三维可视化虚拟仿真培训演练系统建设方案

三维可视化虚拟仿真培训演练系统建设建议方案三维可视化虚拟仿真培训演练系统提要建设背景1建设意义2系统架构3系统功能4系统特点5系统运行环境6虚拟仿真技术，也称为模拟技术，是用计算机系统模仿一个真实场景的技术。虚拟仿真构成的三维信息虚拟环境，可以逼真地模拟现实世界（甚至是不存在的）的事物和环境，还可以投入到这种环境中，体验到“亲临其境”的感觉，并可模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官自然地和计算机虚拟环境系统进行交互。突破了空间、时间以及其他客观条件的限制，从而感受到真实世界中无法亲身经历的体验。1建设背景1.1虚拟仿真技术描述三维可视化虚拟仿真培训演练系统1、沉浸性计算机产生一种人为虚拟的环境，通过计算机图形构成的三维数字模型，编制到计算机中去产生逼真的虚拟环境，让用户感受到自己已进入虚拟环境的感觉,获得身临其境的感受和临场参与感。2、交互性虚拟仿真系统中，可以通过外部设备以及人近乎自然的行为（自身的语言、肢体的动作等）对环境进行控制，并能够对人的操作予以实时的反应。例如，当操作员按动采煤机启动按钮时，会看见虚拟场景的采煤机开始运转；按滚筒左升按钮时，采煤机会随着速度的控制而向左上升进行采煤。1建设背景1.2虚拟仿真技术特点三维可视化虚拟仿真培训演练系统3、虚幻性系统中的环境是虚幻、模拟的，既可以模拟客观世界中以前存在过的或是现在真实存在的环境，也可模拟出客观世界中当前并不存在的但将来可能出现的环境，还可模拟客观世界中并不会存在的而仅仅属于人们幻想的环境。4.逼真性虚拟环境给人的各种感觉与所模拟的客观世界非常相像，一切感觉如同在真实世界一样逼真；当人以自然的行为作用于虚拟环境时，虚拟环境做出的反应也符合客观世界的有关规律。如当给虚幻物体一个作用力，该物体的运动就会符合力学定律，会沿着力的方向产生相应的加速，当它遇到障碍物时，就会被阻挡。1建设背景1.2虚拟仿真技术特点三维可视化虚拟仿真培训演练系统在安全生产的过程中，许多作业存在一些自然条件恶劣、不安全因素多、作业环境复杂、人员安全意识不高等特点，始终影响和制约着我国的安全生产。随着虚拟仿真技术的发展，其在安全生产领域也得了广泛的应用，为我们的安全生产教育培训提供了强有力的支持，如虚拟设备操作、虚拟环境体现等。1建设背景1.3虚拟仿真技术在安全生产领域的应用三维可视化虚拟仿真培训演练系统（1）3D虚拟仿真安全教育宣传系列以从业人员安全生产、安全技能培训为目的，运用逼真的场景，通过图像、声音、文字等，用三维仿真动画视频的形式，展现出生产过程的不安全行为造成的后果，以起到警示教育的作用。1建设背景1.3虚拟仿真技术在安全生产领域的应用三维可视化虚拟仿真培训演练系统（2）虚拟仿真应急救援演练利用系统建模与仿真、计算机网络等现代信息技术相结合，建立计算机桌面应急救援推演系统。在计算机中设定场景、事故类型等条件，推演应急救援预案脚本在执行中可能发生的情况，并进行评估。1建设背景1.3虚拟仿真技术在安全生产领域的应用三维可视化虚拟仿真培训演练系统虚拟仿真技术应用领域和交叉领域非常广泛，几乎到了无所不包、无孔不入的地步，从航空、军事、能源、医学、教育、建筑等方面都发挥了重要的作用。1建设背景1.4虚拟仿真技术在其它行业的应用航空领域建筑领域三维可视化虚拟仿真培训演练系统1建设背景1.4虚拟仿真技术在其它行业的应用道路交通领域军事领域三维可视化虚拟仿真培训演练系统三维可视化虚拟仿真培训演练系统提要建设背景1建设意义2系统架构3系统功能4系统特点5系统运行环境62建设意义2.1提高操作技能针对事故处理而言，利用三维模式可逼真再现事故前兆、发生、发展、救援相关场景，描述事故发生前的各种现象，以及处理方法，快速提高作业人员面对事故以及可能发生事故的实际操作技能和标准化作业水平。三维可视化虚拟仿真培训演练系统2.2节约培训成本通常由于设备、场地、经费等硬件的限制，许多培训、演练都无法进行。