淺析三維建模技術在消防救援工作中的應用與實現

作者簡介：

王浩然（1991- ），男，漢族，安徽淮南人，研究生，初級專業技術職務，研究方向：滅火救援、消防裝備。

摘要：

隨著經濟社會的發展，新模式、新業態不斷涌現，火災燃燒、蔓延及成因愈加復雜，給消防救援工作提出新要求。通過多年的工作實踐，筆者認識到三維建模技術在消防領域的應用具有重要意義。三維建模技術可以提高消防工作效率、準確性和安全性，為火災事故調查、滅火救援、日常監督、宣傳教育和裝備建設等方面提供有力支持。

關鍵詞：消防；救援；準確性；安全性；三維建模

引言

三維建模技術目前廣泛應用于很多領域，但在消防救援隊伍中應用比較少。筆者認為與傳統的業務方法相比，三維建模技術在消防領域具有以下優勢。可視化和交互式體驗：三維建模技術可以創建逼真的三維模型，提供更加直觀和真實的可視化體驗。消防救援人員可以在模型中進行交互式操作，更好理解和評估火災場景，從而做出更準確的決策。準確的空間信息：傳統的業務方法可能依賴于圖紙、地圖或現場勘查，而三維建模技術可以提供更加準確和詳細的空間信息。消防救援人員可以獲取建筑物的內部結構、通道、房間布局等關鍵信息，有助于規劃滅火策略和疏散路徑。火災模擬和預測：利用火災模擬軟件結合三維建模，可以進行火災的模擬和預測。有助于評估火災的蔓延速度、煙霧傳播路徑以及人員疏散時間，從而提前制定應對措施，提高滅火和救援的效率。培訓和演練效果：通過三維建模技術，消防救援人員可以進行虛擬的培訓和演練，模擬真實的火災場景。這種沉浸式的學習體驗可以提高消防救援人員的應對能力和決策能力，增強培訓效果。協同工作和信息共享：三維建模技術可以實現多部門之間的協同工作和信息共享。不同團隊可以在同一個三維模型中進行操作和交流，提高溝通和協作效率。記錄和回溯：三維建模可以記錄火災現場的詳細信息，包括建筑物的結構、火災的發展過程等[1]。這對于事后的調查和分析非常有幫助，可以更好了解火災起因和傳播途徑。提高效率和安全性：三維建模技術可以幫助消防救援人員更快獲取關鍵信息，規劃救援行動，提高工作效率。同時，通過提前模擬和評估火災風險，可以降低消防人員在實際操作中的風險。

一、火災事故調查

火災發生的原因具有多樣性，人類一直在與火災進行斗爭，旨在找出火災發生規律，并采取相應預防措施。在社會高速發展背景下，火災原因認定工作的重要性達到了前所未有的高度，因為火災往往會造成巨大的人身傷亡和財產損失，而這些損失是由多種因素造成的[2]。三維建模技術在火災事故調查中發揮著重要作用。它可以幫助調查人員更準確了解火災事故情況，分析火災原因和過程。通過使用三維建模技術，調查人員可以創建火災現場的三維模型，能夠更直觀地觀察火災發生位置、火勢蔓延路徑以及建筑物結構等重要信息。三維建模技術還可以幫助調查人員分析火災原因。通過對模型進行分析，調查人員可以確定火災起始點、火源以及可能導致火災發生的因素。這有助于找出火災的根本原因，并采取相應的預防措施。目前，火災前的現場復原仍停留在手工操作階段，如筆錄、繪圖、實物模擬等。為了更好還原火災現場，工作人員首先要進行現場勘查，調查人員到達火災現場后，會進行初步勘查和評估；調查人員會收集火災現場的各種證據，如火災殘留物、燃燒痕跡、煙霧痕跡等；調查人員會與火災發生時的目擊者和相關人員進行談話，了解他們所看到的情況和事件的經過；調查人員會對收集到的證據進行分析，包括物理、化學分析等。這些基礎工作繁瑣而效率低下，往往會浪費大量的人力和物力[3]。傳統的火災現場還原過程可能受到許多因素的限制，如火災現場的破壞程度、證據的可靠性和調查人員的經驗和專業知識等。因此，在某些情況下，火災原因的確定可能具有一定的不確定性。三維建模技術可以在一定程度上實現對火災前現場進行復原，并對火災發生發展過程進行動態演示。準確的信息獲取：通過使用三維建模技術，可以獲取火災現場的精確尺寸、空間關系和物體位置等信息。這有助于更準確了解火災發生情況，包括火源位置、火勢蔓延路徑和人員疏散情況等。可視化和交互式呈現：三維建模技術可以創建火災現場的可視化模型，使調查人員和相關利益方能夠以更直觀的方式理解火災現場。這種交互式呈現方式有助于更好分析和解釋現場情況，促進溝通和決策。分析和模擬：借助三維建模技術，可以進行火災現場的分析和模擬。通過模擬火災的蔓延過程、煙氣流動和人員疏散等情況，可以更好理解火災發展和影響，為預防和應對類似火災提供參考。證據保存和記錄：三維建模技術可以將火災現場的信息以數字形式保存下來，包括模型、圖像和相關數據。這有助于長期保存證據，并為未來的調查和研究提供可靠參考。

