某型裝備典型核事故場景模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

袁偉，李藐，陳顯波

中國人民解放軍96901 部隊(duì)23 分隊(duì)，北京 100094

核應(yīng)急是一項(xiàng)組織復(fù)雜、專業(yè)性強(qiáng)的系統(tǒng)工程，通常在復(fù)雜未知的輻射環(huán)境下展開，技術(shù)要求高、處置難度大。隨著軍事實(shí)戰(zhàn)化進(jìn)程加快，對部隊(duì)核應(yīng)急處置的技術(shù)性、連貫性、時效性要求更高，必須“第一時間、第一現(xiàn)場”快速響應(yīng)、科學(xué)處置?，F(xiàn)階段，部隊(duì)沒有處理真實(shí)核事故的經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)，存在場景無印象、危害無感知等問題。平時訓(xùn)練中，需要經(jīng)常動用一系列核應(yīng)急裝備及物資耗材，投入經(jīng)濟(jì)成本高、維護(hù)保養(yǎng)代價大，但實(shí)際達(dá)到的效果并不理想，客觀上參訓(xùn)人員的核心應(yīng)急能力未有效得到提升[1]。

為了有效解決上述問題，筆者圍繞前期與核應(yīng)急處置有關(guān)的階段性研究成果，開展某型裝備典型核事故場景模擬訓(xùn)練系統(tǒng)（以下簡稱“模擬訓(xùn)練系統(tǒng)”）的設(shè)計與研制工作，形成一套操作性好、真實(shí)感強(qiáng)、軟硬件結(jié)合的沉浸式訓(xùn)練裝備。通過構(gòu)設(shè)火燒、爆炸等多種典型重大核事故場景，提供互動性強(qiáng)的人機(jī)界面以及輻射偵測、污染壓制、洗消去污、核材料回收和廢物處置等主要核應(yīng)急裝備的三維仿真模型，模擬核事故動態(tài)過程和變化情況，評估核處置作業(yè)效能以及整體處置流程的合理性，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的單兵技能、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同和應(yīng)變能力訓(xùn)練，為核事故應(yīng)急處置能力的快速形成提供重要的技術(shù)手段。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

模擬訓(xùn)練系統(tǒng)以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的“多人協(xié)同”為支撐，將交互式硬件、軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，總體采用模塊化設(shè)計思想，為可擴(kuò)展的開放式架構(gòu)，對數(shù)據(jù)展現(xiàn)、業(yè)務(wù)邏輯、平臺支撐和業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行分離，提高系統(tǒng)整體的魯棒性[2-4]。采用成熟的技術(shù)路線和靈活可靠的權(quán)限控制，保證了系統(tǒng)信息資源的可用性、保密性和完整性。各個應(yīng)用分系統(tǒng)功能通過模塊予以實(shí)現(xiàn)，具體包括4 個層次，依次為應(yīng)用層、服務(wù)層、資源層和支撐層。圖1 為系統(tǒng)的主體架構(gòu)。

圖1 系統(tǒng)的主體架構(gòu)

應(yīng)用層直接面向部隊(duì)訓(xùn)練對象，主要由導(dǎo)調(diào)控制、綜合管理、指揮籌劃、原理示教、虛擬訓(xùn)練和考核評估等6 個分系統(tǒng)組成。服務(wù)層是資源層和應(yīng)用層之間的紐帶，為應(yīng)用層各個應(yīng)用軟件提供數(shù)據(jù)引接、Web 服務(wù)、傳輸服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲、場景服務(wù)、地理信息、數(shù)據(jù)采集、調(diào)試服務(wù)以及異步I/O 服務(wù)等基礎(chǔ)服務(wù)，并預(yù)留與其他實(shí)裝模擬器材的接口[5-6]。資源層集中管理系統(tǒng)運(yùn)行所需要的各類資源，包括應(yīng)急預(yù)案庫、應(yīng)急裝備庫、特效庫、應(yīng)急知識庫、評估規(guī)則庫、事故分析與處理數(shù)據(jù)庫和用戶信息庫等。支撐層為系統(tǒng)運(yùn)行提供必要的軟、硬件支撐。其中，硬件由計算機(jī)、服務(wù)器、虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR）交互設(shè)備、交互式電子沙盤和大空間定位設(shè)備等組成；支撐軟件包括場景數(shù)據(jù)模型，為系統(tǒng)工作運(yùn)行提供環(huán)境支撐。

