一种消防训练设备数字孪生方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种消防训练设备数字孪生方法及系统，该方法包括：获取消防训练场所的场所数据，根据所述场所数据，构建消防训练场所的虚拟化三维模型；设置火源传播模型，计算火源传播速度，将所述火源传播速度与所述虚拟化三维模型相融合，形成虚拟火场，进行火灾模拟；获取消防训练设备的设备信息，并根据所述设备信息，将消防训练设备进行虚拟化，设置设备孪生模型，计算每个消防训练设备的设备响应度，用以描述消防训练设备的设备响应度随着所述火源传播速度的变化而变化。火源传播速度的变化而变化。火源传播速度的变化而变化。

【技术实现步骤摘要】
一种消防训练设备数字孪生方法及系统


[0001]本专利技术属于消防训练设备数字孪生
，更具体地，涉及一种消防训练设备数字孪生方法及系统。

技术介绍

[0002]消防训练领域的数字孪生技术正在不断发展，并在消防教育和培训中发挥越来越重要的作用。数字孪生是指利用数字化技术创建的虚拟模型，它可以与现实世界中的物体、过程或系统进行交互和仿真。
[0003]但是现有技术中，并没有一种技术方案，能够对消防训练设备进行数字孪生。

技术实现思路

[0004]为解决以上技术特征，本专利技术提出一种消防训练设备数字孪生方法，包括：获取消防训练场所的场所数据，根据所述场所数据，构建消防训练场所的虚拟化三维模型；设置火源传播模型，计算火源传播速度，将所述火源传播速度与所述虚拟化三维模型相融合，形成虚拟火场，进行火灾模拟；获取消防训练设备的设备信息，并根据所述设备信息，将消防训练设备进行虚拟化，设置设备孪生模型，计算每个消防训练设备的设备响应度，用以描述消防训练设备的设备响应度随着所述火源传播速度的变化而变化。
[0005]进一步的，所述火源传播模型为：,其中，V为火源传播速度，K为燃烧物质性质相关常数，T为火源温度，为环境温度，O为氧气浓度，A为火源燃烧面积。
[0006]进一步的，所述设备孪生模型为：，其中，R为设备响应度，E为设备类型，为火场温度，O为氧气浓度，P为消防员的操作参数，C为设备的状态，S为设备的尺寸，D为火场的结构布局，、、、、、和为非线性权重，用于调整每个参数的影响程度。r/>[0007]进一步的，还包括：对设备类型E、火场温度、氧气浓度O、消防员的操作参数P、设备的状态C、设备的尺寸S和火场的结构布局D进行归一化处理。
[0008]进一步的，用以描述消防训练设备的设备响应度随着所述火源传播速度的变化而
变化包括：当所述火源传播速度增加，所述虚拟火场温度升高，消防训练设备的所述设备响应度越高，消防训练设备越容易损坏。
[0009]本专利技术还提出一种消防训练设备数字孪生系统，包括：建模模块，用于获取消防训练场所的场所数据，根据所述场所数据，构建消防训练场所的虚拟化三维模型；火灾模拟模块，用于设置火源传播模型，计算火源传播速度，将所述火源传播速度与所述虚拟化三维模型相融合，形成虚拟火场，进行火灾模拟；设备孪生模块，用于获取消防训练设备的设备信息，并根据所述设备信息，将消防训练设备进行虚拟化，设置设备孪生模型，计算每个消防训练设备的设备响应度，用以描述消防训练设备的设备响应度随着所述火源传播速度的变化而变化。
[0010]进一步的，所述火源传播模型为：,其中，V为火源传播速度，K为燃烧物质性质相关常数，T为火源温度，为环境温度，O为氧气浓度，A为火源燃烧面积。
[0011]进一步的，所述设备孪生模型为：，其中，R为设备响应度，E为设备类型， 为火场温度，O为氧气浓度，P为消防员的操作参数，C为设备的状态，S为设备的尺寸，D为火场的结构布局，、、、、、和为非线性权重，用于调整每个参数的影响程度。
[0012]进一步的，还包括：对设备类型E、火场温度、氧气浓度O、消防员的操作参数P、设备的状态C、设备的尺寸S和火场的结构布局D进行归一化处理。
[0013]进一步的，用以描述消防训练设备的设备响应度随着所述火源传播速度的变化而变化包括：当所述火源传播速度增加，所述虚拟火场温度升高，消防训练设备的所述设备响应度越高，消防训练设备越容易损坏。
[0014]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术通过获取消防训练场所的场所数据，根据所述场所数据，构建消防训练场所的虚拟化三维模型；设置火源传播模型，计算火源传播速度，将所述火源传播速度与所述虚拟化三维模型相融合，形成虚拟火场，进行火灾模拟；获取消防训练设备的设备信息，并根据所述设备信息，将消防训练设备进行虚拟化，设置设备孪生模型，计算每个消防训练设备的设备响应度，用以描述消防训练设备的设备响应度随着所述火源传播速度的变化而变化。本专利技术通过以上技术方案，能够根据火源传播速度，获取虚拟火场中的消防训练设备的设备响应度，从而完成消防训练设备的数字孪生。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例1的方法的流程图；图2是本专利技术实施例2的系统的结构图；图3是本专利技术火源传播示意图；图4是本专利技术设备响应时间示意图。
