一种舰船灭火训练模拟系统及该系统的使用方法

摘要

一种舰船灭火训练模拟系统，其包括，至少一个受训人员佩戴在身上的中控主机，一副受训人员佩戴的与所述中控主机连接的AR眼镜，至少一个受训人员携带的与所述中控主机连接的人员摄像头，用于受训人员穿戴的训练服，所述训练服至少包括与所述中控主机连接的温控器、与所述温控器连接的电池以及发热器件，至少一个模拟灭火器，所述模拟灭火器设置有与所述中控主机连接的控制器，以及与所述控制器分别连接的操作部件、灭火器摄像头。本发明所提供的一种灭火训练模拟装置，可以实施在现实舰艇环境中和普通模拟器上无法实现的特殊训练，训练内容全面。本发明还提供了一种上述舰艇灭火训练模拟系统的使用方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种舰船训练模拟系统，特别是一种舰船灭火训练模拟系统 及该系统的使用方法。

背景技术

对于舰船训练来说，出于安全考虑，传统的灭火训练都不可能在舰船上 进行，一般采用以下方法训练：一是在陆上较安全的地域点燃相关的燃料， 产生小规模的油火、电火等各种类型的火焰；二是受训对象根据火焰类型选 择使用泡沫、干粉、二氧化碳等相关的灭火器材；三是受训对象操纵灭火器 材、选择适当的位置进行灭火行动；四是根据灭火时间、器材选择、灭火效 果评估训练效果。

从以上训练过程可以看出，这种传统的灭火训练存在三点缺陷：一是训 练内容受限。由于在舰船以外的其它场所进行训练，而不是在舰船上进行灭 火训练，因此，灭火者可以任意选择灭火位置，而感受不到舰船实际环境条 件对灭火行动的影响。在陆上可以选择的方向和位置，在舰船舱室内由于设 备仪器和舱室布局等原因就可能无法选择，因此训练内容受限；二是训练真 实感差。与舰船上真实起火后灭火相比，在陆上安全地带点燃火焰进行灭火 训练时，火焰规模小且火势基本不产生变化，真实感差，构建的训练环境无 法使受训者获得身临其境的感觉。因此，受训人员的心理紧张程度得不到体 验，心理承受能力和现场反应能力得不到训练，而这种心理承受能力和现场 反应能力往往对灭火效果产生直接的影响；三是环保和经济性差。模拟训练 的优势就在于安全、经济、环保、可控、无风险或低风险、不受气候条件和 场地空间限制，而前述训练方法需要点燃油火等明火，需要消耗燃油、灭火 剂等材料物质，存在一定的安全隐患，不利于环境保护，且极易受场地和气 象条件限制。

中国专利CN201974972U提供了一种模拟灭火器及系统，实现了基于激 光或红外光的无明火的灭火训练平台，使灭火训练可以在无污染和安全的环 境下进行，但是其训练环境依然无法使受训者获得身临其境的感觉，也即是 舰艇受训人员的心理承受能力和现场反应能力还是得不到训练。

发明内容

本发明提供了一种舰船灭火训练模拟系统及该系统的使用方法，以减少 或避免前面所提到的问题。

为解决上述问题，本发明提出了一种舰船灭火训练模拟系统，其包括， 至少一个受训人员佩戴在身上的中控主机，用于数据计算和信息处理，一副 受训人员佩戴的与所述中控主机连接的AR眼镜，用于实现真实环境与虚拟 场景的合成显示，至少一个受训人员携带的与所述中控主机连接的人员摄像 头且该摄像头视场中心与AR眼镜视场中心相重合，用于受训人员穿戴的训 练服，所述训练服至少包括与所述中控主机连接的温控器、与所述温控器连 接的电池以及发热器件，至少一个模拟灭火器，所述模拟灭火器设置有与所 述中控主机连接的控制器，以及与所述控制器分别连接的操作部件、灭火器 摄像头。

