一种基于VR的突发事件应急响应实训系统、方法及设备与流程

本发明涉及计算机虚拟现实应用技术领域，尤其是涉及一种基于vr的突发事件应急响应实训系统、方法及设备。

背景技术：

提升广大应急管理人员、企业负责人和管理人员、应急救援人员、社区民众的应急响应水平是安全生产应急管理工作中的重点。其中识别风险和掌握应急程序是相关人员重点培训的方向。当前的常规演练也存在一些问题：一是实际突发事件存在很多复杂的、危险的环境，很难进行有效现场演练；二演练组织次数较少，培训知识达不到加强巩固。三是模拟突发事件的危险环境也可能危及到参训人员的人身安全。四是教学评估不到位。无法做出定性与定量相结合的评估分析，评估调研范围窄、规模小。因此为了提高培训针对性、时效性，迫切采用新的方式方法与手段。本发明依据《国家突发公共事件总体应急预案》及各类安全生产作业场景相关法律法规、应急预案等制定各级安全生产突发事件应急救援分级响应措施，生成应急响应流程，采用虚拟现实技术实现面向单人的不同场景、不同突发事件类型、不同应急响应级别、多角色、多任务培训考核的沉浸式交互式安全生产应急响应实训系统，是一种新型的应急响应实训方式。

同时，现有技术的实训系统对于历史突发事件应急响应的错误数据并没有记录并以此作为新一次实训的参考，这样就存在多个学员可能就同一个历史突发事件应急响应问题多次产生错误判断，最终导致同样的应急响应错误多次发生，最终形成错误的应急响应惯性。

技术实现要素：

现有技术存在的问题：采用现有技术的常规演练存在问题：一是实际突发事件存在很多复杂的、危险的环境，很难进行有效现场演练；二演练组织次数较少，培训知识达不到加强巩固；三、现有技术没有将历史错误数据和后续新的数据建立关联关系，导致同样的应急响应错误可能多次发生，形成错误的应急响应惯性。

针对现有技术存在的缺陷，第一方面，本发明提供了一种基于vr的突发事件应急响应实训系统，包括：

客户端，用于存储客户登录进行实训训练；

服务器端，用于存储所述实训系统的数据管理平台；所述服务器端存储有多名学员用户的历次应急响应错误数据，多种突发事件场景类型，每种突发事件类型包括多个场景，建立每个学员的错误数据与每个场景的关联关系；

所述客户端和所述服务器端之间采用网络连接实现实时通讯；

教学模块，用于教导用户掌握应急响应的能力；

考核模块，用于考核用户是否掌握了应急响应的能力；并根据所述学员用户实际进行应急响应的情况，将其他学员用户的同一类型的场景的应急响应错误数据作为该学员用户的后续教学数据和考核数据；

vr设备。

本发明的有益效果是：

由于本发明的基于vr的突发事件应急响应实训系统能够存储多名学员用户的历史应急响应错误数据并且建立所述错误数据和具体场景的关联关系，使得本发明的实训系统能够根据所述错误数据作为后续学员用户参与教学和考核的参考数据。解决了现有技术没有将历史错误数据和后续新的数据建立关联关系，导致同样的应急响应错误可能多次发生，形成错误的应急响应惯性的技术问题。

进一步，所述服务器端具体包括：

数据库、中间件和所述实训系统的数据管理平台；

所述数据库用于管理和储存设备信息、用户成绩和用户的基础信息数据；

所述中间件用于所述实训系统的硬件识别、用户进行实训训练时的虚拟角色任务流程控制、监听表现层的连接请求和响应连接、记录用户进行实训训练时的虚拟角色的行为数据、多人在线数据处理、用户身份验证和数据分析；

