祁 巍

(神東煤炭集團救護消防大隊，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209)

0 引言

礦山救護隊是以《煤礦安全規(guī)程》《礦山救護規(guī)程》等法規(guī)為依據(jù)成立的處理和搶救礦井火災(zāi)、礦山水災(zāi)、瓦斯與煤塵爆炸、瓦斯突出與噴出、火藥爆破炮煙中毒等礦山災(zāi)害，具有職業(yè)性、技術(shù)性、軍事化的專業(yè)救援隊伍，并且很多礦山救護隊兼具輔助地方消防救援任務(wù)。礦山救護隊機構(gòu)設(shè)置一般包括戰(zhàn)訓(xùn)科、裝備管理科、綜合科、應(yīng)急救援調(diào)度室等，救護大隊下設(shè)不同數(shù)量的救護中隊。

近年來，隨著火災(zāi)及各種突發(fā)事故的增加，消防救援隊所承擔的滅火救援任務(wù)越來越繁重，各類輔助消防隊伍在救援過程中發(fā)揮越來越大作用，同時，消防救援過程中復(fù)雜環(huán)境中潛在的風險也制約消防救援任務(wù)順利、出色地完成。據(jù)統(tǒng)計，在過去的幾年間，在消防救援過程中，各類消防救援隊伍平均每年有數(shù)十名消防救援隊員在救援戰(zhàn)斗中因公犧牲，受傷的人數(shù)更多。提高訓(xùn)練質(zhì)量、合理評價訓(xùn)練效果是降低礦山救護隊在消防救援過程中救援人員傷亡的合理有效手段。傳統(tǒng)的消防救援訓(xùn)練的訓(xùn)練場景通常與災(zāi)害現(xiàn)場實際情況有一定的出入，災(zāi)害情景構(gòu)建不夠靈活。虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality Technology，縮寫為VRT)將計算機、電子信息、仿真技術(shù)于一體，利用VR眼鏡、頭盔等設(shè)備實現(xiàn)虛擬環(huán)境模擬，能夠讓使用者在虛擬環(huán)境中獲得環(huán)境沉浸感、擁有感知功能、實現(xiàn)人機交互。

20世紀90年代，成熟的虛擬仿真技術(shù)產(chǎn)品在英國和美國就已經(jīng)應(yīng)用于消防訓(xùn)練。VRT技術(shù)可以實現(xiàn)消防訓(xùn)練虛擬環(huán)境的構(gòu)建，可以開展以真實環(huán)境為依托的消防救援訓(xùn)練，能夠檢測救援過程中可能出現(xiàn)危害救護隊員的風險，能夠更加科學(xué)、規(guī)范的制定解危措施，從而更好響應(yīng)應(yīng)急管理部消防救援局最新提出的消防救援隊伍作戰(zhàn)訓(xùn)練行動“堅持指戰(zhàn)員‘生命至上’原則”。

1 礦山救護隊消防訓(xùn)練

在消防救援工作中，危及消防官兵生命的安全隱患主要有:建筑坍塌、爆炸、爆燃或轟燃、墜落或掉落、觸電、煙氣中毒、大火圍困、堆垛塌方和其他災(zāi)害事故。建筑坍塌、爆炸、爆燃或轟燃成為造成消防官兵犧牲的主要隱患。其中，因建筑坍塌、爆炸、爆燃或轟燃造成官兵犧牲人數(shù)，占總犧牲人數(shù)的70%以上，建筑坍塌造成的犧牲人數(shù)最多，約占總犧牲人數(shù)的40%以上。

消防救援工作危險度高，個人素質(zhì)、責任意識影響指揮水平和救援實施效果，通過加強業(yè)務(wù)訓(xùn)練對保障救援過程中消防隊員自身安全至關(guān)重要。通常消防工作的業(yè)務(wù)訓(xùn)練包括訓(xùn)練準備、體能訓(xùn)練、攀登訓(xùn)練、繩索訓(xùn)練、翻越障礙、模擬訓(xùn)練實戰(zhàn)演練等，枯燥的訓(xùn)練容易受到基層管理人員和消防隊員的抵觸，而實戰(zhàn)訓(xùn)練、組織指揮相對組織難度較大，這嚴重影響了礦山救護隊消防作戰(zhàn)能力，也難以保障消防隊員的自身安全。

地面消防訓(xùn)練基地建設(shè)要實現(xiàn)安全系數(shù)高、設(shè)施場景可變化的火災(zāi)等真實場景訓(xùn)練場，在場地面積、建設(shè)經(jīng)費等方面投入較多，而礦山救護隊的主要救援任務(wù)是礦山災(zāi)害救護，兼作地方地面消防隊伍，建設(shè)全面真實場景的訓(xùn)練基地很難保證設(shè)備設(shè)施利用率，較高的維護費用也不利于礦山救護隊的發(fā)展。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在消防訓(xùn)練中的應(yīng)用

隨著計算機硬件性能的提升，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工程技術(shù)上的應(yīng)用越來越多，在消防救援工作的日常培訓(xùn)、模擬實戰(zhàn)等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

2.1 消防安全教育

消防安全教育是提高消防隊員安全意識、自救能力的重要途徑。傳統(tǒng)方式單純地采用文字、圖片等手段比較枯燥，不利于接受，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過模擬實踐能使消防隊員清晰、透徹的理解各種危險源所帶來的危害，以及危害程度，印象深刻。