具体实施方式
[0016]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
[0017]本专利技术提供的方法可以在如下的终端环境中实施，所述终端可以包括一个或多个如下部件：处理器、存储介质和显示屏。其中，存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现下述实施例所述的方法。
[0018]处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器利用各种接口和线路连接整个终端内的各个部分，通过运行或执行存储在存储介质内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储介质内的数据，执行终端的各种功能和处理数据。
[0019]存储介质可以包括随机存储介质(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储介质(Read
‑
Only Memory，ROM)。存储介质可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令。
[0020]显示屏用于显示各个应用程序的用户界面。
[0021]本专利技术公式中所有下角标只为了区分个参数，并没有实际含义。
[0022]除此之外，本领域技术人员可以理解，上述终端的结构并不构成对终端的限定，终端可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。比如，终端中还包括射频电路、输入单元、传感器、音频电路、电源等部件，在此不再赘述。
[0023]实施例1如图1所示，本专利技术实施例提供一种消防训练设备数字孪生方法，包括：步骤101，获取消防训练场所的场所数据，根据所述场所数据，构建消防训练场所的虚拟化三维模型，本实施例通过搜集真实世界中消防训练场所的数据，包括建筑结构、材料属性、火源位置、火势蔓延速度等，构建数字化的虚拟训练场景三维模型；步骤102，设置火源传播模型，计算火源传播速度，将所述火源传播速度与所述虚拟化三维模型相融合，形成虚拟火场，进行火灾模拟，本实施例利用火灾动力学原理和模拟算法，将数字化的虚拟训练场景三维模型与火灾行为进行模拟，包括火势蔓延、烟雾扩散等；所述火源传播模型为：,其中，V为火源传播速度，K为燃烧物质性质相关常数，T为火源温度，为环境温度，O为氧气浓度，A为火源燃烧面积，在火源传播模型中，温度(T)是火场蔓延速度的一个重要影响因素，当温度升高(T增大)，火势蔓延速度会增加，意味着在较高温度的火场，火势蔓延较快，设备需要更快速的响应和更高效的灭火能力，氧气浓度(O)也是火场蔓延速
度的重要因素，较高的氧气浓度(O增大)会加快火势蔓延，因此，在氧气浓度较高的火场中，火势蔓延速度会更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消防训练设备数字孪生方法，其特征在于，包括：获取消防训练场所的场所数据，根据所述场所数据，构建消防训练场所的虚拟化三维模型；设置火源传播模型，计算火源传播速度，将所述火源传播速度与所述虚拟化三维模型相融合，形成虚拟火场，进行火灾模拟，其中，所述火源传播模型为：，其中，V为火源传播速度，K为燃烧物质性质相关常数，T为火源温度，为环境温度，O为氧气浓度，A为火源燃烧面积；获取消防训练设备的设备信息，并根据所述设备信息，将消防训练设备进行虚拟化，设置设备孪生模型，计算每个消防训练设备的设备响应度，用以描述消防训练设备的设备响应度随着所述火源传播速度的变化而变化，其中，所述设备孪生模型为： ，其中，R为设备响应度，E为设备类型，为火场温度，O为氧气浓度，P为消防员的操作参数，C为设备的状态，S为设备的尺寸，D为火场的结构布局，、、、、、和为非线性权重，用于调整每个参数的影响程度。2.如权利要求1所述的一种消防训练设备数字孪生方法，其特征在于，还包括：对设备类型E、火场温度、氧气浓度O、消防员的操作参数P、设备的状态C、设备的尺寸S和火场的结构布局D进行归一化处理。3.如权利要求1所述的一种消防训练设备数字孪生方法，其特征在于，用以描述消防训练设备的设备响应度随着所述火源传播速度的变化而变化包括：当所述火源传播速度增加，所述虚拟火场温度升高，消防训练设备的所述设备响应度越高，消防训练设备越容易损坏。4.一种消防训练设备数字孪生系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱强华，谢向荣，黄晓明，李文艳，王卫星，刘朝，李晨希，容成光，商永敬，
申请(专利权)人：宁波麦思捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：