CN206946745U - 基于虚拟现实技术的消防培训*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于虚拟现实技术的消防培训***，包括定位基站、VR头显、VR手套、仿真灭火器和模控中心，定位基站用于以固定频率发送激光，VR头显、VR手套和仿真灭火器均设置有若干跟踪模块，跟踪模块设置有ID信息，跟踪模块用于接收所述激光、通过激光被接收的时间计算跟踪模块相对于定位基站的位置形成位置信息并将位置信息和ID信息发送给模控中心，模控中心用于计算受训者头部、受训者双手和仿真灭火器的3D模型在虚拟消防场景中的位置和方向，并渲染得到实时场景图像。本实用新型结构简单，无需耗材，大大降低了培训成本；可用于多人同时培训，效率高；将最新的虚拟现实技术成果应用于消防培训，沉浸感强，提升了培训效果。

Description

基于虚拟现实技术的消防培训***

技术领域

本实用新型涉及虚拟现实技术领域，尤其是涉及一种基于虚拟现实技术的消防培训***。

背景技术

近年来，随着虚拟现实(VR)技术的快速进步，其在各个行业的应用也日益普遍，尤其是虚拟现实(VR)在消防领域的应用，已日渐引起人们的研究兴趣。

传统的现场消防演练，一方面需要调动大量的人力和物力，消耗巨大，还会造成环境污染；另一方面传统的消防演练受限于各种条件，无法模拟真实的火灾现场，演练往往流于形式。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，现提供一种基于虚拟现实技术的消防培训***，结构简单，无需耗材，大大地降低了培训成本；可用于多人同时培训，效率高；将最新的虚拟现实技术成果应用于消防培训，沉浸感强，提升了培训效果。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型一种基于虚拟现实技术的消防培训***，其特点在于，所述基于虚拟现实技术的消防培训***包括定位基站、VR头显、VR手套、仿真灭火器和模控中心，所述定位基站用于以固定频率发送激光，所述VR头显、VR手套和仿真灭火器均设置有若干跟踪模块，所述跟踪模块设置有ID信息，所述跟踪模块用于接收所述激光、通过所述激光被接收的时间计算所述跟踪模块相对于所述定位基站的位置形成位置信息并将所述位置信息和ID信息发送给所述模控中心，所述模控中心设置有若干虚拟消防场景和与所述虚拟消防场景相应的计算单元，所述计算单元设置有3D模型，所述3D模型包括与所述VR头显对应的人体头部模型、与所述VR手套对应的人手模型和与所述仿真灭火器对应的灭火器模型。所述3D模型计算单元用于根据所述VR头显、VR手套和仿真灭火器的位置信息和所述ID信息计算得到受训者头部、受训者双手和仿真灭火器的所述3D模型在所述虚拟消防场景中的位置和方向，并渲染和生成实时场景图像。

优选地，所述模控中心包括PC主机和显示器，所述PC主机设置有若干所述虚拟消防场景，所述计算单元设置于所述PC主机，所述显示器用于显示所述PC主机传输来的所述实时场景图像3D模型。

优选地，所述跟踪模块包括光敏传感器和芯片，所述光敏传感器用于接收所述激光，所述芯片用于通过所述激光被接收的时间计算所述跟踪模块相对于所述定位基站的位置形成所述位置信息。

优选地，所述VR头显还包括显示单元，所述显示单元用于显示所述模控中心传输来的所述实时场景图像。

优选地，所述仿真灭火器为仿真干粉灭火器、仿真CO2灭火器或仿真泡沫灭火器。

优选地，所述仿真灭火器包括压把和保险销，所述压把和保险销设置有压力传感器，所述压力传感器用于感知受训者的操作产生压力信号并将所述压力信号传输给所述模控中心。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型结构简单，无需耗材，大大地降低了培训成本；可用于多人同时培训，效率高；将最新的虚拟现实技术成果应用于消防培训，沉浸感强，提升了培训效果；本适应新型能被广泛应用，尤其适合政府部门和企事业单位等的常规消防培训。

