浅析三维建模技术在消防救援工作中的应用与实现

作者简介：

王浩然（1991- ），男，汉族，安徽淮南人，研究生，初级专业技术职务，研究方向：灭火救援、消防装备。

摘要：

随着经济社会的发展，新模式、新业态不断涌现，火灾燃烧、蔓延及成因愈加复杂，给消防救援工作提出新要求。通过多年的工作实践，笔者认识到三维建模技术在消防领域的应用具有重要意义。三维建模技术可以提高消防工作效率、准确性和安全性，为火灾事故调查、灭火救援、日常监督、宣传教育和装备建设等方面提供有力支持。

关键词：消防；救援；准确性；安全性；三维建模

引言

三维建模技术目前广泛应用于很多领域，但在消防救援队伍中应用比较少。笔者认为与传统的业务方法相比，三维建模技术在消防领域具有以下优势。可视化和交互式体验：三维建模技术可以创建逼真的三维模型，提供更加直观和真实的可视化体验。消防救援人员可以在模型中进行交互式操作，更好理解和评估火灾场景，从而做出更准确的决策。准确的空间信息：传统的业务方法可能依赖于图纸、地图或现场勘查，而三维建模技术可以提供更加准确和详细的空间信息。消防救援人员可以获取建筑物的内部结构、通道、房间布局等关键信息，有助于规划灭火策略和疏散路径。火灾模拟和预测：利用火灾模拟软件结合三维建模，可以进行火灾的模拟和预测。有助于评估火灾的蔓延速度、烟雾传播路径以及人员疏散时间，从而提前制定应对措施，提高灭火和救援的效率。培训和演练效果：通过三维建模技术，消防救援人员可以进行虚拟的培训和演练，模拟真实的火灾场景。这种沉浸式的学习体验可以提高消防救援人员的应对能力和决策能力，增强培训效果。协同工作和信息共享：三维建模技术可以实现多部门之间的协同工作和信息共享。不同团队可以在同一个三维模型中进行操作和交流，提高沟通和协作效率。记录和回溯：三维建模可以记录火灾现场的详细信息，包括建筑物的结构、火灾的发展过程等[1]。这对于事后的调查和分析非常有帮助，可以更好了解火灾起因和传播途径。提高效率和安全性：三维建模技术可以帮助消防救援人员更快获取关键信息，规划救援行动，提高工作效率。同时，通过提前模拟和评估火灾风险，可以降低消防人员在实际操作中的风险。

一、火灾事故调查

火灾发生的原因具有多样性，人类一直在与火灾进行斗争，旨在找出火灾发生规律，并采取相应预防措施。在社会高速发展背景下，火灾原因认定工作的重要性达到了前所未有的高度，因为火灾往往会造成巨大的人身伤亡和财产损失，而这些损失是由多种因素造成的[2]。三维建模技术在火灾事故调查中发挥着重要作用。它可以帮助调查人员更准确了解火灾事故情况，分析火灾原因和过程。通过使用三维建模技术，调查人员可以创建火灾现场的三维模型，能够更直观地观察火灾发生位置、火势蔓延路径以及建筑物结构等重要信息。三维建模技术还可以帮助调查人员分析火灾原因。通过对模型进行分析，调查人员可以确定火灾起始点、火源以及可能导致火灾发生的因素。这有助于找出火灾的根本原因，并采取相应的预防措施。目前，火灾前的现场复原仍停留在手工操作阶段，如笔录、绘图、实物模拟等。为了更好还原火灾现场，工作人员首先要进行现场勘查，调查人员到达火灾现场后，会进行初步勘查和评估；调查人员会收集火灾现场的各种证据，如火灾残留物、燃烧痕迹、烟雾痕迹等；调查人员会与火灾发生时的目击者和相关人员进行谈话，了解他们所看到的情况和事件的经过；调查人员会对收集到的证据进行分析，包括物理、化学分析等。这些基础工作繁琐而效率低下，往往会浪费大量的人力和物力[3]。传统的火灾现场还原过程可能受到许多因素的限制，如火灾现场的破坏程度、证据的可靠性和调查人员的经验和专业知识等。因此，在某些情况下，火灾原因的确定可能具有一定的不确定性。三维建模技术可以在一定程度上实现对火灾前现场进行复原，并对火灾发生发展过程进行动态演示。准确的信息获取：通过使用三维建模技术，可以获取火灾现场的精确尺寸、空间关系和物体位置等信息。这有助于更准确了解火灾发生情况，包括火源位置、火势蔓延路径和人员疏散情况等。可视化和交互式呈现：三维建模技术可以创建火灾现场的可视化模型，使调查人员和相关利益方能够以更直观的方式理解火灾现场。这种交互式呈现方式有助于更好分析和解释现场情况，促进沟通和决策。分析和模拟：借助三维建模技术，可以进行火灾现场的分析和模拟。通过模拟火灾的蔓延过程、烟气流动和人员疏散等情况，可以更好理解火灾发展和影响，为预防和应对类似火灾提供参考。证据保存和记录：三维建模技术可以将火灾现场的信息以数字形式保存下来，包括模型、图像和相关数据。这有助于长期保存证据，并为未来的调查和研究提供可靠参考。

