基于开源技术的灭火救援计算机模拟训练系统研究

开展模拟训练是提高消防部队灭火救援能力的重要途径。计算机技术的飞速发展,为开发灭火救援计算机模拟训练系统提供了有力手段。当前开发三维模拟训练系统,可以采取多种工具平台。依托开源引擎Delta3D和开源底层支撑系统CERTI,分析了开发基于HLA的仿真训练系统的一般步骤,总结了一套利用开源软件快速开发沉浸式灭火救援模拟系统的经济实用方案。开发过程表明,利用开源技术可以提高仿真训练系统的开发效率,缩短系统的开发周期,降低系统的开发费用。     

基于Blender的矿山虚拟现实快速构建与实现

为了实现矿山三维实体模型和虚拟现实的快速搭建与实现,分析了当前数字化矿山建模可移植性差、扩展性不灵活、开发难度大的缺陷 ,提出了一种矿山三维模型及虚拟现实体系的自动构建方法:基于Blender开源软件提供的建模平台,利用Python语言编写矿山实体的表达方法 与生成算法;利用矿山基础信息,实现了对矿山井巷、矿体等三维实体模型的自动、快速构建,并以矿山井巷工程、矿体以及地表模型等实体 模型的构建为例进行了演示;利用Blender脚本实现对三维实体模型的快速渲染,初步建立了矿山虚拟现实环境与仿真系统,并利用驱动内核实 现虚拟情景的演示。结果表明,该方法具有开发快捷、要求低等特点,为数字化矿山建设提供了一种新的思路。     

煤矿安全虚拟现实仿真通用引擎的设计与研究

分析了煤矿安全仿真软件现存的问题,提出了开发煤矿安全虚拟现实仿真通用引擎系统的新思路.煤矿安全虚拟仿真引擎,就是对煤矿安全虚拟现实仿真系统的通用核心底层技术进行独立开发,并将之集成和封装,形成面向煤矿安全仿真应用的应用程序接口函数(API).引擎的通用性与扩展性,将给二次开发人员提供一个通用平台,并大大降低仿真系统的开发成本.引擎的开发将促进煤矿安全虚拟仿真系统的广泛应用和矿山数字化进程.     

基于三维可视化与虚拟仿真技术的综采工作面生产仿真研究

针对现阶段煤矿从业人员生产培训中存在的不足,以淮南矿业集团潘三矿1622综采工作面为例,引出了基于三维可视化与虚拟仿真技术的综合机械化采煤虚拟仿真系统的设计与开发,利用3D MAX三维建模软件对矿区地形、地质及综采工作面采煤机、液压支架、刮板输送机等生产机械设备进行三维模型的创建,并结合Converse3D虚拟现实制作软件对系统的界面UI和交互进行设计,提出了系统设计开发的完整流程。通过在潘三矿的应用结果表明:基于三维可视化及虚拟仿真技术开发的综采工作面虚拟仿真系统具有易学性、真实性和交互性等特点,能够快速激发工人的学习兴趣,大大降低了工人安全培训的时间。同时,也为工业生产的实时仿真,提供了新的研究方向。     

基于真三维GIS的危险化学气体泄漏扩散动态模拟仿真系统

针对传统危险化学气体泄漏扩散软件在模拟表现力方面的不足,提出将改进的随机游走大气泄漏扩散模型集成到真三维地理环境信息系统中,完成了基于真三维GIS环境下的危险化学品泄漏扩散模拟仿真系统的设计与开发.该系统能够在真三维场景中直观地展示危险化学气体的三维扩散过程,实时显示危险化学品泄漏扩散浓度分布图及事故不同程度的危害范围.同时通过与PHAST软件模拟结果对比,验证了该系统的可靠性.系统可以直观地、有效地帮助应急指挥人员组织应急救援和疏散,为企业、政府在危险化学品泄漏事故预防、预测和评估以及应急预案的制定提供参考.     

矿井水灾事故应急救援辅助决策系统

设计开发了矿井水灾事故应急救援辅助决策系统,具有导入数据自动三维建模、三维仿真分析矿井任何地点发生透水淹井过程的功能。采用的分析方法考虑了矿井地理环境和气压环境对水流运动的影响作用,实现了仿真分析结果与实际物理实验结果完全一致。该系统的应用可直观展现矿井透水流动过程、淹没区域、积水量,尤其是将无水区域与井下作业人员定位系统的数据结合显示,即可判断井下被困人员的生存情况,预测生存时间以及分析打救援钻孔带来的风险,从而为应急救援指挥决策提供关键信息。该系统在矿井水灾应急救援演练中的应用表明,仿真分析结果对于矿井透水灾害评估、预测重灾区域、改进相关应急预案、完善安全避险系统具有重要的指导作用。     

