油罐區(qū)火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張華德 李亞平 吳銳 朱瑞

摘要

油罐區(qū)火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案可視化系統(tǒng)通過實(shí)景仿真技術(shù)真實(shí)呈現(xiàn)罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)及結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)提供給用戶應(yīng)急預(yù)案處置過程，用戶可通過此預(yù)案對(duì)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行模擬操作，加深了解火災(zāi)等突發(fā)事件的處理過程，減小罐區(qū)損失。

【關(guān)鍵詞】油罐區(qū) 火災(zāi) 可視化系統(tǒng)

1 引言

油罐區(qū)中包含了很多危險(xiǎn)物質(zhì)，極易發(fā)生各種危險(xiǎn)事件，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。目前為止，世界上各個(gè)油庫發(fā)生災(zāi)害后，由于消防搶救隊(duì)伍找不到進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的最佳路徑，搶救人員對(duì)油庫結(jié)構(gòu)的不了解，現(xiàn)場(chǎng)工人因不知所措等原因而延誤最佳搶救時(shí)機(jī)，造成事故次級(jí)發(fā)生，引起不可挽回局面，這樣的案例屢見不鮮。

在當(dāng)前市場(chǎng)中，相關(guān)軟件比較缺乏。因此，建立一個(gè)罐區(qū)火災(zāi)應(yīng)急系統(tǒng)很有必要。本系統(tǒng)可提供給用戶應(yīng)急演練，讓用戶及相關(guān)工作人員可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)有更深入的了解，使事故造成的損失盡可能減小。

2 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)運(yùn)用實(shí)景仿真技術(shù)，向用戶提供了真實(shí)的罐區(qū)地圖模型，利用圖形繪制引擎進(jìn)行場(chǎng)景實(shí)時(shí)渲染。用戶還可以通過應(yīng)急預(yù)案處置，學(xué)習(xí)各個(gè)關(guān)卡的內(nèi)容，了解對(duì)罐區(qū)火災(zāi)等突發(fā)情況的處理步驟。除此之外，系統(tǒng)可對(duì)用戶進(jìn)行管理，通過對(duì)用戶權(quán)限和角色權(quán)限的管理功能，保證了數(shù)據(jù)的安全性。系統(tǒng)具體功能描述見表1。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 油庫實(shí)景仿真模塊

通過三維虛擬仿真將油庫區(qū)進(jìn)行1：1的模擬，油罐區(qū)以三維模型的形式展現(xiàn)給用戶，并提供交互漫游功能，用戶可以很直觀的了解油庫區(qū)的建筑、設(shè)備以及對(duì)應(yīng)的位置信息。功能模塊圖如圖1所示。

通過漫游可以讓參與者熟悉整個(gè)罐區(qū)的布局，熟悉油罐區(qū)道路、消防設(shè)施及報(bào)警裝置等設(shè)備。虛擬漫游的核心技術(shù)就是視點(diǎn)控制，通過適當(dāng)?shù)囊朁c(diǎn)控制策略來實(shí)現(xiàn)各種各樣的虛擬漫游要求。視點(diǎn)是用來模擬人眼的，在虛擬漫游時(shí)，視點(diǎn)的屬性決定了模擬的人眼狀態(tài)。視點(diǎn)的位置就代表人眼的位置，視點(diǎn)的觀察方向就代表人眼的視線方向，視點(diǎn)的狀態(tài)決定了模擬人眼觀察到的畫面，因此對(duì)視點(diǎn)的控制決定著虛擬漫游的最終效果。視點(diǎn)控制方法通過視點(diǎn)變換實(shí)現(xiàn)，視點(diǎn)變換是基于三維坐標(biāo)變換的原理。油庫場(chǎng)景漫游利用鼠標(biāo)的前后左右位移對(duì)應(yīng)于視點(diǎn)在x軸和z軸方向上平移的增量，實(shí)現(xiàn)視點(diǎn)的前后左右移動(dòng);通過其他按鍵實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的拉近拉遠(yuǎn)等功能，這種交互式漫游方式可以靈活的對(duì)視點(diǎn)進(jìn)行自由控制。

3.2 技能學(xué)習(xí)模塊

系統(tǒng)將應(yīng)急預(yù)案處置過程中的角色在火災(zāi)搶救行動(dòng)中所需要進(jìn)行一系列的規(guī)范的工作流程以3D動(dòng)畫的形式展現(xiàn)出來，為學(xué)習(xí)者提供標(biāo)準(zhǔn)的油罐雷擊著火現(xiàn)場(chǎng)處置流程。整個(gè)處置流程分解成各關(guān)，學(xué)習(xí)時(shí)可以連續(xù)播放各關(guān)，也可以重復(fù)各關(guān)卡的播放。功能模塊圖如圖2所示。

通過對(duì)規(guī)范應(yīng)急預(yù)案的分析，將其編寫成系統(tǒng)可執(zhí)行的文檔，一共分解成八關(guān)。將人物角色、行走路線以及執(zhí)行的動(dòng)作與文檔中的編碼對(duì)應(yīng)起來，系統(tǒng)對(duì)文檔進(jìn)行讀取解析，從而調(diào)用相應(yīng)角色執(zhí)行動(dòng)作。文檔中以關(guān)卡為節(jié)點(diǎn)，可以重復(fù)讀取某一關(guān)內(nèi)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)重復(fù)播放本關(guān)的目的。學(xué)習(xí)過程中，在某些關(guān)鍵任務(wù)節(jié)點(diǎn)，屏幕上會(huì)出現(xiàn)文字、語音的講解。

文字和語音提示功能，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)將文字內(nèi)容和語音內(nèi)容加載到程序中，當(dāng)角色在訓(xùn)練過程中，到達(dá)某一關(guān)卡，或者某個(gè)任務(wù)節(jié)點(diǎn)時(shí)，程序會(huì)檢測(cè)到該節(jié)點(diǎn)，調(diào)用聲音播放以及文字顯示函數(shù)，給與受訓(xùn)者提示接下來應(yīng)該進(jìn)行的操作。

3.3 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊主要包含的功能有：用戶管理、密碼管理、權(quán)限管理及信息查詢4個(gè)主要功能。用戶管理功能主要是指管理員添加、刪除和修改使用軟件的用戶。密碼修改功能主要是從安全方面考慮，對(duì)用戶登陸系統(tǒng)的密碼進(jìn)行管理。由于該系統(tǒng)所涉及數(shù)據(jù)信息的重要性，為了保證數(shù)據(jù)的安全，系統(tǒng)提供了用戶權(quán)限和角色權(quán)限管理功能。信息查詢功能包括學(xué)員自身學(xué)習(xí)、培訓(xùn)及演練情況查詢及領(lǐng)導(dǎo)檢查學(xué)員的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練及演練情況。模塊主要功能如圖3所示。

4 總結(jié)

罐區(qū)火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案可視化系統(tǒng)提供給用戶便捷的操作，保證用戶可以在極短的時(shí)間內(nèi)掌握系統(tǒng)的使用方法。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使得相關(guān)工作人員對(duì)油罐區(qū)火災(zāi)應(yīng)急處理更加熟悉，通過系統(tǒng)中應(yīng)急預(yù)案的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，可在災(zāi)情發(fā)生后，將罐區(qū)的損失降到最低。

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