基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的公共建筑火災(zāi)人員逃生訓(xùn)練系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及建筑科技的進(jìn)步,現(xiàn)代化的大型公共建筑越來(lái)越多得在城市中出現(xiàn)。公共建筑在滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求的同時(shí),其火災(zāi)事故也呈上升發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái)重特大火災(zāi)事故多發(fā)生在公共建筑中,其原因一方面是公共建筑本身具有火災(zāi)隱患大、預(yù)防撲救困難等特點(diǎn),另一方面是人員在逃生過(guò)程中的失誤以及缺乏行之有效的逃生訓(xùn)練系統(tǒng)。因此,目前亟需建立成本低廉、能夠重復(fù)利用的虛擬現(xiàn)實(shí)公共建筑火災(zāi)人員逃生訓(xùn)練系統(tǒng)。本文在分析X3D虛擬現(xiàn)實(shí)語(yǔ)言特性的基礎(chǔ)上

2、,對(duì)虛擬公共建筑建模、虛擬火災(zāi)場(chǎng)景建模、虛擬人員疏散場(chǎng)景建模以及虛擬現(xiàn)實(shí)公共建筑火災(zāi)人員逃生訓(xùn)練系統(tǒng)開(kāi)發(fā)進(jìn)行了研究。
　　以X3D虛擬現(xiàn)實(shí)語(yǔ)言基本的幾何節(jié)點(diǎn)為基礎(chǔ),結(jié)合3D Studio Max軟件建立了全尺寸虛擬公共建筑模型及其中的虛擬輔助疏散消防設(shè)備模型;利用Background背景節(jié)點(diǎn)和光線節(jié)點(diǎn)建立了虛擬環(huán)境;采用Viewpoint視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)和NavigationInfo導(dǎo)航信息節(jié)點(diǎn)建立了虛擬導(dǎo)航系統(tǒng)。研究表明:利用空間坐標(biāo)變

3、換技術(shù)、紋理映射技術(shù)、實(shí)例化技術(shù)和外部引用技術(shù),可以在建模過(guò)程中避免復(fù)雜的坐標(biāo)計(jì)算;在不增加多邊形數(shù)量的前提下,使立體空間造型更具真實(shí)感;減少內(nèi)存占有率,提高渲染速度和質(zhì)量,并實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化、層次化建模。
　　利用大渦模擬FDS軟件模擬了公共建筑火災(zāi)場(chǎng)景,提出了有限細(xì)胞法在虛擬空間中呈現(xiàn)FDS模擬的火災(zāi)發(fā)展和煙氣蔓延結(jié)果;采用基于SFPE模型的Pathfinder疏散模擬軟件模擬得到火災(zāi)情況下自由人群的疏散情況,結(jié)合X3D虛擬建模語(yǔ)言

4、的位置和方向差值器節(jié)點(diǎn)將模擬結(jié)果有效地展現(xiàn)出來(lái);使用KeySensor按鍵傳感器節(jié)點(diǎn)、Collision碰撞檢測(cè)節(jié)點(diǎn)和Script腳本節(jié)點(diǎn)建立了受控人員疏散模型。研究表明:有限細(xì)胞法可以準(zhǔn)確地呈現(xiàn)虛擬火災(zāi)場(chǎng)景;利用探測(cè)器節(jié)點(diǎn)、差值器節(jié)點(diǎn)、碰撞檢測(cè)節(jié)點(diǎn)和腳本節(jié)點(diǎn)可以建立沉浸感強(qiáng)的虛擬人員疏散模型。
　　以典型的高鐵站公共建筑為例,建立了具有多種訓(xùn)練模式的虛擬現(xiàn)實(shí)高鐵站火災(zāi)人員逃生訓(xùn)練系統(tǒng)。通過(guò)訓(xùn)練者的訓(xùn)練可以發(fā)現(xiàn):本文所建立的虛擬現(xiàn)