附图说明

图1为本实用新型的较优实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

请参见图1，本实用新型一种基于虚拟现实技术的消防培训***，包括定位基站4、VR头显6、VR手套3、仿真灭火器5和模控中心，定位基站4用于以固定频率发送激光，VR头显6、VR手套3和仿真灭火器5均设置有若干跟踪模块，跟踪模块设置有ID信息，跟踪模块用于接收激光、通过激光被接收的时间计算跟踪模块相对于定位基站4的位置形成位置信息并将位置信息和ID信息发送给模控中心，模控中心设置有若干虚拟消防场景和与虚拟消防场景相应的计算单元，计算单元设置有3D模型，3D模型包括与VR头显6对应的人体头部模型、与VR手套3对应的人手模型和与仿真灭火器5对应的灭火器模型，计算单元用于根据VR头显6、VR手套3和仿真灭火器的位置信息和ID信息计算得到受训者头部、受训者双手和仿真灭火器的3D模型在虚拟场景中的位置和方向，并渲染得到实时场景图像。位置信息3D模型因此，实时场景图像包括虚拟消防场景及场景中的人体头部模型、受训者人手模型等与灭火器模型等。定位基站4以固定频率、预设方式向定位区间进行激光扫描，激光扫掠过VR头显6、VR手套3或仿真灭火器5的光敏传感器是有先后顺序的，因此VR头显6、VR手套3或仿真灭火器5上的几个光敏传感器感知位置信号的时间存在一个先后关系，于是各个光敏传感器相对于定位基站4的角度也就已知了。而VR头显6、VR手套3或仿真灭火器5上安装光敏传感器的位置已经提前标定过，位置都是固定的。这样计算单元根据各个光敏传感器的坐标变化，就可以计算出VR头显6、VR手套3或仿真灭火器5的运动轨迹了。

更佳地，模控中心包括PC主机2和显示器1，PC主机2设置有若干虚拟消防场景，计算单元设置于PC主机2，显示器1用于显示PC主机2传输来的场景图像，包括虚拟消防场景及场景中的灭火器模型和受训者双手模型等。3D模型，便于现场其它人员了解受训者当前所处场景。

跟踪模块包括光敏传感器和芯片，光敏传感器用于接收激光，芯片用于通过激光被接收的时间计算跟踪模块相对于定位基站的位置形成位置信息。

VR头显6除了包括有若干跟踪模块，还包括显示单元，显示单元用于同步显示PC主机2传输来的实时场景图像，包括虚拟消防场景及场景中的灭火器模型和受训者双手模型等。

仿真灭火器5与真实灭火器在外形、重量方面基本一致。特别之处是仿真灭火器5没有填充灭火材料，其表面有多个跟踪模块，用于实现位置和方向追踪，跟踪模块的ID信息可用于实现灭火器种类识别；同时在压把、保险销等位置均安装了压力传感器用于感知受训者的操作。仿真灭火器5可以有多个，每个仿真灭火器5都为某一灭火器类型，为仿真干粉灭火器、仿真CO2灭火器或仿真泡沫灭火器。

将所有硬件设备连接完毕、开启，启动消防培训***。准备进行训练时，受训者在PC主机2上选择所需虚拟消防场景，戴上VR头显6，确认后就进入了虚拟消防场景。VR头显6、VR手套3和仿真灭火器5上的跟踪模块将采集到的位置和方向信息以及控制指令等发送到PC主机2，PC主机2计算和渲染实时场景图像，并同步传输至VR头显6和显示器1。场景中除了有火灾现场，还有各种类型的灭火器。当受训者拔出保险销、压下压把操作触发压力传感器时，操作控制指令信号会传输至PC主机2的计算单元，引起虚拟场景中的动态变化，例如灭火器模型从喷嘴处喷出灭火材料。VR手套3将受训者双手位置和动作信息实时传输给PC主机2，由PC主机2添加到虚拟场景中，保证了受训者通过VR头显6能实时看到自己手的位置和动作。

