾浓 度，逼真仿真还原火场真实场景，达到虚拟仿真的 沉浸性要求。环幕及温控设备图如图 1。