虚拟现实技术在消防战训工作中的应用探讨

福建省三明市消防支队 封义根

虚拟现实技术在消防战训工作中的应用探讨

福建省三明市消防支队 封义根

随着社会经济的迅速发展，各类灾害也逐渐增加。消防部队属于一种救援部队，日益严重的火灾形势给消防部门带来了更大的挑战，消防安全制度还有待提升，同国外先进的技术相比较，中国的消防设计和设施还比较落后，通过使用虚拟现实技术能够提升消防工作人员的作战经验，本文首先分析了虚拟现实技术的概述，同时阐述了虚拟现实技术在消防战训工作中的意义，最后总结了虚拟现实技术在消防战训工作中的应用。

虚拟现实技术；消防战训；概述；意义；应用

0 前言

随着城市建设的加剧，新型建筑不断涌现，包括：高层建筑、大型化工企业、地下室等，价值不合格的装修材料为消防工作带来较大的挑战，使得建筑火灾的发生率越来越高。给灭火救援工作带来了较大的困难，在消防战训工作中引进虚拟现实技术能够有效解决消防工作中的问题。虚拟现实技术的特点主要是利用计算机创建多维信息空间，这种虚拟环境是利用计算机构成的三位数字模型，将模型编制到计算机中，使得计算机生成真实的画面，给人直观的视觉感受。

1 虚拟现实技术的概述

在科技发展迅速的当前，虚拟现实技术是利用高科技技术，包括人工智能、多媒体、计算机网络、电子、机械等。模拟人在特定环境下出现的视觉、听觉、动作等一系列行为，是人际交互技术的体现。

虚拟现实技术的特点主要是应用计算机创建多维信息空间，这种虚拟环境是利用计算机构成的三位数字模型，将模型编制到计算机中，使得计算机生成真实的画面，给人较强的视觉感受，同时将听觉、触觉综合起来，给人最真实的感知。使得人们沉浸在视觉环境中，并且能够直接观察、操作、检测、触摸周围的环境和事物，使用者能够在虚拟现实系统中有种身临其境的逼真感，能够突破时间、空间的限制，给使用者最真实的亲身体验。

2 虚拟现实技术在消防战训工作中的意义

在虚拟现实系统中的场景均是虚构，换句话说，就是将真实世界的场景重现，但又属于完全虚构的环境，通过使用虚拟现实技术，能够将传统消防工作中无法解决的问题及时解决。

（1）虚拟现实技术能够将体能、技能的训练方式转变为体能、智能、技能相结合的训练方式，将亲身体会和实践相结合，创新出仿真训练法，促使消防作战人员在训练中如同身处火灾现场一般。通过现场情景模拟技术、动态实时生成立体感知，同时系统中还有三维定位、方向、触觉等反馈技术，再利用计算机将所有参数合成处理，在灭火的准则上进行计算机程序指挥，将任务转变为数字的形式反映到人的大脑，消防工作人员就能够各自分工，开展灭火工作。通过应用虚拟现实技术最显著的效果就是能够同时完成消防作战人员体能、智能、技能、心理素质的综合训练，同时提升训练质量，为消防工作人员积累丰富的火灾经验，特别死一些含有剧毒、爆炸火灾现场的训练，全面提升效果工作人员的救火技能水平。

（2）在灭火工作中制定灭火作战预案，能够使得消防人员了解建筑的位置、火灾现场的内部结构、建筑的使用性质、安全出口等情况，协助消防工作人员能够在较短的时间内制定最佳的作战方案，提升消防人员现场的灭火效率和灭火水平。传统的消防预案是通过文字和二维平面图描述建筑内部结构和相关信息，这类技术无法直观的将建筑内部的结构特点描述出来，对建筑内部结构还缺乏分析、预测，难以查询消防设备的使用情况，导致无法及时对火灾现场人员疏散和火灾蔓延进行评估。

（3）开展消防作战实战练习主要是为了帮助消防人员熟悉灭火作战方案、消防设备的操作，确保火灾方案能够得到顺利的开展。但是，在火灾现场的疏散过程中，通常会遇到很多的问题，例如：建筑内部结构太过复杂、安全出口标志不明显等，导致火灾救援遇到阻碍。对消防工作人员进行灭火作战演习会加大成本，增加消防部门的压力，且在演习的过程中增加火焰和烟雾的效果，在一定程度上会引发安全事故，具有较大的危险性，通过使用虚拟现实技术能够有效的解决这类问题，改革了消防工作的领域和消防工作的传统观念。

从技术层面而言，虚拟现实技术能够很好的辅助消防战训工作，解决很多实际训练中的问题，但是不可忽视的是，虚拟现实技术的成本较高，并不是所有的消防部门均能够使用，因此对技术推广造成了较大的限制。虚拟现实技术本身是一项系统性工程，且涉及的数据量比较庞大，在技术应用上人员配备无法满足应用需求，即便是一些消防部门的人员配备完善，但是技术人员也缺乏专业水平，导致在运行中出现较多的问题。我国的虚拟现实技术还处于起步阶段，在技术上存在着较大的缺陷，需要相关专家学者结合我国的基本国情和实际运用现状，不断的探究、创新技术。

