基于虚拟现实技术的消防安全系统的研究与开发

摘要

在过去的几十年里，消防科学作为一门边缘学科，借助其它相关学科的新技术取得了迅速的发展。然而这些发展和进步大多单一体现在灭火技术先进性的提高上，在对于消防员的训练、民众普及消防安全常识、火情预警、火场指挥等方面仍然沿用着比较传统的模式。 随着计算机技术、计算机图形学、传感技术、人体工程学、人机交互理论等领域最新成果的不断出现，以及消防科学改革和发展的需要，将虚拟现实技术应用于消防安全是近年来消防技术的热门研究领域之一。 本文从虚拟现实技术入手，概括性的介绍了虚拟现实技术的基础知识和广泛的应用领域，以及虚拟现实系统的类型及构成；分析了国内外在消防技术领域引入虚拟现实技术的发展状况；又详细阐述了本系统的目的、意义、功能、作用、基本结构和特色，旨在籍此说明研究和开发基于虚拟现实技术的消防安全系统的必要性和可行性。 接下来，本文分模块具体说明了虚拟三维模型库的建立、消防训练子系统、火情监控子系统的详细设计。 其中前两个模块的实现主要涉及使用3D MAX建模、使用VRML虚拟现实建模语言结合ASP动态服务器页和数据库技术实现消防基础知识的学习功能，以及使用EON Studio虚拟现实系统创作工具创建虚拟的训练项目。使用EON Studio创建的训练项目可以广泛应用于消防训练和消防逃生常识培训，具有场景逼真、人机交互性强、开发运行成本低、普及性强的特点。 在火情监控子系统中，首先重点使用VRML虚拟现实建模语言结合JAVA语言将3D MAX建模后生成的素材构建出虚拟可交互三维场景并把它作为监控的人机交互界面，其次采用VC++进行监控系统的开发，最后又使用SOCKET技术实现JAVA服务程序和VC++监控程序之间的数据交换，以此实现监控信息在虚拟场景中的反馈和用户通过虚拟场景操控火场监控设备的能力。 论文最后对整个系统的开发过程和应用价值进行了总结，并对虚拟现实技术在辅助防火工程设计和火灾原因调查领域的应用进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引言

1.1虚拟现实及其基本特征

1.2虚拟现实系统类型的划分

1.2.1桌面式虚拟现实系统

1.2.2沉浸式虚拟现实系统

1.2.3增强式虚拟现实系统

1.2.4分布式虚拟现实系统

1.3虚拟现实系统的组成

1.4该课题国内外的研究情况

1.4.1国外将虚拟现实技术应用于消防安全领域的发展概况

1.4.2我国将虚拟现实技术应用于消防安全领域的发展概况

第二章 系统综述

2.1项目的目的、来源和意义

2.2系统的功能与作用

2.3系统的结构

2.4系统的特色

第三章 系统开发工具的选择

3.1建模工具的选择

3.2创建消防训练项目的工具选择

3.3开发消防基础知识模块和监控界面的工具选择

3.3.1 VRML基本特点

3.3.2 VRML的工作原理

3.3.3 VRML的核心体系

3.3.4 VRML文件的语法与结构

3.3.5 VRML节点

3.3.6虚拟场景开发工具-VrmlPad介绍

第四章 虚拟三维模型库的建立

4.1使用3D MAX建模举例

4.2消防设备建模列表

4.3生产、生活物品及建筑模块建模列表

第五章 消防训练子系统

5.1使用VRML开发的消防基础知识训练项目的详细设计

5.2使用EON Studio创建仿真训练项目的方法及制作范例

5.3系统设置的训练项目

第六章 火情监控子系统

6.1使用VRML构建场景的方法及制作范例

6.2火情监控功能的实现

6.2.1火情监控子系统及其周边系统构架

6.2.2监控界面与监控系统之间信息交换的实现方法

第七章 总结与展望

7.1总结

7.2未来展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