1.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中的主控計算機(jī)承擔(dān)導(dǎo)調(diào)控制和考核評估的功能，是數(shù)據(jù)交互控制中心。綜合管理服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲整個系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)訓(xùn)練交互部分由原理示教分系統(tǒng)、指揮籌劃分系統(tǒng)和虛擬訓(xùn)練分系統(tǒng)組成。原理示教分系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)調(diào)控制信息啟動對應(yīng)的訓(xùn)練科目，所有客戶端同步學(xué)習(xí)；指揮籌劃分系統(tǒng)用于進(jìn)行部隊(duì)上、下級應(yīng)急處置指揮籌劃任務(wù)；虛擬訓(xùn)練分系統(tǒng)包括VR 虛擬訓(xùn)練和半實(shí)物模擬訓(xùn)練2 種操控手段。圖2 為系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖2 系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.2 內(nèi)部接口關(guān)系

數(shù)據(jù)庫、各個分系統(tǒng)之間通過內(nèi)部接口完成數(shù)據(jù)傳輸和信息交互。系統(tǒng)內(nèi)置與核事故應(yīng)急處置模擬訓(xùn)練相關(guān)的算法模型，包括核事故場景數(shù)據(jù)生成、應(yīng)急裝備物資調(diào)用策略、導(dǎo)調(diào)控制特情任務(wù)以及應(yīng)急訓(xùn)練考核評估等模型。使用者可以自定義參數(shù)，系統(tǒng)自動解算結(jié)果存儲于數(shù)據(jù)庫。圖3 為系統(tǒng)的內(nèi)部接口關(guān)系。

圖3 系統(tǒng)的內(nèi)部接口關(guān)系

1.3 運(yùn)行流程

系統(tǒng)運(yùn)行流程分為3 個階段：訓(xùn)練準(zhǔn)備階段、訓(xùn)練實(shí)施階段及訓(xùn)練后處理階段。

訓(xùn)練準(zhǔn)備階段：導(dǎo)調(diào)控制分系統(tǒng)完成訓(xùn)練環(huán)境、科目、角色設(shè)置，并下發(fā)訓(xùn)練想定；指揮籌劃分系統(tǒng)接收并解析訓(xùn)練想定；虛擬訓(xùn)練分系統(tǒng)根據(jù)想定加載相應(yīng)的程序，地理信息平臺提供地理信息支持；場景生成分系統(tǒng)提供訓(xùn)練所需的場景及模型。訓(xùn)練實(shí)施階段：虛擬訓(xùn)練分系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)調(diào)指令調(diào)整訓(xùn)練環(huán)境、監(jiān)視訓(xùn)練過程及訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集，并可加載生成新的訓(xùn)練場景。訓(xùn)練后處理階段：考核評估分系統(tǒng)從虛擬訓(xùn)練分系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評估，完成數(shù)據(jù)存儲并將評估結(jié)果上報[7-9]。

2 應(yīng)用分系統(tǒng)設(shè)計

按照業(yè)務(wù)功能區(qū)分，應(yīng)用分系統(tǒng)主要包括導(dǎo)調(diào)控制、指揮籌劃、虛擬訓(xùn)練、原理示教、考核評估和綜合管理等6 個部分。圖4 為應(yīng)用分系統(tǒng)框架示意圖。

圖4 應(yīng)用分系統(tǒng)框架示意

2.1 導(dǎo)調(diào)控制分系統(tǒng)

導(dǎo)調(diào)控制分系統(tǒng)主要對核事故場景模擬訓(xùn)練過程進(jìn)行導(dǎo)調(diào)控制，包括訓(xùn)練任務(wù)規(guī)劃、訓(xùn)練進(jìn)程控制、訓(xùn)練監(jiān)控回放、訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集以及訓(xùn)練數(shù)據(jù)通信等模塊。圖5 為導(dǎo)調(diào)控制分系統(tǒng)工作界面。

