淺析三維建模技術(shù)在消防救援工作中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

作者簡(jiǎn)介：

王浩然（1991- ），男，漢族，安徽淮南人，研究生，初級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)，研究方向：滅火救援、消防裝備。

摘要：

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，新模式、新業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn)，火災(zāi)燃燒、蔓延及成因愈加復(fù)雜，給消防救援工作提出新要求。通過多年的工作實(shí)踐，筆者認(rèn)識(shí)到三維建模技術(shù)在消防領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。三維建模技術(shù)可以提高消防工作效率、準(zhǔn)確性和安全性，為火災(zāi)事故調(diào)查、滅火救援、日常監(jiān)督、宣傳教育和裝備建設(shè)等方面提供有力支持。

關(guān)鍵詞：消防；救援；準(zhǔn)確性；安全性；三維建模

引言

三維建模技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域，但在消防救援隊(duì)伍中應(yīng)用比較少。筆者認(rèn)為與傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)方法相比，三維建模技術(shù)在消防領(lǐng)域具有以下優(yōu)勢(shì)?？梢暬徒换ナ襟w驗(yàn)：三維建模技術(shù)可以創(chuàng)建逼真的三維模型，提供更加直觀和真實(shí)的可視化體驗(yàn)。消防救援人員可以在模型中進(jìn)行交互式操作，更好理解和評(píng)估火災(zāi)場(chǎng)景，從而做出更準(zhǔn)確的決策。準(zhǔn)確的空間信息：傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)方法可能依賴于圖紙、地圖或現(xiàn)場(chǎng)勘查，而三維建模技術(shù)可以提供更加準(zhǔn)確和詳細(xì)的空間信息。消防救援人員可以獲取建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、通道、房間布局等關(guān)鍵信息，有助于規(guī)劃滅火策略和疏散路徑?；馂?zāi)模擬和預(yù)測(cè)：利用火災(zāi)模擬軟件結(jié)合三維建模，可以進(jìn)行火災(zāi)的模擬和預(yù)測(cè)。有助于評(píng)估火災(zāi)的蔓延速度、煙霧傳播路徑以及人員疏散時(shí)間，從而提前制定應(yīng)對(duì)措施，提高滅火和救援的效率。培訓(xùn)和演練效果：通過三維建模技術(shù)，消防救援人員可以進(jìn)行虛擬的培訓(xùn)和演練，模擬真實(shí)的火災(zāi)場(chǎng)景。這種沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)可以提高消防救援人員的應(yīng)對(duì)能力和決策能力，增強(qiáng)培訓(xùn)效果。協(xié)同工作和信息共享：三維建模技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多部門之間的協(xié)同工作和信息共享。不同團(tuán)隊(duì)可以在同一個(gè)三維模型中進(jìn)行操作和交流，提高溝通和協(xié)作效率。記錄和回溯：三維建?？梢杂涗浕馂?zāi)現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)信息，包括建筑物的結(jié)構(gòu)、火災(zāi)的發(fā)展過程等[1]。這對(duì)于事后的調(diào)查和分析非常有幫助，可以更好了解火災(zāi)起因和傳播途徑。提高效率和安全性：三維建模技術(shù)可以幫助消防救援人員更快獲取關(guān)鍵信息，規(guī)劃救援行動(dòng)，提高工作效率。同時(shí)，通過提前模擬和評(píng)估火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，可以降低消防人員在實(shí)際操作中的風(fēng)險(xiǎn)。