3 虚拟现实技术在消防战训工作中的系统设计

虚拟现实技术在实际的应用中，具有可视化的特点，通过使用3D模拟技术，能够达到事物的高效仿真，结合数据库内的技术，给使用者最直观、最真实的感受。

（1）建立三维模型

三维模型是在现有的二维模型中的照片、平面图纸、遥感照片等基础上，如下图1所示，使用3DMAX建立模型。虚拟现实技术中三维模型是最基础也是最重要的部分，目前市面上的建模技术比较多，包括：3DMAX、MAYA、JAVA3D、AUTOCAD、OPENGL、DIRECTX等。

图1 三维模型结构示意图

（2）制作场景

在进行场景制作的时候，要利用较好的模型。构建最真实的场景，这就需要制作人员重视真实场景的考察，利用虚拟现实技术软件将现有的模型组合在一起，如下图2所示。再依据实际情况对场景进行规划布局、加入一些绿化设施、设置移动路径、互动操作等。经过试用之后，确保制作的场景质量合格就可以发布，3D场景能够模仿真实环境，给使用者最直观的体验，实现人机之间的交互。

（3）二次开发模型和数据

二次开发模型、数据形成的虚拟现实软件，是对3D模型的深层利用，有效的节约了资源，这也是虚拟现实技术的发展目标、通过将VR技术和多媒体相结合能够实现可视化需求，建立虚拟的真实环境，将计算机内的数据公式、计算值转变为立体展现出来，促使人们能够通过相互控制将结果表现出来，同时在使用过程中也可以通过改变动态参数观察最终的计算结果，在进行设计的时候要将基础模型和数据库结合在一起，以此实现虚拟现实系统对三维图形、应用数据的统一管理，全面提升系统的管理水平。

（4）三维交互和实景管理软件

三维交互和实景管理也是三维引擎，主要是支持用户开发应用程序。引擎能够实现三维数据库的实时显示，为三维数据库的控制提供各类参数接口，引擎还是图形封装、实现声音的重要平台。在使用的过程中若是出现复杂应用的碰撞检测、景物、动态路径、智能目标等系统的运作提供支持。

（5）应用模型开发程序

用户在开发程序的时候，主要是以各类典型的火灾场景为情景制作依据，灭火预案为要素，将虚拟火灾现场的特征通过模型描述出来，结合实际情况，对模型进行划分。在引擎的作用下满足用户的各种需求，在进行交互作用设计的时候，用户界面应该要设计相应的评价系统，以此实现系统功能的集成，不断的完善系统的功能。

4 虚拟现实技术在消防作战训练中的应用

（1）建筑火灾方面的应用

虚拟现实技术在建筑火灾上的应用包括火灾模拟训练、电子消防应急方案、火灾现场人员疏散等。虚拟现实技术能够模拟真实的火灾情景，消防工作人员使用3D眼睛能够观察周围的环境，使得消防工作人员在训练中有种身临其境的真实感。通过建立逼真的火灾环境，给消防工作人员最直观的感受，全面提升消防人员的灭火技能，在群众演练过程中，还能够增强群众的火灾意识，提升群众的火灾应急能力，以此提升我国的消防水平。

（2）油罐类火灾方面的应用

在对消防人员进行油罐类火灾训练的时候，是通过计算机进行火灾模拟训练。计算机的指挥范围包括：下达命令、降温处理、灭火处理等部分。在计算机上模拟出真实的地理环境，建立最真实的油罐火灾现场，在这类系统具有较大的想象力，能够有效的训练消防工作人员的火灾应急能力，同时虚拟现实系统也能够有效的提升管理人员的指挥水平和决策水平。

（3）煤矿类火灾方面的应用

在实际生活中，一旦发生煤矿火灾，会造成较大的经济损失，由于煤矿工作的特点，发生火灾容易造成群死或者群伤的后果。通过训练消防工作人员煤矿火灾事故，能够营造一个真实的矿井事故环境，使用虚拟现实技术能够自行设计事发时间、事发地点、天气情况等，能够实现各类火灾状况的模拟，同时还能够锻炼消防工作人员的应急能力和火灾救援水平。通过定期的训练，能够提升消防工作人员的防灾能力和救灾能力，使得消防人员在火灾现场能够临危不乱，采取有效的救援措施，将火灾现场的伤亡人数缩减到最小。

5 结束语

综上所述，随着时代的迅速发展，科学技术也到了较好的发展，在此背景下虚拟现实技术开始投入使用。虚拟现实技术在消防战训工作中的应用，得到了国家和政府的重视，能够在日常的训练中给消防工作人员营造真实的火灾情景，使得消防工作人员积累救援经验，在一定程度上解决了实际火灾救援中消防工作人员因为经验不足，耽误火灾救援进度的问题。在真实火灾情景下训练，能够提升消防工作人员的自我保护意识，全面提升我国的消防营救水平。且虚拟现实技术下的消防模拟训练不会受到时间、空间的限制，能够随时随地进行，最重要的是在实际的应用中具有显著的效果。

[1]王云鹏．虚拟现实技术在消防战训工作中的应用探讨[J]．消防界：电子版,2016(9)：32-32．

[2]张连民．虚拟现实技术在消防作战指挥训练中的应用[J]．消防科学与技术,2001(6)：38-39．

[3]张开权．基于虚拟现实的消防预案仿真系统研究与实现[D]．华中科技大学,2006．

[4]唐小飞．虚拟现实技术及其在消防工作中的应用[J]．警察技术,2004(2)：41-42．

[5]张亮．全景技术在消防战训工作中的应用[J]．水上消防,2016(4)：12-14．