所述数据管理平台用于为业务人员提供学员管理、实训管理、成绩管理以及数据统计分析的功能。

采用上述进一步方案的有益效果是：

进一步限定服务器端具体由数据库、中间件和数据管理平台组成，明确了各组成部件执行的具体功能。

进一步，所述vr设备具体包括：

头戴式vr设备和便携式vr设备。

第二方面，本发明提供了一种基于vr的突发事件应急响应实训方法，基于上述基于vr的突发事件应急响应实训系统进行实训，包括：

所述应急响应实训系统的管理员开启所述服务器端，并登录系统录入学员信息；

学员用户开启所述客户端，将所述vr设备连接至所述客户端上，并将所述客户端通过网络和所述服务器端建立联系；

参与实训的学员用户登录系统，选择一种突发事件场景，同时选择一种实训模式并进入相应的实训模式；

参与实训的学员用户进入实训场景后确认自身在该实训中所扮演的角色定位、所处的任务关卡以及所需解决的任务类型并根据自身所扮演的角色开始实训；

所述实训系统将该实训场景全部学员用户的信息汇总并统计每名所述学员用户的实训结果并将所述实训结果反馈给该学员用户。

进一步，所述实训模式具体包括教学模式和考核模式。

进一步，所述参与实训的学员用户登录系统，选择一种突发事件场景，同时选择一种实训模式并进入相应的实训模式，如果选择考核模式，则进入考试场景参加考试并得到所述实训系统的评分；如果选择教学模式，则参加教学培训并得到所述实训系统的评分。

进一步，所述参与实训的学员用户进入实训场景后确认自身在该实训中所扮演的角色定位、所处的任务关卡以及所需解决的任务类型并根据自身所扮演的角色开始实训具体包括：

学员用户进入实训场景后，实训场景内突发事件模拟发生并生成信息报告；

突发事件发生后根据事件大小不同启动对应级别的应急响应，学员用户确认自身所扮演的角色类型同时确认该角色所要完成的任务类型；

学员用户根据自身扮演的角色类型和需要完成的任务开始突发事件应急响应处置；

待学员用户完成全部应急角色下的应急响应处理任务后，所述实训系统进行信息汇总，应急响应处置结束。

进一步，所述角色类型根据不同级别的应急响应而不同，至少包括警戒员角色、疏散员角色、救护员角色、指挥员角色和现场处置员角色。

采用上述进一步方案的有益效果是：

角色类型根据不同级别的应急响应而不同，本发明的优选实施例采用实验室爆炸实训模型进行说明，明确了该实训场景中可供学员用户扮演的角色类型。

第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述存储器搭载上述的系统，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

本发明的有益效果是：

该系统根据国家及各级省市地区应急管理人员、企业负责人和管理人员、应急救援人员、社区民众的应急响应技能要求，在对上述人员需要掌握的相关安全生产法律法规、标准规范及应急预案等知识调研分析的基础上，以安全生产作业场景为业务单元，以应急响应工作为核心，根据应急处置角色、任务等进行分类，从认知、感知、评估、巩固等角度出发，规划设计学、考两种实训模式及其对应的评估方法，使学员学习应急响应知识、熟悉应急响应的流程、掌握应急响应的方式方法。在此基础上，同时结合vr技术特点，构建不同的vr突发事件场景，实现学员可以学习不同应急角色应急技能的培训，以全面掌握应急处置程序。在评估方面，实现学员应急响应过程的记录。

采用vr技术，构建不同的虚拟现实的突发事件场景，通过vr设备使学员置身于场景中，从认知、感知、评估、巩固等角度出发，实现应急救援各类角色的应急救援知识培训；通过实训数据管理平台，实现对参加vr实训的学员的培训、考核的组织记录工作，可实现单人、多角色、多任务的学习，能够进行不同突发事件类型、不同应急响应级别的实训，能够记录实训成绩并进行量化评估。通过服务器端、客户端、vr设备综合组成安全生产应急响应实训系统，是一种新型的应急响应实训方式，通过开展培训，增强演练组织单位、参与单位和人员等对应急预案的熟悉程度，提高其应急处置能力；进一步明确相关单位和人员的职责任务，理顺工作关系，完善应急机制，切实增强专业应急救援队伍救援能力，是处置突发事件、救灾、减灾的根本保证。

采用vr技术，构建不同的虚拟现实的突发事件场景，实现面向单人多角色培训考核的沉浸式交互式安全生产应急响应实训系统，是一种新型的应急响应实训方式。能够支持跨角色跨专业的综合性应急培训；能够实现单人、不同场景、不同突发事件类型、不同应急响应级别、多角色、多任务的应急响应培训；能够记录实训成绩并进行量化评估。

附图说明

图1是本发明的一种基于vr的突发事件应急响应实训方法的流程示意图；

图2是本发明的一种基于vr的突发事件应急响应实训方法的实验室应用场景示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定装备结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

由于在应急响应技术领域，对于不同的突发事件场景，突发事件事件大小程度的不同，所依据的相关法律法规启动的应急响应预案不同，同时不同的应急响应预案所涉及的需要参与的应急响应人员也不相同。面对如此复杂的应急响应机制，现有技术的实训系统无法满足学员用户在突发事件发生前进行应急响应模拟实训的需求。

