基于虚拟现实的化工厂应急救援客观对象推理系统的研究与设计

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石油化工的生产加工是我国国民经济的支柱型产业,在为国家创造价值、为百姓提供服务的同时,石化企业运作过程中难免会出现一些安全事故,这不仅影响了企业的正常运转,也降低了企业积极的社会影响力。对于安全生产事故的紧急处理方案一直是石化企业工作的重点,一般的实施办法是通过实地演练的模式来组织员工进行应急演练的培训。但这样的工作模式需要预先组织人员,协同不同部门的工作,制定标准演练流程,从而导致实际演练过程往往过于单一且流于形式,无法有效提升员工素质。因此,企业迫切需要一种新的应急演练培训模式,使其不仅能够达到培训员工处理事故应变能力的目的,也能为企业节约时间、固有资源等成本。根据企业的实际需求,研究人员设计出不同的模拟仿真系统,包括案例专家系统、模糊专家系统、基于预案的推理系统等。这些仿真系统在一定程度上解决了企业的问题,但由于企业安全事故类型多样,因而需要花费大量的精力来根据不同的实际演练需求定制不出的仿真演练流程,或者仿真系统只能按照标准流程进行演练,无法从根本上解决企业训练员工处理不同类型的紧急突发生产事故应变能力的目的。在这样的背景下,本文提出了以客观对象为推理节点的推理仿真机制。该机制的核心思想是不依赖于标准演练流程,将演练过程所用到的关键设备封装成独立的客观对象,客观对象自身状态的变化会导致其它对象的状态变化,从而产生一系列连锁反应,达到训练员工在真实事故发生情况下如何进行应急处理的目的。该客观推理机制具体的运作流程分为如下四步。首先,根据石化厂区真实设备运作关系建立不同客观推理对象的逻辑关系树,并将其以状态节点的形式记录在XML配置文件中;其次,客观对象推理机通过读取配置文件信息,构建以操作设备为对象的逻辑推演关系,包括正向推演、表达式推演、可逆推演和条件分支推理;再次,通过luabind连接客观推理机和脚本框架,以推理对象的状态为基本单位,编写对应的设备执行流程内容的脚本文件;最后,基于通讯模块将逻辑推演结果包装成消息,发送给三维虚拟仿真客户端,达到推演结果动态显示的目的。本文提出的客观推理仿真机制已经在某石化企业罐区应用并取得显著效果。实际应用过程中,参演人员可以选择系统内置角色来完成现场指挥官指令的任务,其操作会直接改变关键设备的状态,客观对象推理机根据设备状态的改变来推导出不同的演练流程。客观推理机制提高了应急演练的适应性和多样性,同时结合虚拟现实技术将演练过程以三维影像的形式体现出来,增加了参演人员的沉浸感体验,对于提高石化企业员工处理突发安全事故的能力有积极的促进作用。
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