核辐射事故应急疏散演练虚拟仿真实验
Emergency Evacuation Drill Virtual Simulation Experiment of Nuclear Radiation Accident
(1)实验方法描述:
1) 学生登录“核辐射事故应急疏散演练虚拟仿真实验”项目的管理与实验网站平台(http://3d-stereovision.com:800/ncwu/nuclear/ ),通过“主页”菜单里面的“项目简介视频”和“教学引导视频”进行实验前的强化预习和熟悉软件使用与操作方法。
图1 网站平台主页
2) 学生浏览网站平台资源,了解实验背景、授课教师团队和实验内容,认真学习核应急相关的理论知识,做好实验准备工作。
图2 实验背景及内容预习
3) 学生开始在线实验,首先进行“实验认知”的学习,并完成自主考核,掌握基本的理论知识和实验操作方法。其次根据指导教师预设的演练背景和发布的任务目标创建核应急疏散演练方案。之后,开始方案的仿真推演,演练实验结束后,进行演练方案的合理性评判,并由系统根据任务目标的达成度自动给出实验操作分数。最后,学生按要求提交实验报告。
图3 演练背景与任务目标
(2)学生交互性操作步骤说明:
一、 方案的管理
登录界面之后,会进入方案管理界面。主要包含两个界面:现有方案列表和新建方案。
1.1 载入现有方案
如图4所示,在“方案载入”页面下,显示出已有方案的列表。
图4 已有方案的列表界面
1.2 新建方案
点击“新建方案”按钮,输入方案名称,即可创建新方案。
图5 新建方案界面
二、 演练方案设计
演练方案设计共包含四个方面:天气环境设置、场区撤离方案设计、场外撤离方案设计、基础数据设置。
图6 方案的设计界面
2.1 天气环境设置
可选择天气类型和时间段类型,并可设置天气环境因子。
图7 天气环境设置
2.2 场区撤离方案设计
场区撤离方案设计主要包括:车场、集合点、统计点和大门的布局与设置,辐射事故等级设置以及厂房内人员的设置。
1)创建车场、集合点、大门、统计点。如图8所示,用鼠标左键,将左侧相应的图标拖至地图上的某个位置即可。
图8 场区撤离方案设计界面
2)删除车场、集合点、大门、统计点:将地图上的要删除的图标拖至右下角的“垃圾篓”图标即可删除。
3)辐射事故等级设置:根据演练背景,在图8左侧框选择对应的事故等级。
4)厂房的设置:在地图上可以一些建筑上标注有“厂房(x)”,这样的建筑即是厂房。鼠标右键点击厂房,会弹出厂房设置对话框,可以设置厂房内男性和女性人数和寻路方式,如图11所示。
图9 厂房的设置
5)车场设置:将光标移到车场图标上,会显示出该车场的详细信息。在车场图标上点击鼠标右键,会弹出车场设置对话框,可以设置车场的出车速度以及各种车辆的数量。
2.3 场外撤离方案设计
场外撤离方案主要包括:居民区、车场、集合点、统计点、事故点、标注和目标点的布局及设置。
图10 场外撤离方案设计界面
1)居民区设置
居民区的添加有2个方式,分别为矩形区域和自定义区域。在居民区上点击鼠标右键,会弹出居民区设置对话框,可以设置居民区的名称、各类人员的数量、各类车辆的数量等。
图11 居民区设置
2)车场设置
拖拽左侧的“车场”图标至地图上的某个位置,会在地图上产生一个车场的图标。通过鼠标拖拽可调整其位置。右键点击图标,会弹出车场设置对话框。
3)事故点设置
拖拽左侧的“事故点”图标至地图上的某个位置,会在地图上产生一个事故点的图标。通过鼠标拖拽可调整其位置。右键点击图标,会弹出事故点的设置对话框。
图12 事故点设置
4)标注点设置
标注点用于在地图上标注出一些重要的地名、单位名称、设施名称等,如公安局、学校、工矿企业、化学试剂库等。通过鼠标拖拽图标可调整其位置。右键点击图标,会弹出设置对话框,可修改标注点的名称。拖拽图标至右下角的垃圾篓图标上,可删除标注点。
5)集合点、统计点、目标点设置
集合点、统计点、目标点三者只有位置信息,不需要单独设置。只需将其图标拖至地图相应位置即可。如果要删除只需将图标拖拽至右下角的垃圾篓图标上。
2.4 基础数据设置
基础数据可以设置的内容包括:人员速度数据、各种车辆的速度和容量参数。点击右下角的“恢复默认”按钮,可以将基础数据恢复至默认值。
图13 基础数据设置界面
整个方案编辑完成后,左上角的“保存”按钮,用来随时保存整个方案的设置。点击“开始仿真”按钮则仿真推演界面。
三、 疏散演练虚拟仿真推演过程
3.1 界面分布
整个界面包括场外和场内仿真两部分。场外仿真界面包括居民区、车场、集合点及目标点等实体的实时数据变化,左上角的功能菜单,右上角快进、暂停和返回菜单,以及场内3D场景进入菜单。场内仿真界面包括3D的形式展现的厂区、人员、车辆等实体的实时状态变化,左上角以二维小地图的形式显示人员和车辆的位置变化,以及右上角以数据的形式显示用时、人员情况等数据。
图14 虚拟仿真实验界面分布1
图15 虚拟仿真实验界面分布2
3.2 仿真推演过程
(1) 场内推演
图16 大量人员跑向集合点
图17 车辆驶向集合点
图18 人员在集合点排队集合
图19 人员排队上车
图20 场内推演的实时数据变化情况
1)各厂房内的人员向根据寻路规则向集合点集合;
2)同时车厂根据各集合点所需车辆情况向集合点发车;
3)人员到达集合点后排队等候,等人员全部到齐后排队上车;
4)车辆上满后驶向厂区大门,从大门离开,未上车的人员排队上下一辆车;
5)等所有人员乘车离开厂区,场内仿真结束。
(2)场外推演
在场外仿真运行过程中,可切换辐射场是否显示,详察三维场景,并可观察到集合点、车场、居民区、统计点、目标点的实时数据变化情况。
图21 场外场景界面
四、 方案可行性验证及方案优化
实验结束后,生成设计方案的可行性验证简报,并根据任务目标完成情况,由系统自动给出实验操作分数。学生可查看实验过程详细数据,并决定是否优化实验方案,重新实验。实验结束后,按照教师要求,提交实验报告。
图22 设计方案的可行性验证简报