福建省三明市消防支隊 封義根

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在消防戰(zhàn)訓(xùn)工作中的應(yīng)用探討

福建省三明市消防支隊 封義根

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，各類災(zāi)害也逐漸增加。消防部隊屬于一種救援部隊，日益嚴重的火災(zāi)形勢給消防部門帶來了更大的挑戰(zhàn)，消防安全制度還有待提升，同國外先進的技術(shù)相比較，中國的消防設(shè)計和設(shè)施還比較落后，通過使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠提升消防工作人員的作戰(zhàn)經(jīng)驗，本文首先分析了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概述，同時闡述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在消防戰(zhàn)訓(xùn)工作中的意義，最后總結(jié)了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在消防戰(zhàn)訓(xùn)工作中的應(yīng)用。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)；消防戰(zhàn)訓(xùn)；概述；意義；應(yīng)用

0 前言

隨著城市建設(shè)的加劇，新型建筑不斷涌現(xiàn)，包括：高層建筑、大型化工企業(yè)、地下室等，價值不合格的裝修材料為消防工作帶來較大的挑戰(zhàn)，使得建筑火災(zāi)的發(fā)生率越來越高。給滅火救援工作帶來了較大的困難，在消防戰(zhàn)訓(xùn)工作中引進虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠有效解決消防工作中的問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點主要是利用計算機創(chuàng)建多維信息空間，這種虛擬環(huán)境是利用計算機構(gòu)成的三位數(shù)字模型，將模型編制到計算機中，使得計算機生成真實的畫面，給人直觀的視覺感受。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概述

在科技發(fā)展迅速的當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是利用高科技技術(shù)，包括人工智能、多媒體、計算機網(wǎng)絡(luò)、電子、機械等。模擬人在特定環(huán)境下出現(xiàn)的視覺、聽覺、動作等一系列行為，是人際交互技術(shù)的體現(xiàn)。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點主要是應(yīng)用計算機創(chuàng)建多維信息空間，這種虛擬環(huán)境是利用計算機構(gòu)成的三位數(shù)字模型，將模型編制到計算機中，使得計算機生成真實的畫面，給人較強的視覺感受，同時將聽覺、觸覺綜合起來，給人最真實的感知。使得人們沉浸在視覺環(huán)境中，并且能夠直接觀察、操作、檢測、觸摸周圍的環(huán)境和事物，使用者能夠在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中有種身臨其境的逼真感，能夠突破時間、空間的限制，給使用者最真實的親身體驗。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在消防戰(zhàn)訓(xùn)工作中的意義

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的場景均是虛構(gòu)，換句話說，就是將真實世界的場景重現(xiàn)，但又屬于完全虛構(gòu)的環(huán)境，通過使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠?qū)鹘y(tǒng)消防工作中無法解決的問題及時解決。

（1）虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠?qū)Ⅲw能、技能的訓(xùn)練方式轉(zhuǎn)變?yōu)轶w能、智能、技能相結(jié)合的訓(xùn)練方式，將親身體會和實踐相結(jié)合，創(chuàng)新出仿真訓(xùn)練法，促使消防作戰(zhàn)人員在訓(xùn)練中如同身處火災(zāi)現(xiàn)場一般。通過現(xiàn)場情景模擬技術(shù)、動態(tài)實時生成立體感知，同時系統(tǒng)中還有三維定位、方向、觸覺等反饋技術(shù)，再利用計算機將所有參數(shù)合成處理，在滅火的準則上進行計算機程序指揮，將任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字的形式反映到人的大腦，消防工作人員就能夠各自分工，開展滅火工作。通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)最顯著的效果就是能夠同時完成消防作戰(zhàn)人員體能、智能、技能、心理素質(zhì)的綜合訓(xùn)練，同時提升訓(xùn)練質(zhì)量，為消防工作人員積累豐富的火災(zāi)經(jīng)驗，特別死一些含有劇毒、爆炸火災(zāi)現(xiàn)場的訓(xùn)練，全面提升效果工作人員的救火技能水平。

（2）在滅火工作中制定滅火作戰(zhàn)預(yù)案，能夠使得消防人員了解建筑的位置、火災(zāi)現(xiàn)場的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、建筑的使用性質(zhì)、安全出口等情況，協(xié)助消防工作人員能夠在較短的時間內(nèi)制定最佳的作戰(zhàn)方案，提升消防人員現(xiàn)場的滅火效率和滅火水平。傳統(tǒng)的消防預(yù)案是通過文字和二維平面圖描述建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相關(guān)信息，這類技術(shù)無法直觀的將建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特點描述出來，對建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)還缺乏分析、預(yù)測，難以查詢消防設(shè)備的使用情況，導(dǎo)致無法及時對火災(zāi)現(xiàn)場人員疏散和火災(zāi)蔓延進行評估。