因此，第一方面，本发明提供了一种基于vr的突发事件应急响应实训系统，包括：

客户端，用于存储客户登录进行实训训练；

服务器端，用于存储所述实训系统的数据管理平台；所述服务器端存储有多名学员用户的历次应急响应错误数据，多种突发事件场景类型，每种突发事件类型包括多个场景，建立每个学员的错误数据与每个场景的关联关系；

所述客户端和所述服务器端之间采用网络连接实现实时通讯；

教学模块，用于教导用户掌握应急响应的能力；

考核模块，用于考核用户是否掌握了应急响应的能力；并根据所述学员用户实际进行应急响应的情况，将其他学员用户的同一类型的场景的应急响应错误数据作为该学员用户的后续教学数据和考核数据；

vr设备。

本发明的基于vr的突发事件应急响应实训系统是针对于vr模拟的各突发事件场景进行实训训练。当学员用户在实训训练过程中，存在应急响应操作错误时，所述实训系统记录该学员用户的错误数据于所述实训系统的服务器中。当后续学员用户进行实训训练的过程时，所述实训系统读取服务器端中的历史错误数据，优先选择存在错误的突发事件场景作为当前学员用户的突发事件实训场景。

本发明的有益效果是：

由于本发明的基于vr的突发事件应急响应实训系统能够存储多名学员用户的历史应急响应错误数据并且建立所述错误数据和具体场景的关联关系，使得本发明的实训系统能够根据所述错误数据作为后续学员用户参与教学和考核的参考数据。解决了现有技术没有将历史错误数据和后续新的数据建立关联关系，导致同样的应急响应错误可能多次发生，形成错误的应急响应惯性的技术问题。

具体地，在本发明的实训系统中建立每个学员的错误数据与每个场景的关联关系可以通过链表或数据库存储各学员的历史错误数据，之后寻找多个学员的历史错误数据链表/数据库之间的关联关系以建立每个学员的错误数据与每个场景的关联关系。

例如：学员用户甲的历史错误数据为实训场景a下面存在应急响应处理错误1，2，10，学员用户乙的历史错误数据为实训场景a下面存在应急响应处理错误3，4，10，将两位学员的历史数据分别存储到各自对应的数据库下，经过数据库之间数据的重复性分析比对后，可以建立关联关系应急响应错误10为该实训场景a下各学员共同的历史错误数据。则后续学员在教学或考核中在选用实训场景a时根据所述历史错误数据和实训场景的关联关系则应重点选择该应急响应错误10作为重点教学和考核的对象。

在一些说明性实施例中，所述服务器端具体包括：

数据库、中间件和所述实训系统的数据管理平台；

所述数据库用于管理和储存设备信息、用户成绩和用户的基础信息数据；

所述中间件用于所述实训系统的硬件识别、用户进行实训训练时的虚拟角色任务流程控制、监听表现层的连接请求和响应连接、记录用户进行实训训练时的虚拟角色的行为数据、多人在线数据处理、用户身份验证和数据分析；

所述数据管理平台用于为业务人员提供学员管理、实训管理、成绩管理以及数据统计分析的功能。

在一些说明性实施例中，所述vr设备具体包括：

头戴式vr设备和便携式vr设备。

如图1所示，第二方面，本发明提供了一种基于vr的突发事件应急响应实训方法，基于上述基于vr的突发事件应急响应实训系统进行实训，包括：

s1：所述应急响应实训系统的管理员开启所述服务器端，并登录系统录入学员信息；

s2：学员用户开启所述客户端，将所述vr设备连接至所述客户端上，并将所述客户端通过网络和所述服务器端建立联系；

s3：参与实训的学员用户登录系统，选择一种突发事件场景，同时选择一种实训模式并进入相应的实训模式；

s4：参与实训的学员用户进入实训场景后确认自身在该实训中所扮演的角色定位、所处的任务关卡以及所需解决的任务类型并根据自身所扮演的角色开始实训；

s5：所述实训系统将该实训场景全部学员用户的信息汇总并统计每名所述学员用户的实训结果并将所述实训结果反馈给该学员用户。

在一些说明性实施例中，所述实训模式具体包括教学模式和考核模式。

在一些说明性实施例中，所述参与实训的学员用户登录系统，选择一种突发事件场景，同时选择一种实训模式并进入相应的实训模式，如果选择考核模式，则进入考试场景参加考试并得到所述实训系统的评分；如果选择教学模式，则参加教学培训并得到所述实训系统的评分。

