三維技術(shù)在消防工作中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)淺析

鮑少敬?姚文生

摘 要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類社會已經(jīng)進(jìn)入了信息時(shí)代，作為核心技術(shù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)經(jīng)過50 年的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于商業(yè)、軍事、社會生活等各個(gè)領(lǐng)域。伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及在各個(gè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，單純的二維圖形界面已經(jīng)不能滿足用戶對信息的需求，在這種形勢下三維技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并逐步推廣。尤其是2010年網(wǎng)上世博會的出現(xiàn)，使人們認(rèn)識到了三維技術(shù)的強(qiáng)大與魅力。網(wǎng)上世博會直觀呈現(xiàn)了2010年上海世博園區(qū)的三維場景，訪問者可通過拖曳鼠標(biāo)對世博園區(qū)的全貌進(jìn)行觀賞。本文將就三維技術(shù)在消防工作中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了簡單探討。

一、三維技術(shù)在消防工作中的應(yīng)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(jìn)行勘察，且火災(zāi)發(fā)生后，一般建筑物內(nèi)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(jìn)入建筑物內(nèi)部、難以發(fā)現(xiàn)被困人員，甚至復(fù)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(zāi)中，消防員視線受阻，無法迅速逃生。而接應(yīng)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(gè)重要原因。采用無線三維定位技術(shù)能夠快速準(zhǔn)確定位深入火場內(nèi)部的消防人員，結(jié)合建筑物的三維模型，能夠通過對講機(jī)等通信方式，引導(dǎo)消防人員安全快速撤離建筑物內(nèi)部，避免人員傷亡。同時(shí)，若發(fā)生火災(zāi)地點(diǎn)為賓館、醫(yī)院、學(xué)校等人員密集場所，可以在建筑物內(nèi)部放置廉價(jià)無線發(fā)射裝置?；馂?zāi)發(fā)生后，被困人員打開無線定位發(fā)射裝置呼救。結(jié)合接收定位系統(tǒng)，就可以使消防人員在不進(jìn)入火場的情況下，通過消防系統(tǒng)對建筑物內(nèi)各個(gè)傳感器實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，并配合攝像頭等監(jiān)控設(shè)備，可以獲取發(fā)生火災(zāi)的具體位置、通道的走向、火勢的大小、火場內(nèi)被困人員所在的位置等信息，并把這些信息標(biāo)注在三維建筑物模型上，制定科學(xué)營救方案，迅速將人員救出，節(jié)約搜尋人員的寶貴時(shí)間。

（二）、建筑物三維結(jié)構(gòu)滅火救援預(yù)案的制定能夠大大增強(qiáng)滅火救援預(yù)案的針對性與有效性。目前消防部隊(duì)的滅火預(yù)案主要采用二維圖形顯示方式，這種顯示方式不能準(zhǔn)確的反映建筑物的外形、通道的走向、門窗的位置等關(guān)鍵信息。一旦發(fā)生火災(zāi)只能靠消防人員的經(jīng)驗(yàn)和偵察才能確定建筑物的建筑結(jié)構(gòu)，安全出口的位置以及火災(zāi)的分布等情況。在此之前消防人員對于其管轄區(qū)內(nèi)的建筑沒有確切的了解。采用三維建筑數(shù)字模型，不僅在發(fā)生火災(zāi)之后可以為救火人員提供直觀的詳細(xì)信息，而且能在日常熟悉滅火救援預(yù)案的過程中對建筑物結(jié)構(gòu)、重點(diǎn)部位、通道等情況有直觀感受，便于在日后真正滅火戰(zhàn)斗中快速準(zhǔn)確展開。結(jié)合虛擬化技術(shù)，消防員也可以在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中進(jìn)行滅火救援訓(xùn)練，從而使消防員對戰(zhàn)斗編成、技戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行熟悉，實(shí)現(xiàn)真正的網(wǎng)上練兵，提升戰(zhàn)斗力，最大限度減少災(zāi)害損失。

（三）、災(zāi)害應(yīng)急逃生系統(tǒng)的建設(shè)。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(shù)據(jù)通過NFC近場通信裝置、WI-FI無線系統(tǒng)導(dǎo)入智能手機(jī)中，并根據(jù)自己所住房間自動生成多條逃生通道。災(zāi)害發(fā)生后，災(zāi)害范圍信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至旅客智能手機(jī)上。旅客根據(jù)實(shí)際情況制定科學(xué)逃生路線，避開已被火災(zāi)封死的安全通道，并根據(jù)不依賴GPS的“時(shí)間及慣性測量單元”（TIMU）和NFC近場通信標(biāo)記點(diǎn)不斷修正自己在整個(gè)復(fù)雜建筑物中的位置信息，從而在煙霧環(huán)境下快速逃生，實(shí)現(xiàn)真正的安全通道。

二、建筑三維模型化的實(shí)現(xiàn)

虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言（VRML）是隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展而誕生的一門新型語言。作為3Dmax作為典型代表，目前應(yīng)用較為廣泛。但是一個(gè)虛擬建筑是一個(gè)極其復(fù)雜的模型，利用3Dmax對一個(gè)建筑物進(jìn)行建模，需要耗費(fèi)大量人力，且精確度不能保障。

隨著科技的進(jìn)步，拍照式三維掃描儀嶄露頭角。三維掃描儀在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，先進(jìn)制造技術(shù)方面發(fā)揮著越來越重要的作用。采用三維掃描儀不僅能夠縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，降低設(shè)計(jì)難度，更能夠保證工業(yè)設(shè)計(jì)和工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)性準(zhǔn)確性，降低風(fēng)險(xiǎn)，提高現(xiàn)代設(shè)計(jì)水平。

三維光學(xué)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(chǎn)品，由掃描儀發(fā)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(shí)，就可以采集出物體的實(shí)際形狀?！凹す馐健睊呙鑳x一般要配備關(guān)節(jié)臂?！罢障嗍健睊呙鑳x是針對工業(yè)產(chǎn)品涉及領(lǐng)域的新一代掃描儀，與傳統(tǒng)的激光掃描儀和三座標(biāo)測量系統(tǒng)比較，其測量速度提高了數(shù)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(gè)高分辨率CCD數(shù)碼相機(jī)對光柵干涉條紋進(jìn)行拍照，利用光學(xué)拍照定位技術(shù)和光柵測量原理，可在極短時(shí)間內(nèi)獲得復(fù)雜工作表面的完整點(diǎn)云。其獨(dú)特的流動式設(shè)計(jì)和不同視角點(diǎn)云的自動拼合技術(shù)使掃描范圍可達(dá)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(zhǔn)確的優(yōu)勢，后來者居上，大大降低了建筑物三維化所需時(shí)間及成本。

綜上所述，三維技術(shù)在消防工作中能夠發(fā)揮巨大作用，且技術(shù)條件已經(jīng)滿足，消防部門應(yīng)緊緊抓住機(jī)遇，推動三維技術(shù)在消防事業(yè)中不斷深入發(fā)展，大展身手。