摘要：特種災(zāi)害事故救援處置頻率日益上升，開展高效的模擬訓(xùn)練勢在必行?；赩R的特種災(zāi)害事故救援處置模擬基礎(chǔ)訓(xùn)練可在多場景、多災(zāi)種情境下展開，具有低成本、高效益的優(yōu)勢。該模擬基礎(chǔ)訓(xùn)練可分為認知、操作、心理訓(xùn)練和考核四個模塊，每個模塊都有各自的功能。

關(guān)鍵詞：VR;特種災(zāi)害事故;救援處置;訓(xùn)練模塊

一、基于VR的特種災(zāi)害事故救援處置基礎(chǔ)訓(xùn)練概述

通俗地講，特種災(zāi)害事故救援就是除常見、常規(guī)外的事故救援，即在應(yīng)急救援任務(wù)中，消防員除常規(guī)的滅火救援、建筑、森林火災(zāi)、?；?、水域、地震、交通事故救援救助等外的，還會遇到電梯、船舶、航空器、核生化、空難、臺風、海嘯等特種災(zāi)害事故的應(yīng)急救援[1]。由于消防職能任務(wù)的擴展和日益復(fù)雜的災(zāi)害事故形勢，近年來消防救援隊伍參與特種災(zāi)害事故救援和處置的頻率有所增加。特種災(zāi)害事故對救援和處置的要求較高，體現(xiàn)為專業(yè)性強、技術(shù)要求高、裝備和救援程序特殊等。

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）技術(shù)，即VR技術(shù)，是一項綜合了計算機仿真、圖形學、圖像處理、人機交互、傳感與識別等多項技術(shù)的總稱。通過虛擬現(xiàn)實，可以提供給用戶真實自然的體驗，包括聽覺、視覺、觸覺甚至嗅覺上的刺激，并且由虛擬現(xiàn)實創(chuàng)建沉浸感（Immersion）和交互性（Interaction）[2]。

基于VR虛擬現(xiàn)實的特種災(zāi)害事故救援處置模擬基礎(chǔ)訓(xùn)練，就是把VR技術(shù)與特種災(zāi)害事故救援處置所需的基礎(chǔ)訓(xùn)練結(jié)合起來，在對基礎(chǔ)訓(xùn)練科目的虛擬真實模擬訓(xùn)練基礎(chǔ)上提高受訓(xùn)者認知水平、操作能力、心理素質(zhì)和考核成績。這樣做能有效針對各種特種災(zāi)害事故的特點，利用一系列綜合技術(shù)實現(xiàn)近乎真實的場景，實現(xiàn)高度仿真的模擬訓(xùn)練。較建設(shè)實景模擬訓(xùn)練設(shè)施而言，基于VR的模擬訓(xùn)練具有低成本、多場景、全方位的訓(xùn)練體驗，能有效提升訓(xùn)練效果。與傳統(tǒng)的訓(xùn)練設(shè)施相比，虛擬現(xiàn)實設(shè)備和配套訓(xùn)練應(yīng)用的成本更低，同時VR可以將無限的虛擬空間送到受訓(xùn)人員眼前[3]。尤其在基礎(chǔ)訓(xùn)練方面，比如對某種災(zāi)害事故的認知、判斷以及簡單操作和應(yīng)對等基本能力素質(zhì)的訓(xùn)練，基于VR的特種災(zāi)害事故救援處置基礎(chǔ)訓(xùn)練可以實現(xiàn)足不出戶就能獲得與真實場景相當?shù)挠?xùn)練效果。根據(jù)特種災(zāi)害事故救援處置的需求，可以把基于VR技術(shù)的虛擬現(xiàn)實基礎(chǔ)訓(xùn)練分為四個模塊：認知訓(xùn)練模塊、操作訓(xùn)練模塊、心理訓(xùn)練模塊和考核模塊。

二、基于VR的特種災(zāi)害事故救援處置模擬基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊及功能

