CN101075226A - 分布式多角色协同仿真*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分布式多角色协同仿真***，主要解决目前人员密集的公共场所突发事件演***台，对演习全程进行协调指挥；最后进行演习效果评估，对演习全程进行总结。本发明具有分布式、协同性、智能性、开放性、通用性以及场景的重用性等优点，支持多场景多类型灾难环境的构建，可以定义和扩展不同角色，取代实战方式进行演习和培训，具有广泛的推广应用价值。

Description

分布式多角色协同仿真***

技术领域

本发明涉及一种计算机应用技术领域的仿真***，特别是一种面向对象的用于模拟公共场所突发事件的分布式多角色协同仿真***。

背景技术

通过实战方式进行突发事件的演习和人员培训，将花费大量资金，牵扯到各有关部门，尤其是对于人员密集场所的演习，突发事件通常和人体安全相关，因此很难通过真实人群进行试验，同时真实的***、毒气扩散、火灾等试验也不符合环保的要求，具有不可操作性。

中国发明专利(申请号99125292.6)公布了一种模拟消防操作的智能化***，主要是对单角色进行消防训练，该发明虽然包含多消防主题，但各主题之间以及每个主题的各模拟单元之间无法进行多角色协同，难以起到模拟真实灾难演习过程的目的。法国在中国申请的发明专利(申请号03824411.X)提出了一种消防训练演习装置，该种装置仅适用于对特定环境进行消防训练，且该种方法属于实物仿真，结构复杂固定，适用范围狭窄。因此研究一种计算机仿真演习***，实现对人员密集的公共场所相关人员进行仿真演习和演习过程的指挥监控，并进行演习效果评估，对提高突发事件应急人员的应急响应能力，保证抢险救灾工作的顺利进行，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种分布式多角色协同仿真***。使得可以支持不同突发事件多场景多类型灾难环境和监控平台的构建，定义和扩展不同角色进行演习，取代实战方式进行演习和培训，提高突发事件应急响应相关人员的响应能力。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括三个模块：仿真演习模块、演习监控模块和演习效果评估模块。仿真演习模块运行于各个客户端，提供一个分布式协同演习环境，并根据演习预案的约定，实时采集并保存各客户端的演习过程参数，并将这些参数经过分类处理后，一路转换为可视化形式后，作为传递给演习监控模块的输入，供演习现场指挥人员监视仿真演习模块的现场状态，现场指挥人员则根据通过演习监控模块所监控到的演习数据，给仿真演习模块反馈演习指令，另一路会同从演习监控模块实时采集到的演习过程监控参数进行数据分类和整理，存入数据库，为演习效果评估模块对仿真演习模块和演习监控模块中的演习人员和监控人员的行为进行综合评估提供依据，此外，演习效果评估模块可以通过相关领域专家参观演习过程后，以自行评价的方式，辅助对演习全过程进行整体评估。

所述的仿真演习模块包括三个子模块：三维演习环境模块、角色与环境交互模块和多角色分布式协同模块，三维演习环境模块提供三维的仿真演习环境框架，并由置于其中的角色与环境交互模块实现用户与三维演习环境模块的交互，而各用户在三维演习环境模块中的相互信息传递则由多角色分布式协同模块实现。三维演习环境模块在计算机中还原一个真实的演习现场，根据演习现场实际情况，三维演习环境模块包括三维实体模型模块、特殊灾难效果模块、虚拟群众角色替身模块，这三个子模块均采用基于虚拟现实技术静态或动态建模方法对各环境要素进行仿真建模。角色与环境交互模块通过定义接触、进入和时间等传感器实现用户在三维演习环境模块中的动作，各角色行为既可以影响环境中实体状态，同时场景状态也可以限制或帮助角色的行为动作。多角色分布式协同模块提供多个用户在三维演习环境模块中的信息传递，通过中间组件所定义的协同规则，在演习过程中协调各角色之间的行为、保持场景状态一致性和实现多角色协同操作。这三个模块均运行于每个客户端，且运行于共同的场景解释器，即：由共同的虚拟现实语言解释运行环境进行加载，采取共同的数据处理方法和读写模式与数据库进行数据交换，整理后的部分数据送到演习监控模块，经转换后以可视化的形式在监控界面上显示。

所述的演习监控模块包括现场监控模块和指令发布模块，现场监控模块接收来自仿真演习模块的场景状态和演习人员的行为数据，经过对这些数据进行可视化运算和可视化效果处理后显示在监控界面上，可视化处理后的数据供指令发布模块使用，指令发布模块调用基于协同演习预案预先定义的规则，以指令发布的形式协调演习的下一步动作，可视化监控和指令发布结果均被实时记录下来作为演习效果评估模块的数据输入。现场监控模块包括场景状态监控模块、演习进程监控模块和演习人员监控模块，这三个子模块均采用基于可视化运算和可视化效果处理技术对演习过程数据进行处理和显示。

