基于虚拟现实的船舶火灾消防演练系统

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随着船舶火灾突发事故越来越严重,而船舶在运行过程中若发生火灾则只能依靠自身的力量来营救,因此船舶火灾消防演练培训更是船舶安全出行的前提和重要基础。目前的培训系统多是单人单项任务训练,缺少从总指挥到现场消防人员的多人协同全流程船舶火灾消防演练。本文提出了将沉浸式VR的船舶火灾消防演练系统嵌入到QT中,并与PC端船舶消防指挥系统联动进行综合模拟演练的培训方案,开发了基于虚拟现实的船舶火灾消防全流程演练系统。本文主要研究内容如下:(1)优化了船舶、消防器材模型。对船舶模型进行减面处理,构建双面Shader,进行模型材质处理,实现从消防器械到船舶消防场景的集成,为模拟演练提供了场景模型基础。(2)设计并实现了基于PC端的船舶消防指挥系统,利用QT设计PC端交互界面,包括主界面模块、防火控制图模块、指挥训练模块、综合演练模块、监控管理模块五个模块。利用Socket网络通信,连接QT和Unity 3D,采用外部调用的方式隐藏加载Unity 3D进程,使得基于Unity 3D的沉浸式VR系统在PC端嵌入、显示,并实现可视化交互。(3)设计并实现了基于沉浸式VR的船舶火灾消防演练系统,采用HTC VIVE体感外设,利用VRTK设计、实现了 GUI交互界面、手柄交互处理,重点开发了火势呈现、报警系统、机舱探火、手提式灭火器灭火、固定式细水雾灭火、消防栓灭火、火场救援等消防演练模块,系统操作培训包括单人操作培训和多人协同演练两个模块。(4)利用Photon PUN2和Photon voice的网络通讯技术实现多用户时空一致、信息同步、实时语音交流的多人协同机制;通过Socket网络通讯和沉浸式仿真演练结合,将沉浸式VR和PC端协同操作联动起来,打破了以往仅依赖于电脑桌面,缺乏沉浸感的现状。从实际船舶火灾消防出发,总指挥使用PC端船舶消防指挥系统,各级消防人员使用沉浸式VR船舶火灾消防演练系统,总指挥在指挥系统可以看到各级消防人员的消防操作,同时与现场消防人员进行实时通讯,实现船舶消防全流程模拟演练。将沉浸式VR的船舶火灾消防演练系统发布到PC端,与PC端船舶消防指挥系统联动进行综合模拟演练,系统运行良好,各个功能模块均能够正常使用。本文系统覆盖各级消防人员,提供了一种船舶消防演练全流程模拟的解决方案。
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