石化消防三维数字化分析与应急演练

摘要

虚拟现实技术能够提供逼真的虚拟场景以及真实的交互体验。石化行业属于高危行业，石化事故的发生会造成难以估计的后果，为了降低石化事故造成的危害，有必要对石化行业相关人员进行安全培训。石化行业传统的培训方式为实战演练及文本图像培训，然而这两种培训方式的培训效果有限，无法作为有效的培训手段。虚拟现实技术的发展为石化行业提供了一种新型有效的培训方式，本文将虚拟现实技术应用到石化行业，主要研究内容如下： （1）针对传统多目标优化算法在消防车调度优化当中精确度较低的问题，本文提出了一种改进的NSGA-II算法。为解决消防车调度中染色体基因重复出现的问题，通过对基因进行分组并分配权重，提高了算法初始种群的适应能力，为使种群朝指定方向收敛，通过引入目标函数的优先级，提高算法的精确度。将改进的NSGA-II算法与原算法进行比较分析，并对优化结果进行三维可视化。 （2）为减少石化行业事故发生时的人员伤亡及财产损失，利用沉浸式虚拟现实技术对员工进行事故应急处置培训，构建近似真实的火灾事故现场，选用HTC VIVE 作为虚拟环境的交互设备，并通过其附属设备实现培训人员与虚拟场景之间的交互，使培训人员在完全沉浸的情景下进行消防模拟演练，从而提高员工的事故应急处置能力。 （3）提出了一种基于场景自主搭建的石化直接作业虚拟仿真技术。根据直接作业系统性强、场景复杂、风险性大、多角色协同等特点，采用基于大比例尺地形图及化工工艺流程的三维建模方法对石化装置进行整体和细节建模；采用分布式交互仿真技术实现不同参训人员之间的通信交互；采用基于事件的训练方法（EBAT），通过分析各类直接作业环节的作业要素，自主搭建各类直接作业及其交叉作业的真实场景，通过任务之间的逻辑关系，自主设置作业流程，实现了仿真培训课程的自主化扩充。

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