一种地震救援虚拟演练系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地震救援虚拟演练系统，包括：用户层、应用层、支撑层、数据层和基础设施层，用户层包括参与地震救援虚拟演练的指挥层及救援队员；应用层包括地震救援演练场景仿真模拟子系统、地震救援演练情景设定子系统、地震救援演练仿真模拟子系统、地震救援演练效能评估子系统，并通过系统接口实现各个子系统之间对接集成；支撑层包括地震救援三维仿真场景库、地震灾害情景库和地震应急救援演练库；数据资源层包括整个演练过程的基础数据、中间数据以及成果数据；基础设施层包括硬件设施和软件设施。还公开了地震救援虚拟演练方法，参演人员从地震工程学的角度认识到地震灾害的整个演化过程，充分把握空间及空间群地震灾害风险薄弱环节。风险薄弱环节。风险薄弱环节。

【技术实现步骤摘要】
一种地震救援虚拟演练系统


[0001]本专利技术属于应急演练
，尤其涉及一种地震救援虚拟演练系统。

技术介绍

[0002]地震是一种破坏性极大的突发性自然灾害，地震救援演练可有效提高指挥人员的应急处置和科学决策能力，增强救援队的应变和协同救援能力，而采用虚拟仿真技术的地震应急救援演练系统可以弥补传统演练中存在的不足。现有技术中存在一些应用虚拟仿真技术的地震救援培训演练系统,如中国地震应急搜救中心针对各类救援人员的不同地震救援训练需求开发了相应的地震救援虚拟仿真系统
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如适用于智慧人员的地震现场指挥决策训练系统和指挥员训练虚拟仿真系统，适用于救援人员的地震现场救援训练系统和适用于公众的地震应急避险逃生游戏同。还有一些地震救援虚拟仿真系统中，可为指挥员和救援小组提供指挥决策和搜索营救等交互仿真训练。一些虚拟仿真技术可以构建逼真的地震灾害场景和救援废墟场景，使得救援人员可以根据贴近真实的废墟环境进行救援策略的研究。然而现有技术的系统只是虚拟仿真技术在地震救援培训演练方面的基础应用，仍然无法完整反映由地震发生、灾害形成、救援行动及其相互作用构成的地震应急救援的全过程重演，即无法将地震情景构建技术应用于地震应急救援演练领域。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种地震救援虚拟演练系统，从地震应急救援演练的需求出发，提出建设以地震情景构建为基础的救援虚拟演练系统，设计目标为向地震救援虚拟演练业务提供支撑和服务，建立集救援场景仿真、演练、指挥调度和培训于一体的地震救援虚拟演练系统。应用地震灾害情景构建技术实现空间及空间群建筑地震巨灾情景发生
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发展
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成灾全过程灾害情景仿真，为救援演练提供多尺度高逼真三维仿真救援场景；应用地震灾害情景推演技术实现地震救援过程动态情景推演，为救援演练提供多元化的动态灾害和救援情景；应用地震应急救援仿真演练的优选指标体系和优化决策理论算法构建优化决策模型，为救援演练的指挥调度和救援行动实施提供科学参照。系统的总体架构是根据地震救援虚拟演练的业务需求，结合已有虚拟仿真救援培训演练相关系统的应用现状，充分利用地震灾害情景构建技术，按照需求主导、整体规划的总体思路开展设计。
[0004]本专利技术一方面提供了一种地震救援虚拟演练系统，包括：用户层、应用层、支撑层、数据层和基础设施层，其中：
[0005]所述用户层包括参与地震救援虚拟演练的指挥层及救援队员两个层级，其中应急指挥决策层包括救援行动的总指挥长、副指挥长、信息组负责人、专家组负责人、医疗组负责人以及后勤组负责人，救援队员包括救援队队长、搜救队员、营救队员、医疗队员和结构专家；