二、灭火救援

（一）熟悉、演练

熟悉、演练工作是一项周而复始不断循环的工作，三维建模技术可以创建虚拟演练环境，通过三维建模技术，可以创建逼真的虚拟火灾场景。消防救援人员可以在这些虚拟环境中进行演练，模拟火灾应对措施，提高应对火灾的能力和效率。在人员培训和教育方面，工作人员借助三维建模技术，可以创建各种火灾场景，用于对消防救援人员的培训和教育[4]。利用三维建模技术，可以对火灾现场进行风险评估，确定潛在的危险区域和安全通道。基于这些信息，可以制定相应的灭火救援预案，提高预案的科学性和可操作性。可以在虚拟环境中进行模拟操作，熟悉灭火设备的使用和火灾应对策略，提高应对火灾的技能和意识。通过对虚拟演练的记录和分析，可以评估演练效果，并找出需要改进的地方。这有助于不断优化灭火救援预案和流程，提高实际应对火灾的能力。方便在队站人员公差、休假等特殊情况下，未参加熟悉演练的人员进行补训；方便队站指挥与防火监督保持同频共享，共同维护更新消防重点单位信息。三维建模技术在灭火救援工作的熟悉和演练中发挥着重要作用，有助于提高消防人员的应对能力，保障公众的生命财产安全。

（二）灭火救援预案与案例复盘

灭火救援预案与案例复盘在消防救援队伍的训练和灭火救援实践中发挥着重要的作用。目前制定的灭火预案及案例复盘大多停留在纸张和PPT作业的平面阶段。依据传统案例复盘、推演模式、场地器材组织展开受限较多。为改变目前现状，通过建设逼真的三维建模场景，模拟构建重点单位信息、虚拟环境，在可视化的环境下进行预案和案例讨论、推演，验证制定、处理过程中所采用处置措施的可操作性和科学性，从而提高指挥人员的指挥决策和协同配合能力，有效提高灭火预案制作和案例复盘的科学性[5]。三维建模灭火救援预案的制定能够大大增强灭火救援预案的针对性与有效性。能在消防救援人员日常熟悉过程中对预案中所涉及的建筑物结构、重点部位、通道等情况有直观感受，便于在日后真正的灭火战斗中快速准确开展工作。结合虚拟化技术，指挥员和消防员可以在智慧平台中进行灭火救援训练，从而使消防员对战斗编成、技战术进行熟悉，真正实现预案可操作性，提升战斗力。

（三）灭火救援任务

采用三维建模技术，不仅在发生火灾之后可以为解救被困人员、合理设置灭火救援阵地等提供直观的详细信息，并且可以提前对火灾进行监测和预警，利用三维建模技术，可以实时监测火灾发展和蔓延。通过模型中的温度、烟雾等参数，可以提供早期预警，帮助消防救援人员及时做出反应。在灭火救援任务中，消防救援人员的安全是至关重要的。三维建模技术可以提供实时的人员定位和导航功能，帮助消防救援人员在复杂的环境中找到最短、最安全路径。同时，借助三维建模技术，可以对固定消防设施设备、水源等资源进行有效管理和调配。这有助于确保在灭火救援过程中，资源得到合理利用，提高救援效率。由于消防救援人员必须第一时间对火情进行侦察，一般建筑物内部会有大量浓烟，人的视线受阻，造成被困人员逃生时无法辨别方向，逃生困难，消防救援人员难以进入建筑物内部、难以发现被困人员，甚至复杂建筑会造成被困人员无法及时被救出[6]。例如，2023年，吕梁某煤业发生了一起火灾，造成了严重的人员伤亡和财产损失。在救援过程中，消防员因无法快速找到被困人员，造成被困人员伤亡。采用无线三维定位技术能够快速准确定位深入火场内部的攻坚人员，结合建筑物的三维模型，能够通过对讲机等通信方式，引导消防救援人员快速营救被困人员，从而尽可能减少人员伤亡。