而利用虚拟现实系统，学员就可以足不出户便可以做各种应急处置的训练，获得与真实实验一样的机会。在保证教学效果的前提下，极大地节省了成本。2建设意义2.3减少实验风险真实实验或操作往往会带来各种风险，利用虚拟现实技术进行虚拟实验，学员在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种危险、可预测的实验。三维可视化虚拟仿真培训演练系统2.4树立危机意识系统中针对由于多种原因造成的各类事故伤害进行仿真模拟。体现发生错误操作时带来的危害，表现出震撼的伤亡效果，让学员认识问题的严重性，从而时时加强危机意识。三维可视化虚拟仿真培训演练系统提要建设背景1建设意义2系统架构3系统功能4系统特点5系统运行环境63系统架构3.1总体平台架构图系统可根据企业实际条件，灵活的部署在局域网或Internet网上。系统做到学习－－练习－－考试这种循序渐进的过程，使学员轻松掌握相关安全知识。三维可视化虚拟仿真培训演练系统适用于企业主要负责人、安管人员、一线作业人员、应急处置人员等进行日常模拟仿真训练和技能掌握情况考核评价。3系统架构3.2适用对象三维可视化虚拟仿真培训演练系统“三维可视化虚拟仿真培训演练系统”采用目前最先进的Unity3D三维虚拟现实开发引擎进行开发，通过纯软件的方式构造了一个3D虚拟仿真矿井（包含矿井各类巷道、设备设施等）。在矿井三维仿真场景中，可进行煤矿新工人操作培训、事故防范培训演练、应急处置训练等，可根据企业实际情况有针对性的选择一种进行培训、演练和考核。系统支持多部门、多角色、多队伍、多人同时在线训练，可部署于电脑教室、多媒体教室等多种场合进行救援培训与训练。3系统架构3.3多人同时演练三维可视化虚拟仿真培训演练系统三维可视化虚拟仿真培训演练系统三维场景及操作示意图3系统架构3.3多人同时演练三维可视化虚拟仿真培训演练系统提要建设背景1建设意义2系统架构3系统功能4系统特点5系统运行环境6三维可视化虚拟仿真培训演练系统以下的系统功能介绍将主要围绕矿山应急处置、应急救援方面进行详细描述，其它方面的培训演练类似。4系统功能灾区仿真模拟展示系统根据事故类型进行划分，通过计算机虚拟仿真技术实现矿井火灾、瓦斯爆炸、中毒窒息、矿井水灾、顶板事故的三维可视化模拟展示，全方位展示和讲述矿井火灾事故的发生、蔓延过程及主要危害、次生灾害等多项内容。4系统功能4.1动态模拟三维仿真场景三维可视化虚拟仿真培训演练系统4系统功能4.1动态模拟三维仿真场景三维可视化虚拟仿真培训演练系统灾害事故动态模拟功能通过载入灾害模型和人员行为数据，能够动态模拟灾害事故的发生、蔓延、消灭的过程，更真实的模拟和呈现井下救援时的灾害场景、环境变化（如温度、瓦斯、CO、CO²、O²浓度变化等）、气流变化（如火灾发生引起的气流变化）以及各类突发事件等，同时提供了人员行为与灾害模型的互动，人员行为能够动态的影响事故的发展，实现真正意义上的灾害事故模拟的动态化、互动化、可视化。灾害事故类型不同、环境不同、事故发展时间不同、佩戴装备不同等一系列因素都会影响事故的发展方向，灾害动态模拟系统将依据情况进行设计。4系统功能4.1动态模拟三维仿真场景三维可视化虚拟仿真培训演练系统系统通过实景视频拍摄、三维动作模拟，直观地体现了救援过程中的正确的操作方法演示。4系统功能4.2安全操作演示三维可视化虚拟仿真培训演练系统通过模拟仿真的方式，展示真实的、典型的已发生事故和现场救援的全过程。并对实际的救援过程进行分析，讲述事故发生的原因、处置的方法、以及防范措施等。4系统功能4.3真实事故应急救援实战还原分析三维可视化虚拟仿真培训演练系统在作业过程中，存在相应的隐患，随时可能有事故发生，这就要求我们需要提前预防。通过三维模拟仿真的方式，展现现场作业环境，分析事故发生的可能性、事故危害大小、影响范围、应急处理措施，以及如何防范等警示性的教育。4系统功能4.4潜在事故警示教育三维可视化虚拟仿真培训演练系统场景自由训练功能主要用于学员自主学习与训练，该模块对学员开放学练考三维仿真场景库，学员登录该模块，能够自由选择场景及事故类型进行学习和训练，训练成绩不统计，不计分。