論三維可視化技術在消防安全重點單位滅火救援數字化預案編制中的應用

欒 濤

（淄博市公安消防支隊，山東 淄博 255048）

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論三維可視化技術在消防安全重點單位滅火救援數字化預案編制中的應用

欒 濤

（淄博市公安消防支隊，山東 淄博 255048）

［摘 要］本文介紹了三維可視化技術在消防安全重點單位滅火救援數字化預案編制中的應用，闡述了數字化預案和三維可視化技術的定義，重點講述了利用三維可視化技術編制的滅火救援數字化預案的優點、功能設計和應用前景。

［關鍵詞］三維可視化；消防；滅火救援預案；數字化

0　引 言

隨著社會經濟和城市化建設的快速發展，各類火災和突發事故日益增多，事故性質和處置方法也日趨復雜。以消防安全重點單位為主體制作的滅火救援預案仍停留在純平面數據的基礎上，現有的消防安全重點單位滅火救援信息資料很難直觀地為指揮員提供準確、明了的指揮輔助信息。為進一步規范消防部隊滅火救援預案編制、轄區情況熟悉和實戰演練工作，2015年12月，公安部消防局制定了《公安消防部隊滅火救援數字化預案規定（試行）》，首次提出了消防安全重點單位滅火救援預案數字化的編制要求。如何編制消防安全重點單位滅火救援數字化預案，為火災及災害事故處置提供準確、直觀的基礎數據，成為消防部隊在滅火救援工作中急需解決的重要課題。

隨著空間技術的迅速發展，尤其是計算機技術、通信技術的發展，三維可視化技術已經逐漸深入到各個應用領域，無論是軍事或民用，都可看到它們的身影。筆者認為，三維可視化技術在消防安全重點單位滅火救援數字化預案建設中的應用將為消防部隊熟悉重點單位情況、實施模擬演練訓練、有效組織滅火救援提供有力保障。

1　滅火救援預案及三維可視化技術的基本概念

1.1滅火救援預案的定義及分類

滅火救援預案是針對轄區可能發生的火災或其他災害事故，立足保衛對象特點、災情分析評估和現有執勤力量而預先制訂的作戰行動方案。根據響應分級、力量編成、指揮層次等實際需要，預案制訂分為總隊、支隊、大（中）隊3個層級，分別對應跨區域滅火救援預案、滅火救援類型預案和消防安全重點單位滅火救援預案。

2.2消防安全重點單位滅火救援數字化預案

消防安全重點單位滅火救援預案是根據轄區重點保衛對象情況制訂的滅火救援預案，主要內容包括單位基本情況、重點提示事項、消防設施情況、初戰展開部署、重點部位情況、相關圖像資料及通信聯絡方式等。

數字化預案是通過采用先進的計算機技術、實景仿真技術、虛擬技術和數字通信技術，充分利用三維建模、圖像采集、信息收集和仿真手段，將消防重點單位數字化、三維可視化，實現大規模場景顯示和數據集成，達到為各級消防指揮員熟悉重點單位情況、實施模擬演練訓練、有效組織滅火救援提供有力保障。

2.3三維可視化技術

三維可視化（3D Visualization）技術是20世紀80年代中期誕生的一門集計算機數據處理、圖像顯示的綜合性前緣技術。三維可視化技術把描述物理現象的數據轉化為圖形、圖像，并運用顏色、透視、動畫和觀察視點的實時改變等視覺表現形式，使人們能夠觀察到不可見的對象，洞察事物的內部結構。

2　三維可視化技術的主要優點

2.1直觀性強

三維可視化圖像就是人們經常所說的立體圖。由于人們的眼睛所看見的物體是立體的，通過三維制作的物體更能符合人們的日常習慣，再利用計算機對三維模型進行渲染，讓預案更能接近實物，給指揮員一個直觀效果圖。

