三維技術在消防工作中的應用與實現淺析

鮑少敬?姚文生

摘 要：隨著現代科學技術的飛速發展，人類社會已經進入了信息時代，作為核心技術的計算機技術經過50 年的發展，已經廣泛應用于商業、軍事、社會生活等各個領域。伴隨著網絡技術的迅猛發展，以及在各個領域中的廣泛應用，單純的二維圖形界面已經不能滿足用戶對信息的需求，在這種形勢下三維技術應運而生，并逐步推廣。尤其是2010年網上世博會的出現，使人們認識到了三維技術的強大與魅力。網上世博會直觀呈現了2010年上海世博園區的三維場景，訪問者可通過拖曳鼠標對世博園區的全貌進行觀賞。本文將就三維技術在消防工作中的應用與實現進行了簡單探討。

一、三維技術在消防工作中的應用

（一）被困人員與消防滅火人員的定位。由于消防人員必須首先對火情進行勘察，且火災發生后，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消防救援人員被困，甚至傷亡。2013年元旦浙江蕭山致3名消防員犧牲的火災中，消防員視線受阻，無法迅速逃生。而接應消防員也無法快速找到被困消防員，這是造成消防人員犧牲的一個重要原因。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消防人員，結合建筑物的三維模型，能夠通過對講機等通信方式，引導消防人員安全快速撤離建筑物內部，避免人員傷亡。同時，若發生火災地點為賓館、醫院、學校等人員密集場所，可以在建筑物內部放置廉價無線發射裝置?；馂陌l生后，被困人員打開無線定位發射裝置呼救。結合接收定位系統，就可以使消防人員在不進入火場的情況下，通過消防系統對建筑物內各個傳感器實時采集的數據進行科學分析，并配合攝像頭等監控設備，可以獲取發生火災的具體位置、通道的走向、火勢的大小、火場內被困人員所在的位置等信息，并把這些信息標注在三維建筑物模型上，制定科學營救方案，迅速將人員救出，節約搜尋人員的寶貴時間。

（二）、建筑物三維結構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。目前消防部隊的滅火預案主要采用二維圖形顯示方式，這種顯示方式不能準確的反映建筑物的外形、通道的走向、門窗的位置等關鍵信息。一旦發生火災只能靠消防人員的經驗和偵察才能確定建筑物的建筑結構，安全出口的位置以及火災的分布等情況。在此之前消防人員對于其管轄區內的建筑沒有確切的了解。采用三維建筑數字模型，不僅在發生火災之后可以為救火人員提供直觀的詳細信息，而且能在日常熟悉滅火救援預案的過程中對建筑物結構、重點部位、通道等情況有直觀感受，便于在日后真正滅火戰斗中快速準確展開。結合虛擬化技術，消防員也可以在虛擬現實系統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，實現真正的網上練兵，提升戰斗力，最大限度減少災害損失。

（三）、災害應急逃生系統的建設。以酒店為例，建立三維建筑模型后，每位前來住宿的客人可以將三維建筑模型數據通過NFC近場通信裝置、WI-FI無線系統導入智能手機中，并根據自己所住房間自動生成多條逃生通道。災害發生后，災害范圍信息通過無線網絡傳輸至旅客智能手機上。旅客根據實際情況制定科學逃生路線，避開已被火災封死的安全通道，并根據不依賴GPS的“時間及慣性測量單元”（TIMU）和NFC近場通信標記點不斷修正自己在整個復雜建筑物中的位置信息，從而在煙霧環境下快速逃生，實現真正的安全通道。

二、建筑三維模型化的實現

虛擬現實建模語言（VRML）是隨著虛擬現實技術的發展而誕生的一門新型語言。作為3Dmax作為典型代表，目前應用較為廣泛。但是一個虛擬建筑是一個極其復雜的模型，利用3Dmax對一個建筑物進行建模，需要耗費大量人力，且精確度不能保障。

隨著科技的進步，拍照式三維掃描儀嶄露頭角。三維掃描儀在現代工業生產，先進制造技術方面發揮著越來越重要的作用。采用三維掃描儀不僅能夠縮短設計時間，降低設計難度，更能夠保證工業設計和工業生產的科學性準確性，降低風險，提高現代設計水平。

三維光學掃描儀按照其原理分為兩類，一種是“照相式”，一種是“激光式”。“激光式”掃描儀屬于較早的產品，由掃描儀發出一束激光光帶，光帶照射到被測物體上并在被測物體上移動時，就可以采集出物體的實際形狀?！凹す馐健睊呙鑳x一般要配備關節臂?！罢障嗍健睊呙鑳x是針對工業產品涉及領域的新一代掃描儀，與傳統的激光掃描儀和三座標測量系統比較，其測量速度提高了數十倍。由于有效的控制了整合誤差，整體測量精度也大大提高。其采用可見光將特定的光柵條紋投影到測量工作表面，借助兩個高分辨率CCD數碼相機對光柵干涉條紋進行拍照，利用光學拍照定位技術和光柵測量原理，可在極短時間內獲得復雜工作表面的完整點云。其獨特的流動式設計和不同視角點云的自動拼合技術使掃描范圍可達12M，而掃描大型工件甚至建筑則變得高效、輕松和容易。拍照式三維掃描儀以快速、準確的優勢，后來者居上，大大降低了建筑物三維化所需時間及成本。

綜上所述，三維技術在消防工作中能夠發揮巨大作用，且技術條件已經滿足，消防部門應緊緊抓住機遇，推動三維技術在消防事業中不斷深入發展，大展身手。