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基本信息
- 項目名稱：
- 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的安全事故應(yīng)急演練教育系統(tǒng)——以“深基坑”為例
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 作品是針對現(xiàn)實安全應(yīng)急演練中存在的事故現(xiàn)場布置困難、成本較高、帶有危險隱患等局限性而設(shè)計的一套虛擬演練教育培訓(xùn)軟件。作品設(shè)計了虛擬應(yīng)急演練教育系統(tǒng)的框架平臺，以 “深基坑”為例，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，綜合三維動畫技術(shù)和多媒體信息技術(shù)，完成了對深基坑作業(yè)現(xiàn)場、深基坑坍塌事故發(fā)生以及相關(guān)人員處理過程的真實模擬，通過直觀的虛擬的方式替代現(xiàn)場演習(xí)，實現(xiàn)降低成本，消除演練風(fēng)險，達(dá)到安全培訓(xùn)教育的目的。
- 詳細(xì)介紹：
- 突發(fā)性安全事故事關(guān)人民群眾的生命財產(chǎn)安全，事關(guān)社會的和諧穩(wěn)定，事關(guān)改革、發(fā)展、穩(wěn)定的大局。近年來我國安全事故時有發(fā)生，安全問題受到日益重視，而針對各類突發(fā)事件以及重大災(zāi)難現(xiàn)場救助等方面的實戰(zhàn)演練,現(xiàn)實工作中會面臨許多實際問題,如危險性、真實環(huán)境的限制、舉行大型實戰(zhàn)演練所耗費用過高等。而且安全事故的預(yù)防工作和安全教育工作是長期的,不是一兩次演練就可以完成。針對現(xiàn)實演練的諸多弊端，我們設(shè)計了虛擬應(yīng)急演練教育系統(tǒng)的框架平臺，并以“深基坑”為例研發(fā)了這套“基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的安全事故應(yīng)急演練教育系統(tǒng)”。 以“深基坑”為例，經(jīng)過大量的實際調(diào)研工作完成了演練腳本的編制，并運用當(dāng)前先進的虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)和3D仿真技術(shù)，綜合三維動畫技術(shù)，集語音、視頻、文字等多媒體信息為一體，完成了對深基坑作業(yè)現(xiàn)場、深基坑坍塌事故發(fā)生以及相關(guān)人員處理過程的真實模擬，最終開發(fā)了這套安全事故應(yīng)急演練教育系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)了事故現(xiàn)場三維再現(xiàn)，應(yīng)急演練過程模擬，安全知識考核學(xué)習(xí)等多重功能。系統(tǒng)在真實再現(xiàn)事故現(xiàn)場人員應(yīng)急救援過程的同時，還可以讓用戶以虛擬身份參與演練，實行人機高度智能互動，讓參演人員明確事故發(fā)生的原因、判斷方法、預(yù)防措施、救援步驟。此外，系統(tǒng)綜合當(dāng)前國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)在應(yīng)急演練方面應(yīng)用的特點，在技術(shù)上進行了改進和創(chuàng)新，實現(xiàn)了操作上的普遍性和應(yīng)用上的廣泛性等創(chuàng)新點，并具備多次重復(fù)演練學(xué)習(xí)功能，達(dá)到比現(xiàn)實演練更經(jīng)濟實惠，快速高效的目的。另外，系統(tǒng)能夠與廣大普通用戶相結(jié)合，讓相關(guān)行業(yè)的使用人員能夠扎實牢固、快速高效地掌握各類突發(fā)性安全事故的救援程序和應(yīng)急技巧，最大限度的維護人民群眾的生命財產(chǎn)安全。 技術(shù)特點： 1、事故現(xiàn)場三維逼真再現(xiàn)； 2、應(yīng)急演練過程模擬； 3、安全知識與技能考核學(xué)習(xí)； 4、支持虛擬身份參與演練； 5、突破現(xiàn)場演練的時空局限，可重復(fù)多次演練學(xué)習(xí)。 主要功能： 共有三種運行模式：演習(xí)模式、學(xué)習(xí)模式和漫游模式。 ★演習(xí)模式：采用連貫方式對深基坑坍塌事故預(yù)防措施、應(yīng)急技術(shù)行為、應(yīng)急指揮過程和應(yīng)急救援小組的救援過程進行模擬； ★學(xué)習(xí)模式：以項目經(jīng)理、施工員、安全員、現(xiàn)場班組長和工人等五個不同的角色登陸系統(tǒng)，使用交互式操作和答題兩種方式參與演練，演練日志給出演練成績并進行成績分析； ★漫游模式：采用三維模式熟悉施工現(xiàn)場，也可以查閱應(yīng)急救援預(yù)案流程和安全作業(yè)提示等更為豐富的安全教育資料。 