虛擬現實技術在消防戰訓工作中的應用探討

福建省三明市消防支隊 封義根

虛擬現實技術在消防戰訓工作中的應用探討

福建省三明市消防支隊 封義根

隨著社會經濟的迅速發展，各類災害也逐漸增加。消防部隊屬于一種救援部隊，日益嚴重的火災形勢給消防部門帶來了更大的挑戰，消防安全制度還有待提升，同國外先進的技術相比較，中國的消防設計和設施還比較落后，通過使用虛擬現實技術能夠提升消防工作人員的作戰經驗，本文首先分析了虛擬現實技術的概述，同時闡述了虛擬現實技術在消防戰訓工作中的意義，最后總結了虛擬現實技術在消防戰訓工作中的應用。

虛擬現實技術；消防戰訓；概述；意義；應用

0 前言

隨著城市建設的加劇，新型建筑不斷涌現，包括：高層建筑、大型化工企業、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，使得建筑火災的發生率越來越高。給滅火救援工作帶來了較大的困難，在消防戰訓工作中引進虛擬現實技術能夠有效解決消防工作中的問題。虛擬現實技術的特點主要是利用計算機創建多維信息空間，這種虛擬環境是利用計算機構成的三位數字模型，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 虛擬現實技術的概述

在科技發展迅速的當前，虛擬現實技術是利用高科技技術，包括人工智能、多媒體、計算機網絡、電子、機械等。模擬人在特定環境下出現的視覺、聽覺、動作等一系列行為，是人際交互技術的體現。

虛擬現實技術的特點主要是應用計算機創建多維信息空間，這種虛擬環境是利用計算機構成的三位數字模型，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境中，并且能夠直接觀察、操作、檢測、觸摸周圍的環境和事物，使用者能夠在虛擬現實系統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 虛擬現實技術在消防戰訓工作中的意義

在虛擬現實系統中的場景均是虛構，換句話說，就是將真實世界的場景重現，但又屬于完全虛構的環境，通過使用虛擬現實技術，能夠將傳統消防工作中無法解決的問題及時解決。

（1）虛擬現實技術能夠將體能、技能的訓練方式轉變為體能、智能、技能相結合的訓練方式，將親身體會和實踐相結合，創新出仿真訓練法，促使消防作戰人員在訓練中如同身處火災現場一般。通過現場情景模擬技術、動態實時生成立體感知，同時系統中還有三維定位、方向、觸覺等反饋技術，再利用計算機將所有參數合成處理，在滅火的準則上進行計算機程序指揮，將任務轉變為數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。通過應用虛擬現實技術最顯著的效果就是能夠同時完成消防作戰人員體能、智能、技能、心理素質的綜合訓練，同時提升訓練質量，為消防工作人員積累豐富的火災經驗，特別死一些含有劇毒、爆炸火災現場的訓練，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預案，能夠使得消防人員了解建筑的位置、火災現場的內部結構、建筑的使用性質、安全出口等情況，協助消防工作人員能夠在較短的時間內制定最佳的作戰方案，提升消防人員現場的滅火效率和滅火水平。傳統的消防預案是通過文字和二維平面圖描述建筑內部結構和相關信息，這類技術無法直觀的將建筑內部的結構特點描述出來，對建筑內部結構還缺乏分析、預測，難以查詢消防設備的使用情況，導致無法及時對火災現場人員疏散和火災蔓延進行評估。

（3）開展消防作戰實戰練習主要是為了幫助消防人員熟悉滅火作戰方案、消防設備的操作，確保火災方案能夠得到順利的開展。但是，在火災現場的疏散過程中，通常會遇到很多的問題，例如：建筑內部結構太過復雜、安全出口標志不明顯等，導致火災救援遇到阻礙。對消防工作人員進行滅火作戰演習會加大成本，增加消防部門的壓力，且在演習的過程中增加火焰和煙霧的效果，在一定程度上會引發安全事故，具有較大的危險性，通過使用虛擬現實技術能夠有效的解決這類問題，改革了消防工作的領域和消防工作的傳統觀念。