新时期消防队伍灭火救援训练探讨

本文以新时期消防队伍灭火救援工作的重点和难点为讨论背景,分析了新时期消防队伍进行灭火救援训练的原则和训练体系。研究认为要坚持基础性和实战性的根本原则,循序开展体能训练、单兵功能性训练、消防指挥员指挥能力训练、心理适应性训练和视景仿真性训练,从而全面提高消防部门的灭火救援能力,适应消防救援队伍改制之后的功能定位和需求,聚焦于大救援,不断提高队伍的实战技能。     

基于三维GIS的火电厂应急救援决策支持系统研究

针对火电站事故灾害的应急救援工作、电厂应急预案制定的现状,提出基于三维GIS的火电厂应急救援决策支持系统,对火电厂区及周边环境进行虚拟现实仿真,实现对基础地图数据、应急资源数据、重大危险源及其相关属性数据的系统科学管理,以Web方式提供信息查询服务,实现重大危险源周边的三维仿真显示,预测事故影响及其后果,提供最佳路径及救援方案。该研究为火电站及有关部门实施远程应急救援决策提供科学依据。     

Java3D在基于Web技术的三维森林防火上的应用探讨

阐述了Java3D的三维网络特性,通过Java3D强大的网络功能和虚拟现实技术的有效结合,使三维现场信息在Web上实现更加可行、逼真.探讨了Java3D在基于Web技术下森林防火方面的应用,主要包括森林火灾虚拟场景的建模仿真、数据库的建立、林火蔓延动态仿真模拟等技术,为森林防火系统提供了技术参考.     

基于FDS的地下空间增强体验式火灾逃生VR系统

为增强虚拟现实(VR)技术在地下空间火灾逃生训练中的应用,从仿真和硬件设计2方面展开研究,开发配备基于火灾动态模拟(FDS)热感单元的逃生VR系统。通过PyroSim软件模拟地下空间火灾过程,并将模拟结果作为系统数据来源;通过Unity二次开发,创建增加热感单元的场景交互火灾逃生视景,以模拟火灾现场高温环境,真实展现火灾场景。试验人员通过系统可充分体验真实的火灾烟气和高温情况,从视觉和热感2方面感受火灾环境。结果表明:精细的火焰和烟气视景模拟以及外部热感单元会对试验人员产生较大刺激感,影响其对逃生路线的选择;试验人员均在70 s内完成逃生,达到逃生训练目标。     

基于虚拟现实技术的喷射火事故三维动态仿真及应用

基于Shell模型的原理和计算方法,把喷射火焰视为近似倒立圆台形,构建了不同风向影响下的喷射火三维模型,运用虚拟现实技术和三维可视化技术对喷射火事故进行模拟与仿真。以Delphi和OpenGL/GLScene为开发工具,实现了喷射火三维模型的程序化与三维场景绘制,同时引入粒子特效系统,实现了喷射火焰燃烧的实时动态仿真,完成了喷射火三维动态可视化软件系统的开发。最后,利用该系统进行实例分析。应用表明:虚拟现实技术与事故后果模拟相结合,使整个系统实现实时性和形象性的统一,虚拟现实技术在化工行业具有广泛应用前景,也为事故后果预测评估提供科学依据。     

中外灭火专业标准体系比较研究

为明确我国灭火专业标准体系发展的方向和重点,分别从灭火剂、灭火器、灭火救援装备、消防通信和灭火救援管理5个方面对我国和国际消防标准化组织、美国消防标准研究机构及协会发布的灭火救援标准共200项进行了比较研究。结果表明,我国固体和液体灭火剂标准处于国际领先水平,但气体灭火剂标准未涉及部分新型卤代烷气体灭火剂;灭火器标准修订情况落后于国际标准;灭火装备类标准数量较多,但不够全面且缺乏系统性;消防通信系统标准落后于目前通信技术的发展;灭火救援管理类标准是我国消防标准化最为薄弱的方面。针对上述问题,对我国灭火专业标准体系的发展和完善提出了改进意见。     