在一些说明性实施例中，所述参与实训的学员用户进入实训场景后确认自身在该实训中所扮演的角色定位、所处的任务关卡以及所需解决的任务类型并根据自身所扮演的角色开始实训，具体包括：

学员用户进入实训场景后，实训场景内突发事件模拟发生并生成信息报告；

突发事件发生后根据事件大小不同启动对应级别的应急响应，学员用户确认自身所扮演的角色类型同时确认该角色所要完成的任务类型；

学员用户根据自身扮演的角色类型和需要完成的任务开始突发事件应急响应处置；

待学员用户完成全部应急角色下的应急响应处理任务后，所述实训系统进行信息汇总，应急响应处置结束。

在一些说明性实施例中，所述角色类型根据不同级别的应急响应而不同，至少包括警戒员角色、疏散员角色、救护员角色、指挥员角色和现场处置员角色。

所诉突发事件是指突发发生的紧急事件，根据《国家突发公共事件总体应急预案》，按照其性质、严重程度、可控性和影响范围等因素将突发事件分为四个级别：ⅰ级(特别重大)、ⅱ级(重大)、ⅲ级(较大)和ⅳ级(一般)。根据突发公共事件的发生过程、性质和机理，将突发事件分为四个类型：自然灾害、事故灾难、公共卫生事件、社会安全事件等四类。

所述突发事件场景指在人们进行生产活动时发生的不同级别不同类型的突发事件，例如实验室爆炸场景、加油站火灾场景、高处悬吊作业高坠场景、焊接作业触电场景、餐饮用气燃气泄露场景、配电室火灾场景、普通品仓库机械伤人场景、毒害性商品仓库爆炸场景、腐蚀性商品仓库危化品泄露场景、冷库机械伤人场景、养老机构火灾场景、商超卖场火灾场景、液氨充装站中毒场景、液氨运输泄露场景等。根据突发事件的类型和级别，可进行场景扩展。

在系统中需要对每一种突发事件场景，进行虚拟现实场景设计，根据应急知识内容进行环境场景、人物角色、设备设施、动画、特效等研发，根据业务需要加载不同的突发事件场景，构建沉浸感强、交互性强的实训环境。

下面以实验室爆炸场景作为本发明的优选实施例详细介绍本发明的应急响应实训系统，如图2所示。

在本发明的优选实施例中，各角色类型具体需要完成的任务概述及角色定位如下所述：

1、警戒组：

角色定位→警戒员

任务介绍：

任务目标①：学习指挥部设置知识→设置应急响应指挥部

《教育系统事故灾难类突发公共事件应急预案6.8.2》为了防止救援人员伤亡，扩大事故损失，需要将应急指挥中心设置在爆炸危险区域外，设置之前应对周边可燃气体进行检测(检测值小于可燃气体爆炸下限的10％)。环境测量结果合格，方可设置应急指挥中心。现场应急指挥中心的设立可以更快、更准、更高效的完成应急救援工作的分析、判断、部署和指挥等职责。

任务目标②：学习警戒范围设置知识→设置警戒范围

《教育系统事故灾难类突发公共事件应急预案6.8.2》为了防止各类火源导致二次爆炸事故的发生，防止其他人员进入事故影响区域，扩大事故损失，破坏现场，需要对实验室周边可燃气体进行检测(检测值小于可燃气体爆炸下限的10％)，根据环境测量结果将境界范围设置于爆炸危险范围以外。

任务目标③：学习警戒知识→劝阻无关人员进入爆炸应急响应区域

《教育系统事故灾难类突发公共事件应急预案6.8.2》为了防止因其他原因导致二次爆炸事故发生，以及可能发生的二次爆炸事故导致人员伤亡数量的增加，需要派人在爆炸现场周边境界及时禁止无关人员进入现场。

2、疏散组：

角色定位→疏散员

任务介绍：

任务目标①：学习疏散实验员→疏散实验员

《教育系统事故灾难类突发公共事件应急预案6.8.2》为了减少人员伤亡，防止踩踏事故发生，要求在爆炸现场及时引导疏散实验人员至安全地点，控制好现场秩序。

任务目标②：学习疏散围观群众→疏散围观人员

《教育系统事故灾难类突发公共事件应急预案6.8.2》为了防止可能发生的二次爆炸事故导致人员伤亡数量的增加，出于减少人员伤亡，防止事故规模进一步扩大的考虑，需要在爆炸现场及时疏散周边围观群众，控制好现场的秩序。

