探討虛擬現實技術在消防員實訓中的實踐意義

帖經煒

晉中市消防救援支隊 山西 晉中 030600

1 闡述虛擬現實技術

隨著科學技術的不斷發展,虛擬現實技術的應用越來越廣泛,其技術的特點主要體現在人工智能、計算機網絡、電子、多媒體等高科技技術。通過模擬人在特定的環境內,所表現出的聽覺、視覺以及相關動作,屬于一種人機交互技術[1]。

虛擬現實技術主要利用計算機技術,創建多維信息空間,構建虛擬環境,形成三維數字的模型,給人帶來最直觀的視覺沖擊,最后,將聽覺、觸覺均綜合起來,帶給使用者浸入式的體驗。消防救援人員在使用虛擬現實技術的過程中,能夠更能直觀的觀察和觸摸周圍作戰環境,得到的感觸更為真實,體驗更加貼近實戰。

2 消防戰訓工作采用虛擬現實技術的應用

虛擬現實系統的場景均為虛構出來的場面,但也都是將現實世界中的實際存在的場景以虛擬的形式展現出來,并不屬于完全虛構出來的場景,利用虛擬現實技術可改善傳統消防戰訓工作中操作性不強、實戰性不高的問題。

（1）虛擬現實技術的應用改變過去以體能和技能為主的訓練方式,開創性的發揚了體能、智能和技能三合一全新訓練模式,將理論和實踐相結合,進而演變出一種新的仿真訓練法,幫助消防救援人員在作戰中如同身臨火災現場一樣。虛擬現實技術通過情景模擬和動態效果讓消防救援人員身臨其境,另外,系統中的反饋技術主要分為三維定位、定向和觸覺,再根據計算機合成技術對參數設定進行數據處理,通過計算機程序生成滅火條件,將模擬任務通過數字的形式傳達到消防人員的大腦中,消防人員在進行分工完成任務。利用虛擬現實技術完成綜合訓練,進而提高訓練質量,在模擬實踐中積累作戰經驗,尤其在面對含有劇毒、爆炸等嚴重火災現場的訓練時,有助于今后實際作戰工作中可顯著提升救火技能和自我保護能力。

（2）指揮員在滅火前需快速制定滅火作戰策略,讓所有參戰人員能快速了解火災周邊環境、內部結構、火災受災的建筑材質、安全出口等,指導一線作戰人員在最短時間內決定作戰計劃,并實施,全面提高消防人員滅火的效率和能力。其中,以往的消防策略主要依據文字和二維平面圖的形式將基本信息展現出來,此技術無法直觀的描述出建筑內部的結構特點,缺乏對建筑內部的了解和分析,不能精準的錨定固定消防設施狀態,無法預估現場人員的安全疏散,也無法預估火災的蔓延情況[2]。

（3）消防作戰實戰演習的目的主要為了保證滅火預案順利實施,同時也為了保證消防救援人員熟悉作戰流程以及消防設備的操作。但由于在實際的火災現場時,其出現的變數較多,如建筑結構問題、安全出口標識受損等,進而導致救援受阻。若通過在平時營造擬真環境進行演習,其成本較高,給基層消防隊站造成的壓力較大,同時所呈現出的火焰和煙霧效果,可能會引發安全事故,危險性較高,而通過虛擬現實技術可有效改善以上問題,將傳統消防戰訓工作理念徹底革新。

分析技術層面,其虛擬現實技術有效輔助消防救援人員開展戰評總結工作,可解決實際演習中的存在的缺陷,但由于虛擬技術需要較高的成本,普通的消防隊站建設困難,為虛擬現實技術在推廣和使用造成一定限制。虛擬現實技術自身屬于一種系統性工程,其關聯的數據不僅多還很復雜,人員配備上無法滿足應用需求,即使消防隊站的人員全部配齊后,由于技術人員的技術水平有限,造成在實際運行中所面臨的問題無法當場解決,因此,此項工作的開展要在專家的指導下,并結合基層消防隊站的實際情況,再進行深入的探究和創新[3]。

3 消防戰訓工作中采用虛擬現實技術分析

虛擬現實技術的應用的優勢主要體現在可視化等特點,另外在3D模擬技術下,可讓事物的仿真效果更加顯著,在數據庫內參數的結合下,讓消防救援人員更加直觀的感受現場模擬場景。

