基于虛擬現(xiàn)實技術的公共建筑火災人員逃生訓練系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展以及建筑科技的進步,現(xiàn)代化的大型公共建筑越來越多得在城市中出現(xiàn)。公共建筑在滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求的同時,其火災事故也呈上升發(fā)展趨勢。近年來重特大火災事故多發(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隱患大、預防撲救困難等特點,另一方面是人員在逃生過程中的失誤以及缺乏行之有效的逃生訓練系統(tǒng)。因此,目前亟需建立成本低廉、能夠重復利用的虛擬現(xiàn)實公共建筑火災人員逃生訓練系統(tǒng)。本文在分析X3D虛擬現(xiàn)實語言特性的基礎上

2、,對虛擬公共建筑建模、虛擬火災場景建模、虛擬人員疏散場景建模以及虛擬現(xiàn)實公共建筑火災人員逃生訓練系統(tǒng)開發(fā)進行了研究。
　　以X3D虛擬現(xiàn)實語言基本的幾何節(jié)點為基礎,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備模型;利用Background背景節(jié)點和光線節(jié)點建立了虛擬環(huán)境;采用Viewpoint視點節(jié)點和NavigationInfo導航信息節(jié)點建立了虛擬導航系統(tǒng)。研究表明:利用空間坐標變

3、換技術、紋理映射技術、實例化技術和外部引用技術,可以在建模過程中避免復雜的坐標計算;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感;減少內(nèi)存占有率,提高渲染速度和質(zhì)量,并實現(xiàn)結(jié)構化、層次化建模。
　　利用大渦模擬FDS軟件模擬了公共建筑火災場景,提出了有限細胞法在虛擬空間中呈現(xiàn)FDS模擬的火災發(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情況下自由人群的疏散情況,結(jié)合X3D虛擬建模語言

4、的位置和方向差值器節(jié)點將模擬結(jié)果有效地展現(xiàn)出來;使用KeySensor按鍵傳感器節(jié)點、Collision碰撞檢測節(jié)點和Script腳本節(jié)點建立了受控人員疏散模型。研究表明:有限細胞法可以準確地呈現(xiàn)虛擬火災場景;利用探測器節(jié)點、差值器節(jié)點、碰撞檢測節(jié)點和腳本節(jié)點可以建立沉浸感強的虛擬人員疏散模型。
　　以典型的高鐵站公共建筑為例,建立了具有多種訓練模式的虛擬現(xiàn)實高鐵站火災人員逃生訓練系統(tǒng)。通過訓練者的訓練可以發(fā)現(xiàn):本文所建立的虛擬現(xiàn)