4系统功能4.5三维场景自由训练功能三维可视化虚拟仿真培训演练系统事故救援训练功能将应急救援应掌握的救援知识融于不同类型的事故救援场景以及救援过程之中，参训人员通过自身救援知识及救援经验完成不同的救援任务，支持多人同时训练，可后台灵活设置救援任务、救援考核内容，能够达到每次训练内容、训练过程、考核内容都不相同，做到训练不重样，多方面锻炼培养参训人员的应急救援能力、应急指挥能力。训练角色分为救援指挥人员和救护队员。（1）指挥人员：通过系统可以同时指挥多个部门、多个救援队、现场救援队员进行模拟训练。（2）救护队员：通过系统可以进行各种侦察任务、救援任务的训练，同时系统会根据任务完成情况进行量化考核，达到真实的模拟训练与综合的科学评价。事故救援训练根据事故类型进行划分，可后台设置救援任务、考核指标等多项数据，支持多人在线同时训练。4系统功能4.6事故救援训练功能三维可视化虚拟仿真培训演练系统（1）矿井火灾事故救援训练包含的主要救援知识：救援准备、救援装备选取、灾情侦察、现场急救知识（着火、烧伤、一氧化碳中毒伤员的处理方式）、挂风障技能训练知识、灭火技能训练知识、异常情况处理等其他火灾事故救援知识。（2）矿井瓦斯爆炸事故救援训练包含的主要救援知识：救援准备、救援装备选取、灾情侦察、骨折处理、止血处理、瓦斯事故处理、打密闭、矿井通风、自我防护、异常情况处理等瓦斯爆炸事故救援相关知识。（3）矿井中毒窒息事故救援训练包含的主要救援知识：救援准备、救援装备选取、灾情侦察、加强通风、监测炮烟浓度、中毒人员抢救、伤员处理、异常情况处理等中毒窒息事故救援相关知识。4系统功能4.7事故救援演练三维可视化虚拟仿真培训演练系统（4）矿井水灾事故救援训练包含的主要救援知识：救援准备、救援装备选取、灾情侦察、排水抢险、搜救遇险矿工、构建临时防水墙、异常情况处理等矿井水灾事故救援相关知识。（5）矿井顶板事故救援训练包含的主要救援知识：救援准备、救援装备选取、灾情侦察、搜救伤员、探查遇险人员、伤员处理、架木棚、异常情况处理等顶板垮塌事故救援相关知识。4系统功能4.7事故救援演练三维可视化虚拟仿真培训演练系统救援装备训练功能将救援装备相关知识学习，以剧情化、任务化的方式融入到矿井火灾事故、瓦斯事故等仿真场景的救援过程中，在救援中将装备知识的学与用有机的结合起来，达到真正的学与用相结合的训练效果。救援装备训练的知识内容包括：装备说明、装备组成、操作使用、注意事项、日常维护。训练的装备以救护队实际配备的装备为准，更贴合救护队培训的实际需要。4系统功能4.8救援装备训练功能三维可视化虚拟仿真培训演练系统事故救援评价功能能够自动对事故救援过程、任务完成情况、考核情况进行科学的量化的综合评价，对参训人员的救援知识掌握情况、突发事件处理能力进行综合考评。4系统功能4.9事故救援评价功能三维可视化虚拟仿真培训演练系统训练档案管理功能能够完整记录训练过程，并能回放整个训练过程，自动形成训练档案，训练档案自动分类归档，可以形成个人、岗位及部门的分类训练档案，方便用户对训练过程、训练结果进行查看、分析和评价。4系统功能4.10训练档案管理功能三维可视化虚拟仿真培训演练系统模拟考试功能根据训练内容和要求，对学员进行模拟考试。功能涉及：管理员用户试卷管理、题库管理、成绩管理、在线考试、成绩查询等。考试过程中，对于操作错误或者异常的步骤进行记录、扣分，并作正确提示。功能说明（1）可远程组织不同区域的人员同时考试；（2）可远程实时监控；（3）考试过程全记录；（4）实时考试分数显示；（5）成绩查询管理。4系统功能4.11模拟考试功能三维可视化虚拟仿真培训演练系统4系统功能4.11模拟考试功能三维可视化虚拟仿真培训演练系统系统支持救援任务、理论考试等内容自定义配置，以满足每次训练及考试的内容都不相同，增加学员的学习兴趣。（1）理论考试题目配置1）系统内置300道题目，可以随时新增（含批量导入）、修改、删除