优选地，所述训练服包括头套、长袖上衣及长裤，所述AR眼镜设置在 所述头套上，所述摄像头设置在所述AR眼镜上方所述头套的额头部位。

优选地，所述头套的面颊部、所述长袖上衣的胸腹部与手臂部、所述长 裤的腿部设置有所述发热器件，所述温控器及所述电池设置在所述长袖上衣 的背部。

优选地，所述发热器件为发热电阻丝。

优选地，所述模拟灭火器设置有与所述控制器连接的位置传感器。

优选地，所述中控主机进一步连接有一个用于所述受训人员佩戴在背部 的显示屏。

一种舰船灭火训练模拟系统的使用方法，所述舰船灭火训练模拟系统包 括至少一个受训人员佩戴在身上的中控主机，一副受训人员佩戴的与所述中 控主机连接的AR眼镜，至少一个受训人员携带的与所述中控主机连接的人 员摄像头，所述人员摄像头视场中心与所述AR眼镜视场中心相重合，用于 受训人员穿戴的训练服，所述训练服至少包括与所述中控主机连接的温控器、 与所述温控器连接的电池以及发热器件，至少一个模拟灭火器，所述模拟灭 火器设置有与所述中控主机连接的控制器，以及与所述控制器分别连接的操 作部件、灭火器摄像头。所述使用方法包括如下步骤：

步骤A，组训人员穿戴所述训练服，佩戴所述中控主机、所述AR眼镜、 所述人员摄像头，进入训练场地，所述组训人员利用头部的所述人员摄像头 对所述训练场地进行取景，所述中控主机根据所述人员摄像头采集到的影像 信息对所述训练场地中的物品进行轮廓线信息采集，组训人员在所述中控主 机上根据训练计划需要，设定训练过程中的火情信息；

步骤B，所述组训人员根据步骤A所采集的信息进行训练计划设计，所 述组训人员在所述中控主机上设定训练过程中的环境信息和火情信息，所述 环境信息包括温度、湿度、风向风速等，所述火情信息包括着火物品、火焰 类型、着火点、火焰烈度、着火面积等参数；

步骤C，在指定时间内，受训人员穿上所述训练服，佩戴所述中控主机、 所述AR眼镜、所述人员摄像头，手持所述模拟灭火器进入所述训练场地； 当受训人员配戴所述AR眼镜的视场中包含步骤B设定的着火物品时，所述 中控主机根据步骤B设定的火情信息生成相应火焰画面传送至所述AR眼镜 上所述着火物品区域，所述受训人员通过所述AR眼镜可以看到真实物品上 对应着火点区域的火焰画面并操作所述模拟灭火器进行模拟灭火训练；

步骤D，所述中控主机根据步骤B设定的所述环境信息和火焰烈度参数 通过所述温控器控制所述训练服上的所述发热器件发热；

步骤E，所述受训人员对所述模拟灭火器上的所述操作部件进行操作， 并将操作时间信息经由所述控制器传送给所述中控主机，所述灭火器摄像头 采集所述模拟灭火器对应的灭火位置影像信息经由所述控制器传送给所述中 控主机，所述中控主机将所述模拟灭火器对应的灭火位置影像信息与步骤B 设定的所述着火物品信息进行比对，

当所述模拟灭火器类型及其对应的灭火位置影像信息与步骤B设定的所 述着火物品信息匹配，且所述操作部件处于被操作状态时，判断为有效灭火 操作，所述中控主机根据所述环境信息、所述火情信息、所述有效灭火操作 信息综合计算当前火情信息，控制火焰画面变化或熄灭，并将火焰画面变化 结果实时传送至所述AR眼镜上，同时所述中控主机根据受训人员与着火物 品的距离和所述火焰烈度、着火面积等参数计算并通过所述温控器对所述训 练服上的所述发热器件进行加热控制，所述中控主机根据模拟灭火过程实时 记录所述火情信息数据，

当所述模拟灭火器类型及其对应的灭火位置影像信息与步骤B设定的所 述着火物品信息不匹配，或者所述操作部件没有处于被操作状态时，判断为 没有进行灭火操作，所述中控主机根据所述环境信息、步骤B设定的所述火 情信息综合计算当前的火情信息，控制火焰画面变化，并将火焰画面变化结 果实时传送至所述AR眼镜上，同时所述中控主机根据受训人员与着火物品 的距离和所述火焰烈度、着火面积等参数计算并通过所述温控器对所述训练 服上的所述发热器件进行加热控制，所述中控主机根据模拟灭火过程实时记 录所述火情信息数据；