圖5 導(dǎo)調(diào)控制分系統(tǒng)工作界面

該分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下功能：根據(jù)訓(xùn)練要求生成任務(wù)文件，涉及要素包括事故場景、事故等級、訓(xùn)練內(nèi)容等；將訓(xùn)練任務(wù)文件下發(fā)至其他分系統(tǒng)；對訓(xùn)練過程進(jìn)行導(dǎo)調(diào)控制，將環(huán)境信息、臨機(jī)導(dǎo)調(diào)數(shù)據(jù)下發(fā)至各分系統(tǒng)；對訓(xùn)練過程進(jìn)行監(jiān)視，實(shí)時顯示訓(xùn)練過程數(shù)據(jù)、導(dǎo)調(diào)指令、訓(xùn)練場景態(tài)勢等；接收上級指揮導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)的指令、文電等數(shù)據(jù)。

2.2 指揮籌劃分系統(tǒng)

指揮籌劃分系統(tǒng)重點(diǎn)以地理信息平臺、數(shù)字地球?yàn)橹?，通過加載高精度地理信息數(shù)據(jù)、三維建筑模型及二維矢量電子地圖，創(chuàng)建高效的籌劃作業(yè)平臺，為指揮籌劃提供技術(shù)支持。該分系統(tǒng)包括想定接收解析、民情社情分析、指揮行動籌劃和態(tài)勢直觀展示等模塊，并實(shí)現(xiàn)以下功能：基于地理信息展示事故危害程度、沾染區(qū)域擴(kuò)散范圍、處置效果；進(jìn)行兵力裝備部署、器材用量、機(jī)動路線等分析計算。

2.3 虛擬訓(xùn)練分系統(tǒng)

虛擬訓(xùn)練分系統(tǒng)根據(jù)訓(xùn)練任務(wù)加載不同的訓(xùn)練場景，每個場景包括不同的裝備、建筑、人員等模型，以適應(yīng)不同事故的仿真模擬和操作培訓(xùn)。該分系統(tǒng)包括空間立體定位、虛擬動作交互和多人行動協(xié)同等模塊。按照系統(tǒng)建設(shè)需求，虛擬訓(xùn)練通過操作手柄、數(shù)據(jù)手套等交互方式，實(shí)現(xiàn)人與裝備、環(huán)境的有效融合，最終實(shí)現(xiàn)受訓(xùn)對象在虛實(shí)1∶1 的立體空間中的訓(xùn)練，完成在高沉浸式的環(huán)境中的輻射偵測、洗消去污等重要訓(xùn)練任務(wù)[10-12]。圖6 為虛擬訓(xùn)練分系統(tǒng)工作界面。

圖6 虛擬訓(xùn)練分系統(tǒng)工作界面

2.4 原理示教分系統(tǒng)

原理示教分系統(tǒng)著眼核應(yīng)急專項(xiàng)教學(xué)需要，構(gòu)建面向單兵、分隊(duì)的在線培訓(xùn)與考核體系，為操作號手和指揮員提供全時便捷、直觀高效的基礎(chǔ)知識培訓(xùn)與能力測試。該分系統(tǒng)包括在線輔助學(xué)習(xí)、在線培訓(xùn)考核和教學(xué)管理工具模塊，具備自然交互方式下的理論教學(xué)、自主學(xué)習(xí)和資料查詢等功能。

2.5 考核評估分系統(tǒng)

考核評估分系統(tǒng)采用可視化方法和開放式架構(gòu)，構(gòu)建反映核應(yīng)急處置能力水平的評估體系及算法，包括在線指標(biāo)體系、考核流程分析、單兵和分隊(duì)能力評估等模塊。該分系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能：評估數(shù)據(jù)預(yù)處理，利用數(shù)學(xué)算法篩除無效數(shù)據(jù)；評估指標(biāo)體系管理，對評估指標(biāo)進(jìn)行可視化配置管理，具備對指標(biāo)的新建、修改、導(dǎo)入/出、保存等編輯功能；評估模型管理，具備對指標(biāo)方法、影響因子等設(shè)置功能；評估結(jié)果顯示，支持對評估結(jié)果進(jìn)行視圖展現(xiàn)，展現(xiàn)形式包括餅圖、柱狀圖、散點(diǎn)圖、統(tǒng)計曲線和表格等方式。