2.2 虛擬消防訓(xùn)練

消防實戰(zhàn)訓(xùn)練是消防救援單位重要的戰(zhàn)訓(xùn)環(huán)節(jié)，消防實戰(zhàn)訓(xùn)練受時間、場地、設(shè)備、經(jīng)費等的約束，很難經(jīng)常開展。消防實戰(zhàn)訓(xùn)練是提高消防救援部隊實戰(zhàn)能力最有效的方法，傳統(tǒng)實戰(zhàn)訓(xùn)練需要較大的訓(xùn)練場地，多部門配合，物資消耗較大，創(chuàng)建不同的災(zāi)害環(huán)境更增加了物資消耗和人員配合。另外，受現(xiàn)場條件的限制，傳統(tǒng)訓(xùn)練方式的復(fù)盤重演不易實現(xiàn)。使用VRT建立虛擬消防訓(xùn)練系統(tǒng)，可以在模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中實現(xiàn)場景內(nèi)漫游，能夠準確地觀測到指揮員現(xiàn)場指揮細節(jié)、觀察到消防隊員在救援過程具體施救方法和解危措施，能夠觀察到參加救援的偵查人員、消防隊員、指揮員現(xiàn)場協(xié)作效果，而且可以實現(xiàn)人員異地同步消防演練。

2.3 解危措施模擬

消防救援的環(huán)境復(fù)雜、危險源種類繁多，不同的災(zāi)害現(xiàn)場、不同的受災(zāi)人群、不同的救援人員，相同的解危措施效果往往大相徑庭。在真實的環(huán)境中受災(zāi)人和救援人的情緒和行為與傳統(tǒng)訓(xùn)練中有較大區(qū)別。虛擬環(huán)境的建設(shè)能最大限度的模擬災(zāi)害發(fā)生過程真實環(huán)境，在“身臨其境”的條件下觀察相關(guān)人員情緒和行為，并對采取應(yīng)對措施的有效性、合理性進行評估。

VRT具備實現(xiàn)過程回放、數(shù)據(jù)交互的功能，有利于發(fā)現(xiàn)救援過程中事故發(fā)生的具體細節(jié)，有利于觀測相關(guān)人員在真實環(huán)境下的行為反應(yīng)，對優(yōu)化救援方案和解危措施具有指導(dǎo)作用。

2.4 火災(zāi)模擬

火災(zāi)救援是地面消防工作中的主要任務(wù)之一，逼真的模擬火災(zāi)救援現(xiàn)場模擬費用高、安全隱患多，不易實現(xiàn)；計算機數(shù)值模擬技術(shù)模擬火災(zāi)事故得出的數(shù)據(jù)繁雜，需要專業(yè)人員解析，不利于救護隊人員理解分析。

通過使用VR眼鏡、VR頭盔等設(shè)備在創(chuàng)建虛擬的火災(zāi)事故現(xiàn)場進行訓(xùn)練，能夠?qū)⒒馂?zāi)事故發(fā)展的過程、真實環(huán)境完整的展示給相關(guān)受訓(xùn)人員，并能夠提高相關(guān)受訓(xùn)人員對火災(zāi)事故發(fā)展過程的感知認識。在模擬過程中能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)交互，根據(jù)實際情況調(diào)整災(zāi)害相關(guān)參數(shù)，并對影響救援的煙氣流動等進行動態(tài)觀測，見圖1。

2.5 災(zāi)害現(xiàn)場重建

火災(zāi)現(xiàn)場痕跡是確定火災(zāi)起因、認定事故性質(zhì)的關(guān)鍵證據(jù)，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)三維重建火災(zāi)現(xiàn)場痕跡，可以用來推演火災(zāi)發(fā)生過程，為得到準確、可靠的結(jié)論提供支撐。VRT可以快速高效的重建火災(zāi)現(xiàn)場，模擬火災(zāi)發(fā)生、蔓延等過程，可以檢查現(xiàn)場消防設(shè)施設(shè)置、災(zāi)情回溯和火災(zāi)分析。

3 結(jié)語

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到消防救援中，可以提高訓(xùn)練質(zhì)量，提高消防隊伍實戰(zhàn)能力，是滿足現(xiàn)代化消防救援隊伍建設(shè)的技術(shù)手段。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)開展模擬實戰(zhàn)訓(xùn)練比傳統(tǒng)的模擬實戰(zhàn)具有如下優(yōu)勢：

1)減少訓(xùn)練場地面積，節(jié)省大量人力物力，縮短模擬實戰(zhàn)訓(xùn)練籌備時間，在相同參數(shù)條件下可重復(fù)演練；2)利用計算機建?？梢詫崿F(xiàn)復(fù)雜真實場景設(shè)計，可以使受訓(xùn)者身臨其境中獲得環(huán)境沉浸感，可以擁有感知功能、實現(xiàn)人機交互；3)虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為消防救援活動提供決策支持，通過模擬技術(shù)為決策者提供最優(yōu)方案；4)降低訓(xùn)練過程中物資消耗、減少設(shè)備磨損和維護；5)仿真度高、安全系數(shù)高；6)訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集全面、高速，便于分析總結(jié)。

礦山救護隊輔助消防隊伍，采用先進技術(shù)提高訓(xùn)練質(zhì)量能夠保障救護隊員在訓(xùn)練和執(zhí)行任務(wù)過程中的安全。