步骤F，当步骤C的指定时间结束后，所述组训人员根据步骤E中所述 中控主机中保留的实时记录的火情信息数据判断所述受训人员的训练效果。

本发明所提供的一种舰船灭火训练模拟系统及其使用方法，可在火灾容 易发生的任何真实舰艇环境中进行灭火训练，通过真实场景与虚拟场景的融 合，受训者可以清楚地“看”到现场起火后的火焰、烟尘，可以“看”到灭 火器操作使用时灭火剂的“喷射”过程及其对火焰的实际控制效果，可以感 受到火灾现场不同位置的灼热刺激，可以感受到火势增大或减弱的整体效果 以及火灾现场的紧迫程度。因此可以实施在现实舰艇环境中和普通模拟器上 无法实现的特殊训练，训练内容全面，与普通模拟训练器材甚至实装训练相 比，能够收到更好的训练效果。此外，训练过程安全、经济、环保、可控、 无风险或低风险。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范 围。其中，

图1为根据本发明的一个具体实施例的一种舰船灭火训练模拟系统的原 理示意图；

图2为图1所示的舰船灭火训练模拟系统的结构示意图；

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图 说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

下面参照附图详细说明根据本发明的一种舰船灭火训练模拟系统的结构 及其原理。

图1为根据本发明的一个具体实施例的一种舰船灭火训练模拟系统的原 理示意图；图2为图1所示的舰船灭火训练模拟系统的结构示意图；参见图 1-2所示，本发明提供了一种舰船灭火训练模拟系统，其包括，至少一个受训 人员佩戴在身上的中控主机1，用于数据计算和信息处理，一副受训人员佩 戴的与所述中控主机1连接的AR眼镜2，用于实现真实环境与虚拟场景的合 成显示，至少一个受训人员携带的与所述中控主机1连接的人员摄像头3， 所述人员摄像头3视场中心与所述AR眼镜2视场中心相重合，用于受训人 员穿戴的训练服4，所述训练服4至少包括与所述中控主机1连接的温控器 41、与所述温控器41连接的电池42以及发热器件43，至少一个模拟灭火器 5，所述模拟灭火器5设置有与所述中控主机1连接的控制器51，以及与所 述控制器51分别连接的操作部件52、灭火器摄像头53。

增强现实技术（Augmented Reality Technique，简称AR），是在虚拟现实 基础上发展起来的新技术，是一种通过计算机系统提供信息来增加用户对现 实世界感知的技术。它能够将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示等信 息叠加到真实场景中，从而实现对现实世界的“增强”。受训人员佩戴AR眼 镜时，可以像使用普通眼镜一样通过AR眼镜看见真实环境，通过在AR眼 镜上投影叠加虚拟场景信息，可以使受训人员产生身临其境的真实感觉，国 内的中视典数字科技有限公司就提供有市售的AR眼镜产品。

所述人员摄像头3用于采集训练场景的影像信息并提供给所述中控主机 1，以便所述中控主机1根据训练场景的影像信息提取训练场景内的物品轮廓 线信息，从而用于在设计训练计划时定义着火点及着火区域。

所述训练服4用于使受训人员能够感受到真实火场的温度变化，所述电 池42用于给所述发热器件43提供电能，所述温控器41用于控制所述发热器 件43发热，这样受训人员的皮肤就可以感受到温度变化，所述温控器41由 所述中控主机1进行控制。所述发热器件43可以是半导体发热膜。

所述模拟灭火器5设置有与所述中控主机1连接的控制器51，以及与所 述控制器51分别连接的操作部件52、灭火器摄像头53。所述模拟灭火器5 可以做成与真实的灭火器同样的外形，例如，当需要进行干粉灭火训练时， 所述模拟灭火器5可以做成干粉灭火器的形状，所述操作部件52可以与真实 灭火器的操作部件形状一致，这样受训人员在训练时就可以感受到真实灭火 器的操作手感，所述灭火器摄像头53可以设置在所述模拟灭火器5所模拟的 真实灭火器的喷嘴位置，这样所述灭火器摄像头53就可以采集到所述模拟灭 火器5的模拟灭火区域的影像信息，从而可以经由所述控制器51发送给所述 中控主机1进行灭火效果判断。此外，所述控制器51还发送所述模拟灭火器 5所模拟的灭火器类型信息给所述中控主机1.