2.6 綜合管理分系統(tǒng)

綜合管理分系統(tǒng)主要任務(wù)是存儲、管理各種類型訓(xùn)練數(shù)據(jù)和模型資源，為系統(tǒng)提供一個有效的資源存儲數(shù)據(jù)整合平臺。該分系統(tǒng)包括流程管理、模型管理、數(shù)據(jù)管理、用戶管理、日志管理以及字典管理等模塊，通過網(wǎng)絡(luò)與各虛擬訓(xùn)練終端戰(zhàn)位進(jìn)行連接，由導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)實(shí)時控制各訓(xùn)練戰(zhàn)位操作進(jìn)程和裝備狀態(tài)[13]。

3 支撐模型設(shè)計

本系統(tǒng)運(yùn)行中需要運(yùn)用三維模型數(shù)據(jù)庫內(nèi)的預(yù)制資源，包括訓(xùn)練地形、訓(xùn)練陣地、核應(yīng)急設(shè)施及裝備、人員以及特效模型等，快速構(gòu)建典型訓(xùn)練場景以提供虛擬訓(xùn)練環(huán)境。

3.1 基礎(chǔ)模型構(gòu)建

采取圖紙資料與建模軟件相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)模型構(gòu)建。獲取模型部件尺寸數(shù)據(jù)，在3D Studio Max 中完成實(shí)物主體構(gòu)建，確保三維模型與實(shí)際部件細(xì)節(jié)保持一致，保證合適的拓?fù)潢P(guān)系。必要時對模型進(jìn)行共面、共線簡化處理，將采集處理的紋理圖賦予模型，以*.FBX 格式輸出。圖7 為訓(xùn)練場景主要仿真模型。

圖7 訓(xùn)練場景主要仿真模型

3.2 環(huán)境條件構(gòu)建

基于系統(tǒng)內(nèi)置各類三維模型，搭建環(huán)境場景條件，可添加多種地形及多種環(huán)境，進(jìn)行包括山丘、平原、丘陵、盆地、沙漠、戈壁和山林等20 種地形以及多種氣候的編輯和選擇，通過該項(xiàng)功能可為裝備、器材的模擬操作提供接近真實(shí)獨(dú)立的配套操作環(huán)境。大氣環(huán)境的背景通過Sky box 制作，氣候運(yùn)用Unity 中的Partical System 完成制作，模擬雨、雪、霧霾等復(fù)雜動態(tài)特效。

3.3 核事故輻射場構(gòu)建

核事故輻射場構(gòu)建用于直觀展示放射性污染程度和影響范圍。通過輸入?yún)^(qū)域三維坐標(biāo)和代表輻射程度的數(shù)值，在場景中以體積光特效技術(shù)來反映輻射情況。由于輻射數(shù)據(jù)大小存在差異，不同區(qū)域呈現(xiàn)不同顏色的霧化效果，從而實(shí)現(xiàn)場景強(qiáng)度、釋放量、散落范圍變化的模擬。同時，具備參數(shù)設(shè)置功能，可通過設(shè)置放射性等級以控制放射性強(qiáng)度參數(shù)。圖8 為輻射場可視化展示效果。

圖8 輻射場危害的可視化展示

4 交互道具設(shè)計

交互訓(xùn)練道具包括交互手柄、交互數(shù)據(jù)手套和訓(xùn)練道具（含半實(shí)物駕駛模擬器）等，數(shù)據(jù)手套可以和訓(xùn)練道具配合使用。根據(jù)不同的裝備訓(xùn)練科目和訓(xùn)練特點(diǎn)，選擇不同的交互設(shè)備。表1 為交互訓(xùn)練道具及主要功能特點(diǎn)。

表1 交互訓(xùn)練道具及主要功能特點(diǎn)

