BIM技術在消防安全教育中的應用研究

摘 ?要 ?目前國家每年發生的火災數量驚人，造成的生命財產損失巨大，消防安全教育普及困難重重。為解決消防安全教育培訓中存在的圖紙理解困難以及實踐訓練成本高等問題，采用BIM技術進行輔助培訓，分析BIM技術在可視化、信息化等方面的應用，并對信息化與VR技術的結合應用前景進行探討。

關鍵詞 ?消防安全教育；BIM技術；可視化；信息化；VR

中圖分類號：X925 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）05-0150-03

0 ?引言

應急管理部消防救援局的數據顯示，2022年一季度全國共接報火災21.9萬起，共有625人因火災死亡、397人受傷，直接財產損失15.2億元。為減少火災發生以及火災發生后引起的損失，保護人民群眾的生命安全，國家每年投入很多人力物力用于消防安全培訓教育。我國人口眾多，且普遍受教育程度不高，即使在大學校園，對消防安全教育培訓的普及也遠遠達不到預期[1]。其中消防安全教育培訓的素材專業化程度高，不易被理解吸收，是阻礙消防安全教育普及的因素之一。而BIM技術的興起，帶來建筑信息化變革，其可視化與信息化特征能夠很好地協助消防安全教育培訓素材的補充，解決部分消防圖紙晦澀難懂的問題，為全面普及消防安全教育助力。

1 ?BIM技術簡介

建筑信息模型（Building Information Model-

ing，簡稱BIM），是將建筑構成要素以三維模型的形式進行搭建，賦予每個模型構件全生命周期信息，為決策提供支持，更好地實現項目價值[2]。BIM建筑模型具有可視化和信息化的特點[2]，能夠以三維立體的形態展示整個建筑構造和各構件，并且實現構件和設備信息化，可以為消防安全培訓提供優質素材。

2 ?消防安全教育培訓存在的問題

2.1 ?二維平面圖理解困難

傳統的建筑功能表達都是采用二維圖紙的形式，非專業的人理解起來比較困難，尤其是機電專業消防圖紙，復雜的工藝系統圖、管道圖對學習者的專業知識要求較高。一般消防救援人員基本都不是建筑設計相關人員，對設計圖紙的理解不夠全面，對消防設計理解得不夠深，在消防救援過程中，不能及時找到滅火救援設施，容易錯失滅火最佳時期，導致火災進一步擴大，造成不必要的損失。

2.2 ?安全疏散圖表達簡單

建筑內掛墻的安全疏散圖雖然表達比較簡單，但是普通群眾看了后不能在腦海中形成立體模型，找不準自身在建筑內的定位，無法快速找到最近的逃生路線。火災往往是突發情況，在缺乏最基礎的消防安全教育的前提下，容易出現逃生方向混亂甚至踩踏情況，造成不必要的安全事故。

2.3 ?實踐訓練成本高

目前消防安全教育大多采取書本或圖紙的形式，實踐教育成本較高，只有消防救援人員才會進行系統訓練。而用到的培訓素材基本是二維平面圖，很多非專業人員，由于想象能力不足，難以充分理解圖面表達的內容，因而達不到理想的消防安全教育培訓效果。傳統的消防演練也不能再現火情臨場感[3]，火災突發時，人在烈火和濃煙中會高度緊張、恐懼，失去判斷能力，而大多數的消防演練存在走過場、敷衍等情況，達不到訓練目的。逼真的火災救援現場模擬費用也比較高[4]，數據繁雜，不易實現，還需要專業的人員解析，不適合大規模推廣。利用BIM的可視化與信息化，結合VR虛擬技術，可以讓人在虛擬世界中反復訓練火災救援、火災逃生。生動的教育模式可以加深人對建筑構造和安全逃生路線的理解，節省很多實踐教育成本。

3 ?BIM技術在消防安全教育培訓中的應用

BIM模型與現場施工安裝同步，最終形成竣工模型。竣工模型不僅外形與現場一致，各構件及設備信息均錄入，可用于消防安全教育培訓。

3.1 ?三維模型可視化教育

BIM三維模型具有可視化特點，建筑和設備等各類構件均能進行可視化展示，三維可視化模型可作為消防安全教育素材被廣泛應用。

3.1.1 ?地庫三維模型可視化教育

如圖1所示，以地庫為例，圖1a為地庫負一層機電安裝平面圖，圖1b為BIM三維可視化模型。單看平面圖，需要在腦海中構思三維立體結構，對于非專業人員來說比較困難。BIM三維模型的搭建，使整個區域的建筑構件全部可視化展示，這種三維模型，通俗易懂，可多維度旋轉展示，也可以放大縮小，既能看整體，也能剖切看局部細節，各構件、設備等還能夠選中進行單獨講解，適合絕大多數群體的安全教育培訓。

