面向石化厂区虚拟现实应急救援演练的模拟表现技术研究

发布时间：2017-06-18 19:07

  本文关键词：面向石化厂区虚拟现实应急救援演练的模拟表现技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在石油化工企业生产过程中,保证生产安全是至关重要的任务。当前,许多石化企业采用十分重视安全生产教育,然而教育的方式多为书本教育、试题考核等形式。这类安全培训模式,能够帮助企业员工学习应急救援知识,但是不能了解灾害现场的真实情况,亲身体会应急救援的过程。 随着计算机图形学与地理信息系统技术的高速发展,本文利用先进的虚拟现实技术,研究了面向石化厂区的应急救援演练平台中的关键技术。使用虚拟现实技术三维真实模拟厂区布局、各类救援要素以及应急救援的全部流程和细节,采用地理信息系统技术同步展示虚拟现实平台中,并且根据数据分析人员运动的态势以及最优救援逃生路径。 在虚拟现实部分,本文设计了应急救援演练所涉及的,特殊装备、生产灾害、人物运动等救援要素的模拟方法,研究了虚拟现实系统中涉及到的渲染优化、物理模拟、动态纹理等技术,并采用OGRE虚拟现实引擎、BULLET物理引擎等技术进行实现。地理信息系统部分,本文设计了和虚拟现实平台的交互方法,提出了人员运动态势分析和根据道路代价寻找最优救援逃生路径的算法,并且使用MAPWINGIS地理信息系统引擎和POSTGRES数据库实现了相应的功能。除此之外,本文根据平台需要,设计了相关的数据组织和分析工具。 本文研究的虚拟现实应急救援演练中的关键技术和设计实现的平台已经应用于某大型石化工厂的应急救援演练系统之中,通过实践发现,本平台可以成功模拟该石化厂区应急救援的厂区布局和救援流程,用户操作方便、舒适,适合石化厂区应急救援的教育和培训。
【关键词】：应急救援 虚拟现实 地理信息系统 OGRE
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP391.9;P208
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题的研究背景14-15
• 1.2 国内外研究现状15-16
• 1.2.1 虚拟现实应用的国内外研究现状15-16
• 1.2.2 地理信息系统和虚拟现实结合的国内外研究现状16
• 1.3 课题研究内容16-18
• 1.4 论文的组织结构18-20
• 第二章 背景知识20-26
• 2.1 OGRE(面向对象的图形渲染引擎)20-22
• 2.1.1 OGRE概述20
• 2.1.2 OGRE的基本特点20-21
• 2.1.3 OGRE的体系结构21-22
• 2.2 OIS(面向对象的输入系统)22
• 2.2.1 OIS简介22
• 2.2.2 OIS和OGRE的交互22
• 2.3 BULLET物理引擎22-23
• 2.3.1 BULLET简介22-23
• 2.3.2 物理模拟流程23
• 2.4 MAPWINGIS地理信息系统引擎23-24
• 2.5 POSTGRES数据库系统及其插件24
• 2.6 FMOD声音引擎24-25
• 2.7 本章小结25-26
• 第三章 三维应急救援演练平台设计与实现26-54
• 3.1 平台需求分析以及模块划分26-30
• 3.1.1 平台总体需求分析26-27
• 3.1.2 功能模块划分27-30
• 3.2 平台结构设计与实现30-44
• 3.2.1 平台部署结构30-32
• 3.2.2 平台各模块设计32-44
• 3.3 平台涉及的关键技术44-51
• 3.3.1 地图配置文件设计44-46
• 3.3.2 碰撞检测技术的设计46-49
• 3.3.3 模型的层次化细节技术49-50
• 3.3.4 动态纹理技术50-51
• 3.4 地图配置工具的设计51-52
• 3.5 本章小结52-54
• 第四章 地理信息系统在平台中的应用54-68
• 4.1 地理信息系统模块的功能介绍54
• 4.1.1 VR和GIS交互54
• 4.1.2 人机交互功能54
• 4.1.3 演练数据分析54
• 4.2 地理信息系统模块的设计与实现54-60
• 4.2.1 公共事件接口和事件层设计55-57
• 4.2.2 地理信息显示层设计57-58
• 4.2.3 通用数据层设计58-59
• 4.2.4 数据库访问层设计59
• 4.2.5 数据库层设计59-60
• 4.3 地理信息系统部分关键技术分析60-66
• 4.3.1 底图金字塔技术60-62
• 4.3.2 人员运动趋势分析62-64
• 4.3.3 最优逃生救援路径计算64-65
• 4.3.4 GIS组态工具的设计和实现65-66
• 4.5 本章小结66-68
• 第五章 应用展示68-78
• 5.1 应用介绍68-70
• 5.1.1 应用总体介绍68
• 5.1.2 系统架构68
• 5.1.3 系统版本介绍68-69
• 5.1.4 演练系统客户端介绍69-70
• 5.2 厂区整体布局以及救援关键点的展示70-73
• 5.2.1 厂区布局展示和分析70-71
• 5.2.2 罐区布局及关键装备分析71
• 5.2.3 中控室和外操间布局及关键装备分析71-72
• 5.2.4 消防泵站布局及关键装备分析72-73
• 5.3 应急救援流程展示73-77
• 5.3.1 应急救援流程介绍73-74
• 5.3.2 应急救援过程中的虚拟现实效果展示74-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 工作总结78-79
• 6.2 工作展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-86
• 研究成果及发表的学术论文86-88
• 作者和导师简介88-90
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书90-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：460479