本文關(guān)鍵詞：面向石化消防的三維應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石油化工行業(yè)作為國家的重點支柱產(chǎn)業(yè),對國家經(jīng)濟命脈有著至關(guān)重要的作用。由于石油化工企業(yè)火災(zāi)事故發(fā)生具有其特殊性以及滅火救援任務(wù)具有極大的危險性,故合適的消防應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)成為了預(yù)防控制事故發(fā)生和開展應(yīng)急救援活動的有效途徑和重要工作。傳統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)大多是以文字、圖片和視頻等為理論依托,實際可操作行差,很難滿足控制事故發(fā)生的要求。相對于應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng),傳統(tǒng)也采用的實戰(zhàn)訓(xùn)練方式來避免事故發(fā)生具有很大的問題和局限性,諸如訓(xùn)練具有一定的危險性、訓(xùn)練會消耗大量的人力物力等方面的問題,同時還受到裝置裝備和人員的限制,嚴重影響企業(yè)正常生產(chǎn)活動。隨著計算機軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展,利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬實戰(zhàn)環(huán)境并進行決策指揮和技能訓(xùn)練,為石化消防演練和石化事故處理都帶來革命性的創(chuàng)新。這種新型科技主要是以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)為支撐,解決了以往訓(xùn)練模式和事故災(zāi)害勘察評估中存在的諸多弊端。由于三維應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)具有的種種優(yōu)勢,國內(nèi)外很多企業(yè)科研院所都展開了這方面的研究。而如何在實戰(zhàn)應(yīng)用中最大限度地發(fā)揮應(yīng)急預(yù)案的作用,以及三維消防應(yīng)急預(yù)案的構(gòu)建與管理,是值得深入研究和探討的問題。本文成功的將虛擬現(xiàn)實技術(shù)、計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)應(yīng)用到了石化消防演練行業(yè),基于消防空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)建,結(jié)合自主研發(fā)平臺i4-Factory,采用先進高速的三維渲染引擎技術(shù),對事故模擬與分析,消防活動抽象建模,消防應(yīng)急預(yù)案的構(gòu)建與管理,以及應(yīng)急預(yù)案的智能化生成方法做了大量的研究,搭建了面向石化行業(yè)的三維應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)。主要研究的內(nèi)容包括：(1)設(shè)計出了一套易擴展而又兼容性強的平臺級應(yīng)用系統(tǒng)總體架構(gòu),該平臺可以劃分幾個不同的層次；為平臺設(shè)計了數(shù)據(jù)的基本流向：設(shè)計了一套適用于此平臺的安全性高的消防數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。(2)研究了事故模擬可視化和模型分析算法。通過引進粒子系統(tǒng)等高速渲染技術(shù),實時仿真模擬事故發(fā)生的基本形態(tài)和變化趨勢；通過應(yīng)用數(shù)學(xué)分析模型,針對一些類型的事故做了數(shù)值化的模擬與分析,輔助救援決策。(3)根據(jù)對石化消防作戰(zhàn)與力量部署研究,將現(xiàn)實世界中的消防參與元素與消防任務(wù)抽象到了概念世界,建立了消防角色與消防動作模型,并進一步實例化角色與動作。用戶通過單個或是一系列角色選擇與動作職能匹配完成消防任務(wù),系統(tǒng)為用戶提供了虛擬化的消防演練可視化操作平臺。(4)根據(jù)多角色多動作模型的基本建立,系統(tǒng)研究開發(fā)了預(yù)案邏輯編輯器,為用戶提供了可視化的預(yù)案生成編輯方法。通過對人工智能技術(shù)的調(diào)研學(xué)習(xí),嘗試實現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的智能化生成方法。針對構(gòu)建的預(yù)案,系統(tǒng)提供了預(yù)案播放控制機制與預(yù)案評估方法,通過人性化的交互式預(yù)案查看和根據(jù)實際需求對預(yù)案做出的有效評估,可以有針對性的修改存在問題的預(yù)案,也可以將符合需求的預(yù)案系統(tǒng)作為經(jīng)典案例存入預(yù)案庫以擴展系統(tǒng)功能。系統(tǒng)設(shè)計的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在：(1)通過研究消防作戰(zhàn)與任務(wù)實施,大膽建立從現(xiàn)實世界到比特世界的消防模型,并首次利用可視化操作面板的方法來編輯生成三維應(yīng)急預(yù)案,并為用戶提供了全方位、多角度、人性化的交互式操作方式查看預(yù)案,完成了傳統(tǒng)文本性預(yù)案到數(shù)字化預(yù)案的信息轉(zhuǎn)換。(2)基于i4-Factory平臺的渲染引擎機制,搭建了具有多種類型石化工廠模型的虛擬物理環(huán)境,采用CUDA高速并行算法,將多種數(shù)學(xué)物理模型應(yīng)用到了消防應(yīng)急預(yù)案中。(3)大膽嘗試了人工智能相關(guān)技術(shù)在消防應(yīng)急預(yù)案中的應(yīng)用,探討了人機交互式智能預(yù)案生成和全智能化的消防預(yù)案演練方法。
【關(guān)鍵詞】：石化消防 三維應(yīng)急預(yù)案 事故模擬分析 輔助決策
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X937;X932
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 緒論12-19
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案構(gòu)建研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3 論文研究內(nèi)容及意義16-17
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)17-19
• 2 系統(tǒng)總體設(shè)計研究分析19-24
• 2.1 三維石化應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)的特性19-20
• 2.2 三維石化應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)20-21
• 2.3 三維石化應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)的總體架構(gòu)21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 3 系統(tǒng)實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)研究24-36
• 3.1 消防作戰(zhàn)抽象建模技術(shù)25-26
• 3.2 三維應(yīng)急預(yù)案構(gòu)建技術(shù)26-28
• 3.3 智能化消防預(yù)案技術(shù)28-30
• 3.3.1 人機交互式智能化消防預(yù)案28-29
• 3.3.2 機器學(xué)習(xí)式智能化消防預(yù)案29-30
• 3.4 高斯模型可視化高速并行算法30-35
• 3.4.1 二維網(wǎng)格模擬算法32-33
• 3.4.2 三維體數(shù)據(jù)模擬算法33-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 4 系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)36-52
• 4.1 三維石化應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)功能模塊設(shè)計36-37
• 4.2 石化應(yīng)急數(shù)據(jù)庫管理模塊37-39
• 4.3 石化應(yīng)急消防作戰(zhàn)抽象建模模塊39-42
• 4.3.1 消防作戰(zhàn)多角色添加40-41
• 4.3.2 消防作戰(zhàn)多動作添加41-42
• 4.4 三維石化應(yīng)急預(yù)案實現(xiàn)模塊42-44
• 4.5 石化應(yīng)急預(yù)案可視化功能模塊44-51
• 4.5.1 可視化功能實現(xiàn)44-50
• 4.5.2 效率對比分析50-51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 5 系統(tǒng)測試與人機交互操作52-57
• 5.1 三維石化應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)測試52-54
• 5.2 三維應(yīng)急預(yù)案播放與評估54-56
• 5.2.1 三維應(yīng)急預(yù)案播放控制54-55
• 5.2.2 三維應(yīng)急預(yù)案評估55-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 6 總結(jié)與展望57-59
• 6.1 總結(jié)57-58
• 6.2 展望58-59
• 參考文獻59-62
• 致謝62-64
• 個人簡歷64
• 軟件著作權(quán)64
• 參加項目情況64

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