火灾演习模拟训练系统的研究与实现

论文摘要

随着全球化进程的推进和信息社会的到来,突发性社会公共事件呈现出新的特点和规律,这对政府应对危机的理念、方式和策略提出了新的挑战,对危机管理和危机应对研究的理论与方法提出了新的要求。近年来蓬勃兴起的虚拟现实（VR）科学,特别是三维场景理论与应用技术的研究成果的蓬勃发展,使其在仿真模拟研究领域取得了丰硕的成果,为社会危机应对研究提供了新的途径。随着对三维动画研究的深入,人们可以利用虚拟现实技术对突发公共事件的场景进行仿真模拟,从而提供一个可视化及可操作化的训练平台,让使用者在交互中提高对突发事故的防范意识。VR（Virtual Reality,虚拟现实）技术是一项涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等众多领域的综合技术,利用计算机生成逼真的三维感知,使人作为参与者通过适当的接口,自由地对虚拟世界进行体验和交互。我们开发此仿真系统的目的就是希望通过此系统尽量真实的还原真正事故现场的复杂情况,让使用者更多的通过亲身的体验了解在事故现场逃生的知识和自救的方法。本系统基于虚拟现实技术的相关理论,对突发性社会公共危机事件（火灾事件）进行可视化仿真模拟研究。公共突发事件具有突发性和难以预测性,罹及数众,严重影响社会经济秩序,其引发的危机将对社会造成严重的危害。在事件处理过程中,由于救治机会稍纵即逝,所以,如果时间压力比较大、不确定性比较高时,要求决策者做出关键性的决策。通过科学决策方法的运用,运用科学的决策流程和思维方式,凭借若干种分析方法,可以对经验决策进行效果弥补,以防止非理性决策的产生,并提高对公共突发事件的应对能力。所以当发生突发性的事件时,如何以最快的速度收集必要信息,并制定相应的决策方案,对危机处理成败关系重大。所以,科学的决策成为了有效解决突发事件的关键因素。本文的工作一方面可以多次进行模拟训练,在成本和重复性、仿真性方面都有很好的效率和经济效益,同时也为决策者提供了大量的训练数据。以方便决策研究人员研究逃生群体的从众行为等典型的逃生行为,以进一步制定逃生策略和防火设施的安置。为了更好地完成系统并在虚拟环境下实现对实际状况及流程的可视化仿真,需要建立系统中的各种三维实体模型,进而研究系统中模型运动模拟的实现。本系统基于OGRE 3D引擎,利用3DS MAX建立模型,使用VC++开发语言实现突发事件下的场景仿真。漫游系统通过读取3DS文件重构场景模型,人机交互过程使用键盘和鼠标实现场景任意方向的浏览,设计简单方便,开发成本低,场景具有良好的真实感和实用性,能满足用户基本需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 设计背景
• 1.2 校园火灾事故的特点
• 1.3 国内外典型校园火灾案例
• 1.4 国内外校园火灾研究的发展现状
• 1.5 本课题的研究内容
• 第2章 三维仿真技术
• 2.1 3DS MAX 工具简介
• 2.1.1 3DS MAX 工具历史
• 2.1.2 3DS MAX 工具特点
• 2.1.3 3DS MAX 工具应用领域
• 2.2 VC++2005 简介
• 2.2.1 功能
• 2.2.2 主要部分
• 2.2.3 内容
• 2.2.4 系统要求
• 2.3 开源图形引擎 OGRE介绍
• 2.3.1 ogre 简介
• 2.3.2 ogre 主要模块简介
• 2.3.3 获取ogre
• 2.3.4 ogre 的支持环境
• 2.3.5 编译ogre
• 2.4 本章小结
• 第3章 仿真系统的总体设计
• 3.1 仿真系统设计原则
• 3.2 火灾逃生仿真系统框架
• 3.3 群体智能
• 3.3.1 火灾安全与群体智能
• 3.3.2 人群动画
• 3.4 子群优化算法流程图
• 3.5 本章小结
• 第4章 仿真系统的实现
• 4.1 系统场景的具体实现
• 4.1.1 系统功能结构图
• 4.1.2 天空盒
• 4.1.3 3D 模型的引入
• 4.1.4 人物动画
• 4.1.5 火焰
• 4.1.6 场景效果图
• 4.2 工程模板
• 4.3 两个基本类
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