三、日常消防监督

“城市智慧消防”系统利用消防大数据、消防物联网、地理信息系统等技术，能有效整合社会各方力量，实时监控城市火灾危险源，科学掌握城市火灾隐患，准确做出科学预警和判断，系统构建城市火灾防控体系，确保城市安全[7]。综合运用物联网、云计算、大数据、移动互联网等新兴信息技术，以电子数据、激光点云、模型数据等数据为基础。以消防重点单位为例，在审核验收时，单位的实景模型（下称简称模型）与当前实际情况的变动对比，基本概况记录与实际相符程度，宏观检验重点部位设置的合理性；消防设施、灭火器材的设置与模型中数量位置相符性、法规制度合法性的检查检验；消防产品、防火材料的合格证明材料与模型记录的外观、品牌的一致性等检查检验。

四、消防宣传工作

（一）宣传教育和逃生能力训练

通过创建三维模型，可以更直观展示火灾场景和逃生路径。有助于向公众传递火灾安全知识，提高他们对火灾风险的认识。根据个人特点和需求，三维建模技术可以提供个性化的逃生能力训练指导。例如，针对老年人、儿童或身体有障碍的人群，可以设计专门的训练方案，并且还可以将火灾安全教育资源制作成数字化内容，方便在不同平台上进行共享。有助于扩大教育覆盖面，使更多人受益。

（二）消防宣传展品

通过创建三维模型，可以更直观展示消防设备、消防车、消防站等相关元素[8]。可以通过互动式展示，更好了解消防设备的结构和功能。在展品中，可以通过三维建模技术展示建筑物的内部结构和逃生路径。观众可以在模拟环境中体验逃生过程，学习正确的逃生方法和技巧。通过以上应用，三维建模技术可以为消防宣传提供更具吸引力和互动性的展品，提高观众的消防安全意识和应对火灾的能力。

五、后勤装备建设

为有效解决进口消防车配件必须从国外进口，采购周期长，配件价格高等难题。可以利用三维建模技术，对后勤装备进行精确的设计和模拟。这有助于工程师和设计师更好理解装备的结构和功能，从而提高设计质量和效率。在装备生产制造过程中，三维建模技术可以用于制作工装夹具、模具等，还可以帮助工人更好理解装配过程，提高生产效率和质量。利用三维建模技术，可以创建装备的三维模型，包括内部结构和零部件。这有助于维修人员更直观了解装备的构造，进行故障诊断和维修工作。同时，三维建模技术可以提供直观的装备信息，帮助决策者更好了解装备性能、使用情况和需求。有助于做出更明智的决策，优化后勤装备的配置和资源利用。通过以上应用，三维建模技术可以提高后勤装备建设效率、质量和管理水平，为后勤保障工作提供有力支持。

六、營房基建

营房基建档案的存储还停留在二维平面的纸质档案，对建成后的档案常以图纸、照片和影像资料存储，不能直观反应建成的全貌和细节。应用三维建模技术，可以有效对营房基建的档案数据以模型形式存储，方便调用、展示、核对纸质档案数据。还可对工程施工管理、质量监督、竣工验收、营房维护、营区管理等营房基建正规化管理提供有效帮助。

结语

与传统的消防工作方法相比，三维建模技术在消防领域虽然具备非常大的优势，但是三维建模技术并不是取代传统的消防工作方法，而是作为一种辅助工具与传统方法相结合，以提高消防工作质量和效率。

参考文献

[1]

李学军.三维建模技术在火灾原因认定中的应用研究[D].长春理工大学，2007.

[2]王勇，邢金鹏，徐琰，等.3D打印技术在消防装备中的应用[J].消防科学与技术，2017，36（03）：374-376.

[3]孙春辉，成锡平.基于无人机的实景三维建模在消防中的应用[J].消防科学与技术，2018，37（04）：501-504.

[4]赫永恒，朱国庆，张国维.三维GIS智慧消防可视化平台设计与实现[J].消防科学与技术，2018，37（10）：1390-1393.

[5]夏志朋.机场飞机火灾消防场景三维建模方法研究[D].中国民航大学，2022.

[6]吴楠.三维建模数字化消防灭火救援预案编制的管理运用[J].自动化应用，2022（03）：81-83.

[7]张语涵.基于无人机航拍的实景三维建模在消防重大安保中的应用[J].消防界（电子版），2021，7（01）：71-72+74.

[8]崔建华.无人机三维建模在消防应急救援中的应用探析[J].数字通信世界，2020（10）：180-181.