探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在消防員實(shí)訓(xùn)中的實(shí)踐意義

帖經(jīng)煒

晉中市消防救援支隊(duì) 山西 晉中 030600

1 闡述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛,其技術(shù)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在人工智能、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電子、多媒體等高科技技術(shù)。通過模擬人在特定的環(huán)境內(nèi),所表現(xiàn)出的聽覺、視覺以及相關(guān)動作,屬于一種人機(jī)交互技術(shù)[1]。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要利用計算機(jī)技術(shù),創(chuàng)建多維信息空間,構(gòu)建虛擬環(huán)境,形成三維數(shù)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(yàn)。消防救援人員在使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的過程中,能夠更能直觀的觀察和觸摸周圍作戰(zhàn)環(huán)境,得到的感觸更為真實(shí),體驗(yàn)更加貼近實(shí)戰(zhàn)。

2 消防戰(zhàn)訓(xùn)工作采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的場景均為虛構(gòu)出來的場面,但也都是將現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)際存在的場景以虛擬的形式展現(xiàn)出來,并不屬于完全虛構(gòu)出來的場景,利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可改善傳統(tǒng)消防戰(zhàn)訓(xùn)工作中操作性不強(qiáng)、實(shí)戰(zhàn)性不高的問題。

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用改變過去以體能和技能為主的訓(xùn)練方式,開創(chuàng)性的發(fā)揚(yáng)了體能、智能和技能三合一全新訓(xùn)練模式,將理論和實(shí)踐相結(jié)合,進(jìn)而演變出一種新的仿真訓(xùn)練法,幫助消防救援人員在作戰(zhàn)中如同身臨火災(zāi)現(xiàn)場一樣。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過情景模擬和動態(tài)效果讓消防救援人員身臨其境,另外,系統(tǒng)中的反饋技術(shù)主要分為三維定位、定向和觸覺,再根據(jù)計算機(jī)合成技術(shù)對參數(shù)設(shè)定進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,通過計算機(jī)程序生成滅火條件,將模擬任務(wù)通過數(shù)字的形式傳達(dá)到消防人員的大腦中,消防人員在進(jìn)行分工完成任務(wù)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完成綜合訓(xùn)練,進(jìn)而提高訓(xùn)練質(zhì)量,在模擬實(shí)踐中積累作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn),尤其在面對含有劇毒、爆炸等嚴(yán)重火災(zāi)現(xiàn)場的訓(xùn)練時,有助于今后實(shí)際作戰(zhàn)工作中可顯著提升救火技能和自我保護(hù)能力。

（2）指揮員在滅火前需快速制定滅火作戰(zhàn)策略,讓所有參戰(zhàn)人員能快速了解火災(zāi)周邊環(huán)境、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、火災(zāi)受災(zāi)的建筑材質(zhì)、安全出口等,指導(dǎo)一線作戰(zhàn)人員在最短時間內(nèi)決定作戰(zhàn)計劃,并實(shí)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(jù)文字和二維平面圖的形式將基本信息展現(xiàn)出來,此技術(shù)無法直觀的描述出建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),缺乏對建筑內(nèi)部的了解和分析,不能精準(zhǔn)的錨定固定消防設(shè)施狀態(tài),無法預(yù)估現(xiàn)場人員的安全疏散,也無法預(yù)估火災(zāi)的蔓延情況[2]。

（3）消防作戰(zhàn)實(shí)戰(zhàn)演習(xí)的目的主要為了保證滅火預(yù)案順利實(shí)施,同時也為了保證消防救援人員熟悉作戰(zhàn)流程以及消防設(shè)備的操作。但由于在實(shí)際的火災(zāi)現(xiàn)場時,其出現(xiàn)的變數(shù)較多,如建筑結(jié)構(gòu)問題、安全出口標(biāo)識受損等,進(jìn)而導(dǎo)致救援受阻。若通過在平時營造擬真環(huán)境進(jìn)行演習(xí),其成本較高,給基層消防隊(duì)站造成的壓力較大,同時所呈現(xiàn)出的火焰和煙霧效果,可能會引發(fā)安全事故,危險性較高,而通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可有效改善以上問題,將傳統(tǒng)消防戰(zhàn)訓(xùn)工作理念徹底革新。

分析技術(shù)層面,其虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效輔助消防救援人員開展戰(zhàn)評總結(jié)工作,可解決實(shí)際演習(xí)中的存在的缺陷,但由于虛擬技術(shù)需要較高的成本,普通的消防隊(duì)站建設(shè)困難,為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在推廣和使用造成一定限制。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)自身屬于一種系統(tǒng)性工程,其關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)不僅多還很復(fù)雜,人員配備上無法滿足應(yīng)用需求,即使消防隊(duì)站的人員全部配齊后,由于技術(shù)人員的技術(shù)水平有限,造成在實(shí)際運(yùn)行中所面臨的問題無法當(dāng)場解決,因此,此項(xiàng)工作的開展要在專家的指導(dǎo)下,并結(jié)合基層消防隊(duì)站的實(shí)際情況,再進(jìn)行深入的探究和創(chuàng)新[3]。

3 消防戰(zhàn)訓(xùn)工作中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分析

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在可視化等特點(diǎn),另外在3D模擬技術(shù)下,可讓事物的仿真效果更加顯著,在數(shù)據(jù)庫內(nèi)參數(shù)的結(jié)合下,讓消防救援人員更加直觀的感受現(xiàn)場模擬場景。

（1）三維模型的建立

三維模型是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中較為重要的組成部分,三維模型的基礎(chǔ)主要建立在二維模型的圖片、平面設(shè)計圖紙和遙感技術(shù)等,進(jìn)而創(chuàng)建出3DMAX模型。