一、火災(zāi)事故調(diào)查

火災(zāi)發(fā)生的原因具有多樣性，人類一直在與火災(zāi)進(jìn)行斗爭(zhēng)，旨在找出火災(zāi)發(fā)生規(guī)律，并采取相應(yīng)預(yù)防措施。在社會(huì)高速發(fā)展背景下，火災(zāi)原因認(rèn)定工作的重要性達(dá)到了前所未有的高度，因?yàn)榛馂?zāi)往往會(huì)造成巨大的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，而這些損失是由多種因素造成的[2]。三維建模技術(shù)在火災(zāi)事故調(diào)查中發(fā)揮著重要作用。它可以幫助調(diào)查人員更準(zhǔn)確了解火災(zāi)事故情況，分析火災(zāi)原因和過程。通過使用三維建模技術(shù)，調(diào)查人員可以創(chuàng)建火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的三維模型，能夠更直觀地觀察火災(zāi)發(fā)生位置、火勢(shì)蔓延路徑以及建筑物結(jié)構(gòu)等重要信息。三維建模技術(shù)還可以幫助調(diào)查人員分析火災(zāi)原因。通過對(duì)模型進(jìn)行分析，調(diào)查人員可以確定火災(zāi)起始點(diǎn)、火源以及可能導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的因素。這有助于找出火災(zāi)的根本原因，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施。目前，火災(zāi)前的現(xiàn)場(chǎng)復(fù)原仍停留在手工操作階段，如筆錄、繪圖、實(shí)物模擬等。為了更好還原火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，工作人員首先要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，調(diào)查人員到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)后，會(huì)進(jìn)行初步勘查和評(píng)估；調(diào)查人員會(huì)收集火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的各種證據(jù)，如火災(zāi)殘留物、燃燒痕跡、煙霧痕跡等；調(diào)查人員會(huì)與火災(zāi)發(fā)生時(shí)的目擊者和相關(guān)人員進(jìn)行談話，了解他們所看到的情況和事件的經(jīng)過；調(diào)查人員會(huì)對(duì)收集到的證據(jù)進(jìn)行分析，包括物理、化學(xué)分析等。這些基礎(chǔ)工作繁瑣而效率低下，往往會(huì)浪費(fèi)大量的人力和物力[3]。傳統(tǒng)的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)還原過程可能受到許多因素的限制，如火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的破壞程度、證據(jù)的可靠性和調(diào)查人員的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)等。因此，在某些情況下，火災(zāi)原因的確定可能具有一定的不確定性。三維建模技術(shù)可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)前現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行復(fù)原，并對(duì)火災(zāi)發(fā)生發(fā)展過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示。準(zhǔn)確的信息獲?。和ㄟ^使用三維建模技術(shù)，可以獲取火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的精確尺寸、空間關(guān)系和物體位置等信息。這有助于更準(zhǔn)確了解火災(zāi)發(fā)生情況，包括火源位置、火勢(shì)蔓延路徑和人員疏散情況等?？梢暬徒换ナ匠尸F(xiàn)：三維建模技術(shù)可以創(chuàng)建火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的可視化模型，使調(diào)查人員和相關(guān)利益方能夠以更直觀的方式理解火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。這種交互式呈現(xiàn)方式有助于更好分析和解釋現(xiàn)場(chǎng)情況，促進(jìn)溝通和決策。分析和模擬：借助三維建模技術(shù)，可以進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的分析和模擬。通過模擬火災(zāi)的蔓延過程、煙氣流動(dòng)和人員疏散等情況，可以更好理解火災(zāi)發(fā)展和影響，為預(yù)防和應(yīng)對(duì)類似火災(zāi)提供參考。證據(jù)保存和記錄：三維建模技術(shù)可以將火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的信息以數(shù)字形式保存下來，包括模型、圖像和相關(guān)數(shù)據(jù)。這有助于長(zhǎng)期保存證據(jù)，并為未來的調(diào)查和研究提供可靠參考。

二、滅火救援

（一）熟悉、演練

熟悉、演練工作是一項(xiàng)周而復(fù)始不斷循環(huán)的工作，三維建模技術(shù)可以創(chuàng)建虛擬演練環(huán)境，通過三維建模技術(shù)，可以創(chuàng)建逼真的虛擬火災(zāi)場(chǎng)景。消防救援人員可以在這些虛擬環(huán)境中進(jìn)行演練，模擬火災(zāi)應(yīng)對(duì)措施，提高應(yīng)對(duì)火災(zāi)的能力和效率。在人員培訓(xùn)和教育方面，工作人員借助三維建模技術(shù)，可以創(chuàng)建各種火災(zāi)場(chǎng)景，用于對(duì)消防救援人員的培訓(xùn)和教育[4]。利用三維建模技術(shù)，可以對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定潛在的危險(xiǎn)區(qū)域和安全通道?；谶@些信息，可以制定相應(yīng)的滅火救援預(yù)案，提高預(yù)案的科學(xué)性和可操作性?？梢栽谔摂M環(huán)境中進(jìn)行模擬操作，熟悉滅火設(shè)備的使用和火災(zāi)應(yīng)對(duì)策略，提高應(yīng)對(duì)火災(zāi)的技能和意識(shí)。通過對(duì)虛擬演練的記錄和分析，可以評(píng)估演練效果，并找出需要改進(jìn)的地方。這有助于不斷優(yōu)化滅火救援預(yù)案和流程，提高實(shí)際應(yīng)對(duì)火災(zāi)的能力。方便在隊(duì)站人員公差、休假等特殊情況下，未參加熟悉演練的人員進(jìn)行補(bǔ)訓(xùn)；方便隊(duì)站指揮與防火監(jiān)督保持同頻共享，共同維護(hù)更新消防重點(diǎn)單位信息。三維建模技術(shù)在滅火救援工作的熟悉和演練中發(fā)揮著重要作用，有助于提高消防人員的應(yīng)對(duì)能力，保障公眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