[0006]所述应用层形成地震救援虚拟演练系统的应用模块，包括地震救援演练场景仿真模拟子系统、地震救援演练情景设定子系统、地震救援演练仿真模拟子系统、地震救援演练
效能评估子系统，并通过系统接口实现各个子系统之间的对接集成；
[0007]所述支撑层包括地震救援三维仿真场景库、地震灾害情景库和地震应急救援演练库；
[0008]所述数据资源层包括整个演练过程的基础数据、中间数据以及成果数据，所述中间数据以及成果数据包括灾害情景库、废墟场景库、情景库、知识库数据、模拟演练数据、搜救技术数据、医疗救护数据、救援数据、培训考评数据和效能评估数据，通过数据管理模块与各个子系统实现数据资源的调用与交互；
[0009]所述基础设施层包括硬件设施和软件设施，所述硬件设施包括运行高性能仿真计算的计算设备、存储演练产生的各类数据的数据存储设备、供多通道的投影显示系统的音频设备、交互仿真训练所需的外设设备；所述软件设施包括支撑系统运行的操作系统、涵盖各类基础数据、中间数据以及成果数据的数据库和支持虚拟仿真系统的开发、运行和维护而设计的仿真系统。
[0010]优选的，所述地震救援演练场景仿真模拟子系统为救援演练提供不同尺度的地震现场救援三维场景，应用地震灾害情景构建技术确定地震灾害影响范围与影响程度，利用虚拟现实开发工具，综合应用仿真建模与再现、场景实时渲染、物理引擎等技术，构建一种接近真实的虚拟地震救援环境，使用户沉浸在地震场景的同时充分熟悉灾场特征，地震救援演练场景仿真模拟子系统包括地震宏观灾场模型、搜索区域模型、废墟作业模型和场景交互。
[0011]优选的，所述地震救援演练情景设定子系统为救援演练提供地震灾害情景推演技术支持，应用地震灾害情景推演技术预测灾害演变路径及发展趋势，通过随机情景触发实现“灾害处置能力”、“现场应变力”的训练，并通过对演练控制环节的干预增加演练多样性；地震救援演练情景设定子系统包括地震灾害救援情景要素、情景要素关联、情景触发模型、情景动态重构以及情景推演进程控制层。
[0012]优选的，所述地震救援演练仿真模拟子系统通过构建高逼真三维地震场景使用户沉浸在地震场景中，同时参演者以必要的设备可与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体验，训练决断能力、学习搜救方法、掌握行动要领和装备操作技巧、提高默契度和团队协作水平、提升参演人员的快速反应和处置能力；地震救援演练仿真模拟子系统包括地震事件设定、人员角色管理、演练任务设定、灾害场景管理、演练想定编辑、演练进程控制、灾情信息管理、演练处置实施以及演练记录回放。
[0013]优选的，所述地震救援演练效能评估子系统用于实现演练数据的统计分析、基于客观度的专项技能演练效能评价、不同角色任务达标性评价以及总体效果量化评估等业务功能；地震救援演练效能评估子系统包括演练数据统计模块、评估任务设置模块、评价指标管理模块、客观度分析模块、专项演练效能评估模块、任务达标性评估模块、演练综合量化评估模块以及动态效能分析模块。
[0014]优选的，所述地震救援三维仿真场景库采用地震灾害场景构建技术和计算机图形处理技术进行建模，实现不同尺度的空间大规模现场救援三维仿真场景构建，包括宏观灾场、搜索作业区及救援作业现场；所述地震灾害情景库采用地震灾害情景推演技术，实现不同演练脚本下多元灾害情景的自动筛选、关联加载和演化模拟，建立目标控制下的演练想
定编辑和演练控制方法，包括地震灾害情景要素、地震灾害情景数据储存、地震灾害情景参数维护和地震灾害情景触发机制；所述地震应急救援演练库采用优化决策理论算法为地震救援演练提供科学依据，包含应急指挥调度、地震现场救援行动和应急资源分配，同时提供地震应急救预案和救援演练方案。