二、滅火救援

（一）熟悉、演練

熟悉、演練工作是一項周而復始不斷循環的工作，三維建模技術可以創建虛擬演練環境，通過三維建模技術，可以創建逼真的虛擬火災場景。消防救援人員可以在這些虛擬環境中進行演練，模擬火災應對措施，提高應對火災的能力和效率。在人員培訓和教育方面，工作人員借助三維建模技術，可以創建各種火災場景，用于對消防救援人員的培訓和教育[4]。利用三維建模技術，可以對火災現場進行風險評估，確定潛在的危險區域和安全通道。基于這些信息，可以制定相應的滅火救援預案，提高預案的科學性和可操作性。可以在虛擬環境中進行模擬操作，熟悉滅火設備的使用和火災應對策略，提高應對火災的技能和意識。通過對虛擬演練的記錄和分析，可以評估演練效果，并找出需要改進的地方。這有助于不斷優化滅火救援預案和流程，提高實際應對火災的能力。方便在隊站人員公差、休假等特殊情況下，未參加熟悉演練的人員進行補訓；方便隊站指揮與防火監督保持同頻共享，共同維護更新消防重點單位信息。三維建模技術在滅火救援工作的熟悉和演練中發揮著重要作用，有助于提高消防人員的應對能力，保障公眾的生命財產安全。

（二）滅火救援預案與案例復盤

滅火救援預案與案例復盤在消防救援隊伍的訓練和滅火救援實踐中發揮著重要的作用。目前制定的滅火預案及案例復盤大多停留在紙張和PPT作業的平面階段。依據傳統案例復盤、推演模式、場地器材組織展開受限較多。為改變目前現狀，通過建設逼真的三維建模場景，模擬構建重點單位信息、虛擬環境，在可視化的環境下進行預案和案例討論、推演，驗證制定、處理過程中所采用處置措施的可操作性和科學性，從而提高指揮人員的指揮決策和協同配合能力，有效提高滅火預案制作和案例復盤的科學性[5]。三維建模滅火救援預案的制定能夠大大增強滅火救援預案的針對性與有效性。能在消防救援人員日常熟悉過程中對預案中所涉及的建筑物結構、重點部位、通道等情況有直觀感受，便于在日后真正的滅火戰斗中快速準確開展工作。結合虛擬化技術，指揮員和消防員可以在智慧平臺中進行滅火救援訓練，從而使消防員對戰斗編成、技戰術進行熟悉，真正實現預案可操作性，提升戰斗力。

（三）滅火救援任務

采用三維建模技術，不僅在發生火災之后可以為解救被困人員、合理設置滅火救援陣地等提供直觀的詳細信息，并且可以提前對火災進行監測和預警，利用三維建模技術，可以實時監測火災發展和蔓延。通過模型中的溫度、煙霧等參數，可以提供早期預警，幫助消防救援人員及時做出反應。在滅火救援任務中，消防救援人員的安全是至關重要的。三維建模技術可以提供實時的人員定位和導航功能，幫助消防救援人員在復雜的環境中找到最短、最安全路徑。同時，借助三維建模技術，可以對固定消防設施設備、水源等資源進行有效管理和調配。這有助于確保在滅火救援過程中，資源得到合理利用，提高救援效率。由于消防救援人員必須第一時間對火情進行偵察，一般建筑物內部會有大量濃煙，人的視線受阻，造成被困人員逃生時無法辨別方向，逃生困難，消防救援人員難以進入建筑物內部、難以發現被困人員，甚至復雜建筑會造成被困人員無法及時被救出[6]。例如，2023年，呂梁某煤業發生了一起火災，造成了嚴重的人員傷亡和財產損失。在救援過程中，消防員因無法快速找到被困人員，造成被困人員傷亡。采用無線三維定位技術能夠快速準確定位深入火場內部的攻堅人員，結合建筑物的三維模型，能夠通過對講機等通信方式，引導消防救援人員快速營救被困人員，從而盡可能減少人員傷亡。