所述中控主机1可以内置火情模拟软件，图像处理软件，这样所述中控 主机1就可以根据所述人员摄像头3用于采集训练场景的影像信息提取训练 场景内的物品轮廓线信息，以及组训人员设定的环境信息和火情信息来模拟 进行灭火训练时，各个着火点物品的火焰效果图像，此外，所述中控主机1 根据所述灭火器摄像头53就可以采集到所述模拟灭火器5的模拟灭火区域的 影像信息可以与组训人员设定的环境信息和火情信息进行比对，从而改变各 个着火点物品的火焰效果图像。

所述AR眼镜2使得受训人员能够看到所处的训练场景的真实物品影像 信息，当所述中控主机1根据组训人员设定的火情信息生成各个着火点物品 的虚拟火焰效果图像传送至所述AR眼镜2时，受训人员就可以看见虚拟火 焰效果图像与训练场景的真实物品影像的叠加影像信息，从而可以产生身临 其境的现场感受。

如图2所示，在一个优选实施例中，所述训练服4包括头套、长袖上衣 及长裤，所述AR眼镜2设置在所述头套上，所述人员摄像头3设置在所述 AR眼镜2上方所述头套的额头部位。这样能够将所述AR眼镜2、所述人员 摄像头3的布线均设置在所述训练服4中，简化整套训练服4的制造成本， 增强所述舰船灭火训练模拟系统的耐用性，避免单独接线可能带来的线缆容 易损坏的问题。此外，所述人员摄像头3设置在所述AR眼镜2上方所述头 套的额头部位可以使得所述人员摄像头3采集到的场景信息能够保持与受训 人员第一视角看到的信息的一致。

在一个优选实施中，所述头套的面颊部、所述长袖上衣的胸腹部与手臂 部、所述长裤的腿部设置有所述发热器件43，所述温控器41及所述电池42 设置在所述长袖上衣的背部。这样可以使得整套训练服4更容易制造和穿戴。 所述温控器41的温度调节范围为25-40℃。这样一方面能够避免对受训人员 造成过热伤害，另一方面能够使得受训人员体验到真实的火场热度、压迫感。

在一个优选实施例中，所述发热器件43为发热电阻丝。这样能够大大降 低所述训练服4的制造成本。

在一个优选实施例中，所述模拟灭火器5设置有与所述控制器51连接的 位置传感器54。如图2所示，所述模拟灭火器5可以分别在所述模拟灭火器 5的两端位置设置位置传感器54，当位于所述喷头一侧的所述位置传感器54 的位置高度大于位于底部一侧的所述位置传感器54的位置高度时，可判断所 述模拟灭火器5不处于工作状态，当所述喷头一侧的所述位置传感器54的位 置高度小于位于底部一侧的所述位置传感器54的位置高度时，可判断所述模 拟灭火器5处于准备工作状态，如果这时所述操作部件52也处于被操作状态， 则可判断所述模拟灭火器5处于工作状态。

在一个优选实施例中，所述中控主机1进一步连接有一个用于所述受训 人员佩戴在背部的显示屏。所述显示屏可以显示所述AR眼镜2上显示的叠 加影像信息，这样组训人员就可以在受训人员后方随时观察到受训人员的训 练效果。

本发明还提供了一种舰船灭火训练模拟系统的使用方法，所述舰船灭火 训练模拟系统包括至少一个受训人员佩戴在身上的中控主机1，一副受训人 员佩戴的与所述中控主机连接的AR眼镜2，至少一个受训人员携带的与所述 中控主机连接的人员摄像头3，所述人员摄像头3视场中心与所述AR眼镜2 视场中心相重合，用于受训人员穿戴的训练服4，所述训练服4至少包括与 所述中控主机1连接的温控器41、与所述温控器41连接的电池42以及发热 器件43，至少一个模拟灭火器5，所述模拟灭火器5设置有与所述中控主机 1连接的控制器51，以及与所述控制器51分别连接的操作部件52、灭火器 摄像头53。所述使用方法包括如下步骤：