所述的演习效果评估模块从仿真演习模块和演习监控模块获取演习和监控过程的数据记录，针对不同的演习操作单元，对参与仿真演习的各角色的行为表现进行演习效果评估。演习效果评估模块采用数据识别与匹配技术，包括数据提取模块和数据智能识别与匹配模块，数据提取模块获取演习与监控过程的数据输出或演习过程数据库记录，调用数据智能识别与匹配模块，依据应急响应预案的要求，对演习过程数据进行识别和匹配，得出演习任务的完成度和演习过程综合演习效果评估。

本发明与现有实现技术相比，可以实现包含公共卫生、突发事件管理、执法、医疗服务和第一现场应对人员(例如消防员、救护人员、志愿者等)在内的多维度、多领域的综合、联动与协作，而且开发成本低、周期短，柔性大，可以在同一三维环境中，实现多种灾难形式，对种不同角色预案的演***台对演习全过程进行监控，有利于对演习过程进行客观评价。

附图说明

图1本发明***示意框图

图2本发明演习***实施效果图1

图3本发明演习***实施效果图2

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明***包括：仿真演习模块、演习监控模块和演习效果评估模块，仿真演习模块采用分布式的结构，提供一个协同演习环境，其输出通过接口程序与演习监控模块和演习效果评估模块相连；演习监控模块通过接口程序获取仿真演习模块的输出，同时作为仿真演习模块和演习效果评估模块的数据输入；演习效果评估模块通过数据采集程序采集仿真演习模块和演习监控模块的演习过程数据。

1、仿真演习模块，仿真演习模块作为演习***的主体，基于分布式虚拟现实技术，建立一个分布式协同演习环境，演习过程中各角色共享同一演习场景，并可以进行协同动作，执行演习任务。该模块由三维演习环境模块、角色与环境交互模块和多角色分布式协同模块组成。

a)三维演习环境模块应用三维仿真建模技术，在计算机中还原一个真实的演习现场，根据演习现场实际情况，三维演习环境模块由三维实体模型模块、特殊灾难效果模块、虚拟群众角色替身模块三个子模块构成，这三个子模块均采用基于虚拟现实技术静态或动态建模方法对各环境要素进行仿真建模。

b)用户在三维演习环境模块中的动作由角色与环境交互模块通过定义接触、进入和时间等传感器实现，各角色行为既可以通过传感器影响环境状态，同时场景状态也可以限制或协助角色的行为动作。

c)多角色分布式协同模块通过定义中间层的数据接口程序，采用联邦管理的数据传输组织方式，对多个用户在三维演习环境模块中的信息传递进行管理，通过中间组件所定义的协同规则，在演习过程中协调各角色之间的行为、保持场景状态一致性和实现多角色协同操作，模拟现实演习中多角色协同完成演习预案流程。

以上各模块运行于同一虚拟现实解释运行环境，采取共同的数据处理方法和读写模式与数据库进行数据交换，整理后的数据一路送到演习监控模块，另一路送到演习效果评估模块。

仿真演习模块的运行实例如图2所示，演习人员在仿真演习模块的其中一个用户终端进行演习的效果，其中包含一个演习用户替身(前)和一个智能虚拟角色(后)，并运用粒子***实现发生火灾后的火焰和烟气效果，***所提供的演习环境是一个可交互的分布式协同演习环境，可以支持多用户角色在多个客户端同时登陆，并进行交互操作和分布式协同动作。

2、演习监控模块，现场监控模块采用二维可视化技术，接收来自仿真演习模块的场景状态和演习人员的行为数据，经过对这些数据进行可视化运算和可视化效果处理后显示在监控界面上，同时，以指令发布的形式协调演习的动作。该模块由现场监控模块和指令发布模块组成。

a)现场监控模块采用基于可视化运算和可视化效果处理技术对演习过程数据进行处理和显示，由场景状态监控模块、演习进程监控模块和演习人员监控模块三个子模块组成。

b)指令发布模块以现场监控模块所显示的演习现场监控数据作为输入，并依据***运行环境的演习预案层预案规则要求，发布演习过程指令，指导演习过程的顺利进行。

指令发布模块所发布的指令数据被送往仿真演习模块，同时，现场监控模块和指令发布模块的参数均被实时记录下来作为演习效果评估模块的数据输入。

演***台进行演习状态监控的可视化监控，包含现场监控模块和指令发布模块两个子模块，仿真演习模块和演习监控模块之间通过网络进行通信，仿真演习模块中的演习过程数据可以实时向演习监控模块传输并显示，演习监控模块则根据仿真演习模块传递过来的数据判断演习进度，并通过发布命令的方式干预仿真演习模块的演习进程。