基于VR的特種災(zāi)害事故救援處置模擬基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊涵蓋數(shù)據(jù)、應(yīng)用和用戶三個邏輯層面。受訓(xùn)者即用戶，通過事先儲存的可視化數(shù)據(jù)進行人機交互，結(jié)果由應(yīng)用軟件進行處理。其中數(shù)據(jù)分為兩部分，一部分是應(yīng)用層面的軟件事先制作或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)，比如通過渲染的虛擬真實場景;一部分是人機交互所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。因此，模擬基礎(chǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計為C/S架構(gòu)，包含了客戶端、數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)據(jù)處理器三個部分。

以下四個模塊主要是針對數(shù)據(jù)層面和應(yīng)用層面的使用及功能開發(fā)。

（一）認知模塊及功能

1.屬性認知

在受訓(xùn)者進行人機交互時，為受訓(xùn)者提供某種特殊物質(zhì)的VR圖像，或者某種場景和狀態(tài)，輔助其認識和掌握特定物質(zhì)和現(xiàn)象。比如呈現(xiàn)一種航空燃油儲罐的燃燒狀態(tài)，讓受訓(xùn)者學習它臨近爆炸時的煙霧顏色和火光等現(xiàn)象;在裝備方面，為受訓(xùn)者提供特種裝備的VR圖像，幫助其掌握裝備的構(gòu)成、功能等屬性。比如我們可以提供一套防輻射服的圖像，讓受訓(xùn)者學習它的材料、功能和防護等級等基礎(chǔ)知識。

2.構(gòu)造認知

提供由3D制圖軟件渲染的模擬真實場景的VR圖像，讓受訓(xùn)者熟悉其內(nèi)部構(gòu)造。比如讓受訓(xùn)者學習船舶、航空器的內(nèi)部構(gòu)造，我們就可以提供其VR的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像，讓其在人機互動中了解掌握逃生通道、撤離路線等關(guān)鍵知識。我們可以把船舶或航空器3D模型圖像編程，做成一個VR的郵輪或者客機的構(gòu)造認知軟件模塊，然后通過客戶端進行人機交互，讓受訓(xùn)者身臨其境地“體驗”該類型船舶或航空器的內(nèi)部環(huán)境，判斷緊急情況下的出口通道，以及逃生急救設(shè)施的位置等，還可以設(shè)置一些類似事故場景的構(gòu)造讓受訓(xùn)者適應(yīng)其環(huán)境的變化。

（二）操作模塊及功能

通過添加特種災(zāi)害救援處置裝備器材的3D圖像，結(jié)合簡單的虛擬場景就可以實現(xiàn)對器材和相應(yīng)程序的模擬操作：

1.器材操作的模擬

把某種器材如蓋格計數(shù)器，做成VR圖像，讓受訓(xùn)者在虛擬真實場景中“測量”某種“放射性物質(zhì)”的輻射量。再比如模擬洗消或爆炸物探測的器材操作等，讓受訓(xùn)者熟悉掌握器材性能和使用方法。

2.程序操作的模擬

模擬救援處置案例，讓兩人以上的受訓(xùn)者在同一預(yù)設(shè)情境中演練完整規(guī)范的處置程序。比如對傷者進行簡單的施救，避免錯誤程序造成二次傷害。比如模擬一個狹小空間的救援，讓受訓(xùn)者熟悉一整套施救的程序。

