三维场景在消防训练中的应用

朱江 林灵

摘要：消防训练是提升消防综合实力的重要环节，是确保消防团队切实发挥其效能的关键性训练版块。传统的应急演练往往需要消耗大量的人力、物力、财力，由此将三维场景技术融入到消防训练中去，实现模拟场景的创设，以弥补传统消防训练的弊端，可以引导实际消防训练朝着更加信息化的方向发展。本文主要探讨基于三维场景技术的消防训练机制问题，分析消防训练中三维场景技术的应用价值，以供参考。

关键词：三维场景;消防训练;消防安全

三维场景的创设，是虚拟现实技术系统的重要组成部分，其可以结合不同领域的场景诉求，实现对应现实场景的还原，然后在此基础上引导实际的消防训练人员进入到实际情境，在情境中行动和决策，以实现消防素质的锻炼，消防装备操作能力的训练，消防决策素质的提升，消防协作能力的锻炼。也就是说三维场景在消防训练中有着巨大的应用价值。

一、三维场景在消防训练中的应用价值分析

消防训练需要在特定的场景中进行，比如办公楼场景、石油化工工厂场景、商业街场景、高层居民小区场景等，这些场景都是依靠三维技术得以实现的，由此形成对应的场景集合，进入到虚拟训练系统中去，消防人员可以对初期火灾进行处置，引导进行逃生训练，由此使行为主体的消防意识得以觉醒，消防自救能力得到初步培养和锻炼。再者，在基于三维场景的消防训练系统中，消防装备也可以依靠虚拟模型构建的方式，使消防人员可以迅速接触，并且深刻理解对应的装备原理和操作技巧，以实现自身消防装备操作素质的提升。另外，在实际的三维场景中，还可以设定对应的消防元素，构架一起消防案件决策指挥协同的场景，要求各方面部门协同参与进去，确保实际的训练进入到分布式的状态，各个部门的人员在这样的三维场景中可以实现决策能力、指挥素质、协同素养的锻炼，这对于未来火灾联合作战而言，是很有价值的。

二、基于三维场景的消防训练机制的功能分析

依靠三维场景实现消防训练机制的构建，是引导消防工作信息化发展的重要途径。该机制在消防训练强度提升，消防训练质量提升等方面都发挥着至关重要的作用，也代表着三维场景在消防训练中的巨大应用价值。详细来讲述，其应用环节主要包括如下几个方面：

（一）实现多样化场景库的构建

多样化场景库的构建是由多种场景元素构成的，使用二维高清遥感图片和三维模型来衔接，并且集合消防训练的诉求，实现不同仿真场景的构建。以石化生产装置场景设置为例，其需要大量的石化生产厂房的数据资料，将其录入进去之后，进行消防火灾元素的生成制造，从厂房建筑布局，石化装置设备系统构建，石化生产区域，石化高危设备装置，基础消防设施，线路管线布局，道路交通信息，周边医疗条件，主干道，周边居民基本情况，周边协同部门的运作情况等多个维度来进行调控，由此可以生成多样化的针对于石化生产的仿真场景。该系统在应用的时候，对于单一城市而言，可以首先实现自身石化装置生产厂详细信息的勘察，在获取实际信息之后，将其与系统中的场景库进行核对，然后进行对应元素的增加或者删减，由此生成与现实场景吻合度高的消防场景，这样可以确保实际的场景创设成为辅助消防训练的重要平台。

（二）获取场景中各元素的信息

基于三维场景的消防训练系统中，参与消防训练的人员可以快速地了解整个场景中与消防相关的信息要素，比如消防场景中相关消防设备的参数信息，现场设备台账中的基本信息，消防定位信息，水电系统信息，建筑设备参数信息，防火装置信息，消防通道尺寸信息等，这些信息都可以在训练系统中获取。在获取到这些场景各要素信息之后，参与消防训练的人员可以更快的进行决策。当然不同的消防三维场景中，实际要素的参数是不一样的，此时就可以对参与消防训练人员的应变能力进行考验。在长期的训练中，实际消防信息收集和整理成为习惯，继而使得消防人员的信息收集素质得到良好的培养，这对于消防决策机制的构建而言，是至关重要的环节。

