[发明专利]消防救援VR训练系统

权利要求书

1.一种消防救援VR训练系统，其特征在于：包括主机、VR设备以及模拟消防设备；

所述VR设备连接于所述主机，并用于训练人员佩戴，能够显示火灾及灭火过程的虚拟场景；

所述模拟消防设备连接于所述主机，包括VR追踪装置以及模拟灭火操作控制装置，所述VR追踪装置用于追踪所述模拟消防设备的位置及角度，所述模拟灭火操作控制装置用于在训练人员进行灭火操作时向所述主机发送对应的灭火操作信号；

所述主机用于对模拟的建筑物以及建筑物内的可燃物进行建模，用于模拟火灾的虚拟场景，用于在接收到灭火操作信号后模拟灭火过程的虚拟场景。

2.如权利要求1所述的消防救援VR训练系统，其特征在于，模拟火灾的虚拟场景的方法包括以下步骤：

（1）确定模拟的建筑物内每一可燃物的燃烧类型，燃烧类型的判断系数为：

当f≤fi时，燃烧类型为通风控制燃烧，当f＞fi时，燃烧类型为燃料控制燃烧；

其中，fi为与可燃物材料类型对应的燃烧类型临界值，通过实验结果确定；g为可燃物质量燃烧系数，通过实验结果确定；A_f为可燃物的表面积；A_v为建筑物开口的面积；H_v为建筑物开口的高度；

（2）计算可燃物燃烧时的热释放速率H_R：

t≤t₁；

t₁＜t≤t₂；

t＞t₂；

其中，t为燃烧时间， t₁为可燃物在步骤（1）中确定的燃烧类型下热释放速率增长达到材料类型所对应的最大热释放速率的时间，t₂为燃烧消耗可燃物80%热量的时间，t₁与t₂通过实验结果确定；当t≤t₁时为火灾增长阶段，当t₁＜t≤t₂时为火灾持续阶段，当t＞t₂时为火灾熄灭阶段；ａ为火灾增长系数，具体数值根据材料种类通过实验结果确定，β代表火灾熄灭系数，具体数值根据材料种类通过实验结果确定；

（3）模拟火灾蔓延：

将建筑物内的每个单一可燃物划分为若干控制体；

根据预设起火点位置信息确定开始燃烧的一个或多个控制体；

计算未燃烧的控制体接收的热辐射热量Q_G：

当Q_G≥Q_GCi时，则判定该未燃烧的控制体达到引燃条件，开始燃烧；

其中，Q_GCi为该未燃烧的控制体的材质类型引燃的临界热量，具体数值通过实验结果确定；H_Rj为周边第j个控制体燃烧时的热释放速率，T为该未燃烧的控制体接受热辐射的时间；L_j为第j个控制体与该未燃烧的控制体的间距；θ为环境风向系数，表示第j个控制体指向该未燃烧的控制体的连线与风向的夹角；ν为风力系数，表示风力对热辐射大小的影响，为预设值； n为该未燃烧的控制体周边的其他控制体数量。

3.如权利要求2所述的消防救援VR训练系统，其特征在于，模拟灭火过程的虚拟场景包括以下步骤：

模拟向火灾区域喷洒灭火剂的场景，通过粒子系统碰撞检测方法获取灭火剂作用于燃烧的控制体的有效剂量M；

计算灭火剂造成该燃烧的控制体的热量损失Q_L=ηM；

计算该燃烧的控制体储存的热量值Q= Q_Gk- Q_L；

当Q＜Q_GCk时，该燃烧的控制体停止燃烧；

其中，η为灭火剂灭火效能系数，具体数值根据实验获得；Q_GCk为该燃烧的控制体的材质类型引燃的临界热量；

Q_Gk为该燃烧的控制体接收的热辐射热量以及自身燃烧热量的总和：

其中，H_Ri为周边第i个控制体燃烧时的热释放速率；T_k为该燃烧的控制体接受热辐射的时间；L_i为第i个控制体与该燃烧的控制体的间距；H_Rk为该燃烧的控制体的热释放速率m为该燃烧的控制体周边的其他控制体数量。