交互設(shè)備采用無線方式與背負(fù)式計算機(jī)連接，定位裝置發(fā)射激光信號實(shí)時跟蹤操作手柄、數(shù)據(jù)手套和道具的空間位置。交互設(shè)備的空間角度值、三維坐標(biāo)和使用者觸發(fā)的操作指令，同步發(fā)送給背負(fù)式計算機(jī)進(jìn)行姿態(tài)解算和碰撞檢測，實(shí)現(xiàn)場景的漫游、設(shè)備裝備的改變以及處置效果的變化等功能。圖9 為空間定位系統(tǒng)交互設(shè)計。

圖9 空間定位系統(tǒng)交互設(shè)計

5 案例演示

5.1 核事故場景設(shè)定

為了直觀展示系統(tǒng)主要功能，設(shè)置典型核事故案例進(jìn)行演示。案例基本情況為：某型裝備行進(jìn)至開闊區(qū)域意外翻車，導(dǎo)致裝備內(nèi)部高能炸藥發(fā)生化學(xué)爆炸。由于裝備系統(tǒng)內(nèi)含有一定質(zhì)量的核材料，受到炸藥爆轟作用，核材料吸收大量能量發(fā)生汽化現(xiàn)象，產(chǎn)生大量具有強(qiáng)放射性的氣溶膠微粒并擴(kuò)散形成大面積沾染。基于核事故場景特點(diǎn)，考慮大氣相對穩(wěn)定、地形分布均勻，選用修正高斯放射性擴(kuò)散模式，確定放射性污染的范圍水平。受訓(xùn)人員啟動虛擬三維仿真環(huán)境，顯示終端呈現(xiàn)放射性煙云擴(kuò)散、裝備碎片殘骸紛飛等景象，聲光同步配合，逼真演示事故發(fā)生過程。圖10為核事故場景可視化展示效果。

圖10 核事故場景可視化展示效果

5.2 核應(yīng)急處置科目訓(xùn)練

某型裝備化學(xué)爆炸核事故場景生成之后，受訓(xùn)人員根據(jù)具體角色分工，執(zhí)行核應(yīng)急處置預(yù)案和有關(guān)行動程序，按照設(shè)置科目分步驟進(jìn)行訓(xùn)練。

5.2.1 輻射偵測虛擬訓(xùn)練

輻射偵測組模擬進(jìn)入事故核心區(qū)域附近，綜合利用機(jī)載、車載、單兵等多種方式，對放射性污染區(qū)域內(nèi)的空氣、土壤、水源等實(shí)施全方位偵測，掌握環(huán)境放射性氣溶膠濃度、表面污染水平、劑量率、核素種類等重要數(shù)據(jù)，搜尋放射性危險源，為后續(xù)處置行動提供依據(jù)。在偵測訓(xùn)練過程中，根據(jù)模擬環(huán)境地形特點(diǎn)，采用便攜式表面污染測量儀、X/γ 劑量率儀等仿真監(jiān)測設(shè)備，重點(diǎn)開展一線平推偵測、“之”字形偵測、螺旋近心偵測和多向聚心偵測等處置方法的訓(xùn)練。圖11 為輻射偵測虛擬操作訓(xùn)練。

圖11 輻射偵測虛擬訓(xùn)練

在一線平推偵測訓(xùn)練中，班組人員按照“一”字隊(duì)形并排前進(jìn)實(shí)施輻射偵測，通常適用于在放射性物質(zhì)分布散亂的開闊地域，實(shí)施放射性危險源搜尋和拉網(wǎng)式測量；在“之”字形偵測訓(xùn)練中，班組人員采取“之”字路線折返前進(jìn)實(shí)施輻射偵測，通常適用于扇形核事故區(qū)域的概略性快速測量；在螺旋近心偵測訓(xùn)練中，班組人員量采取螺旋式行進(jìn)方式趨近高劑量點(diǎn)位實(shí)施輻射偵測，通常適用于中小面積、圓形放射性區(qū)域測量；在多向聚心偵測訓(xùn)練中，班組人員從不同方向趨近高劑量點(diǎn)位實(shí)施輻射監(jiān)測，通常適用于點(diǎn)狀放射性危險源的快速搜尋和定位。