（二）滅火救援預(yù)案與案例復(fù)盤

滅火救援預(yù)案與案例復(fù)盤在消防救援隊(duì)伍的訓(xùn)練和滅火救援實(shí)踐中發(fā)揮著重要的作用。目前制定的滅火預(yù)案及案例復(fù)盤大多停留在紙張和PPT作業(yè)的平面階段。依據(jù)傳統(tǒng)案例復(fù)盤、推演模式、場(chǎng)地器材組織展開受限較多。為改變目前現(xiàn)狀，通過建設(shè)逼真的三維建模場(chǎng)景，模擬構(gòu)建重點(diǎn)單位信息、虛擬環(huán)境，在可視化的環(huán)境下進(jìn)行預(yù)案和案例討論、推演，驗(yàn)證制定、處理過程中所采用處置措施的可操作性和科學(xué)性，從而提高指揮人員的指揮決策和協(xié)同配合能力，有效提高滅火預(yù)案制作和案例復(fù)盤的科學(xué)性[5]。三維建模滅火救援預(yù)案的制定能夠大大增強(qiáng)滅火救援預(yù)案的針對(duì)性與有效性。能在消防救援人員日常熟悉過程中對(duì)預(yù)案中所涉及的建筑物結(jié)構(gòu)、重點(diǎn)部位、通道等情況有直觀感受，便于在日后真正的滅火戰(zhàn)斗中快速準(zhǔn)確開展工作。結(jié)合虛擬化技術(shù)，指揮員和消防員可以在智慧平臺(tái)中進(jìn)行滅火救援訓(xùn)練，從而使消防員對(duì)戰(zhàn)斗編成、技戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行熟悉，真正實(shí)現(xiàn)預(yù)案可操作性，提升戰(zhàn)斗力。

（三）滅火救援任務(wù)

采用三維建模技術(shù)，不僅在發(fā)生火災(zāi)之后可以為解救被困人員、合理設(shè)置滅火救援陣地等提供直觀的詳細(xì)信息，并且可以提前對(duì)火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警，利用三維建模技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火災(zāi)發(fā)展和蔓延。通過模型中的溫度、煙霧等參數(shù)，可以提供早期預(yù)警，幫助消防救援人員及時(shí)做出反應(yīng)。在滅火救援任務(wù)中，消防救援人員的安全是至關(guān)重要的。三維建模技術(shù)可以提供實(shí)時(shí)的人員定位和導(dǎo)航功能，幫助消防救援人員在復(fù)雜的環(huán)境中找到最短、最安全路徑。同時(shí)，借助三維建模技術(shù)，可以對(duì)固定消防設(shè)施設(shè)備、水源等資源進(jìn)行有效管理和調(diào)配。這有助于確保在滅火救援過程中，資源得到合理利用，提高救援效率。由于消防救援人員必須第一時(shí)間對(duì)火情進(jìn)行偵察，一般建筑物內(nèi)部會(huì)有大量濃煙，人的視線受阻，造成被困人員逃生時(shí)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(huì)造成被困人員無法及時(shí)被救出[6]。例如，2023年，呂梁某煤業(yè)發(fā)生了一起火災(zāi)，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。在救援過程中，消防員因無法快速找到被困人員，造成被困人員傷亡。采用無線三維定位技術(shù)能夠快速準(zhǔn)確定位深入火場(chǎng)內(nèi)部的攻堅(jiān)人員，結(jié)合建筑物的三維模型，能夠通過對(duì)講機(jī)等通信方式，引導(dǎo)消防救援人員快速營(yíng)救被困人員，從而盡可能減少人員傷亡。

