油罐區火災應急預案可視化系統設計與實現

張華德 李亞平 吳銳 朱瑞

摘要

油罐區火災應急預案可視化系統通過實景仿真技術真實呈現罐區現場及結構，系統提供給用戶應急預案處置過程，用戶可通過此預案對現實情況進行模擬操作，加深了解火災等突發事件的處理過程，減小罐區損失。

【關鍵詞】油罐區 火災 可視化系統

1 引言

油罐區中包含了很多危險物質，極易發生各種危險事件，造成重大人員傷亡和財產損失。目前為止，世界上各個油庫發生災害后，由于消防搶救隊伍找不到進入現場的最佳路徑，搶救人員對油庫結構的不了解，現場工人因不知所措等原因而延誤最佳搶救時機，造成事故次級發生，引起不可挽回局面，這樣的案例屢見不鮮。

在當前市場中，相關軟件比較缺乏。因此，建立一個罐區火災應急系統很有必要。本系統可提供給用戶應急演練，讓用戶及相關工作人員可對現場有更深入的了解，使事故造成的損失盡可能減小。

2 系統功能

本系統運用實景仿真技術，向用戶提供了真實的罐區地圖模型，利用圖形繪制引擎進行場景實時渲染。用戶還可以通過應急預案處置，學習各個關卡的內容，了解對罐區火災等突發情況的處理步驟。除此之外，系統可對用戶進行管理，通過對用戶權限和角色權限的管理功能，保證了數據的安全性。系統具體功能描述見表1。

3 系統實現

3.1 油庫實景仿真模塊

通過三維虛擬仿真將油庫區進行1：1的模擬，油罐區以三維模型的形式展現給用戶，并提供交互漫游功能，用戶可以很直觀的了解油庫區的建筑、設備以及對應的位置信息。功能模塊圖如圖1所示。

通過漫游可以讓參與者熟悉整個罐區的布局，熟悉油罐區道路、消防設施及報警裝置等設備。虛擬漫游的核心技術就是視點控制，通過適當的視點控制策略來實現各種各樣的虛擬漫游要求。視點是用來模擬人眼的，在虛擬漫游時，視點的屬性決定了模擬的人眼狀態。視點的位置就代表人眼的位置，視點的觀察方向就代表人眼的視線方向，視點的狀態決定了模擬人眼觀察到的畫面，因此對視點的控制決定著虛擬漫游的最終效果。視點控制方法通過視點變換實現，視點變換是基于三維坐標變換的原理。油庫場景漫游利用鼠標的前后左右位移對應于視點在x軸和z軸方向上平移的增量，實現視點的前后左右移動;通過其他按鍵實現相應的拉近拉遠等功能，這種交互式漫游方式可以靈活的對視點進行自由控制。

3.2 技能學習模塊

系統將應急預案處置過程中的角色在火災搶救行動中所需要進行一系列的規范的工作流程以3D動畫的形式展現出來，為學習者提供標準的油罐雷擊著火現場處置流程。整個處置流程分解成各關，學習時可以連續播放各關，也可以重復各關卡的播放。功能模塊圖如圖2所示。

通過對規范應急預案的分析，將其編寫成系統可執行的文檔，一共分解成八關。將人物角色、行走路線以及執行的動作與文檔中的編碼對應起來，系統對文檔進行讀取解析，從而調用相應角色執行動作。文檔中以關卡為節點，可以重復讀取某一關內任務，實現重復播放本關的目的。學習過程中，在某些關鍵任務節點，屏幕上會出現文字、語音的講解。

文字和語音提示功能，系統啟動時將文字內容和語音內容加載到程序中，當角色在訓練過程中，到達某一關卡，或者某個任務節點時，程序會檢測到該節點，調用聲音播放以及文字顯示函數，給與受訓者提示接下來應該進行的操作。

3.3 系統管理模塊

系統管理模塊主要包含的功能有：用戶管理、密碼管理、權限管理及信息查詢4個主要功能。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，對用戶登陸系統的密碼進行管理。由于該系統所涉及數據信息的重要性，為了保證數據的安全，系統提供了用戶權限和角色權限管理功能。信息查詢功能包括學員自身學習、培訓及演練情況查詢及領導檢查學員的學習、訓練及演練情況。模塊主要功能如圖3所示。

4 總結

罐區火災應急預案可視化系統提供給用戶便捷的操作，保證用戶可以在極短的時間內掌握系統的使用方法。本系統的設計，使得相關工作人員對油罐區火災應急處理更加熟悉，通過系統中應急預案的學習和訓練，可在災情發生后，將罐區的損失降到最低。

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