消防协同作战指挥三维仿真演练系统

二、货物需求及技术要求1.概述深圳第26届世界大运会将在2011年8月12日举行，为全面打赢大运消防安全保卫攻坚战，提高我市消防部队快速处置火灾事故的灭火救援能力，支队将开发三维预案辅助决策指挥系统，充分利用信息化技术手段，通过三维仿真城市地图为载体，对消防部队现已采集与开发的与地理信息相关的消防信息数据进行有机结合，直观的展现在三维地图上，配合灭火救援应急预案演练，为支队灭火救援指挥提供科学的、准确的数据依据和决策指引，确保大运会消防安保工作的圆满完成。

1.1.建设目标深圳消防支队三维预案辅助决策指挥系统要求在城市三维仿真地图的基础上，通过自身数据建设、数据整合、应用拓展、接口调用等方式，完整地集成消防各类型重点专题数据；系统需满足深圳消防支队在消防水源、数据展示、辖区管理、视频监控、消防车辆动态跟踪、辅助作战指挥以及大运消防安保等方面的需求。

开发本系统除满足当前大运消防安保的实际工作需要外，同时考虑消防部队在日常战训研讨与灭火能力评估、辅助作战指挥以及重大安全保卫活动的实际需要，达到科学开发、持续使用的目的，且预留端口，便于后期功能扩展和与其它系统接口调用。

1.2.用户的特点本系统将主要提供给消防部队使用，将为大运消防安全保卫、消防部队日常勤务保障、执勤备战提供科学的、准确的数据依据和决策指引。

1.3.假定和约束本系统要在2011年8月5日前在现场完成所有安装测试工作，并交付用户正式使用。

1.4.名词定义GIS：地理信息系统GPS:全球卫星导航系统化危评估：危险化学品危害评估HRP:广东威创针对大屏幕高清显示提供的接口协议2.项目总体要求2.1.项目建设原则深圳消防三维预案辅助决策指挥系统建设能符合我市经济发展、信息化建设水平，与国内其它省市消防三维预案辅助指挥系统相比处于领先地位；符合大运会消防安保工作实际，对全市的灭火救援工作起有力的推动作用。

还应该符合如下要求：兼容性：具备对现有基础数据信息共享和系统兼容能力，不影响现有系统的正常运行；规范性：要采用模块化、组合化、标准化设计，符合国家和消防部队相关规范，构筑通用性强的消防预案辅助决策指挥系统；开放性：为市公安局、省消防总队、部消防局等单位的相关系统开放数据、图像、语音等接口，并充分利用其它系统的现有资源；扩展性：系统设计中要充分考虑到今后业务的发展和变动，以及城市的发展导致的信息汇集、辅助指挥的升级能力，便于系统设计改造和适时扩充。

一、前言随着科技的不断发展，数字化技术在各个领域的应用越来越广泛。

在消防领域，数字化三维灭火救援预案的应用，能够提高灭火救援的效率和安全性，降低火灾事故造成的损失。

本预案旨在利用数字化三维技术，对火灾现场进行模拟和分析，为消防部队提供科学的灭火救援方案。

二、预案背景近年来，我国火灾事故频发，给人民群众的生命财产安全带来了严重威胁。

传统的灭火救援预案存在以下问题：1. 预案制定过程中，现场环境、建筑物结构等信息难以全面掌握；2. 灭火救援方案缺乏针对性，难以适应复杂多变的火灾现场；3. 预案实施过程中，指挥调度困难，灭火救援效率低下。

为解决上述问题，本预案提出利用数字化三维技术，实现火灾现场的高效模拟和分析，为消防部队提供科学的灭火救援方案。

三、预案目标1. 利用数字化三维技术，全面掌握火灾现场环境、建筑物结构等信息；2. 根据火灾现场特点，制定具有针对性的灭火救援方案；3. 提高灭火救援效率，降低火灾事故造成的损失；4. 实现消防部队指挥调度智能化，提高灭火救援成功率。