[0015]优选的，还包括系统的功能实现模式，所述系统的功能实现模式包括：系统需对参演人员在救援全过程的救援技能进行考核，且通过动态情景推演和随机情景触发实现“灾害处置能力”、“现场应变力”的训练；在模拟演练中，参演人员按照分工扮演角色并执行救援任务，由场景模拟仿真子系统提供虚拟仿真的地震救援场景，参演人员通过必要的设备与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，并可用多台计算机终端使多个参演人员在同一个场景内进行联合演练；救援演练的任务内容由情景设定子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地震救援虚拟演练系统，其特征在于，包括：用户层、应用层、支撑层、数据层和基础设施层，其中：所述用户层包括参与地震救援虚拟演练的指挥层及救援队员两个层级，其中应急指挥决策层包括救援行动的总指挥长、副指挥长、信息组负责人、专家组负责人、医疗组负责人以及后勤组负责人，救援队员包括救援队队长、搜救队员、营救队员、医疗队员和结构专家；所述应用层形成地震救援虚拟演练系统的应用模块，包括地震救援演练场景仿真模拟子系统、地震救援演练情景设定子系统、地震救援演练仿真模拟子系统、地震救援演练效能评估子系统，并通过系统接口实现各个子系统之间的对接集成；所述支撑层包括地震救援三维仿真场景库、地震灾害情景库和地震应急救援演练库；所述数据资源层包括整个演练过程的基础数据、中间数据以及成果数据，所述中间数据以及成果数据包括灾害情景库、废墟场景库、情景库、知识库数据、模拟演练数据、搜救技术数据、医疗救护数据、救援数据、培训考评数据和效能评估数据，通过数据管理模块与各个子系统实现数据资源的调用与交互；所述基础设施层包括硬件设施和软件设施，所述硬件设施包括运行高性能仿真计算的计算设备、存储演练产生的各类数据的数据存储设备、供多通道的投影显示系统的音频设备、交互仿真训练所需的外设设备；所述软件设施包括支撑系统运行的操作系统、涵盖各类基础数据、中间数据以及成果数据的数据库和支持虚拟仿真系统的开发、运行和维护而设计的仿真系统。2.根据权利要求1所述的一种地震救援虚拟演练系统，其特征在于，所述地震救援演练场景仿真模拟子系统为救援演练提供不同尺度的地震现场救援三维场景，应用地震灾害情景构建技术确定地震灾害影响范围与影响程度，利用虚拟现实开发工具，综合应用仿真建模与再现、场景实时渲染、物理引擎等技术，构建一种接近真实的虚拟地震救援环境，使用户沉浸在地震场景的同时充分熟悉灾场特征，地震救援演练场景仿真模拟子系统包括地震宏观灾场模型、搜索区域模型、废墟作业模型和场景交互。3.根据权利要求1所述的一种地震救援虚拟演练系统，其特征在于，所述地震救援演练情景设定子系统为救援演练提供地震灾害情景推演技术支持，应用地震灾害情景推演技术预测灾害演变路径及发展趋势，通过随机情景触发实现“灾害处置能力”、“现场应变力”的训练，并通过对演练控制环节的干预增加演练多样性；地震救援演练情景设定子系统包括地震灾害救援情景要素、情景要素关联、情景触发模型、情景动态重构以及情景推演进程控制层。4.根据权利要求1所述的一种地震救援虚拟演练系统，其特征在于，所述地震救援演练仿真模拟子系统通过构建高逼真三维地震场景使用户沉浸在地震场景中，同时参演者以必要的设备可与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体验，训练决断能力、学习搜救方法、掌握行动要领和装备操作技巧、提高默契度和团队协作水平、提升参演人员的快速反应和处置能力；地震救援演练仿真模拟子系统包括地震事件设定、人员角色管理、演练任务设定、灾害场景管理、演练想定编辑、演练进程控制、灾情信息管理、演练处置实施以及演练记录回放。5.根据权利要求1所述的一种地震救援虚拟演练系统，其特征在于，所述地震救援演练效能评估子系统用于实现演练数据的统计分析、基于客观度的专项技能演练效能评价、不
同角色任务达标性评价以及总体效果量化评估等业务功能；地震救援演练效能评估子系统包括演练数据统计...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兰军，杨玲，姚翔，王海良，王冠琼，许沁舒，高菁慧，孙虎，董炳燕，陶巨，
申请(专利权)人：新兴际华集团有限公司，
类型：发明
国别省市：