创图科技--消防应急救援指挥模拟训练系统.docx

.创图科技-消防应急救援指挥模拟训练系统项目背景随着科学技术的不断发展，人类正步入一个全新的“信息化时代”。同时，计算机、通信及网络技术的不断进步，为人类带来了跨越地理空间的高度合作环境。协同式的操作环境、协同式的工作环境协同概念正在深刻影响着人们的思维方式。不论是政府职能部门、企事业单位，还是管理者与员工，都在为更快更好地提高自身竞争力而不懈努力。教育培训，从原始的个体言传身教，经过各种类型的集中式传授的演变。时至今日，基于计算机互联网的多媒体教学方式以得到大众的认同。凭借三维网页可视化的跃进发展、多媒体的丰富，以及网络科技的进步和普及，开辟全新的教育培训形式和方法是时代的必然趋势，即三维虚拟仿真演练培训。以火灾演练为例，传统训练方式的“轰轰烈烈”早已无法适应今天的高效率、低成本的社会生活标准。在消防中建设仅仅一个动态模拟训练舱，就价值人民币逾千万，更不用细算每次训练的单一成本花费，空间场地的局限等。训练要求训练场景是严格按照真实尺寸模拟的，因此场地成了多人多次培训的最大瓶颈。实训效果的不稳定和高昂成本极大地制约了消防实战能力的培育和发展。三维虚拟仿真消防协同实训演练系统，由创图科技携手消防局一起打造的基于互联网的三维实景模拟、多人协同的火灾应急指挥演练系统。 通过应用创图科技自主知识产权的三维网页技术，进行协同式培训系统的研发。突破了传统训练对实际场地等演练资源紧缺的客观局限，并且总体投入成本少，绿色无环境污染和无危害。协同实训演练平台在各种高危领域和应急处理场合有着广泛的应用，可应用于城市应急、航空、高铁、社区、企业等大型场所的应急训练；甚至可以用于部队的项目演习等。项目规划三维虚拟仿真消防协同实训演练系统充分利用了计算机及网络技术，通过三维网页可视化技术真实展现训练现场场地和情景，通过交互设备，利用视觉、听觉、触觉在三维虚拟环境中协作完成训练任务。是通过虚拟仿真灾害现场的设置，力量部署的设定，灭火救援战术的选择，器材装备的应用，行动措施的实施等功能设计，从灭火救援战术和具体行动措施两方面对灾害现场的宏观指挥、现场调度、决策分析、具体的灭火技能、消防业务的掌握、突发事件处理等内容进行可视化的交互式辅助训练教学并提供综合评判，用以提高消防指挥官的实际应用和判断能力。整个系统从软件实现角度讲，分为三个部分，分别为独立的软件子系统。“编辑器”用于训练前准备阶段，作为一个通用训练任务编辑器，用于编辑某特定训练任务有关的所有数据，并可打包输出。“服务器”和“客户端”是根据特定训练任务数据开展训练的通用分布式训练平台。“服务器”和“客户端”可以通过局域网、互联网、有线网、无线网等各种网络连接形式进行数据通讯，以完成训练任务。“服务器”是系统中心数据库和角色通讯中心节点。“客户端”则代表所有参与训练的人员角色，训练时需要登录连接到服务器，实现数据通讯。参训角色主要可分为两大类，一类是导调类角色，由培训团队人员登录，主要包括一个导演角色、一个观摩角色、若干个场景控制角色、若干个培训专家角色。另一类是训练类角色，由受训人员登录，包括一个支队指挥中心调度员角色、一个辖区中队指挥员角色、若干个增援中队指挥员角色、一个支队全勤指挥部指挥长角色、一个支队值班首长角色、一个总指挥部总指挥角色、及其他如应急办、安监、环保、交通、公安、武警、交警、新闻、市政、专家组、水、供电、供气、急救、气象、高速公路运营公司、高速交警、化学救援、人防等若干个角色。所有不同类型的角色客户端根据配置文件，以IP地址为角色区别身份，开机自动登录，最大限度避免复杂的电脑操作。在模拟训练开始前，培训团队有关人员首先使用“编辑器”进行特定训练内容的定制编辑开发，并针对此次训练进行针对性配置。