（3）開展消防作戰(zhàn)實戰(zhàn)練習(xí)主要是為了幫助消防人員熟悉滅火作戰(zhàn)方案、消防設(shè)備的操作，確?；馂?zāi)方案能夠得到順利的開展。但是，在火災(zāi)現(xiàn)場的疏散過程中，通常會遇到很多的問題，例如：建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)太過復(fù)雜、安全出口標志不明顯等，導(dǎo)致火災(zāi)救援遇到阻礙。對消防工作人員進行滅火作戰(zhàn)演習(xí)會加大成本，增加消防部門的壓力，且在演習(xí)的過程中增加火焰和煙霧的效果，在一定程度上會引發(fā)安全事故，具有較大的危險性，通過使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠有效的解決這類問題，改革了消防工作的領(lǐng)域和消防工作的傳統(tǒng)觀念。

從技術(shù)層面而言，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠很好的輔助消防戰(zhàn)訓(xùn)工作，解決很多實際訓(xùn)練中的問題，但是不可忽視的是，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的成本較高，并不是所有的消防部門均能夠使用，因此對技術(shù)推廣造成了較大的限制。虛擬現(xiàn)實技術(shù)本身是一項系統(tǒng)性工程，且涉及的數(shù)據(jù)量比較龐大，在技術(shù)應(yīng)用上人員配備無法滿足應(yīng)用需求，即便是一些消防部門的人員配備完善，但是技術(shù)人員也缺乏專業(yè)水平，導(dǎo)致在運行中出現(xiàn)較多的問題。我國的虛擬現(xiàn)實技術(shù)還處于起步階段，在技術(shù)上存在著較大的缺陷，需要相關(guān)專家學(xué)者結(jié)合我國的基本國情和實際運用現(xiàn)狀，不斷的探究、創(chuàng)新技術(shù)。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在消防戰(zhàn)訓(xùn)工作中的系統(tǒng)設(shè)計

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實際的應(yīng)用中，具有可視化的特點，通過使用3D模擬技術(shù)，能夠達到事物的高效仿真，結(jié)合數(shù)據(jù)庫內(nèi)的技術(shù)，給使用者最直觀、最真實的感受。

（1）建立三維模型

三維模型是在現(xiàn)有的二維模型中的照片、平面圖紙、遙感照片等基礎(chǔ)上，如下圖1所示，使用3DMAX建立模型。虛擬現(xiàn)實技術(shù)中三維模型是最基礎(chǔ)也是最重要的部分，目前市面上的建模技術(shù)比較多，包括：3DMAX、MAYA、JAVA3D、AUTOCAD、OPENGL、DIRECTX等。

圖1 三維模型結(jié)構(gòu)示意圖

（2）制作場景

在進行場景制作的時候，要利用較好的模型。構(gòu)建最真實的場景，這就需要制作人員重視真實場景的考察，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)軟件將現(xiàn)有的模型組合在一起，如下圖2所示。再依據(jù)實際情況對場景進行規(guī)劃布局、加入一些綠化設(shè)施、設(shè)置移動路徑、互動操作等。經(jīng)過試用之后，確保制作的場景質(zhì)量合格就可以發(fā)布，3D場景能夠模仿真實環(huán)境，給使用者最直觀的體驗，實現(xiàn)人機之間的交互。

（3）二次開發(fā)模型和數(shù)據(jù)

二次開發(fā)模型、數(shù)據(jù)形成的虛擬現(xiàn)實軟件，是對3D模型的深層利用，有效的節(jié)約了資源，這也是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展目標、通過將VR技術(shù)和多媒體相結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)可視化需求，建立虛擬的真實環(huán)境，將計算機內(nèi)的數(shù)據(jù)公式、計算值轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw展現(xiàn)出來，促使人們能夠通過相互控制將結(jié)果表現(xiàn)出來，同時在使用過程中也可以通過改變動態(tài)參數(shù)觀察最終的計算結(jié)果，在進行設(shè)計的時候要將基礎(chǔ)模型和數(shù)據(jù)庫結(jié)合在一起，以此實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)對三維圖形、應(yīng)用數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，全面提升系統(tǒng)的管理水平。