3.1.2 ?水泵房三維模型可視化教育

如圖2所示，以水泵房為例，圖2a為水泵房機電安裝平面圖，圖2b為BIM三維可視化模型。水泵房管道和設備復雜，作為消防救援人員，需要適當了解建筑內的消防設施運行原理，而傳統平面圖加系統圖的培訓素材對于非專業人員來講難度較大。如圖2b所示，結合水泵房BIM三維模型的可視化，參加安全教育培訓的人員能夠逐一捋清楚消火栓系統、噴淋系統、水炮系統、水幕系統等消防管道的運行，也能夠學習了解消防泵房中的閥門、壓力開關等設置原理，在三維立體狀態下直觀感受水泵房管道和設備安裝情況，促進理解消防設施的運行原理。相對于二維圖紙，系統的三維可視化訓練，可快速在培訓人員腦海中形成水泵、閥門、壓力開關等構件的外形構造，加上講解員對功能的解讀，消防安全教育培訓會變得生動有趣。

3.2 ?三維模型安全疏散教育

如圖3所示，圖3a為某樓層安全疏散平面圖，圖3b為安全疏散三維模擬圖。一般建筑內各樓層均貼有安全疏散平面圖，以幫助人員了解疏散路徑，發生火災時能夠及時逃生。在消防安全教育培訓過程中，也會對安全疏散平面圖進行講解，很多人由于空間想象力不足，理解存在困難。利用BIM技術搭建模型，將模型導入Pathfinder軟件，設置房間、人數、人員配速、安全出口，進行消防逃生模擬。如圖3b所示，各房間人員會自動選擇最近的門到達過道，再選擇最佳逃生路線抵達最近的安全出口進行逃生。參與培訓的人員可以很直觀地學習火災發生時人員如何疏散，在各位置如何選擇最優逃生路線，幫助缺乏方向感的人快速找到逃生方向。火災突然發生時，大部分人過度緊張，容易到處亂竄，找不到方向，甚至相互踩踏。

模擬的火災逃生是設置人員自動按一定速度，緊張有序地在最優路線進行逃生，通過觀看模擬，可以教育培訓人員在火災發生時沉著冷靜，緊張有序地進行疏散，速度不一定要最快，但是要找到正確方向，有序地疏散，可以很快抵達安全出口，保護生命安全。

3.3 ?BIM技術與VR技術結合的模擬演練

BIM技術的可視化與VR技術結合，可以使人戴上VR眼鏡后，模擬在建筑物內外的活動，熟悉建筑內的業態分布和安全逃生路線。BIM技術的信息化與VR結合，可以使人在虛擬環境中，觸碰建筑構件和設備等，隨即顯示相應的信息，閱讀信息并結合虛擬實物，比從書本上了解的知識更加深刻。人在虛擬環境中，可快速熟悉建筑構造，學習逃生路線，學習找到消火栓和滅火器等救火設備。一系列的訓練，比單純通過書本學習更加有效，相比實地演練成本更低，而且沒有次數限制，可以反復訓練、反復學習。虛擬訓練場景可以設置不同的模式，模擬演練各種突發火災，在不同火災情況下，不斷地尋找最佳滅火措施、選擇最佳逃生路線，反復地演練最終會形成肌肉記憶，在火災中能夠快速反應。

4 ?結束語

BIM的可視化、信息化特征，解決了消防安全教育培訓中存在的圖紙理解困難、實踐訓練教育成本高等問題。其中可視化教育可進行規模化普及。但BIM信息化與VR技術結合的模式還有待改進，待技術成熟，肯定能為消防安全教育培訓帶來變革，推動消防安全教育的普及，減少火災帶來的損失。

5 ?參考文獻

[1] 毛天珂.大學生消防安全教育存在的問題及對策研究

[J].合肥學院學報（綜合版），2018，35（1）：138-140.

[2] 劉前進.BIM技術在大型商業綜合體給排水設計中的應

用：以巢湖萬達廣場項目為例[J].福建建筑，2019（6）：

93-96.

[3] 張婷，楊揚，楊啟浩，等.利用虛擬現實 創新實驗室消

防安全教育[J].實驗室研究與探索，2021，40（7）：305-

308.

[4] 祁巍.虛擬現實技術在礦山救護隊消防訓練中的應用

[J].山西建筑，2020，46（8）：187-188.