[发明专利]一种基于虚拟现实的灭火器教学系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种基于虚拟现实的灭火器教学系统和方法。

背景技术

人们的生活离不开火，但是火如果使用不当或管理不好，就会发生火灾，严重威胁人们的生活，我们每个人都可能成为火灾的元凶或受害者。消防一是火灾的预防，二是灭火；为了提高人们的消防意识，近几年来，很多单位和企业会邀请专业人员进行消防知识宣讲并且进行消防灭火演练或培训。目前在消防灭火演练或培训中，往往都是使用正规灭火器进行操作演示，不仅成本高，而且正规灭火器的灭火剂经常容易污染环境，加之培训人员很难一次使用灭火器后就能熟练掌握和正确使用灭火器材，所以常常需要多次使用才能完全掌握，这也增加了消防灭火演练或培训过程中灭火器的使用量。这些消防灭火演练或培训使用的均是真实火源，因此在演练或培训过程中存在较大的安全隐患。

为了解决上述问题，有人提出了专门用于教学用的模拟灭火器。如授权公告号为CN102411868B的中国发明专利中公开了一种灭火器仿真教学装置，该装置由以发射超声波代替灭火剂的模拟灭火器罐和以接收超声波而至熄火的灭火源构成，其中设置于模拟灭火器罐上的超声波测距模块通过其主控单元控制发射超声波，模拟火源中的超声波测距模块接收到该超声波后，根据控制软件设定的喷射距离及其他操作要求是否符合要求，而控制其鼓风机是否停止吹动象征火焰的红色丝绸，以示实现灭火，并适时向操作者语音提示操作的正确与否。可见，上述发明专利灭火器仿真教学装置通过声光电模拟火源，消除了灭火气模拟训练时的安全隐患，能够在各种环境下进行无污染的消防训练。现有技术中教学用的模拟灭火器虽然解决了安全隐患以及环境污染的问题，但是还是要通过各个硬件设备实现，因此在使用过程中肯定会存在磨损和损坏等现象，仍然存在使用成本高以及使用局限性大的问题。

虚拟现实技术是利用计算机模拟产生一个三维的虚拟世界，为使用者提供视觉、听觉、触觉等感官上的模拟，让使用者产生身临其境的感受，可以实时地观察虚拟世界内的食物，并与之进行交互。目前，虚拟现实技术的应用范围非常广泛，在工程设计、飞行模拟、教育培训、游戏娱乐等方面得到广泛应用。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于虚拟现实的灭火器教学系统，该系统通过对火灾和灭火器的虚拟现实构建，与体感控制器对双手在虚拟现实中的映射，实现灭火器教学的真实还原，节约了实验器材，降低了对危险及有限的设备操作训练的局限性，拥有更真实的裸手操作效果，具有成本低、不存在安全隐患以及不会产生环境污染的优点。

本发明的第二目的在于提供一种基于虚拟现实的灭火器教学方法。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种基于虚拟现实的灭火器教学系统，包括智能终端以及与智能终端连接的体感控制器；

所述体感控制器，用于获取监测范围内双手的手腕手指关节位置方向信息，并且发送至智能终端；

所述智能终端中设置有手势识别模块、虚拟场景模块、操作模块、喷雾驱动模块和火焰控制模块；

所述手势识别模块，用于接收体感控制器发送的双手的手腕手指关节位置方向信息，根据双手的手腕手指关节位置方向信息识别出手势动作信息；

所述虚拟场景模块，用于搭建虚拟场景中的物体并赋予属性；所述虚拟场景模块中搭建的物体包括可交互物体和不可交互物体；所述可交互物体包括虚拟场景中搭建的灭火器模型、双手模型和喷雾模型；所述不可交互物体包括火焰模型；

所述操作模块，用于针对虚拟场景中搭建的可交互物体进行相应操作，其中包括用于根据手势动作信息驱动虚拟场景中的双手模型动作以及用于根据双手模型动作驱动灭火器模型进行相应动作，实现双手操作灭火器的模拟；

所述判定模块，用于根据灭火器模型进行的相应动作判定虚拟场景是否要进入喷雾状态；

所述喷雾驱动模块，用于在虚拟场景进入喷雾状态时，根据操作模块驱动的灭火器模型进行的动作，驱动在虚拟场景中灭火器模型的喷口处出现喷雾模型，模拟灭火器喷出喷雾；

所述火焰控制模块，用于在虚拟场景中喷雾模型与火焰模型接触的次数超过一定值时，控制虚拟场景中的火焰模型消失，模拟灭火。