三、日常消防監督

“城市智慧消防”系統利用消防大數據、消防物聯網、地理信息系統等技術，能有效整合社會各方力量，實時監控城市火災危險源，科學掌握城市火災隱患，準確做出科學預警和判斷，系統構建城市火災防控體系，確保城市安全[7]。綜合運用物聯網、云計算、大數據、移動互聯網等新興信息技術，以電子數據、激光點云、模型數據等數據為基礎。以消防重點單位為例，在審核驗收時，單位的實景模型（下稱簡稱模型）與當前實際情況的變動對比，基本概況記錄與實際相符程度，宏觀檢驗重點部位設置的合理性；消防設施、滅火器材的設置與模型中數量位置相符性、法規制度合法性的檢查檢驗；消防產品、防火材料的合格證明材料與模型記錄的外觀、品牌的一致性等檢查檢驗。

四、消防宣傳工作

（一）宣傳教育和逃生能力訓練

通過創建三維模型，可以更直觀展示火災場景和逃生路徑。有助于向公眾傳遞火災安全知識，提高他們對火災風險的認識。根據個人特點和需求，三維建模技術可以提供個性化的逃生能力訓練指導。例如，針對老年人、兒童或身體有障礙的人群，可以設計專門的訓練方案，并且還可以將火災安全教育資源制作成數字化內容，方便在不同平臺上進行共享。有助于擴大教育覆蓋面，使更多人受益。

（二）消防宣傳展品

通過創建三維模型，可以更直觀展示消防設備、消防車、消防站等相關元素[8]。可以通過互動式展示，更好了解消防設備的結構和功能。在展品中，可以通過三維建模技術展示建筑物的內部結構和逃生路徑。觀眾可以在模擬環境中體驗逃生過程，學習正確的逃生方法和技巧。通過以上應用，三維建模技術可以為消防宣傳提供更具吸引力和互動性的展品，提高觀眾的消防安全意識和應對火災的能力。

五、后勤裝備建設

為有效解決進口消防車配件必須從國外進口，采購周期長，配件價格高等難題。可以利用三維建模技術，對后勤裝備進行精確的設計和模擬。這有助于工程師和設計師更好理解裝備的結構和功能，從而提高設計質量和效率。在裝備生產制造過程中，三維建模技術可以用于制作工裝夾具、模具等，還可以幫助工人更好理解裝配過程，提高生產效率和質量。利用三維建模技術，可以創建裝備的三維模型，包括內部結構和零部件。這有助于維修人員更直觀了解裝備的構造，進行故障診斷和維修工作。同時，三維建模技術可以提供直觀的裝備信息，幫助決策者更好了解裝備性能、使用情況和需求。有助于做出更明智的決策，優化后勤裝備的配置和資源利用。通過以上應用，三維建模技術可以提高后勤裝備建設效率、質量和管理水平，為后勤保障工作提供有力支持。

六、營房基建

營房基建檔案的存儲還停留在二維平面的紙質檔案，對建成后的檔案常以圖紙、照片和影像資料存儲，不能直觀反應建成的全貌和細節。應用三維建模技術，可以有效對營房基建的檔案數據以模型形式存儲，方便調用、展示、核對紙質檔案數據。還可對工程施工管理、質量監督、竣工驗收、營房維護、營區管理等營房基建正規化管理提供有效幫助。

結語

與傳統的消防工作方法相比，三維建模技術在消防領域雖然具備非常大的優勢，但是三維建模技術并不是取代傳統的消防工作方法，而是作為一種輔助工具與傳統方法相結合，以提高消防工作質量和效率。

參考文獻

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[2]王勇，邢金鵬，徐琰，等.3D打印技術在消防裝備中的應用[J].消防科學與技術，2017，36（03）：374-376.

[3]孫春輝，成錫平.基于無人機的實景三維建模在消防中的應用[J].消防科學與技術，2018，37（04）：501-504.

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[8]崔建華.無人機三維建模在消防應急救援中的應用探析[J].數字通信世界，2020（10）：180-181.