三、日常消防監(jiān)督

“城市智慧消防”系統(tǒng)利用消防大數(shù)據(jù)、消防物聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)，能有效整合社會(huì)各方力量，實(shí)時(shí)監(jiān)控城市火災(zāi)危險(xiǎn)源，科學(xué)掌握城市火災(zāi)隱患，準(zhǔn)確做出科學(xué)預(yù)警和判斷，系統(tǒng)構(gòu)建城市火災(zāi)防控體系，確保城市安全[7]。綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)，以電子數(shù)據(jù)、激光點(diǎn)云、模型數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。以消防重點(diǎn)單位為例，在審核驗(yàn)收時(shí)，單位的實(shí)景模型（下稱簡(jiǎn)稱模型）與當(dāng)前實(shí)際情況的變動(dòng)對(duì)比，基本概況記錄與實(shí)際相符程度，宏觀檢驗(yàn)重點(diǎn)部位設(shè)置的合理性；消防設(shè)施、滅火器材的設(shè)置與模型中數(shù)量位置相符性、法規(guī)制度合法性的檢查檢驗(yàn)；消防產(chǎn)品、防火材料的合格證明材料與模型記錄的外觀、品牌的一致性等檢查檢驗(yàn)。

四、消防宣傳工作

（一）宣傳教育和逃生能力訓(xùn)練

通過創(chuàng)建三維模型，可以更直觀展示火災(zāi)場(chǎng)景和逃生路徑。有助于向公眾傳遞火災(zāi)安全知識(shí)，提高他們對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)。根據(jù)個(gè)人特點(diǎn)和需求，三維建模技術(shù)可以提供個(gè)性化的逃生能力訓(xùn)練指導(dǎo)。例如，針對(duì)老年人、兒童或身體有障礙的人群，可以設(shè)計(jì)專門的訓(xùn)練方案，并且還可以將火災(zāi)安全教育資源制作成數(shù)字化內(nèi)容，方便在不同平臺(tái)上進(jìn)行共享。有助于擴(kuò)大教育覆蓋面，使更多人受益。

（二）消防宣傳展品

通過創(chuàng)建三維模型，可以更直觀展示消防設(shè)備、消防車、消防站等相關(guān)元素[8]?？梢酝ㄟ^互動(dòng)式展示，更好了解消防設(shè)備的結(jié)構(gòu)和功能。在展品中，可以通過三維建模技術(shù)展示建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和逃生路徑。觀眾可以在模擬環(huán)境中體驗(yàn)逃生過程，學(xué)習(xí)正確的逃生方法和技巧。通過以上應(yīng)用，三維建模技術(shù)可以為消防宣傳提供更具吸引力和互動(dòng)性的展品，提高觀眾的消防安全意識(shí)和應(yīng)對(duì)火災(zāi)的能力。

五、后勤裝備建設(shè)

為有效解決進(jìn)口消防車配件必須從國(guó)外進(jìn)口，采購周期長(zhǎng)，配件價(jià)格高等難題。可以利用三維建模技術(shù)，對(duì)后勤裝備進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)和模擬。這有助于工程師和設(shè)計(jì)師更好理解裝備的結(jié)構(gòu)和功能，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。在裝備生產(chǎn)制造過程中，三維建模技術(shù)可以用于制作工裝夾具、模具等，還可以幫助工人更好理解裝配過程，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。利用三維建模技術(shù)，可以創(chuàng)建裝備的三維模型，包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)和零部件。這有助于維修人員更直觀了解裝備的構(gòu)造，進(jìn)行故障診斷和維修工作。同時(shí)，三維建模技術(shù)可以提供直觀的裝備信息，幫助決策者更好了解裝備性能、使用情況和需求。有助于做出更明智的決策，優(yōu)化后勤裝備的配置和資源利用。通過以上應(yīng)用，三維建模技術(shù)可以提高后勤裝備建設(shè)效率、質(zhì)量和管理水平，為后勤保障工作提供有力支持。

六、營(yíng)房基建

營(yíng)房基建檔案的存儲(chǔ)還停留在二維平面的紙質(zhì)檔案，對(duì)建成后的檔案常以圖紙、照片和影像資料存儲(chǔ)，不能直觀反應(yīng)建成的全貌和細(xì)節(jié)。應(yīng)用三維建模技術(shù)，可以有效對(duì)營(yíng)房基建的檔案數(shù)據(jù)以模型形式存儲(chǔ)，方便調(diào)用、展示、核對(duì)紙質(zhì)檔案數(shù)據(jù)。還可對(duì)工程施工管理、質(zhì)量監(jiān)督、竣工驗(yàn)收、營(yíng)房維護(hù)、營(yíng)區(qū)管理等營(yíng)房基建正規(guī)化管理提供有效幫助。

結(jié)語

與傳統(tǒng)的消防工作方法相比，三維建模技術(shù)在消防領(lǐng)域雖然具備非常大的優(yōu)勢(shì)，但是三維建模技術(shù)并不是取代傳統(tǒng)的消防工作方法，而是作為一種輔助工具與傳統(tǒng)方法相結(jié)合，以提高消防工作質(zhì)量和效率。

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