受训者根据火灾类型拿起某个灭火器，若拿起了错误的灭火器，则***提示操作错误，要求更换正确的灭火器。受训者拿起正确的灭火器，并正确操作时，火势将渐渐变小，最终熄灭，***提示灭火成功、并显示灭火所用时间。

因为虚拟消防场景中受训者双手模型与现实中受训者双手完全一致，虚拟场景中灭火器模型与现实中灭火器完全一致，虚拟场景中的受训者双手模型和灭火器模型的相对位置与现实中受训者双手和仿真灭火器5的相对位置完全一致，所以受训者在虚拟场景中进行的操作在现实场景中将同步进行，例如当受训者在虚拟场景中拔出灭火器模型保险销，一手握着喷管对准火焰根部，一手按下压把时，在虚拟场景中会有灭火材料从喷嘴喷出，射向火焰根部；在现实中，我们看到受训者拔出了仿真灭火器的保险销，一手握着喷管，一手按下压把，正是现实中的这些动作触发了仿真灭火器的压力传感器，将压力信号传到PC主机2，从而使得虚拟消防场景中的灭火器模型喷出灭火材料。

另外，本***也可用于多人同时培训。只需配置多套上述设备和***，通过互联网连接。由其中一台主机创建房间，其它主机加入，就可多人同时进入一个虚拟消防场景，进行配合演练。为了使演练更为真实，可以为每位受训者分配一个卡通的或模拟真人的3D模型。

本实用新型结构简单，无需耗材，大大地降低了培训成本；可用于多人同时培训，效率高；将最新的虚拟现实技术成果应用于消防培训，沉浸感强，提升了培训效果；本适应新型能被广泛应用，尤其适合政府部门和企事业单位等的常规消防培训。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于虚拟现实技术的消防培训***，其特征在于，所述基于虚拟现实技术的消防培训***包括定位基站、VR头显、VR手套、仿真灭火器和模控中心，所述定位基站用于以固定频率发送激光，所述VR头显、VR手套和仿真灭火器均设置有若干跟踪模块，所述跟踪模块设置有ID信息，所述跟踪模块用于接收所述激光、通过所述激光被接收的时间计算所述跟踪模块相对于所述定位基站的位置形成位置信息并将所述位置信息和ID信息发送给所述模控中心，所述模控中心设置有若干虚拟消防场景和与所述虚拟消防场景相应的计算单元，所述计算单元设置有3D模型，所述3D模型包括与所述VR头显对应的人体头部模型、与所述VR手套对应的人手模型和与所述仿真灭火器对应的灭火器模型，所述3D模型计算单元用于根据所述VR头显、VR手套和仿真灭火器的位置信息和所述ID信息计算得到受训者头部、受训者双手和仿真灭火器的所述3D模型在所述虚拟消防场景中的位置和方向，并渲染和生成实时场景图像。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的消防培训***，其特征在于，所述模控中心包括PC主机和显示器，所述PC主机设置有若干所述虚拟消防场景，所述计算单元设置于所述PC主机，所述显示器用于显示所述PC主机传输来的所述实时场景图像3D模型。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的消防培训***，其特征在于，所述跟踪模块包括光敏传感器和芯片，所述光敏传感器用于接收所述激光，所述芯片用于通过所述激光被接收的时间计算所述跟踪模块相对于所述定位基站的位置形成所述位置信息。

4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的消防培训***，其特征在于，所述VR头显还包括显示单元，所述显示单元用于显示所述模控中心传输来的所述实时场景图像。

5.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的消防培训***，其特征在于，所述仿真灭火器为仿真干粉灭火器、仿真CO2灭火器或仿真泡沫灭火器。

6.根据权利要求5所述的基于虚拟现实技术的消防培训***，其特征在于，所述仿真灭火器包括压把和保险销，所述压把和保险销设置有压力传感器，所述压力传感器用于感知受训者的操作产生压力信号并将所述压力信号传输给所述模控中心。