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也就是說(shuō)，在系統(tǒng)中，人們的目的是使計(jì)算機(jī)及其他傳感器組成的信息處理系統(tǒng)去盡量“滿足”人的需要，而不是強(qiáng)迫人去“湊合”那些不很親切的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在安全工程中應(yīng)用的領(lǐng)域

綜合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)，筆者認(rèn)為安全工程在以下方面可充分應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：

科學(xué)研究、實(shí)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果的真實(shí)化再現(xiàn)

安全科學(xué)的研究成果需要用直觀的形式表示出來(lái)，使用技術(shù)與多媒體及可視化技術(shù)相結(jié)合，可以創(chuàng)造一種虛擬的真實(shí)環(huán)境，可以將孤單的研究公式、計(jì)算數(shù)值用完全真實(shí)的立體效果表示出來(lái)，并且公務(wù)員之家版權(quán)所有人們可以交互式地控制這種表示結(jié)果，可以通過(guò)動(dòng)態(tài)改變參數(shù)（這種改變不一定要由人輸入數(shù)據(jù)，而可以由人操縱某種設(shè)備，如數(shù)據(jù)手套等進(jìn)行近乎自然的交互方式）來(lái)觀察計(jì)算結(jié)果。

安全性能設(shè)計(jì)

任何社會(huì)產(chǎn)品（也包括安全產(chǎn)品）都應(yīng)該有其自身的安全性。而人們?cè)诋a(chǎn)品未生產(chǎn)出前，是無(wú)法真實(shí)感受其安全性的，而技術(shù)可以預(yù)先為其提供一種虛擬的真實(shí)產(chǎn)品模型，讓設(shè)計(jì)者和使用者在產(chǎn)品付諸生產(chǎn)之前就能親身感受到該產(chǎn)品的安全性能，從而為設(shè)計(jì)者提供改進(jìn)的依據(jù)。

救災(zāi)指揮決策

發(fā)生事故時(shí)，救災(zāi)指揮者一方面需要準(zhǔn)確掌握事故現(xiàn)場(chǎng)的情況，另一方面要了解事故可能的發(fā)展趨勢(shì)，甚至有時(shí)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮（如主要事故處理專家一時(shí)無(wú)法到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)），這時(shí)可以應(yīng)用技術(shù)與其它模擬技術(shù)相結(jié)合的方式來(lái)完成。此外，還可以利用技術(shù)來(lái)模擬未發(fā)生的事故，進(jìn)行對(duì)人員的訓(xùn)練工作。

）日常安全教育與避災(zāi)訓(xùn)練

可以針對(duì)某些事故及一定區(qū)域建造事故模擬和訓(xùn)練的系統(tǒng)，讓人們?cè)谡鎸?shí)的環(huán)境中接受事故預(yù)防的教育及事故搶險(xiǎn)人員的操作訓(xùn)練，從而提高人們對(duì)事故的感知度及搶險(xiǎn)人員的技術(shù)操作水平和戰(zhàn)斗力。

安全工程虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由于安全工程涉及范圍廣泛，所以對(duì)不同領(lǐng)域的安全工程系統(tǒng)的側(cè)重面就可能有所不同。本文以大空間建筑火災(zāi)系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中國(guó)礦業(yè)大學(xué)合作，針對(duì)大空間建筑火災(zāi)的特點(diǎn)，建立了大空間建筑火災(zāi)系統(tǒng)。這是國(guó)內(nèi)目前安全領(lǐng)域所建立的唯一系統(tǒng)。建筑火災(zāi)的系統(tǒng)主要有兩個(gè)方面，一是要考慮建筑物本身的結(jié)構(gòu)模型的真實(shí)性；二是火災(zāi)模擬的真實(shí)性。本文論述的大空間建筑火災(zāi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括兩個(gè)模型、兩個(gè)接口及一套外圍設(shè)備，即：

建筑物真實(shí)感三維立體模型系統(tǒng)；

火災(zāi)煙氣及火焰模型系統(tǒng)；

三維模型運(yùn)動(dòng)及控制接口；

外圍設(shè)備與兩個(gè)模型的接口；

虛擬現(xiàn)實(shí)外圍設(shè)備系統(tǒng)；

各部分關(guān)系，如圖所示：

圖大空間公用建筑火災(zāi)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

使用者通過(guò)外圍設(shè)備系統(tǒng)經(jīng)由主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用外圍設(shè)備，例如：計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套等操作設(shè)備，通過(guò)三維模型運(yùn)動(dòng)控制接口程序控制建筑物及火災(zāi)的運(yùn)動(dòng)。建筑物模型及火災(zāi)模型本身由專用三維處理程序建立，具有真實(shí)三維立體感。經(jīng)過(guò)控制運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)模型，通過(guò)外圍設(shè)備與模型接口程序，將結(jié)果顯示輸出到外圍設(shè)備，例如：計(jì)算機(jī)顯示器、立體眼睛等。操作者可以根據(jù)這一循環(huán)的結(jié)果，決定下一個(gè)循環(huán)的操作過(guò)程。從而經(jīng)過(guò)不停地循環(huán)，達(dá)到真實(shí)模擬和實(shí)時(shí)控制的操作環(huán)境。