推廣應(yīng)用前景： 系統(tǒng)框架平臺可以直接應(yīng)用于高大模板、腳手架、塔吊、人貨兩用電梯和起重吊裝等建筑施工重大安全危險源事故的應(yīng)急演練教育系列軟件開發(fā)；可用來培訓(xùn)涉及事故指揮、處置等環(huán)節(jié)的相關(guān)人員，檢驗和評估應(yīng)急預(yù)案的可操作性和實用性，切實解決應(yīng)急救援中潛在的問題，提高應(yīng)急能力；同時可以推廣到石油化工、工礦、消防等企事業(yè)單位的應(yīng)急演練、安全生產(chǎn)管理、應(yīng)急處置和救援等安全教育方面。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1、研發(fā)目的 作品基于國家對于安全問題的重視，針對現(xiàn)實安全應(yīng)急演練中存在的事故現(xiàn)場布置困難、成本較高、帶有危險隱患等局限性而設(shè)計的一套虛擬演練教育培訓(xùn)軟件。通過直觀的虛擬的方式替代現(xiàn)場演習(xí)，包括完成現(xiàn)實演練無法進行的高難度、高風(fēng)險的任務(wù)；實現(xiàn)降低成本，消除演練風(fēng)險，達(dá)到安全培訓(xùn)教育的目的。 2、基本思路 首先是通過大量的調(diào)研工作，針對安全事故的基本特點，以深基坑安全事故應(yīng)急演練為示范，以當(dāng)前先進的虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)和3D仿真技術(shù)為核心，綜合三維動畫技術(shù)，集語音、視頻、文字為一體，實現(xiàn)對深基坑作業(yè)現(xiàn)場、深基坑坍塌事故發(fā)生以及相關(guān)人員處理過程的真實模擬。 其次，詳細(xì)設(shè)計演習(xí)模式、學(xué)習(xí)模式、漫游模式三種不同運行模式，這些模式在運行中會出現(xiàn)相應(yīng)的重點提示、評價和問答，實現(xiàn)應(yīng)急演練學(xué)習(xí)和考核的雙重效果。 總之，整個作品的研發(fā)旨在設(shè)計一套技術(shù)先進，操作簡便，能夠廣泛應(yīng)用于各類企事業(yè)單位的應(yīng)急演練教育系統(tǒng)。 3、主要創(chuàng)新點 ①模式的新穎性 ②操作的簡便性 ③互動的優(yōu)越性 ④應(yīng)用的廣泛性 4、技術(shù)關(guān)鍵 ①事故現(xiàn)場和周邊環(huán)境三維建模 ②事故現(xiàn)場場景仿真 ③應(yīng)急演練過程三維動畫 ④時間軸控制 ⑤應(yīng)急預(yù)案、安全知識等多媒體信息集成 5、主要技術(shù)指標(biāo) ①界面響應(yīng)速度：小于0.2秒。 ②程序響應(yīng)速度：一般小于1秒。 ③三維數(shù)據(jù)加載速度：大于5mb/s。 ④數(shù)據(jù)分析速度：通常小于10秒。 ⑤系統(tǒng)穩(wěn)定性：較高。
科學(xué)性、先進性
- （1）目前關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用尚無一個規(guī)范的試點型仿真演練系統(tǒng)架構(gòu)范本。本作品設(shè)計研發(fā)的虛擬應(yīng)急演練教育系統(tǒng)的技術(shù)框架和安全知識庫已形成一個較為完備的體系。 （2）國內(nèi)關(guān)于安全事故虛擬演練的研究還主要停留在理論階段，缺乏有實際意義的成果，比如江西省建筑工程重大安全危險源事故應(yīng)急中還沒有一個成熟的虛擬應(yīng)急演練教育系統(tǒng)。本作品的研發(fā)在很大程度上彌補了信息化模式的安全事故應(yīng)急救援教育在某些行業(yè)內(nèi)的空缺，起到很好的培訓(xùn)教育作用。 （3）國內(nèi)一些救援虛擬演練系統(tǒng)的研究主要集中于一些特定的專門的領(lǐng)域，主要技術(shù)多半受控于相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員，不具備針對普通大眾的推廣性。本作品通過在技術(shù)上的改進創(chuàng)新，有效實現(xiàn)了與普通用戶的結(jié)合。做到了成本經(jīng)濟，操作簡便。 （4）本作品突破了一般虛擬系統(tǒng)的模式化操作，即虛擬人物以一種表演化的形式機械完成演練任務(wù)，而忽視現(xiàn)實人員的參與性。鑒于此，作品設(shè)計了三個模式，增加了問答、評價、提示等界面，實行高度人機互動，實現(xiàn)演練與考核的雙重效果。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011年2月江西省建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督管理局組織生產(chǎn)安全專家試用系統(tǒng)并建議推廣使用。