基于VR技术的大型储罐火灾爆炸仿真软件设计

为了研究大型储罐事故后果的严重性，针对大型储罐火灾爆炸试验难以实施的情况，以虚拟现实技术为研究手段，重现大型储罐火灾和爆炸事故过程；通过对储罐火灾和爆炸事故进行理论分析，优选出大型储罐火灾爆炸事故后果数学模型；基于某商业原油储备库布置，利用3Ds Max软件对库区进行建模，结合Qt界面编写技术和OSG粒子效果技术进行交互式设计，划分火灾和爆炸2大仿真模块，设计各模块下属基本功能，形成1套基于真实场景的大型储罐火灾爆炸事故后果三维仿真模拟软件。研究结果表明:基于VR技术的大型储罐火灾爆炸仿真软件具有较强的沉浸感和交互性等特点，能够实时仿真大型储罐火灾爆炸事故动态演变过程，降低大型储罐火灾爆炸试验成本，同时为制定事故应急预案和应急处置措施提供科学参考。     

Research on 3D dynamic visualization simulation system of toxic gas diffusion based on virtual reality technology

A three-dimensional (3D) model of toxic gas diffusion was advanced based on Monte Carlo method with the presupposition that toxic gas diffusion process can be considered as random walk process of a large number of toxic gas particles. Compared to other existing models, this model includes analysis of both movement and non-movement attributes of toxic gas particles, and can well meet the need of dynamic simulation. Then, a 3D gas diffusion visualization scene management subsystem, including leak hazard source (tank), leak background (ground and sky) and surroundings near the leak area, was developed based on virtual reality (VR) technology. In this system, diffusion scene can be designed in accordance with the reality, which embodies the reunification between VR technology and engineering application. Finally, according to OpenGL particle system theory, by using Delphi and OpenGL as main programming tools, the diffusion simulation subsystem of toxic gas diffusion process and real-time concentration prediction and consequence simulation subsystem was completed. Application shows that by using VR technology in the accident consequence simulation, the whole system is of real-time, lifelike and visual characteristics, which not only embodies the great engineering value of virtual reality technology in the field of safety engineering, but also provides references for accident impact prediction, assessment and emergency plan.     

城市消防评价体系研究

随着城市现代化建设的发展,火灾及其他各种社会灾害时有发生,消防部队在处置城市相关灾害、执行灭火与应急救援工作中发挥越来越重要的作用。由此发展起来的消防安全已经成为城市安全的重要因素。建立消防安全评价体系对于加强城市安全至关重要,对促进社会和谐发展具有重大意义。本文分析了影响火灾的主要因素,讨论了消防站的布局问题,分析了多种形式消防队伍建设、消防供水、消防通信指挥系统、消防车道、消防指挥员和消防兵素质、消防装备以及训练效益等方面对灭火救援的影响,从而建立起了一个城市灭火救援能力评价体系,为提高消防部队更好的服务现代化建设提供重要依据。可以预计,该评价体系对于城市消防管理具有实用价值和参考意义。     

我国矿井环境模拟和控制技术的研究进展

计算机技术的迅速发展,极大地推动了矿井动态通风系统定量分析的研究。本文介绍了我国近年来在矿井火灾时期井下状态模拟和最优控制方面应用新技术获得的进展,并对各种定性及定量分析方法进行比较和评价。文中对建立矿井火灾时期救灾决策系统的研究方向提出了建议,以便能尽快的为矿井灾变时期的救灾指挥决策的实际应用服务。     

煤矿火灾过程仿真模拟系统的研究

以煤矿火灾理论和仿真模拟理论为基础，建立了描述煤矿火灾烟流扩散和风流状态的数学模型。运用面向对象技术和三维虚拟现实技术，开发了煤矿火灾过程三维动态仿真模拟系统。该系统通过逼真、形象的三维可视化，模拟火灾发展趋势，实现了火灾数值模拟与灾害现象真实描述的有机结合，为煤矿火灾影响范围和危害程度的预测提供了切实可靠的决策依据。     

基于VR的地铁基坑施工安全教育系统设计与应用*

为解决地铁基坑施工事故应急演练存在的实际操作困难、场景复杂、成本高等问题,采用多人虚拟现实（VR）技术开发的地铁基坑施工安全教育系统,使受训人员可以身临其境地体验地铁基坑施工过程中常出现的典型安全事故（触电、物体打击、高空坠落、基坑坍塌）,以满足演练需求。每个系统场景由多个环节组成,解决地铁基坑跨度大造成的场景数据庞大问题,并采用UE4级联粒子系统来实现复杂粒子动态变化,运用物理引擎PhysX来简化碰撞模型。同时,系统采用分角色互动演练,以培养施工员之间的协同性。结果表明:系统模拟符合实际地铁基坑施工事故应急演练要求,具有较高体验感和互动性,可快速提升施工员的安全意识和应急能力。     

油库火灾特点及扑救战术分析

(公安消防部队 昆明指挥学校, 云南 昆明〓650208)