步骤A，组训人员穿戴所述训练服4，佩戴所述中控主机1、所述AR眼 镜2、所述人员摄像头3，进入训练场地，所述组训人员利用头部的所述人员 摄像头3对所述训练场地进行取景，所述中控主机1根据所述人员摄像头3 采集到的影像信息对所述训练场地中的物品进行轮廓线信息采集，组训人员 在所述中控主机1上根据训练计划需要，设定训练过程中的火情信息；

步骤B，所述组训人员根据步骤A所采集的信息进行训练计划设计，所 述组训人员在所述中控主机1上设定训练过程中的环境信息和火情信息，所 述环境信息包括温度、湿度、风向风速等，所述火情信息包括着火物品、火 焰类型、着火点、火焰烈度、着火面积等参数；

步骤C，在指定时间内，受训人员穿上所述训练服4，佩戴所述中控主机 1、所述AR眼镜2、所述人员摄像头3，手持所述模拟灭火器5进入所述训 练场地；当受训人员配戴所述AR眼镜2的视场中包含步骤B设定的着火物 品时，所述中控主机1根据步骤B设定的火情信息生成相应火焰画面传送至 所述AR眼镜2上所述着火物品区域，所述受训人员通过所述AR眼镜2可 以看到真实物品上对应着火点区域的火焰画面并可操作所述模拟灭火器5进 行模拟灭火训练；

步骤D，所述中控主机1根据步骤B设定的所述环境信息和火焰烈度参 数通过所述温控器41控制所述训练服4上的所述发热器件43发热；

步骤E，所述受训人员对所述模拟灭火器5上的所述操作部件52进行操 作，并将操作时间信息经由所述控制器51传送给所述中控主机1，所述灭火 器摄像头53采集所述模拟灭火器5对应的灭火位置影像信息经由所述控制器 51传送给所述中控主机1，所述中控主机1将所述模拟灭火器5对应的灭火 位置影像信息与步骤B设定的所述着火物品信息进行比对，

当所述模拟灭火器5类型及其对应的灭火位置影像信息与步骤B设定的 所述着火物品信息匹配，且所述操作部件52处于被操作状态时，判断为有效 灭火操作，所述中控主机1根据所述环境信息、所述火情信息、有效灭火操 作信息综合计算当前火情信息，控制火焰画面变化或熄灭，并将火焰画面变 化结果实时传送至所述AR眼镜2上，同时所述中控主机1根据受训人员与 着火物品的距离和所述火焰烈度、着火面积等参数计算并通过所述温控器51 对所述训练服上的所述发热器件43进行加热控制（例如逐步降低所述发热器 件43的温度），所述中控主机1根据模拟灭火过程实时记录所述火情信息的 变化数据，

当所述模拟灭火器5类型及其对应的灭火位置影像信息与步骤B设定的 所述着火物品信息不匹配，或者所述操作部件52没有处于被操作状态时，判 断为没有进行灭火操作，所述中控主机1根据所述环境信息、步骤B设定的 所述火情信息综合计算当前的火情信息，控制火焰画面变化，并将火焰画面 变化结果实时传送至所述AR眼镜2上，同时所述中控主机1根据受训人员 与着火物品的距离和所述火焰烈度、着火面积等参数计算并通过所述温控器 对所述训练服4上的所述发热器件43进行加热控制（例如逐步增高所述发热 器件43的温度），所述中控主机1根据模拟灭火过程实时记录所述火情信息 的变化数据；

步骤F，当步骤C的指定时间结束后，所述组训人员根据所述中控主机 1中保留的实时记录的火情信息数据判断所述受训人员的训练效果。

本发明所提供的一种舰船灭火训练模拟系统及其使用方法，可在火灾容 易发生的任何真实舰艇环境中进行灭火训练，通过真实场景与虚拟场景的融 合，受训者可以清楚地“看”到现场起火后的火焰、烟尘，可以“看”到灭 火器操作使用时灭火剂的“喷射”过程及其对火焰的实际控制效果，可以感 受到火灾现场不同位置的灼热刺激，可以感受到火势增大或减弱的整体效果 以及火灾现场的紧迫程度。因此可以实施在现实舰艇环境中和普通模拟器上 无法实现的特殊训练，训练内容全面，与普通模拟训练器材甚至实装训练相 比，能够收到更好的训练效果。此外，训练过程安全、经济、环保、可控、 无风险或低风险。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描 述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述 仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解， 并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式 来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范 围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的 等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。