從技術層面而言，虛擬現實技術能夠很好的輔助消防戰訓工作，解決很多實際訓練中的問題，但是不可忽視的是，虛擬現實技術的成本較高，并不是所有的消防部門均能夠使用，因此對技術推廣造成了較大的限制。虛擬現實技術本身是一項系統性工程，且涉及的數據量比較龐大，在技術應用上人員配備無法滿足應用需求，即便是一些消防部門的人員配備完善，但是技術人員也缺乏專業水平，導致在運行中出現較多的問題。我國的虛擬現實技術還處于起步階段，在技術上存在著較大的缺陷，需要相關專家學者結合我國的基本國情和實際運用現狀，不斷的探究、創新技術。

3 虛擬現實技術在消防戰訓工作中的系統設計

虛擬現實技術在實際的應用中，具有可視化的特點，通過使用3D模擬技術，能夠達到事物的高效仿真，結合數據庫內的技術，給使用者最直觀、最真實的感受。

（1）建立三維模型

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

圖1 三維模型結構示意圖

（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，利用虛擬現實技術軟件將現有的模型組合在一起，如下圖2所示。再依據實際情況對場景進行規劃布局、加入一些綠化設施、設置移動路徑、互動操作等。經過試用之后，確保制作的場景質量合格就可以發布，3D場景能夠模仿真實環境，給使用者最直觀的體驗，實現人機之間的交互。

（3）二次開發模型和數據

二次開發模型、數據形成的虛擬現實軟件，是對3D模型的深層利用，有效的節約了資源，這也是虛擬現實技術的發展目標、通過將VR技術和多媒體相結合能夠實現可視化需求，建立虛擬的真實環境，將計算機內的數據公式、計算值轉變為立體展現出來，促使人們能夠通過相互控制將結果表現出來，同時在使用過程中也可以通過改變動態參數觀察最終的計算結果，在進行設計的時候要將基礎模型和數據庫結合在一起，以此實現虛擬現實系統對三維圖形、應用數據的統一管理，全面提升系統的管理水平。

（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應用程序。引擎能夠實現三維數據庫的實時顯示，為三維數據庫的控制提供各類參數接口，引擎還是圖形封裝、實現聲音的重要平臺。在使用的過程中若是出現復雜應用的碰撞檢測、景物、動態路徑、智能目標等系統的運作提供支持。

（5）應用模型開發程序

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

4 虛擬現實技術在消防作戰訓練中的應用

（1）建筑火災方面的應用

虛擬現實技術在建筑火災上的應用包括火災模擬訓練、電子消防應急方案、火災現場人員疏散等。虛擬現實技術能夠模擬真實的火災情景，消防工作人員使用3D眼睛能夠觀察周圍的環境，使得消防工作人員在訓練中有種身臨其境的真實感。通過建立逼真的火災環境，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意識，提升群眾的火災應急能力，以此提升我國的消防水平。

（2）油罐類火災方面的應用

在對消防人員進行油罐類火災訓練的時候，是通過計算機進行火災模擬訓練。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境，建立最真實的油罐火災現場，在這類系統具有較大的想象力，能夠有效的訓練消防工作人員的火災應急能力，同時虛擬現實系統也能夠有效的提升管理人員的指揮水平和決策水平。

（3）煤礦類火災方面的應用

在實際生活中，一旦發生煤礦火災，會造成較大的經濟損失，由于煤礦工作的特點，發生火災容易造成群死或者群傷的后果。通過訓練消防工作人員煤礦火災事故，能夠營造一個真實的礦井事故環境，使用虛擬現實技術能夠自行設計事發時間、事發地點、天氣情況等，能夠實現各類火災狀況的模擬，同時還能夠鍛煉消防工作人員的應急能力和火災救援水平。通過定期的訓練，能夠提升消防工作人員的防災能力和救災能力，使得消防人員在火災現場能夠臨危不亂，采取有效的救援措施，將火災現場的傷亡人數縮減到最小。

5 結束語

綜上所述，隨著時代的迅速發展，科學技術也到了較好的發展，在此背景下虛擬現實技術開始投入使用。虛擬現實技術在消防戰訓工作中的應用，得到了國家和政府的重視，能夠在日常的訓練中給消防工作人員營造真實的火災情景，使得消防工作人員積累救援經驗，在一定程度上解決了實際火災救援中消防工作人員因為經驗不足，耽誤火災救援進度的問題。在真實火災情景下訓練，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。且虛擬現實技術下的消防模擬訓練不會受到時間、空間的限制，能夠隨時隨地進行，最重要的是在實際的應用中具有顯著的效果。

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