（三）心理訓(xùn)練模塊及功能

模擬真實的特種災(zāi)害事故救援處置場景，可以很好地實現(xiàn)心理訓(xùn)練的效果。心理訓(xùn)練模塊可分為以下兩種：

1.災(zāi)害事故場景仿真

制作近乎真實的災(zāi)害事故場景，通過VR客戶端設(shè)備讓受訓(xùn)者置身于該場景中，訓(xùn)練其面對災(zāi)害事故場景時的心理承受能力和調(diào)節(jié)能力。比如制作一個“空難”的事故場景或者一個船舶事故的現(xiàn)場，或者模擬一場臺風過后的場景、一次海嘯過后的場景等?？梢栽诋嬅嬷谐尸F(xiàn)近乎真實的高像素虛擬對象，比如湍流、傷者、殘破的建筑等，以造成受訓(xùn)者強烈的視覺沖擊和心理反應(yīng)，從而鍛煉應(yīng)對災(zāi)害事故時的心理素質(zhì)。

2.突發(fā)狀況模擬

把受訓(xùn)者置身于事先設(shè)定的情境中，并設(shè)置突發(fā)狀況，比如突發(fā)的坍塌、高空的墜落、突發(fā)爆炸等，訓(xùn)練其臨危不亂的心理素質(zhì)。比如模擬一個隧道或橋梁坍塌事故，設(shè)置周圍不穩(wěn)定環(huán)境，隨時有構(gòu)筑物坍塌和墜落，以及?；繁ǎ尤肼曇?、畫面等災(zāi)害事故環(huán)境因素，鍛煉受訓(xùn)者在極端條件下冷靜沉著的心理素質(zhì)，并訓(xùn)練撤離時的安全意識和迅速反應(yīng)等心理素質(zhì)。

（四）考核模塊及功能

把以上三個模塊中的虛擬場景、虛擬裝備等數(shù)據(jù)編成考核程序，在一定的考核標準范圍內(nèi)可以實現(xiàn)三個層面的考核模式：

1.基本判斷考核

把認知模塊中的VR圖像關(guān)鍵知識點進行融合，編入軟件的預(yù)設(shè)情境，考核其對屬性、構(gòu)造等基本認知的判斷，可以實時糾正其認知錯誤，也可以在預(yù)設(shè)情境進行完成后形成考核成績。

2.基本操作考核

讓受訓(xùn)者在考核系統(tǒng)中“操作”一個或幾個裝備完成一項或幾項任務(wù)，復(fù)雜程度視考核難度而定。若按規(guī)定完成任務(wù)，則顯示合格，若操作有誤，則出現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)果，考核不合格，以分不同的情況多場景呈現(xiàn)。

3.協(xié)同和程序考核

通過預(yù)設(shè)多人協(xié)同進行救援和處置的場景，由外接顯示設(shè)備投屏的方式讓考官評判受訓(xùn)者在救援和處置中是否做到有效協(xié)同、程序規(guī)范。考核標準可根據(jù)救援技術(shù)規(guī)范或課程標準制定，考核對象在相應(yīng)時間完成既定任務(wù)即視為考核通過。

三、結(jié)語

當下正值消防救援隊伍全面發(fā)展時期，“全災(zāi)種、大應(yīng)急”的國家綜合性應(yīng)急救援力量格局正在形成。在國家綜合性消防救援隊伍處置特種災(zāi)害事故的能力穩(wěn)步提升的今天，利用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)大幅提升訓(xùn)練效能，為保護人民生命財產(chǎn)安全作出貢獻，是一件利國利民的好事。

參考文獻：

[1]商靠定，王鐵，劉靜等.特種火災(zāi)撲救及典型案例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2017.

[2]陳浩磊，鄒湘軍，陳燕.虛擬現(xiàn)實最新發(fā)展技術(shù)展望[J].中國科技論文在線，2011，6（01）：1-4.

[3]張越東，祁震，王小文等.展望VR技術(shù)在一線戰(zhàn)傷自救互救訓(xùn)練中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2017，13（35）：231-232.

作者簡介：

郭茂坤（1988—），男，漢族，云南陸良人，畢業(yè)于西北政法大學法學理論專業(yè)，碩士研究生，就職于應(yīng)急管理部消防救援局昆明訓(xùn)練總隊，中級專業(yè)技術(shù)職務(wù)，研究方向：特種災(zāi)害救援與處置。