[实用新型]一种多人灭火训练使用的仿真火焰交互装置

说明书

本实用新型公开了一种多人灭火训练使用的仿真火焰交互装置，将显像板设置在壳体内部；显像板、显像模块、音效模块、控制模块均进行电性连接；控制模块通过与环境信号接收模块、光频信号接收模块及炎光控制模块之间的电性连接；环境信号接收模块、光频信号接收模块输出电信号给予控制模块；控制模块通过电性连接控制显像模块；显像模块电性连接显像板并输出；控制模块电性连接驱动电路模块，运动模块；驱动电路模块驱动运动模块；控制模块电性连接音效模块；音效模块与音效放音模块、交互语音逻辑电性连接；采用了内投影式火焰仿真技术，具有仿真火焰流畅、能耗极低；功耗小和静音功能的特征。

技术领域

本实用新型涉及消防安全训练装置，尤其涉及一种多人灭火训练使用的仿真火焰交互装置。所涉及的是应用于消防安全训练以及消防科普教学中所用到的仿真火焰交互装置。特别是涉及到其可通过串联信号的方式组成理论上的无限量台数菊花链式的大型火场仿真，以供受训群体进行大型的多人配合消防训练以及科普活动中多人同时进行交互灭火学习。同时，本实用新型专利还涉及到一项火焰仿真技术，首次在消防虚拟训练中的应用。

背景技术

目前，由于社会对于减灾防灾的社会需求，造成了虚拟消防训练和科普的实际需求，从而延伸出虚拟消防灭火训练器，虚拟消防灭火训练器的主体是虚拟仿真火焰交互装置，一般基本分为三个部分：火焰仿真部分、交互接收处理部分和运输箱体，按照其主体火焰仿真部分分类在本技术领域中主要有三种

1、气流仿真火焰：此技术旨在利用气流的流动，带动轻质材料做无序运动，仿真火焰的燃烧动作，配合红色和黄色灯光照射在材料上，形成漫反射，仿真火焰的色彩。此类仿真火焰的主要部件就是鼓风机，目前市场上主要有风轮式贯通风机和增压式涵道风机两种为主要设备，配合大功率彩色LED透镜组合作为火焰色彩，片状或者桶状白色或者红色轻质绢绸作为火焰仿真体。形成宽度在500-1200mm宽幅的仿真火焰交互装置。

a)优点：具有交互真实感，火焰运动形态最为真实，比较适合空旷的室内进行训练；

b)缺点：风机噪音过大，受环境影响较大，尤其强光和有风的环境中，无法使用。由于风机电机耗电量较大(我们的前一代产品的功耗为750W)，即使配置了大功率电瓶(锂电池配置价格非常高)，使用的时间也是有限的，一般不超过一个小时。

2、屏幕仿真火焰：此技术旨在利用液晶屏显示，通过模型动画进行火焰仿真，其主要的火焰仿真设备为电脑主机和较大的液晶显示屏幕，接受部分与屏幕进行分体装配。

a)优点：适用于较小的室内进行科普使用，固定后维护比较简单；

b)缺点：由于其火焰的仿真是靠模型动画生成的，具有不可避免的循环播放状态，造成火焰仿真度较差，有些产品甚至会有火焰卡动的现象，体验感极差。由于屏幕加主机的结构造成此技术主要只能用于固定的室内。由于屏幕和交互传感器的限制，在强光环境下，容易失灵，无法正常使用。这种技术由于用电量较大(1000W左右)，很难支持移动式应用。

3、LED显收一体化仿真火焰：由LED显示点阵和底部的接收传感器形成一体化显收装置，通过LED显像由仿真火焰算法生成的火焰点阵。由于LED点阵的计算量较小，所以不需要PC机渲染，只需要ESP32单片机即可进行仿真。这样既降低了设备成本，又可以借助LED的高亮度，有效的抗光，能够在有遮挡的户外进行交互训练。

a)优点：一体化设备，便于移动和进行户外体验。由于使用了单片机控制，使得开机和关机时有较快的速度，并且硬件的成本较低，与LED的较高成本形成互补，总体没有增加过高的硬件成本，而解决了前两项技术中的低抗光性。

b)缺点：由于使用的是间距较大的LED点阵(LED点阵间距越小，LED的密度就越大，价格成指数级增加)，形成的仿真火焰较为不真实。同时由于适应于户外环境中的LED本身的功耗相对较大(常用尺寸功耗为150-250W，尚低于前两个技术的实际功耗，与本专利中的技术相比而言)，制约了其便携移动性和户外体验场所。