3、设备组：

角色定位→现场处置员

任务介绍：

任务目标①：学习关闭电源→关闭电源

为防止二次事故(触电、爆炸、火灾等)的发生，要求在爆炸现场及时切断实验楼总电源(断开主断路器)，防止电器火花引发火灾导致实验室实验员或救援人员发生触电伤害。

任务目标②：学习关闭水源→关闭水源

为防止二次事故(触电、爆炸、火灾等)的发生，要求在爆炸现场及时切断实验楼水源(向右旋转阀门手柄)，防止因爆炸导致的水管破裂泄露，与其他化学试剂发生化学反应，导致火灾、爆炸、中毒等次生灾害的发生。

4、排爆组：

角色定位→现场处置员

任务介绍：

任务目标①：学习判断爆炸位置及爆炸原因→判断爆炸位置及爆炸原因

为了判断是否有重大危险源分布以及是否会带来次生灾害。结合报警信息及现场爆炸位置信息，初步判断爆炸发生原因。

任务目标②：学习搜索转移爆炸危险物→搜索转移爆炸物品

为了防止因爆炸导致盛装爆炸物质容易因破坏泄漏爆炸物质，发生爆炸伤及人员，应及时搜索爆炸影响范围内具有爆炸危险的设备、装置、容器等，并及时将其转移至危险品放置点，专人专职处理。

任务目标③：学习处置爆炸危险物→处置危险爆炸物品

为了防止因爆炸导致盛装爆炸物质容易因破坏泄漏爆炸物质，发生爆炸伤及人员，将其转移至危险品放置点，专人专职处理。

5、救护组：

角色定位→救护员

任务介绍

任务目标①：学习搜索到伤员后的处置→搜索到伤员后的处置

为了提高在爆炸事故中受伤人员获得及时救治的效率，在爆炸事故中应组织有救援能力的人员对受伤者转移出爆炸事故现场至救护点进行救护。

任务目标②：学习伤员由专业医护人员处置→伤员由专业医护人员处置

为了防止伤员伤情恶化，在现场有医务人员的情况下，应当及时交由医务人员进行救治。

第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述存储器搭载上述的系统，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

本发明的有益效果是：

该系统根据国家及各级省市地区应急管理人员、企业负责人和管理人员、应急救援人员、社区民众的应急响应技能要求，在对上述人员需要掌握的相关安全生产法律法规、标准规范及应急预案等知识调研分析的基础上，以安全生产作业场景为业务单元，以应急响应工作为核心，根据应急处置角色、任务等进行分类，从认知、感知、评估、巩固等角度出发，规划设计学、考两种实训模式及其对应的评估方法，使学员学习应急响应知识、熟悉应急响应的流程、掌握应急响应的方式方法。在此基础上，同时结合vr技术特点，构建不同的vr实训场景，实现学员可以学习不同应急角色应急技能的培训，以全面掌握应急处置程序。在评估方面，实现学员应急响应过程的记录。

采用vr技术，构建虚拟现实的安全生产作业场景，通过vr设备使学员置身于场景中，从认知、感知、评估、巩固等角度出发，实现应急救援各类角色的应急救援知识培训；通过实训数据管理平台，实现对参加vr实训的学员的培训、考核的组织记录工作，可实现单人、不同场景、不同突发事件类型、不同应急响应级别、多角色、多任务的学习，能够记录实训成绩并进行量化评估。通过服务器端、客户端、vr设备综合组成安全生产应急响应实训系统，是一种新型的应急响应实训方式，通过开展培训，增强演练组织单位、参与单位和人员等对应急预案的熟悉程度，提高其应急处置能力；进一步明确相关单位和人员的职责任务，理顺工作关系，完善应急机制，切实增强专业应急救援队伍救援能力，是处置突发事件、救灾、减灾的根本保证。

采用vr技术，构建虚拟现实的安全生产作业场景，实现面向单人多角色培训考核的沉浸式交互式安全生产应急响应实训系统，是一种新型的应急响应实训方式。能够支持跨角色跨专业的综合性应急培训；能够实现单人、多角色、多任务的应急响应培训；能够记录实训成绩并进行量化评估。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，物流管理服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。