四、预案内容1. 数字化三维火灾现场模拟（1）数据采集：通过无人机、卫星遥感等技术，对火灾现场进行实时监测和数据采集，包括现场环境、建筑物结构、火势蔓延情况等。

（2）三维建模：利用采集到的数据，建立火灾现场的三维模型，包括建筑物、道路、消防设施等。

（3）火势模拟：根据火灾现场特点和火灾荷载，利用火焰模拟软件，模拟火势蔓延过程。

2. 灭火救援方案制定（1）灭火救援方案分析：根据数字化三维模拟结果，分析火灾现场的危险区域、火势蔓延方向、灭火救援难点等。

（2）灭火救援方案制定：根据分析结果，制定具有针对性的灭火救援方案，包括灭火力量部署、灭火器材使用、救援人员分工等。

3. 指挥调度智能化（1）指挥调度系统：建立数字化三维灭火救援指挥调度系统，实现灭火救援信息的实时传输和共享。

（2）智能调度算法：利用人工智能技术，实现灭火救援力量的智能调度，提高灭火救援效率。

基于应急情景的三维消防模拟演练作者：王位林唐卿来源：《中国科技博览》2013年第36期[摘要]本文通过分析传统应急演练存在的不足，结合当前计算机最新技术，提出了建立基于应用情景的三维消防模拟演练系统。

对该系统的应用现状、技术可行性、功能特点、系统优点进行了探讨，最终认为本系统虽然开发复杂，但优势明显，可与传统应急演练有机结合、优势互补，从而最大程度的减少灾害事故造成的人员伤亡和财产损失。

[关键词]三维模拟应急演练虚拟现实中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0543-020 引言近年来，各类灾害事故频发，造成了重大的人员伤亡和财产损失，同时也产生了极其恶劣的社会影响。

消防部队作为处置灾害事故的攻坚力量，因此，如何切实提高消防部队处置灾害事故的应对能力，尽量减少人员伤亡和降低财产损失是消防部队灭火救灾、抢险救援的重要课题。

1 研究背景多年来，为应对突发灾害事故，全国消防部队制定了各种各样的应急预案，并大力开展应急演练。

应急演练是在事先设想的事件（事故）条件下，应急指挥体系中各个组成部门、单位或群体的人员针对假设的特定情况，（按照应急预案）执行实际突发事件发生时各自职责和任务的排练活动，旨在使人们在突发事件时能够有序、快速、高效地加以应对，以减轻突发事件造成的损失[1]。

实践证明，应急演练可使在突发事件发生时有效减少人员伤亡和财产损失[5]，迅速从灾难中恢复正常状态[6]。

1.1 传统应急演练的局限性消防部队的传统应急演练包括实地演练和模拟训练基地演练两种方式，这两种应急演练方式在实际应用中受到一些因素制约。

（1）人力、物力、财力耗费较大。

实地演练为了尽量真实地模拟突发事件，需要耗费大量的人力、物力和财力，极大限制了实地演练的大量举行。

2005年，国航与首都机场进行应急救援演习，耗资150万元[9]。

而模拟训练基地的修建与维护，需要投入上千万的资金，且训练场地有限，目前全国消防部队只有6个模拟训练基地，支队级以下单位几乎无法组织开展模拟训练基地演练。

消防三维虚拟现实仿真系统软件需求规格说明书小组编号：20小组成员：张一帆、孟宇、谷文博、温从晓、王轶汝目录1 引言 (3)1.1 目的 (3)1.2 参考资料 (3)2 综合描述 (3)2.1 产品前景 (3)2.2 产品功能 (3)2.3用户特征 (4)2.4限制与约束 (4)2.5 用例图及序列图 (4)3 系统特性 (17)3.1 功能需求 (17)3.2系统功能架构设计 (18)3.2.1面向道具的虚拟现实消防设备仿真子系统 (18)3.2.2面向情景的虚拟现实消防实训子系统 (20)3.2.3面向消防的虚拟现实多人空间互动子系统 (21)3.2.4消防软件实训管理子系统 (21)3.2.5消防软件实训考试子系统 (22)4 非功能性需求 (24)1 引言1.1目的定义软件总体要求，作为用户和开发人员之间相互了解的基础。