5.2.2 污染壓制虛擬訓(xùn)練

核事故發(fā)生后為了迅速控制污染擴(kuò)散，必須組織對污染區(qū)域?qū)嵤褐?，使得事故污染的區(qū)域盡可能縮小。在虛擬訓(xùn)練過程中，污染壓制組根據(jù)氣象條件和污染區(qū)域分布情況，采用控制面板、仿真駕駛室等訓(xùn)練器材，結(jié)合插件化模塊分離設(shè)計方法模擬壓制噴灑車工作過程，將雙組分反應(yīng)型材料在線動態(tài)混合后均勻布灑到地面上，形成連續(xù)膜體，對水溶性壓制去污劑進(jìn)行高空噴射，達(dá)到放射性污染壓制的目的。對放射性污染相對集中區(qū)域主要采用多臺壓制噴灑車成品字型或環(huán)型進(jìn)行壓制，最大限度實(shí)施快速有效的壓制；對放射性污染相對分散區(qū)域主要采用一字縱隊(duì)、一字橫隊(duì)、V 字隊(duì)型及分片等方法進(jìn)行壓制。

人機(jī)交互過程中，采用骨傳導(dǎo)耳機(jī)進(jìn)行語音指令傳輸。受訓(xùn)人員通過多個自由度動態(tài)平臺，在壓制噴灑車行動路徑產(chǎn)生與地面陡度相似的顛簸，繼而形成轉(zhuǎn)彎、晃動、剎車的感官效果?？刂泼姘宀僮鹘缑婺軌蛴涗涇囕v運(yùn)動軌跡、運(yùn)行狀態(tài)、噴灑密度、壓制劑使用量、壓制作業(yè)面積等數(shù)據(jù)，通過分析上述數(shù)據(jù)并與標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)要求相對比，從而評判污染壓制作業(yè)效果以及班組人員之間的協(xié)同作業(yè)能力。圖12 為污染壓制虛擬操作訓(xùn)練。

圖12 污染壓制虛擬操作訓(xùn)練

5.2.3 核材料回收虛擬訓(xùn)練

某型裝備由于炸藥爆炸受到損壞，產(chǎn)生大量的核材料碎片散落于事故點(diǎn)半徑數(shù)百米范圍之內(nèi)。為有效減輕放射性污染造成的危害，回收作業(yè)組應(yīng)迅速進(jìn)行人員防護(hù)，按照輻射偵測組的引導(dǎo)和標(biāo)識，快速對散落的核材料碎片實(shí)施回收。在虛擬訓(xùn)練過程中，采用個人劑量儀、長抓取桿、小推車、核廢料罐等仿真設(shè)備器材，根據(jù)模擬環(huán)境地形特點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)。

當(dāng)事故區(qū)域核材料碎片散落空間橫向較寬時，現(xiàn)場人員一字排開，實(shí)施地毯式搜索回收；當(dāng)核材料碎片散落空間縱向較深時，人員成階梯狀實(shí)施交替式遞進(jìn)回收。在回收過程中，應(yīng)盡量選擇劑量率水平較低的路線行進(jìn)；作業(yè)時要高抬輕落，避免揚(yáng)塵造成污染，并嚴(yán)格執(zhí)行劑量監(jiān)督?；厥兆鳂I(yè)全程安排現(xiàn)場多功能綜合保障車，進(jìn)行模擬伴隨保障。圖13 為核材料回收虛擬操作訓(xùn)練。

圖13 核材料回收虛擬操作訓(xùn)練

5.2.4 洗消去污虛擬訓(xùn)練

洗消去污是一項(xiàng)繁重而復(fù)雜的任務(wù)，包括對人員、服裝、裝備等多種對象的消除。這些對象的性質(zhì)十分復(fù)雜，受沾染的類型多，使得實(shí)際沾染的情況更加復(fù)雜，要考慮消除后產(chǎn)生的放射性廢物、廢水必須妥善處理，不能造成二次污染。所以，這項(xiàng)工作涉及面廣、技術(shù)性強(qiáng)、要求嚴(yán)格，而且費(fèi)時費(fèi)力、物資消耗大，長期以來一直是較難解決的問題[14-15]。

