三維場景在消防訓練中的應用

朱江 林靈

摘要：消防訓練是提升消防綜合實力的重要環節，是確保消防團隊切實發揮其效能的關鍵性訓練版塊。傳統的應急演練往往需要消耗大量的人力、物力、財力，由此將三維場景技術融入到消防訓練中去，實現模擬場景的創設，以彌補傳統消防訓練的弊端，可以引導實際消防訓練朝著更加信息化的方向發展。本文主要探討基于三維場景技術的消防訓練機制問題，分析消防訓練中三維場景技術的應用價值，以供參考。

關鍵詞：三維場景;消防訓練;消防安全

三維場景的創設，是虛擬現實技術系統的重要組成部分，其可以結合不同領域的場景訴求，實現對應現實場景的還原，然后在此基礎上引導實際的消防訓練人員進入到實際情境，在情境中行動和決策，以實現消防素質的鍛煉，消防裝備操作能力的訓練，消防決策素質的提升，消防協作能力的鍛煉。也就是說三維場景在消防訓練中有著巨大的應用價值。

一、三維場景在消防訓練中的應用價值分析

消防訓練需要在特定的場景中進行，比如辦公樓場景、石油化工工廠場景、商業街場景、高層居民小區場景等，這些場景都是依靠三維技術得以實現的，由此形成對應的場景集合，進入到虛擬訓練系統中去，消防人員可以對初期火災進行處置，引導進行逃生訓練，由此使行為主體的消防意識得以覺醒，消防自救能力得到初步培養和鍛煉。再者，在基于三維場景的消防訓練系統中，消防裝備也可以依靠虛擬模型構建的方式，使消防人員可以迅速接觸，并且深刻理解對應的裝備原理和操作技巧，以實現自身消防裝備操作素質的提升。另外，在實際的三維場景中，還可以設定對應的消防元素，構架一起消防案件決策指揮協同的場景，要求各方面部門協同參與進去，確保實際的訓練進入到分布式的狀態，各個部門的人員在這樣的三維場景中可以實現決策能力、指揮素質、協同素養的鍛煉，這對于未來火災聯合作戰而言，是很有價值的。

二、基于三維場景的消防訓練機制的功能分析

依靠三維場景實現消防訓練機制的構建，是引導消防工作信息化發展的重要途徑。該機制在消防訓練強度提升，消防訓練質量提升等方面都發揮著至關重要的作用，也代表著三維場景在消防訓練中的巨大應用價值。詳細來講述，其應用環節主要包括如下幾個方面：

（一）實現多樣化場景庫的構建

多樣化場景庫的構建是由多種場景元素構成的，使用二維高清遙感圖片和三維模型來銜接，并且集合消防訓練的訴求，實現不同仿真場景的構建。以石化生產裝置場景設置為例，其需要大量的石化生產廠房的數據資料，將其錄入進去之后，進行消防火災元素的生成制造，從廠房建筑布局，石化裝置設備系統構建，石化生產區域，石化高危設備裝置，基礎消防設施，線路管線布局，道路交通信息，周邊醫療條件，主干道，周邊居民基本情況，周邊協同部門的運作情況等多個維度來進行調控，由此可以生成多樣化的針對于石化生產的仿真場景。該系統在應用的時候，對于單一城市而言，可以首先實現自身石化裝置生產廠詳細信息的勘察，在獲取實際信息之后，將其與系統中的場景庫進行核對，然后進行對應元素的增加或者刪減，由此生成與現實場景吻合度高的消防場景，這樣可以確保實際的場景創設成為輔助消防訓練的重要平臺。

（二）獲取場景中各元素的信息

基于三維場景的消防訓練系統中，參與消防訓練的人員可以快速地了解整個場景中與消防相關的信息要素，比如消防場景中相關消防設備的參數信息，現場設備臺賬中的基本信息，消防定位信息，水電系統信息，建筑設備參數信息，防火裝置信息，消防通道尺寸信息等，這些信息都可以在訓練系統中獲取。在獲取到這些場景各要素信息之后，參與消防訓練的人員可以更快的進行決策。當然不同的消防三維場景中，實際要素的參數是不一樣的，此時就可以對參與消防訓練人員的應變能力進行考驗。在長期的訓練中，實際消防信息收集和整理成為習慣，繼而使得消防人員的信息收集素質得到良好的培養，這對于消防決策機制的構建而言，是至關重要的環節。