（1）三維模型的建立

三維模型是虛擬現實技術中較為重要的組成部分,三維模型的基礎主要建立在二維模型的圖片、平面設計圖紙和遙感技術等,進而創建出3DMAX模型。

（2）場景制作

制作場景時,需選擇質量較好的模型,其展現出的場景才最真實,其前提需要場景制作人員需實地考察場景,再將虛擬現實技術軟件和制作的模型進行結合。通過對現場場景的觀察,對場景制作進行規劃和布局,可加入一些綠化裝飾、移動路徑等。反復試用后,在保證制作的場景質量達標后則可發布出去,3D場景的使用可將真實環境展現出來,給予消防救援人員充分的真實感知。

（3）二次開發模型和數據

3D模型的深層利用主要通過二次模型的開發和數據結合而形成的一種虛擬現實軟件,不僅實現資源節約問題,同時還實現了虛擬現實技術的發展目標,利用VR技術和多媒體的結合,達到可視化的目的,而虛擬環境的立體轉變主要通過計算機的數據公式和計算值,結果的表現形式通過相互控制的形式,并在使用期間其計算結果可通過變更動態參數,基礎模型和數據庫的結合可實現虛擬現實系統對三維圖形、應用數據進行統一管理,綜合提升系統的管理情況[4]。

（4）三維交互和實景管理軟件

三維交互和實景管理統稱為三維引擎,其作用主要為客戶開發系統提供技術支持。引擎的作用主要體現在三維數據庫的實時顯示上,進而可提供不同參數的接口,引擎的重要平臺還展現在圖形的封裝和聲音的實現上。

（5）應用模型程序開發

程序在開發時,其場景制作的依據可選擇較為典型的火災事故,其要素主要為滅火預案,通過虛擬火災現場的特征在模型中模擬出來,根據實際情況,劃分模型。為了滿足不同需求,因此在引擎作用下做交互工作時,用戶界面需設定評價系統,進而可不斷完善系統的集成功能。

4 虛擬現實技術在消防作戰訓練中的應用

（1）建筑火災方面應用

建筑火災在虛擬現實技術中的應用內容主要分為火災模擬訓練、火災相關人員安全疏散、啟動電子消防應急措施等。虛擬現實技術的應用可展現出真實的火災場景,消防人員通過3D眼鏡,觀察周圍模擬環境,讓消防救援人員在模擬訓練中能達到身臨其境的效果。通過模擬火災場景,讓消防救援人員的感受更加真實,進而才能在模擬訓練中提升作戰經驗,同時也可以讓群眾在相對安全的前提下參與到演練中,提高人民群眾的自我防護意識和火災意識,加強人民群眾的火災應急能力,提高整體消防作戰水平[5]。

（2）油罐類火災方面的應用

對于油罐類火災訓練而言,也可通過計算機模擬系統進行火災消防演練。計算機的模擬的指揮范圍主要包括三個重要部分,如命令下達、溫度處理、滅火處理等。通過在模擬系統中將真實的火災場景和周圍地質環境結合起來,進而將油罐火災現場真實的展現出來,通過豐富的人機交互,可有效提升消防人員的火災救援能力,另外,虛擬現實系統還能有效提升管理人員指揮水平,并作出高效的作戰計劃。

（3）煤礦類火災方面的應用

煤礦火災的發生通常較為嚴重,其經濟損失特別巨大,但通常情況下,煤炭工作的性質較為特殊,一旦發生火災無可避免的會造成人員傷亡和死亡。為此,消防救援人員在進行模擬煤礦火災事故時,可將礦井中的真實環境創建出來,在通過虛擬現實技術將事故原因、事故時間、事故時的天氣等場景進行復制。進而在模擬訓練中提高消防人員的處理火災的能力,通過定期的訓練可提升消防救援人員的救災能力,讓消防人員在面對火災時能冷靜處理,采取有效的解決措施,將火災事故的影響降到最低[6]。

5 結束語

綜上而言,在科學技術的不斷發展下,虛擬現實技術的應用已變得很廣泛。虛擬現實技術在消防實訓工作中的作用突出,受到各級指戰員的廣泛關注,尤其在日常的實訓中,可創造一種真實的火災場景讓消防救援人員去感受和實踐,在模擬訓練中提高作戰經驗,在某種程度下,切實解決了消防救援人員在火災救援中缺乏的作戰經驗的問題,提高火災救援水平。總的來說,虛擬現實訓練技術的應用,可提升消防救援人員的自我防護能力,提高消防營救水平,其不受時間和空間的限制,可隨時進行的優勢,在實際應用中的效果較為顯著。