提供性能要求、初步设计和对用户影响的信息，作为软件人员进行软件结构设计和编码的基础。

作为软件总体测试的依据。

1.2 参考资料htcvive设计方案VR系统开发技术要求2综合描述2.1产品前景根据调查，在消防VR这一块儿，市场接近空白，前景非常好。

2.2产品功能让学员在现场边走边学，进行设备的沉浸式使用学习与体验。

在空间范围内漫游行走，现实和虚拟环境中位移保持一致。

具有“快速移位”功能，对于超出空间安全规定范围的位置，学员可通过此功能实现位置的快速转化。

通过手柄进行操作和互动，如漫游互动、可沉浸在场景中查看设备细节的三维模型以及隐蔽部位查看等，增强学员感官认知及知识内容地真实性体验。

2.3用户特征消防人员：会使用或经过学习后能够使用VR设备2.4限制与约束经费限制：30万开发期限：2021年12月31日完成编程语言：C#、Javascript硬件限制：htcvive3D显示设备2.5 用例图及序列图总用例图：学习用例图：练习用例图：实训用例图：场景用例图：考核用例图：管理员用例图：面向道具的虚拟现实消防设备仿真子系统面向情景的虚拟现实消防实训子系统面向消防的虚拟现实多人空间互动子系统消防软件实训管理子系统消防软件实训考试子系统3系统特性3.1功能需求本项目利用三维重建技术构建逼真的虚拟消防虚拟现实三维仿真系统，实现沉浸式漫游，构造真实的三维室内虚拟场景，主要包括虚拟仓库、虚拟消防设备间、虚拟消防车等研究对象，以三维立体的方式展示室内环境以及人员、物品在虚拟环境中的相对位置，实现利用HTC vive交互设备进行沉浸式交互，构建具有交互功能的虚拟仿真系统。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810745250.6(22)申请日 2018.07.09(71)申请人 天维尔信息科技股份有限公司地址 518057 广东省深圳市高新区科技中二路软件园7号楼(72)发明人 石勇　林方湖　(51)Int.Cl.G06T 17/05(2011.01)G06T 19/00(2011.01)G06Q 10/06(2012.01)G06Q 50/26(2012.01)(54)发明名称一种三维消防指挥决策辅助系统(57)摘要本发明提供一种三维消防指挥决策辅助系统，包括三维场景消防决策模块、消防决策信息管理模块和指挥决策管理模块；所述三维场景消防决策模块包括火灾侦查单元、消防力量部署单元、人员抢救决策单元、火场排烟决策单元、火场破拆决策单元、火场供水决策单元、火场安全防护决策单元和信息发布单元；所述消防决策信息管理模块包括消防决策信息标注单元、消防决策信息上传单元和消防决策信息查看单元；所述指挥决策管理模块包括信息查看单元、人员定位显示单元和决策分析单元。

本发明提供的三维消防指挥决策辅助系统有利于快速部署兵力，有利于快速救援。

权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 108986214 A 2018.12.11C N 108986214A1.一种三维消防指挥决策辅助系统，其特征在于，包括三维场景消防决策模块、消防决策信息管理模块和指挥决策管理模块；所述三维场景消防决策模块用以构建三维场景消防决策辅助信息，包括火灾侦查单元、消防力量部署单元、人员抢救决策单元、火场排烟决策单元、火场破拆决策单元、火场供水决策单元、火场安全防护决策单元和信息发布单元；所述消防决策信息管理模块用以结合火场信息、火灾现场信息所制定的决策进行标注，以指导现场消防人员消防救援，包括消防决策信息标注单元、消防决策信息上传单元和消防决策信息查看单元；所述指挥决策管理模块用以进行信息查看和指挥决策分析，包括信息查看单元、人员定位显示单元和决策分析单元。

消防三维虚拟演练与作战标绘系统技术研究作者：邵燕萍来源：《数字技术与应用》2013年第12期摘要：本文基于实景三维地理信息技术（3D GIS）与虚拟现实技术（VR），旨在解决当前消防部队在实战演练、桌面推演和作战指挥过程中存在的问题，使消防指挥变得科学化、可视化。