用戶可以使用鼠標(biāo)，控制人員在建筑物中漫游，例如：按動(dòng)鼠標(biāo)左鍵，然后移動(dòng)鼠標(biāo)可以沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；按動(dòng)鼠標(biāo)右鍵，左右移動(dòng)鼠標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)建筑物的左右旋轉(zhuǎn)用上下光標(biāo)鍵，可以上下移動(dòng)建筑物。用戶也可以使用數(shù)據(jù)手套拾取滅火器并對(duì)其進(jìn)行開(kāi)啟操作，以實(shí)現(xiàn)滅火的操作；可以用大拇指按動(dòng)模擬人對(duì)滅火器開(kāi)關(guān)的操作，從而使人感覺(jué)到似乎是在真實(shí)地操作滅火器。而用戶若通過(guò)立體眼睛觀察時(shí)所得到的三維模型為具有極強(qiáng)的深度感的三維物體，即兩個(gè)有前后距離的物體，看起來(lái)其間有一段真實(shí)的距離前邊的物體似乎是在計(jì)算機(jī)屏幕外邊。

系統(tǒng)軟件支撐環(huán)境和硬件設(shè)備的選擇

系統(tǒng)軟件支撐環(huán)境選擇是建立真實(shí)感模型及控制的關(guān)鍵。選擇時(shí)，要考慮程序的使用范圍。硬件設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件來(lái)決定。

模型的建立，可采用專用的軟件系統(tǒng)，例如：×、等，然后再使用專用的轉(zhuǎn)換軟件轉(zhuǎn)換到所使用的三維開(kāi)發(fā)環(huán)境中；還可以直接用三維開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行開(kāi)發(fā)，例如：、×及虛擬現(xiàn)實(shí)專用軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)等。本系統(tǒng)采用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，調(diào)用三維立體圖形接口建立模型。是公司開(kāi)發(fā)的三維圖形繪制接口，它可以運(yùn)行在多種系統(tǒng)中，因而具有應(yīng)用范圍廣泛的特點(diǎn)。

選擇計(jì)算機(jī)主系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)的運(yùn)行速度、顯示卡的性能等指標(biāo)。專業(yè)的系統(tǒng)可以采用專用的工作站。本系統(tǒng)采用機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)為Ⅱ，內(nèi)存為，顯示卡采用，顯示內(nèi)存為。所采用的輸入設(shè)備應(yīng)考慮人員操作的方便及功能的多樣性。如果只要完成基本的漫游功能，則普通的鼠標(biāo)即可完成。若需要人員對(duì)操作的物體如門(mén)、消防器材等有真實(shí)感知，則需配備數(shù)據(jù)手套等設(shè)備。本系統(tǒng)的輸入設(shè)備選擇了羅技鼠標(biāo)及數(shù)據(jù)手套。選擇輸出設(shè)備時(shí)，需考慮應(yīng)用者想達(dá)到的真實(shí)感程度，如只需普通的漫游，可以使用大屏幕即可，若想操作人員能夠達(dá)到沉浸感，則需配備有立體眼鏡及高性能立體顯示頭盔等外圍設(shè)備。本系統(tǒng)使用普通的顯示器及立體眼鏡作為輸出設(shè)備。公務(wù)員之家版權(quán)所有

結(jié)論

筆者論述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在安全工程中應(yīng)用的原理和技術(shù)路線。綜上所述，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠真實(shí)再現(xiàn)客觀環(huán)境，使人能充分沉浸由其年所創(chuàng)造的人工環(huán)境中實(shí)現(xiàn)感知模擬的現(xiàn)實(shí)，因而對(duì)于安全工程中的培訓(xùn)、指揮以及性能設(shè)計(jì)等多方面具有重要意義。隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、體視化技術(shù)的進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將在模型及設(shè)備方面越來(lái)越能適應(yīng)這些系統(tǒng)的要求。

安全工程可以在科學(xué)研究成果真實(shí)化再現(xiàn)、安全產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)、事故救災(zāi)指揮、安全教育與培訓(xùn)等多個(gè)方面應(yīng)用系統(tǒng)。

安全工程應(yīng)用技術(shù)的方法是多種多樣的，文中所論述的建筑火災(zāi)系統(tǒng)可以為構(gòu)建其他安全工程系統(tǒng)所借鑒。

安全工程系統(tǒng)可以采用高、中、低各種檔次，所選擇的硬件和軟件也有所不同。初步研究時(shí)可以采用比較廉價(jià)的硬件和軟件系統(tǒng)，例如：硬件采用普通鼠標(biāo)、普通立體眼鏡；軟件采用、×等免費(fèi)開(kāi)發(fā)程序等。

要達(dá)到真實(shí)模擬環(huán)境系統(tǒng)，如山川、河流、人、火焰、煙流、樹(shù)木等高度復(fù)雜的自然體，還需要將技術(shù)與體視化等技術(shù)結(jié)合才能完成。