训练任务数据编辑好后，最终形成此次训练任务数据包，并将其部署到“服务器”和“客户端”上，即可以开始训练。针对同一训练任务，数据包可以重复使用，不必重新编辑。在模拟训练过程中，受训者通过网络连通，可以分布在不同地点，登录系统后，只需根据自己所扮演的指挥角色用游戏摇杆在虚拟火场中进行基于个人角色视角的实时漫游和观察，用手持对讲机进行指挥决策和命令下达，不需操作计算机，从而更加接近真实现场指挥情况。导演负责整个训练过程的总体协调和导引工作。评判专家负责评判受训人员训练成绩并为导演提供训练发展进程建议，训练结束后进行讲评。场景控制人员操作电脑根据受训人员命令和导演指令实现训练场景的实时控制和演变。三维虚拟仿真消防协同实训演练系统通过应用领先的创图科技Sun3D三维网页虚拟仿真技术，进行火灾应急处理和训练、指挥。对实现火灾扑救模拟演练、弥补实际场地演练的诸多不足等起到不可替代的作用。它不仅花费少，对环境无污染和危害，而且演练任务可多重设计模拟，可综合提高消防人员对火灾处理能力，具有较高的现实应用意义。实施方案三维虚拟仿真消防协同实训演练系统由可视化训练任务编辑器、分布式逻辑驱动协同服务器、高性能三维仿真训练客户端三大体系构成。系统以可视化标准化模型库、动作库，装备器材库，灾害库和评判库为中心、通过可视化训练任务编辑技术动态组织训练任务，将其按组织化、结构化的元训练任务数据方式存放在任务库中；通过分布式异构逻辑驱动互操作技术以及多端协同技术，同步训练系统中所有受训单元进行协同操作；通过逼真的三维实时渲染引擎对灾害现场以及操作反应在符合受训对象感知习惯以的可视化界面中融合，达到接近临场指挥训练的目的。涉及到的关键技术：一）、基于Web的高效的三维数字化仿真渲染技术研发该项目的目标是创造一个全新形式的指挥训练平台，让所有受训者以及训练参与人员通过网络以逼真的沉浸式三维交互展示方式进行仿真训练。这就在技术层面上要求必须开发一个适用于网络环境的高效三维渲染引擎，既可以实现在网络环境中运行，无需端到端的拷贝，又可以给训练者创造和真实的训练环境高度仿真的体验。二）、高度智能化的可视化训练编辑开发环境 该项目的使用对象为消防指挥从业人员，其类人的专业特征及其职能决定了对计算机技术的掌握一定有限，因此操作复杂的程序语言去开发在计算机专业中相对较难的图形互动程序会有非常大的难度，因此必须开发出适合消防指挥从业人员使用，让其专注于专业操作，和训练流程设计的可视化训练编辑开发环境，以智能化和图形化的操作界面，减少消防指挥专业人员开发大量计算机程序的工作，以提高训练任务开发的计算机专业难度和效率。三）、逻辑驱动与三维渲染复合引擎技术逻辑驱动与三维渲染复合引擎技术的目标是为将三维模型信息以逻辑交互事件脚本进行有效组织。为实现上述目标，我们引入“元单元”的概念，元单元由三维模型与它所承载的逻辑链条信息构成，是逻辑驱动与三维渲染复合引擎技术所处理的基本对象。四）、分布式角色扮演训练技术为了打造一个可以多个消防中队协同，根据预案，在辖区保卫单位展开实地演练和操作，开展实战背景下的指挥及战术训练的综合平台。系统必须实现采用统一的训练任务数据，所有用户分布式共享同一个虚拟灾害场景，借助各类输入设备，与虚拟环境中的各类对象进行交互的能力，因此需要实现可以接入多种训练显示及控制子系统的I/O及控制接口技术。五）、基于浏览器的三维化多人在线协同技术实现多人在线协同训练系统核心部分是构建服务器和客户端间高效的通信机制，也就是定制一套合理的通信协议，作为基于浏览器的三维多人在线协同应用需采用socket套接字技术来实现消息的传递，并在客户端实现一个与系统无