3、演习效果评估模块，演习效果评估模块包含数据提取模块和数据智能识别与匹配模块两个子模块，首先由数据提取模块从仿真演习模块和演习监控模块获取演习和监控过程的数据记录，然后基于数据匹配与识别技术，调用数据智能识别与匹配模块，依据应急响应预案的要求，对演习过程数据进行识别和匹配，得出演习任务的完成度和演习过程综合评价。

Claims (9)

1、一种分布式多角色协同仿真***，其特征在于，包括：仿真演习模块、演习监控模块和演习效果评估模块，仿真演习模块运行于各个客户端，提供一个分布式协同演习环境，并根据演习预案的约定，实时采集并保存各客户端的演习过程参数，并将这些参数经过分类处理后，一路转换为可视化形式后，作为传递给演习监控模块的输入，供演习现场指挥人员监视仿真演习模块的现场状态，现场指挥人员则根据通过演习监控模块所监控到的演习数据，给仿真演习模块反馈演习指令，另一路会同从演习监控模块实时采集到的演习过程监控参数进行数据分类和整理，存入数据库，为演习效果评估模块对仿真演习模块和演习监控模块中的演习人员和监控人员的行为进行综合评估提供依据。

2、根据权利要求1所述的分布式多角色协同仿真***，其特征是，所述的演习效果评估模块，通过专家参观演习过程后，以自行评价的方式，辅助对演习全过程进行整体评估。

3、根据权利要求1所述的分布式多角色协同仿真***，其特征是，所述的仿真演习模块，包括：三维演习环境模块、角色与环境交互模块和多角色分布式协同模块，三维演习环境模块提供三维的仿真演习环境框架，并由置于其中的角色与环境交互模块实现用户与三维演习环境模块的交互，而各用户在三维演习环境模块中的相互信息传递则由多角色分布式协同模块实现，角色与环境交互模块通过定义接触、进入和时间等传感器实现用户在三维演习环境模块中的动作，各角色行为既可以影响环境中实体状态，同时场景状态也可以限制或帮助角色的行为动作，多角色分布式协同模块提供多个用户在三维演习环境模块中的信息传递，通过中间组件所定义的协同规则，在演习过程中协调各角色之间的行为、保持场景状态一致性和实现多角色协同操作。

4、根据权利要求3所述的分布式多角色协同仿真***，其特征是，三维演习环境模块、角色与环境交互模块和多角色分布式协同模块均运行于每个客户端，且运行于共同的场景解释器，由共同的虚拟现实语言解释运行环境进行加载，采取共同的数据处理方法和读写模式与数据库进行数据交换，整理后的部分数据送到演习监控模块，经转换后以可视化的形式在监控界面上显示。

5、根据权利要求3或者4所述的分布式多角色协同仿真***，其特征是，所述的三维演习环境模块，包括：三维实体模型模块、特殊灾难效果模块、虚拟群众角色替身模块，这三个子模块均采用基于虚拟现实技术静态或动态建模方法对各环境要素进行仿真建模。

6、根据权利要求3所述的分布式多角色协同仿真***，其特征是，所述的演习监控模块，包括：现场监控模块和指令发布模块，现场监控模块接收来自仿真演习模块的场景状态和演习人员的行为数据，经过对这些数据进行可视化运算和可视化效果处理后显示在监控界面上，可视化处理后的数据供指令发布模块使用，指令发布模块调用基于协同演习预案预先定义的规则，以指令发布的形式协调演习的下一步动作，可视化监控和指令发布结果均被实时记录下来作为演习效果评估模块的数据输入。

7、根据权利要求6所述的分布式多角色协同仿真***，其特征是，现场监控模块，包括：场景状态监控模块、演习进程监控模块和演习人员监控模块，这三个子模块均采用基于可视化运算和可视化效果处理技术对演习过程数据进行处理和显示。

8、根据权利要求1所述的分布式多角色协同仿真***，其特征是，所述的演习效果评估模块从仿真演习模块和演习监控模块获取演习和监控过程的数据记录，针对不同的演习操作单元，对参与仿真演习的各角色的行为表现进行演习效果评估。

9、根据权利要求8所述的分布式多角色协同仿真***，其特征是，所述的演习效果评估模块，包含：数据提取模块和数据智能识别与匹配模块，数据提取模块获取演习与监控过程的数据输出或演习过程数据库记录，调用数据智能识别与匹配模块，依据应急响应预案的要求，对演习过程数据进行识别和匹配，得出演习任务的完成度和演习过程综合演习效果评估。

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