（三）實現災害場景的快速搭建

在發生災害事件之后，消防人員首先需要對災害場景的信息有著全面的了解，除了上述的粗線條的模擬訓練之外，還可以在進入真實消防場地之前快速實現災害場景的搭建。依靠前期設定的與本區域天氣吻合的模型，結合實際情況進行錄入，當然還包括實際的風向和風力等元素，在核查之后將其錄入到實際的場景搭建系統中去。從細節角度上來看，還可以將火焰形態元素、泄露種類元素、傷員元素、著火點元素、火勢大小元素、傷員位置元素、傷員人數元素、氣象條件元素等都融入其中。由此進入快速響應機制，可以確保實際搭建的場景是與真實災害場所保持一致的，在此基礎上生成出來的就是有實時價值的火災模擬現場，甚至可以實現毀壞模型的構建，呈現出最壞損失的狀態。依靠上述場景的快速搭建，可以使實際的決策團隊獲取到最為直接的信息。

（四）發揮在決策輔助和組織協調中的效能

三維場景在消防訓練中的價值還體現在消防決策輔助和組織協調等環節。首先，以輔助決策來看，基于三維場景的消防訓練系統中設置了大量的模型。有熱輻射分析的模型，可以針對實際熱輻射的情況進行判定;有爆炸分析模型，可以針對爆炸的情況進行判別;有沖擊波分析模型，可以針對沖擊波的形態來進行判定;有滅火劑用量模型，可以結合實際情況確定滅火劑的使用方案。上述模型可以結合實際情況，來進行添加，并且以可視化的圖片來呈現實際的情況。也就是說這些精細化的數據信息將成為真實場景最為吻合的機制架構，對于決策團隊而言，在看到這樣的數據信息之后就可以作出更加精確的決策。另外，在獲取到足夠的三維場景信息之后，實際的決策焦點在于如何進行消防指揮，確保有限的消防資源可以得到最為優化的配置，此時三維場景中進行可視化的排兵布陣，可以引導實際作戰指揮朝著數據化的方向發展。也就是說在三維場景中，進行車輛裝備資源的配置，進行現場固定消防設施的安排，進行車輛行車方案的設計，進行消防人員行動方案的設定等，在多套三維場景中進行演練，最終得出最為合理的三維場景消防處置方案，并且將其作為實際消防應急處理機制，毫無疑問這比以往依靠個人經驗去進行實際消防應急處理的模式更加可靠，其能夠獲取到的相關信息更加健全，實際考量的因素更多，由此可以引導實際的消防訓練進入到更加精確化的狀態。這些都體現出三維場景在決策輔助和組織協調中的巨大價值。

三、結語

基于三維場景的消防訓練機制的構建，其不僅僅可以使消防訓練進入到信息化和精確化的狀態，還可以使得消防運行機制朝著更加科學化的方向發展和進步。上述談論到三維場景在消防訓練中的巨大價值，意味著需要在此方面加大投入，實現三維場景消防訓練系統的不斷完善，確保其可以更好展現出多樣化的功能，這將使得實際消防的綜合素質朝著更高的方向發展，而這對于保證人民財產和生命安全而言，也是很有幫助意義的。

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作者簡介：

朱江（1975.1—），男，漢族，上海人，碩士學歷，應急管理部上海消防研究所信息室主任，研究方向：網絡信息安全。主要從事多媒體交互技術及虛擬現實、增強現實技術的研究以及相關產品的研發與設計。

林靈（1989.9—），男，漢族，浙江溫州人，碩士學歷，應急管理部上海消防研究所信息室研究實習員，主要從事消防安全與科普教育訓練方向的研究。

課題項目：

本文系2018年應急管理部上海消防研究所課題研究成果，課題名稱：虛擬交互訓練場景開發及測試基礎平臺（一期）（課題編號18SX10）。