（4）三維交互和實景管理軟件

三維交互和實景管理也是三維引擎，主要是支持用戶開發(fā)應(yīng)用程序。引擎能夠?qū)崿F(xiàn)三維數(shù)據(jù)庫的實時顯示，為三維數(shù)據(jù)庫的控制提供各類參數(shù)接口，引擎還是圖形封裝、實現(xiàn)聲音的重要平臺。在使用的過程中若是出現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)用的碰撞檢測、景物、動態(tài)路徑、智能目標等系統(tǒng)的運作提供支持。

（5）應(yīng)用模型開發(fā)程序

用戶在開發(fā)程序的時候，主要是以各類典型的火災(zāi)場景為情景制作依據(jù)，滅火預(yù)案為要素，將虛擬火災(zāi)現(xiàn)場的特征通過模型描述出來，結(jié)合實際情況，對模型進行劃分。在引擎的作用下滿足用戶的各種需求，在進行交互作用設(shè)計的時候，用戶界面應(yīng)該要設(shè)計相應(yīng)的評價系統(tǒng)，以此實現(xiàn)系統(tǒng)功能的集成，不斷的完善系統(tǒng)的功能。

4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在消防作戰(zhàn)訓(xùn)練中的應(yīng)用

（1）建筑火災(zāi)方面的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑火災(zāi)上的應(yīng)用包括火災(zāi)模擬訓(xùn)練、電子消防應(yīng)急方案、火災(zāi)現(xiàn)場人員疏散等。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠模擬真實的火災(zāi)情景，消防工作人員使用3D眼睛能夠觀察周圍的環(huán)境，使得消防工作人員在訓(xùn)練中有種身臨其境的真實感。通過建立逼真的火災(zāi)環(huán)境，給消防工作人員最直觀的感受，全面提升消防人員的滅火技能，在群眾演練過程中，還能夠增強群眾的火災(zāi)意識，提升群眾的火災(zāi)應(yīng)急能力，以此提升我國的消防水平。

（2）油罐類火災(zāi)方面的應(yīng)用

在對消防人員進行油罐類火災(zāi)訓(xùn)練的時候，是通過計算機進行火災(zāi)模擬訓(xùn)練。計算機的指揮范圍包括：下達命令、降溫處理、滅火處理等部分。在計算機上模擬出真實的地理環(huán)境，建立最真實的油罐火災(zāi)現(xiàn)場，在這類系統(tǒng)具有較大的想象力，能夠有效的訓(xùn)練消防工作人員的火災(zāi)應(yīng)急能力，同時虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)也能夠有效的提升管理人員的指揮水平和決策水平。

（3）煤礦類火災(zāi)方面的應(yīng)用

在實際生活中，一旦發(fā)生煤礦火災(zāi)，會造成較大的經(jīng)濟損失，由于煤礦工作的特點，發(fā)生火災(zāi)容易造成群死或者群傷的后果。通過訓(xùn)練消防工作人員煤礦火災(zāi)事故，能夠營造一個真實的礦井事故環(huán)境，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠自行設(shè)計事發(fā)時間、事發(fā)地點、天氣情況等，能夠?qū)崿F(xiàn)各類火災(zāi)狀況的模擬，同時還能夠鍛煉消防工作人員的應(yīng)急能力和火災(zāi)救援水平。通過定期的訓(xùn)練，能夠提升消防工作人員的防災(zāi)能力和救災(zāi)能力，使得消防人員在火災(zāi)現(xiàn)場能夠臨危不亂，采取有效的救援措施，將火災(zāi)現(xiàn)場的傷亡人數(shù)縮減到最小。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著時代的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也到了較好的發(fā)展，在此背景下虛擬現(xiàn)實技術(shù)開始投入使用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在消防戰(zhàn)訓(xùn)工作中的應(yīng)用，得到了國家和政府的重視，能夠在日常的訓(xùn)練中給消防工作人員營造真實的火災(zāi)情景，使得消防工作人員積累救援經(jīng)驗，在一定程度上解決了實際火災(zāi)救援中消防工作人員因為經(jīng)驗不足，耽誤火災(zāi)救援進度的問題。在真實火災(zāi)情景下訓(xùn)練，能夠提升消防工作人員的自我保護意識，全面提升我國的消防營救水平。且虛擬現(xiàn)實技術(shù)下的消防模擬訓(xùn)練不會受到時間、空間的限制，能夠隨時隨地進行，最重要的是在實際的應(yīng)用中具有顯著的效果。

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