基于WebGL建筑防火虚拟仿真实验教学平台的设计与实现开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着我国城镇化进程的不断加快，建筑火灾事故发生的频率和造成的损失也在逐年增加。

传统的建筑防火教学模式主要依赖于理论讲解和图片展示，缺乏实践操作和沉浸式体验，难以满足学生对建筑防火知识的深入理解和应用能力的提升。

因此，开发一种能够模拟真实火灾场景、提供交互式操作体验的建筑防火虚拟仿真实验教学平台具有重要的现实意义。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，虚拟仿真技术在教育领域的应用越来越广泛，建筑防火虚拟仿真实验教学平台作为其中一个重要分支，也得到了国内外学者的广泛关注和研究。

1. 国内研究现状

国内学者在建筑防火虚拟仿真实验教学平台方面取得了一定的研究成果，例如：
火灾场景模拟方面：华南理工大学的学者开发了基于fds的火灾模拟系统，能够模拟建筑火灾的烟气流动和温度变化[1]。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将针对现有建筑防火虚拟仿真实验教学平台存在的不足，重点研究以下内容：
1.基于webgl的三维建筑模型构建：研究如何利用webgl技术和相关建模工具，高效地构建逼真的三维建筑模型，并对模型进行优化，以满足虚拟仿真实验对场景真实感和渲染效率的要求。

2.基于物理的火灾场景模拟算法：研究如何基于火灾动力学原理和相关算法，模拟火灾的发生、发展和蔓延过程，并对烟雾、温度、光照等环境参数进行模拟和渲染，以增强虚拟实验的真实感和沉浸感。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用以下方法与步骤：
1.文献研究法：查阅国内外相关文献，了解建筑防火虚拟仿真实验教学平台的研究现状、发展趋势以及相关技术，为本研究提供理论基础和技术支持。

2.需求分析法：通过问卷调查、访谈等方式，了解教师和学生对建筑防火虚拟仿真实验教学平台的功能需求和性能需求，为平台的设计和开发提供依据。

3.系统设计法：根据需求分析结果，设计平台的总体架构、功能模块、数据库结构等，并选择合适的开发环境和工具。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.基于webgl的轻量级平台架构：不同于传统的虚拟仿真平台依赖于大型软件或专用设备，本研究将利用webgl技术构建轻量级的平台架构，实现跨平台运行，降低平台的使用门槛，方便学生随时随地进行学习和实验。

2.将建筑信息模型（bim）技术与火灾场景模拟相结合：探索将bim模型导入webgl平台，并结合火灾动力学模型，实现更精准、更逼真的火灾场景模拟，为学生提供更直观的火灾发展过程和火灾蔓延路径的展示。

3.融入交互式火灾逃生演练功能：设计并开发交互式火灾逃生演练模块，允许学生在虚拟建筑环境中进行模拟逃生，并根据学生的逃生路径和决策，实时评估逃生成功率，提供个性化的逃生建议，提高学生的火灾应急处置能力。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1.王伟,张宏,王宁.虚拟现实技术在高校实验室建设中的应用研究[j].实验室研究与探索,2019,38(09):230-233 238.

2.马良,李欣,王明微,王硕,孙立镌.基于webgl的三维虚拟仿真实验平台设计与实现[j].计算机应用与软件,2020,37(12):283-288 312.

3.张庆,王莉,赵宇.基于webgl的web3d开发技术研究[j].计算机技术与发展,2021,31(05):149-154.