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 非專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 1、在電腦上現(xiàn)場演示 2、錄像展示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 據(jù)國家發(fā)改委、財政部等相關(guān)部門關(guān)于應(yīng)急產(chǎn)業(yè)市場前景預(yù)測，2011年達(dá)到1000億元，如果包括帶動的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，年容量近4000億元。本作品所研究的系統(tǒng)平臺將可作為應(yīng)急產(chǎn)業(yè)中軟件體系的安全教育軟件，擁有比較廣闊的前景。 按照江西省《安全生產(chǎn)“十一五”規(guī)劃》的目標(biāo)，將在全省11個地級市和99個縣級市建立安全監(jiān)管系統(tǒng)。2010年10月江西省施工企業(yè)中標(biāo)情況數(shù)據(jù)統(tǒng)計，建筑業(yè)工程項目個數(shù)共計818項。在項目前期重點以江西省的高端產(chǎn)品和高危企業(yè)為目標(biāo)客戶，根據(jù)產(chǎn)品價格策略，平均每套軟件平臺軟硬件基本配置及服務(wù)預(yù)計銷售價格為5,000元?？紤]了市場競爭因素，按市場的10-15%預(yù)測銷售量，從這一市場數(shù)據(jù)分析來算，本作品的預(yù)計一年內(nèi)收回研發(fā)成本，三年銷售總額達(dá)到600萬。
同類課題研究水平概述
- 在國際上， 美國SRI研究中心在1991年后就進行了利用VR技術(shù)對軍用飛機或車輛駕駛的訓(xùn)練研究，試圖通過仿真來減少飛行事故。此外，美國軍方還積極利用VR技術(shù)打造一個虛擬演練平臺，模擬戰(zhàn)爭場景以訓(xùn)練士兵，減少戰(zhàn)爭傷亡。但目前美國在該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究主要還是集中在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件四個方面。其次是日本和英國，英國的若丁漢大學(xué)礦場資源工程系的AIMS研究小組利用虛擬技術(shù)模擬了一個井下房柱式開采系統(tǒng)，人們可以隨時從真三維各個方位觀察這個開采中各個設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況及整個系統(tǒng)的運行狀況，還可以實時的改變開采系統(tǒng)的配置，系統(tǒng)自動給出各種情況下的效率參數(shù)，通過對比來獲得最佳的開采效率下的設(shè)備和人員配置，他們還模擬了露天礦的交通安全訓(xùn)練與教育系統(tǒng)，井下礦車出軌撞人的場景。但這些國家利用VR技術(shù)研究的領(lǐng)域主要還是集中在一些高精尖行業(yè)，比如航天，醫(yī)藥，化學(xué)。 目前我國對于虛擬應(yīng)急演練的重視有了進一步提高。2007年，在北京召開的第二屆中國系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)高層論壇就提出要將新興的三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)與成熟的過程動態(tài)模型技術(shù)相結(jié)合，為安全領(lǐng)域?qū)で笠环N新的演練手段。但和一些發(fā)達(dá)國家相比，我國VR技術(shù)還有一定的差距，但已引起政府有關(guān)部門和科學(xué)家們的高度重視。在安全事故虛擬演練方面，尤其是基于我國事故多發(fā)的煤礦、建筑、道路交通等高危行業(yè)和部門，以及地震，泥石流等自然災(zāi)害，有關(guān)單位和人員做了一些有意的探索和嘗試。比如浙江工業(yè)大學(xué)的“地鐵事故應(yīng)急救援技能培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)”，這項研究旨在探討桌面型虛擬現(xiàn)實技術(shù)在地鐵站務(wù)員事故應(yīng)急救援技能培訓(xùn)中的應(yīng)用,開發(fā)了一個站務(wù)員技能培訓(xùn)系統(tǒng)，重點解決基于技能習(xí)得理論的設(shè)計需求,系統(tǒng)框架以及實現(xiàn)過程中的若干關(guān)鍵技術(shù)，以求實現(xiàn)線路查詢、安全知識庫、仿真操作演練等功能。另外平頂山職業(yè)技術(shù)學(xué)院的“虛擬現(xiàn)實技術(shù)在礦井生產(chǎn)仿真系統(tǒng)中的運用”研究介紹了利用3DSMax、Maya進行三維模型建模、貼圖和渲染和利用Virtools DEV進行交互設(shè)計和整合，在短時期內(nèi)開發(fā)了一個較為完整的礦井生產(chǎn)安全仿真系統(tǒng)。但這些研究普遍局限于理論的階段，多半沒有形成一個具體的成果，另外即使有了成果的研發(fā)也主要還是依賴于政府的對于突發(fā)事件的應(yīng)急指揮和調(diào)度，并不具備向廣大普通用戶的推廣性，沒有很好地與大眾結(jié)合，使得社會的受益面很窄。