在虛擬訓(xùn)練過程中，洗消去污組采用控制面板、仿真駕駛室等器材，在規(guī)定時間內(nèi)位于事故上風(fēng)方向開設(shè)綜合洗消站，對受到核輻射沾染的人員、裝備進(jìn)行洗消作業(yè)。在人機(jī)交互過程中，實(shí)時記錄洗消站開設(shè)地點(diǎn)、洗消站開設(shè)完成時限、受染人員裝備數(shù)量和受染人員裝備到達(dá)時間等數(shù)據(jù)。訓(xùn)練人員可結(jié)合具體情況，靈活應(yīng)用刷除法、擦拭法、吹拂法等技術(shù)手段，降低作業(yè)場所和作業(yè)對象的輻射場強(qiáng)度，減少作業(yè)人員的受照劑量。圖14 為洗消去污虛擬操作訓(xùn)練。

圖14 洗消去污虛擬操作訓(xùn)練

5.3 核應(yīng)急處置效能評估

為確保核應(yīng)急處置效能評估結(jié)果能夠科學(xué)、全面地反映出受訓(xùn)人員在實(shí)際場景中的作業(yè)能力，結(jié)合以往軍事能力考核工作相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，綜合利用主觀經(jīng)驗(yàn)法、層次分析法等確定各個考核因素的權(quán)重，構(gòu)建動態(tài)貝葉斯、CIPP 決策導(dǎo)向型評價等模型，將其納入考核評估分系統(tǒng)，對人員考核數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，以反映單兵、班組、分隊(duì)行動對于總體效能的貢獻(xiàn)[16]。圖15 為核應(yīng)急處置效能評估模型方法。

圖15 核應(yīng)急處置效能評估模型方法

在操作考核中，考官能夠在虛擬環(huán)境下位于任意位置、角度觀摩整個訓(xùn)練情況，根據(jù)實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行特情設(shè)置和科目導(dǎo)調(diào)。其中，在單兵核應(yīng)急仿真模型操作訓(xùn)練時，設(shè)置儀器設(shè)備故障等異常事件進(jìn)行條件干預(yù)，檢驗(yàn)參訓(xùn)人員臨機(jī)處置能力；在班組、分隊(duì)的協(xié)調(diào)行動訓(xùn)練階段，設(shè)置氣象條件突變、人員受傷、火勢加劇等突發(fā)事件進(jìn)行條件干預(yù)，要求參訓(xùn)人員能夠?qū)彆r度勢，及時調(diào)整行動步驟和措施。同時，系統(tǒng)能夠通過行動軌跡追蹤技術(shù)，實(shí)時記錄單兵、分隊(duì)行進(jìn)路線及變化情況，掌握裝備防護(hù)的氣密性、人員防護(hù)的時效性、處置行動的合理性，為綜合評判指揮人員指揮調(diào)度、班組協(xié)同能力以及單個參訓(xùn)人員對突發(fā)事件應(yīng)變能力提供支持[17]。

6 結(jié)論

本文結(jié)合筆者前期參與的核應(yīng)急處置有關(guān)研究實(shí)踐工作，介紹了某型軍用裝備重大核事故場景模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的總體架構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、接口關(guān)系、分系統(tǒng)組成與功能、支撐模型和交互訓(xùn)練道具設(shè)計等內(nèi)容。以某型裝備發(fā)生化學(xué)爆炸重大核事故為示例，探討了應(yīng)急處置科目訓(xùn)練、處置效能評估的實(shí)現(xiàn)過程，說明該系統(tǒng)能給予受訓(xùn)人員良好的技能訓(xùn)練與素質(zhì)提高。本文提出的系統(tǒng)設(shè)計方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑，可為類似仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的構(gòu)建提供有益的借鑒和參考。后續(xù)，將結(jié)合試用和意見反饋，完善和固化相關(guān)技術(shù)成果。