2.2可靠性強

三維可視化技術制作的物體都要與實際物體形成一定的比例，既可以讓指揮員感覺到這是“真實”的圖片，同時也能指導消防官兵根據三維圖去完成相應的工作。

2.3兼容性強

三維可視化應用的制作軟件均能夠識別平面CAD圖紙，可以方便三維建模。目前，很多消防官兵都會制作CAD圖紙，甚至很多單位都有現成的圖紙資料，這很方便建立消防安全重點單位三維模型。

3　三維可視化數字預案的功能設計

利用三維可視化技術編制的消防安全重點單位滅火救援數字化預案，可以為各級指揮員提供翔實直觀的單位基礎資料，為滅火救援處置決策提供詳細可靠的輔助決策信息。

三維出警路線圖可以指引消防官兵選擇最優路線，迅速、安全趕赴事故現場。利用定位技術，結合消防車高度及寬度、災情位置、車輛位置、交通實時狀況、矢量地理信息等數據實現消防車最優行駛路徑的計算，依據自動捕捉到的道路限制通行數據通過移動終端對車輛進行導航。

單位總平面動畫可以動態顯示目標建筑與周邊建設的相對位置關系及單位建筑周邊的地貌地況，為指揮員對現場消防車輛及人員的部署提供有力支持。

單位外觀三維動畫可以全面顯示單位周邊千米水源情況及室外消防設施位置情況，如消火栓、接合器等，便于在滅火戰斗中準確使用，如圖1所示。

圖1　單位外觀圖

單位內部平面三維動畫可以直觀表現建筑出口、內部結構和消防設施情況，如室內消火栓、消防通道、電梯、防火卷簾等，使消防官兵在進入建筑前即對內部情況有充分了解，為指揮員制定合理、有效的進攻路線提供支持，如圖2所示。

圖2　單位內部平面圖

4　滅火救援數字化預案的應用前景

4.1為滅火救援指揮決策提供準確翔實的基礎信息

當某個消防安全重點單位發生火災時，消防部隊各級指揮員可以通過數字化預案準確、快捷地查詢事故單位的基本信息，并可以通過三維可視化動畫直觀、快速了解單位內部情況，為現場指揮、內部攻堅、有效處置災害事故提供科學依據。

4.2為消防官兵熟悉單位及模擬演練提供技術支持

消防安全重點單位滅火救援數字化預案可以把重點單位的相關信息通過網絡以三維動畫的形式直觀地顯現給所有消防官兵，易理解、易記憶、易掌握，讓官兵在營區就可以熟悉重點單位。同時，可以對數字化預案進行三維互動功能擴展，在平時訓練中實現模擬演練，讓官兵熟悉作戰意圖、任務分配和進攻線路，為實地演練打下堅實的基礎。

4.3為滅火救援內部攻堅提供安全保障

針對現場環境復雜（如大型城市綜合體等）的災害事故，將單位數字化預案與官兵攜帶的具備室內定位導航和生命體征探測設備進行對接，依托已有的三維模型，實現室內位置圖形化顯示、語音通信等功能，并將相關數據通過3G/4G網絡回傳至現場指揮部，方便現場指揮員及時掌握內攻人員狀況并進行遠程指揮。

5　結 語

滅火救援預案制訂是公安消防部隊為做好執勤戰斗準備而開展的基礎性、經常性工作。利用三維可視化技術編制的數字化預案具備可視性強、操作性高、提供信息直觀的特點，能有效為滅火救援指揮提供高效、可靠的輔助信息支持。因此，為消防安全重點單位編制三維可視化滅火救援預案必將成為今后一個時期消防部隊的一項重要工作，而每一份三維可視化滅火救援預案都將為成功處理相應災害事故奠定堅實的基礎。

主要參考文獻

［1］公安部消防局.消防滅火救援［M］.北京：中國人民公安大學出版社，2003.

［2］韓新，汪永明.數字化滅火救援預案編制及應用技術研究［J］.安全與環境學報， 2004（1）.

doi:10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.12.107

［中圖分類號］TP311.52

［文獻標識碼］A

［文章編號］1673-0194（2016）12-0160-02

［收稿日期］2016-05-02