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专利号: 2019103065617
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种船舶险情逃生模拟培训系统,其特征在于:包括船舱大环境数据单元、巡航检测单元、消防运维设备信息单元、信息传输单元、云端服务器单元、中央信息处理与控制单元、险情综合模拟仿真单元、本地数据库管理单元以及交互操作控制单元;

所述船舱大环境数据单元实时采集船舶险情的环境信息,采集后的环境信息数据由CPU处理器进行处理,处理后的数据通过信息传输单元传输至云端服务器;

所述巡航检测单元通过GPS或北斗与UWB融合三维室内外定位方法针对不同环境实时获取位置信息,并计算人员的具体的三维空间位置坐标,通过信息传输单元传输至云端服务器单元;

具体的,巡航检测单元采用GPS或北斗与UWB融合,其中用户人员佩戴定位手环、标签安全帽和标签胸牌,在船舱内、船舶甲板上以及工作间安装定位基站,GPS或北斗与UWB融合定位系统针对不同环境实时获取的位置信息进行实况拟合,根据融合算法判断人员具体位置,在船舱内部使用UWB超宽带定位方法,在甲板处使用北斗定位系统,在船舱与外部的交汇处使用北斗与UWB融合定位法,将北斗信号加入UWB室内定位数据,使用加权融合算法融合数据输出,精度控制在20cm‑30cm,运用融合计算方法实时计算出工作人员的三维具体空间位置坐标,根据三维具体空间位置坐标中的Z坐标判断用户身处船舱具体层数;

所述消防运维设备信息单元存储船舱消防设备的管理信息和位置信息,并通过信息传输单元传输至云端服务器单元;

所述信息传输单元用于接收船舱大环境数据单元、巡航检测单元和消防运维设备信息单元所采集的信息,并将经过转换处理后的数据信息传递至中央信息处理与控制单元,所述中央信息处理与控制单元将接受的数据信息进行整合分别传输给险情综合模拟仿真模块和本地数据库管理单元;中央信息处理与控制单元还与交互操作控制单元连通;

所述险情综合模拟仿真包括烟雾弥漫模拟仿真和火焰蔓延模拟仿真;所述交互操作控制单元包括虚拟仿真模块和半实物仿真模块;

所述本地数据库管理单元将所有相关数据保存至本地数据库,本地数据库提供系统操作人员随时查看和档案备份;所述险情综合模拟仿真模块中的烟雾弥漫模拟仿真根据中央信息处理与控制单元获得的经过过滤分类计算处理的,视频粒子捕捉传感器以及烟雾传感器获取的数据进行实况模拟仿真,模拟出动态的烟雾弥漫效果;所述险情综合模拟仿真模块中的火焰蔓延模拟仿真根据火焰模拟器发散的紫红外复合能量,通过紫红外传感器探测,数据反馈到模拟系统中,模拟出动态的火焰动态蔓延效果。

2.根据权利要求1所述的船舶险情逃生模拟培训系统,其特征在于:所述船舱大环境数据单元采用Raspberry pi 3Model B+开发板,并集成有多传感综合模拟器、烟雾喷散机和火焰模拟器,Raspberry pi 3Model B+开发板上设有Broadcom BCM2837B0系统芯片,ARM Cortex‑A53四核CPU,支持2.4GHz和5GHz双频WiFi及蓝牙4.2网络接口;所述多传感综合模拟器包括烟雾传感器、视频粒子捕捉传感器、紫红外传感器和温湿度传感器;所述火焰模拟器通过发散紫红外复合能量取代明火;船舱大环境数据单元的所有传感信息实时收集完成后交由Raspberry pi 3Model B+开发板CPU中心采用决策及融合法对数据进行判别和分类,并采用卡尔曼滤波法与人工神经网络法结合,对数据进行过滤和融合处理,再通过信息传输单元中的网关传输到云端服务器单元。

3.根据权利要求1所述的船舶险情逃生模拟培训系统,其特征在于:所述信息传输单元采用5G通信方法将信息传递给中央信息处理与控制单元,信息传输单元中设有通信模组,通信模组采用NB‑IoT芯片:Boudica芯片,支持3GPP标准协议,支持IP/UDP/CoAP协议,支持eDRX和PSM省电模式,Boudica芯片设有对应传感器接口并实时收集传感器的数据传输至云端服务器单元;所述云端服务器单元为网络端通讯和信息管理平台,云端服务器单元接收、处理和输出相应数据,其中将信息传输单元传输过来的数据根据用户先前设定的SDK快速进行分配存储,用户从中央信息处理与控制单元提出申请,云端服务器快速做出响应,将数据传输给中央信息处理与控制单元。

4.根据权利要求1所述的船舶险情逃生模拟培训系统,其特征在于:所述虚拟仿真模块基于三维游戏引擎搭建和完善虚拟现实场景,虚拟现实场景搭建完成后连接体感设备套装;所述体感设备套装包括体感背心、万能方向仪、场景交融显示设备和三维立体全景音效系统,用户体验人员穿戴体感背心并戴上场景交融显示设备然后站在万能方向仪上,虚拟现实场景中的运动方向由用户在万能方向仪上进行控制,所有界面以及动作的交互通过场景交融显示设备语音交互功能进行。

5.根据权利要求1所述的船舶险情逃生模拟培训系统,其特征在于:所述半实物仿真模块中,用户佩戴半透明式头戴显示器和无线体感背心,该半透明式头戴显示器中设有HPU 

2.0处理器、Intel64微处理器、全息透镜、若干环境感应摄像头、麦克风和环境光传感器,体感背心根据不同的环境来进行自适应。

6.根据权利要求4所述的船舶险情逃生模拟培训系统,其特征在于:所述场景交融显示设备采用4K分辨率、144HZ刷新率的4英寸DOLED屏,场景交融显示设备配置有麦克风、USB3.0、蓝牙、DP1.2、G‑sensor校正、Gyroscope陀螺仪、Proximity距离感测器和瞳距感测器。