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(huán)節(jié)，是確保消防團隊切實發(fā)揮其效能的關(guān)鍵性訓練版塊。傳統(tǒng)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(shù)融入到消防訓練中去，實現(xiàn)模擬場景的創(chuàng)設，以彌補傳統(tǒng)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(fā)展。本文主要探討基于三維場景技術(shù)的消防訓練機制問題，分析消防訓練中三維場景技術(shù)的應用價值，以供參考。

關(guān)鍵詞：三維場景;消防訓練;消防安全

三維場景的創(chuàng)設，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)系統(tǒng)的重要組成部分，其可以結(jié)合不同領域的場景訴求，實現(xiàn)對應現(xiàn)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(xiàn)消防素質(zhì)的鍛煉，消防裝備操作能力的訓練，消防決策素質(zhì)的提升，消防協(xié)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(yè)街場景、高層居民小區(qū)場景等，這些場景都是依靠三維技術(shù)得以實現(xiàn)的，由此形成對應的場景集合，進入到虛擬訓練系統(tǒng)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(yǎng)和鍛煉。再者，在基于三維場景的消防訓練系統(tǒng)中，消防裝備也可以依靠虛擬模型構(gòu)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(xiàn)自身消防裝備操作素質(zhì)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(gòu)架一起消防案件決策指揮協(xié)同的場景，要求各方面部門協(xié)同參與進去，確保實際的訓練進入到分布式的狀態(tài)，各個部門的人員在這樣的三維場景中可以實現(xiàn)決策能力、指揮素質(zhì)、協(xié)同素養(yǎng)的鍛煉，這對于未來火災聯(lián)合作戰(zhàn)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(xiàn)消防訓練機制的構(gòu)建，是引導消防工作信息化發(fā)展的重要途徑。該機制在消防訓練強度提升，消防訓練質(zhì)量提升等方面都發(fā)揮著至關(guān)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(huán)節(jié)主要包括如下幾個方面：

（一）實現(xiàn)多樣化場景庫的構(gòu)建

多樣化場景庫的構(gòu)建是由多種場景元素構(gòu)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(xiàn)不同仿真場景的構(gòu)建。以石化生產(chǎn)裝置場景設置為例，其需要大量的石化生產(chǎn)廠房的數(shù)據(jù)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(tǒng)構(gòu)建，石化生產(chǎn)區(qū)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(yī)療條件，主干道，周邊居民基本情況，周邊協(xié)同部門的運作情況等多個維度來進行調(diào)控，由此可以生成多樣化的針對于石化生產(chǎn)的仿真場景。該系統(tǒng)在應用的時候，對于單一城市而言，可以首先實現(xiàn)自身石化裝置生產(chǎn)廠詳細信息的勘察，在獲取實際信息之后，將其與系統(tǒng)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(xiàn)實場景吻合度高的消防場景，這樣可以確保實際的場景創(chuàng)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(tǒng)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(guān)的信息要素，比如消防場景中相關(guān)消防設備的參數(shù)信息，現(xiàn)場設備臺賬中的基本信息，消防定位信息，水電系統(tǒng)信息，建筑設備參數(shù)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(tǒng)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(shù)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(zhì)得到良好的培養(yǎng)，這對于消防決策機制的構(gòu)建而言，是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

（三）實現(xiàn)災害場景的快速搭建

在發(fā)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(xiàn)災害場景的搭建。依靠前期設定的與本區(qū)域天氣吻合的模型，結(jié)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(tǒng)中去。從細節(jié)角度上來看，還可以將火焰形態(tài)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(shù)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(xiàn)場，甚至可以實現(xiàn)毀壞模型的構(gòu)建，呈現(xiàn)出最壞損失的狀態(tài)。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(fā)揮在決策輔助和組織協(xié)調(diào)中的效能

三維場景在消防訓練中的價值還體現(xiàn)在消防決策輔助和組織協(xié)調(diào)等環(huán)節(jié)。首先，以輔助決策來看，基于三維場景的消防訓練系統(tǒng)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(tài)來進行判定;有滅火劑用量模型，可以結(jié)合實際情況確定滅火劑的使用方案。上述模型可以結(jié)合實際情況，來進行添加，并且以可視化的圖片來呈現(xiàn)實際的情況。也就是說這些精細化的數(shù)據(jù)信息將成為真實場景最為吻合的機制架構(gòu)，對于決策團隊而言，在看到這樣的數(shù)據(jù)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(yōu)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(zhàn)指揮朝著數(shù)據(jù)化的方向發(fā)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(xiàn)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(jīng)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(guān)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(tài)。這些都體現(xiàn)出三維場景在決策輔助和組織協(xié)調(diào)中的巨大價值。

三、結(jié)語

基于三維場景的消防訓練機制的構(gòu)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(tài)，還可以使得消防運行機制朝著更加科學化的方向發(fā)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(xiàn)三維場景消防訓練系統(tǒng)的不斷完善，確保其可以更好展現(xiàn)出多樣化的功能，這將使得實際消防的綜合素質(zhì)朝著更高的方向發(fā)展，而這對于保證人民財產(chǎn)和生命安全而言，也是很有幫助意義的。

參考文獻：

毛勇忠，張繼新，黃瑋.三維仿真及虛擬現(xiàn)實技術(shù)在消防訓練中的應用[J].中國管理信息化，2019，22（03）：149-152.

陳燕.三維地理信息融入智慧園區(qū)建設的應用研究[J].測繪通報，2015（S1）：192-195.

趙忠軍，王春，范亞蘋.油田企業(yè)安全生產(chǎn)三維數(shù)字化系統(tǒng)研究與應用[J].安全、健康和環(huán)境，2016，16（07）：52-54.

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(wǎng)絡信息安全。主要從事多媒體交互技術(shù)及虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實技術(shù)的研究以及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)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(fā)及測試基礎平臺（一期）（課題編號18SX10）。