（三）实现灾害场景的快速搭建

在发生灾害事件之后，消防人员首先需要对灾害场景的信息有着全面的了解，除了上述的粗线条的模拟训练之外，还可以在进入真实消防场地之前快速实现灾害场景的搭建。依靠前期设定的与本区域天气吻合的模型，结合实际情况进行录入，当然还包括实际的风向和风力等元素，在核查之后将其录入到实际的场景搭建系统中去。从细节角度上来看，还可以将火焰形态元素、泄露种类元素、伤员元素、着火点元素、火势大小元素、伤员位置元素、伤员人数元素、气象条件元素等都融入其中。由此进入快速响应机制，可以确保实际搭建的场景是与真实灾害场所保持一致的，在此基础上生成出来的就是有实时价值的火灾模拟现场，甚至可以实現毁坏模型的构建，呈现出最坏损失的状态。依靠上述场景的快速搭建，可以使实际的决策团队获取到最为直接的信息。

（四）发挥在决策辅助和组织协调中的效能

三维场景在消防训练中的价值还体现在消防决策辅助和组织协调等环节。首先，以辅助决策来看，基于三维场景的消防训练系统中设置了大量的模型。有热辐射分析的模型，可以针对实际热辐射的情况进行判定;有爆炸分析模型，可以针对爆炸的情况进行判别;有冲击波分析模型，可以针对冲击波的形态来进行判定;有灭火剂用量模型，可以结合实际情况确定灭火剂的使用方案。上述模型可以结合实际情况，来进行添加，并且以可视化的图片来呈现实际的情况。也就是说这些精细化的数据信息将成为真实场景最为吻合的机制架构，对于决策团队而言，在看到这样的数据信息之后就可以作出更加精确的决策。另外，在获取到足够的三维场景信息之后，实际的决策焦点在于如何进行消防指挥，确保有限的消防资源可以得到最为优化的配置，此时三维场景中进行可视化的排兵布阵，可以引导实际作战指挥朝着数据化的方向发展。也就是说在三维场景中，进行车辆装备资源的配置，进行现场固定消防设施的安排，进行车辆行车方案的设计，进行消防人员行动方案的设定等，在多套三维场景中进行演练，最终得出最为合理的三维场景消防处置方案，并且将其作为实际消防应急处理机制，毫无疑问这比以往依靠个人经验去进行实际消防应急处理的模式更加可靠，其能够获取到的相关信息更加健全，实际考量的因素更多，由此可以引导实际的消防训练进入到更加精确化的状态。这些都体现出三维场景在决策辅助和组织协调中的巨大价值。

三、结语

基于三维场景的消防训练机制的构建，其不仅仅可以使消防训练进入到信息化和精确化的状态，还可以使得消防运行机制朝着更加科学化的方向发展和进步。上述谈论到三维场景在消防训练中的巨大价值，意味着需要在此方面加大投入，实现三维场景消防训练系统的不断完善，确保其可以更好展现出多样化的功能，这将使得实际消防的综合素质朝着更高的方向发展，而这对于保证人民财产和生命安全而言，也是很有帮助意义的。

参考文献：

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赵忠军，王春，范亚苹.油田企业安全生产三维数字化系统研究与应用[J].安全、健康和环境，2016，16（07）：52-54.

作者简介：

朱江（1975.1—），男，汉族，上海人，硕士学历，应急管理部上海消防研究所信息室主任，研究方向：网络信息安全。主要从事多媒体交互技术及虚拟现实、增强现实技术的研究以及相关产品的研发与设计。

林灵（1989.9—），男，汉族，浙江温州人，硕士学历，应急管理部上海消防研究所信息室研究实习员，主要从事消防安全与科普教育训练方向的研究。

课题项目：

本文系2018年应急管理部上海消防研究所课题研究成果，课题名称：虚拟交互训练场景开发及测试基础平台（一期）（课题编号18SX10）。