（2）場景制作

制作場景時,需選擇質(zhì)量較好的模型,其展現(xiàn)出的場景才最真實(shí),其前提需要場景制作人員需實(shí)地考察場景,再將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)軟件和制作的模型進(jìn)行結(jié)合。通過對現(xiàn)場場景的觀察,對場景制作進(jìn)行規(guī)劃和布局,可加入一些綠化裝飾、移動路徑等。反復(fù)試用后,在保證制作的場景質(zhì)量達(dá)標(biāo)后則可發(fā)布出去,3D場景的使用可將真實(shí)環(huán)境展現(xiàn)出來,給予消防救援人員充分的真實(shí)感知。

（3）二次開發(fā)模型和數(shù)據(jù)

3D模型的深層利用主要通過二次模型的開發(fā)和數(shù)據(jù)結(jié)合而形成的一種虛擬現(xiàn)實(shí)軟件,不僅實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約問題,同時還實(shí)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展目標(biāo),利用VR技術(shù)和多媒體的結(jié)合,達(dá)到可視化的目的,而虛擬環(huán)境的立體轉(zhuǎn)變主要通過計算機(jī)的數(shù)據(jù)公式和計算值,結(jié)果的表現(xiàn)形式通過相互控制的形式,并在使用期間其計算結(jié)果可通過變更動態(tài)參數(shù),基礎(chǔ)模型和數(shù)據(jù)庫的結(jié)合可實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對三維圖形、應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理,綜合提升系統(tǒng)的管理情況[4]。

（4）三維交互和實(shí)景管理軟件

三維交互和實(shí)景管理統(tǒng)稱為三維引擎,其作用主要為客戶開發(fā)系統(tǒng)提供技術(shù)支持。引擎的作用主要體現(xiàn)在三維數(shù)據(jù)庫的實(shí)時顯示上,進(jìn)而可提供不同參數(shù)的接口,引擎的重要平臺還展現(xiàn)在圖形的封裝和聲音的實(shí)現(xiàn)上。

（5）應(yīng)用模型程序開發(fā)

程序在開發(fā)時,其場景制作的依據(jù)可選擇較為典型的火災(zāi)事故,其要素主要為滅火預(yù)案,通過虛擬火災(zāi)現(xiàn)場的特征在模型中模擬出來,根據(jù)實(shí)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(shè)定評價系統(tǒng),進(jìn)而可不斷完善系統(tǒng)的集成功能。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在消防作戰(zhàn)訓(xùn)練中的應(yīng)用

（1）建筑火災(zāi)方面應(yīng)用

建筑火災(zāi)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的應(yīng)用內(nèi)容主要分為火災(zāi)模擬訓(xùn)練、火災(zāi)相關(guān)人員安全疏散、啟動電子消防應(yīng)急措施等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用可展現(xiàn)出真實(shí)的火災(zāi)場景,消防人員通過3D眼鏡,觀察周圍模擬環(huán)境,讓消防救援人員在模擬訓(xùn)練中能達(dá)到身臨其境的效果。通過模擬火災(zāi)場景,讓消防救援人員的感受更加真實(shí),進(jìn)而才能在模擬訓(xùn)練中提升作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn),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(hù)意識和火災(zāi)意識,加強(qiáng)人民群眾的火災(zāi)應(yīng)急能力,提高整體消防作戰(zhàn)水平[5]。

（2）油罐類火災(zāi)方面的應(yīng)用

對于油罐類火災(zāi)訓(xùn)練而言,也可通過計算機(jī)模擬系統(tǒng)進(jìn)行火災(zāi)消防演練。計算機(jī)的模擬的指揮范圍主要包括三個重要部分,如命令下達(dá)、溫度處理、滅火處理等。通過在模擬系統(tǒng)中將真實(shí)的火災(zāi)場景和周圍地質(zhì)環(huán)境結(jié)合起來,進(jìn)而將油罐火災(zāi)現(xiàn)場真實(shí)的展現(xiàn)出來,通過豐富的人機(jī)交互,可有效提升消防人員的火災(zāi)救援能力,另外,虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還能有效提升管理人員指揮水平,并作出高效的作戰(zhàn)計劃。

（3）煤礦類火災(zāi)方面的應(yīng)用

煤礦火災(zāi)的發(fā)生通常較為嚴(yán)重,其經(jīng)濟(jì)損失特別巨大,但通常情況下,煤炭工作的性質(zhì)較為特殊,一旦發(fā)生火災(zāi)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(jìn)行模擬煤礦火災(zāi)事故時,可將礦井中的真實(shí)環(huán)境創(chuàng)建出來,在通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將事故原因、事故時間、事故時的天氣等場景進(jìn)行復(fù)制。進(jìn)而在模擬訓(xùn)練中提高消防人員的處理火災(zāi)的能力,通過定期的訓(xùn)練可提升消防救援人員的救災(zāi)能力,讓消防人員在面對火災(zāi)時能冷靜處理,采取有效的解決措施,將火災(zāi)事故的影響降到最低[6]。

5 結(jié)束語

綜上而言,在科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展下,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用已變得很廣泛。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在消防實(shí)訓(xùn)工作中的作用突出,受到各級指戰(zhàn)員的廣泛關(guān)注,尤其在日常的實(shí)訓(xùn)中,可創(chuàng)造一種真實(shí)的火災(zāi)場景讓消防救援人員去感受和實(shí)踐,在模擬訓(xùn)練中提高作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn),在某種程度下,切實(shí)解決了消防救援人員在火災(zāi)救援中缺乏的作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的問題,提高火災(zāi)救援水平?？偟膩碚f,虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練技術(shù)的應(yīng)用,可提升消防救援人員的自我防護(hù)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(jìn)行的優(yōu)勢,在實(shí)際應(yīng)用中的效果較為顯著。