本文的难点是基于DirectX通用三维渲染引擎实现三维地理信息技术与虚拟现实技术的融合，设计适合武汉消防部队的三维虚拟演练与作战标绘系统。

关键词：3D GIS VR DirectX 虚拟演练作战标绘中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）12-0155-021 概述随着经济建设的高速发展，城市规模不断扩大，火灾与其它各类灾害、社会突发事件（包括恐怖事件）等发生频率逐年增高。

消防部队作为保卫国家利益和本地区人民生命财产安全的主力军，必须全面提高指战员的指挥能力和作战能力，才能担负国家赋予我们的责任与使命。

目前，一般通过实战演练和桌面推演等方式提供消防官兵的指挥作战技能与应变能力，火灾事故发生后指挥员必须亲临现场才能了解实际情况，才能临场指挥、排兵布阵。

随着信息技术的发展，尤其是3D GIS与虚拟现实技术的发展，有望解决消防部队灭火演练劳民伤财、桌面推演纸上谈兵、作战指挥临场发挥等问题[1][2]。

2 关键技术2.1 三维地理信息技术自从2005 Google Earth面世，它提供的高分辨率遥感影像和3D直观空间信息表达、灵活方便人人会用的操作界面、标准开放的体系架构和人性化服务，打破了传统空间信息技术的思维定式，改变了人们认识和了解地球的方式，使得三维地理信息技术走进了人们的生活。

除了Google Earth的问世，国内的中地、超图也推出了自己的三维产品。

考虑到消防对虚拟现实要求的要求较高，只有开放原生的底层渲染API才能满足改造的需求，因此选用开源的World Wind作为基础平台。

2.2 虚拟现实技术虚拟现实（VR）的真正含义：把客观世界中的某一局部用电子的方式模拟出来，并能够让你进入这个世界，犹如身临其境。

三维仿真模拟训练系统（一）引言概述：三维仿真模拟训练系统是一种利用计算机技术和三维建模技术构建的虚拟训练环境，旨在通过模拟真实场景和情境，提供具有实战性的训练资源，以帮助训练对象提升技能水平和决策能力。

本文将对三维仿真模拟训练系统进行详细介绍，包括其原理、功能、应用领域、优势和未来发展方向。

正文内容：1. 原理1.1 数学模型：三维仿真模拟训练系统基于一系列数学模型，包括几何模型、物理模型、运动学模型等，通过对现实物体和运动过程进行建模和仿真，实现真实感观的模拟效果。

1.2 传感器技术：通过结合传感器技术，三维仿真模拟训练系统能够准确捕捉和反馈训练对象的动作和表现，以实时调整仿真环境和提供即时反馈，增强训练的针对性和实用性。

2. 功能2.1 场景模拟：三维仿真模拟训练系统能够模拟各种真实场景，如战场环境、航天飞行、医疗手术等，让训练对象在虚拟环境中感受到真实场景的复杂性和压力，提高应对复杂情况的能力。

2.2 交互体验：通过交互设备，训练对象可以与虚拟环境进行互动，进行各种操作和实验，同时系统能够根据训练对象的操作和反馈进行实时调整，提供个性化的训练体验。

2.3 数据分析：三维仿真模拟训练系统具备数据采集和分析功能，能够记录和分析训练对象的行为数据，包括反应时间、准确度等指标，为训练评估和改进提供数据支持。

2.4 多人协作：系统支持多人模式，多个训练对象可以在同一虚拟环境中进行训练，并进行协作和协同训练，提高团队合作能力和沟通协调能力。

2.5 定制开发：三维仿真模拟训练系统具备定制开发功能，可以根据不同的训练需求和应用领域进行定制化开发，提供个性化的训练方案和功能模块。

3. 应用领域3.1 军事训练：三维仿真模拟训练系统在军事领域得到广泛应用，可以模拟战场环境、武器操作等，提升作战能力和战时决策能力。

3.2 航空航天：在航空航天领域，三维仿真模拟训练系统能够提供飞行模拟、航天器操作等训练，培养飞行员和宇航员的技能和心理素质。