基于實(shí)時(shí)三維建模的滅火救援訓(xùn)練效能優(yōu)化與風(fēng)險(xiǎn)防控

摘要：滅火救援訓(xùn)練是提升消防隊(duì)伍實(shí)戰(zhàn)能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了使訓(xùn)練更貼近實(shí)戰(zhàn)，需盡可能模擬真實(shí)的災(zāi)害場景，使消防人員在訓(xùn)練中依據(jù)不同場景靈活運(yùn)用各類滅火戰(zhàn)術(shù)。隨著科技的發(fā)展，實(shí)時(shí)三維建模技術(shù)為滅火救援訓(xùn)練提供了新的思路，基于三維建模技術(shù)的滅火救援訓(xùn)練安全平臺架構(gòu)，分析了基于Altizure軟件完成實(shí)時(shí)三維建模的滅火救援訓(xùn)練效能優(yōu)化及風(fēng)險(xiǎn)防控措施，實(shí)踐證明，這種方法便捷實(shí)用，具有較好的效果。

關(guān)鍵詞：三維建模技術(shù)；滅火救援；訓(xùn)練效能；風(fēng)險(xiǎn)防控

火災(zāi)事故具有突發(fā)性強(qiáng)、危險(xiǎn)性高、發(fā)展態(tài)勢迅猛等特點(diǎn)，導(dǎo)致消防部門滅火救援工作面臨場景復(fù)雜化、技術(shù)水平要求高端化等挑戰(zhàn)，為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求，消防隊(duì)伍需不斷強(qiáng)化滅火救援意識和能力。通過提升裝備器材的運(yùn)用水平和作戰(zhàn)協(xié)同效能，確保救援人員熟練掌握先進(jìn)的技術(shù)手段，科學(xué)應(yīng)對復(fù)雜火場環(huán)境下的各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)。由于實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練消耗的物資設(shè)備的成本高，且具有一定的風(fēng)險(xiǎn)，三維建模技術(shù)在消防領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，該技術(shù)通過構(gòu)建火災(zāi)場景，設(shè)置不同的訓(xùn)練模塊，為參與模擬訓(xùn)練人員提供成員調(diào)動、部署方案、救援決策等支持。本文基于實(shí)時(shí)三維建模的滅火救援訓(xùn)練效能優(yōu)化與風(fēng)險(xiǎn)防控措施，以期為新時(shí)代滅火救援訓(xùn)練工作提供幫助。

1 三維建模技術(shù)在滅火救援訓(xùn)練安全中的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1.1" 總體設(shè)計(jì)

平臺設(shè)計(jì)運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，整合處理分散化的數(shù)據(jù)資源，綜合展示并共享現(xiàn)有消防信息資源，依據(jù)數(shù)據(jù)接口將不同系統(tǒng)和平臺的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，直觀展示災(zāi)害點(diǎn)周邊的消防力量分布、重點(diǎn)單位信息以及危險(xiǎn)源等基礎(chǔ)信息，并融入實(shí)時(shí)動態(tài)數(shù)據(jù)，如車輛位置、消防員位置、實(shí)時(shí)交通信息等，以此掌控火災(zāi)事態(tài)的發(fā)展，優(yōu)化處理滅火救援力量的調(diào)配，為現(xiàn)場指導(dǎo)決策提供有力支持。此外，系統(tǒng)重點(diǎn)提供防護(hù)單位、消防設(shè)施等內(nèi)容，方便用戶迅速、直觀了解單位內(nèi)部情況，為現(xiàn)場指揮、內(nèi)部攻堅(jiān)以及災(zāi)害事故處置提供依據(jù)[1]。

整體平臺設(shè)計(jì)以Windows作為基礎(chǔ)開發(fā)平臺，將VisualStudio2012作為開發(fā)工具，采用3Dmax構(gòu)建三維場景，按照業(yè)務(wù)層、應(yīng)用支持層、基礎(chǔ)支持層和信息資源層進(jìn)行分布管理。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度來看，內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)清晰，會按照不同模塊的用戶角色分配調(diào)整。第一，知識培訓(xùn)管理。這一部分不會限制用戶角色，只要正規(guī)申請賬號的訓(xùn)練人員都可以參與培訓(xùn)，主要分為打卡學(xué)習(xí)和在線測試兩個(gè)模塊。要求管理人員實(shí)時(shí)上傳新資料，及時(shí)刪除過期資料，定期查看訓(xùn)練人員的打卡記錄，經(jīng)統(tǒng)計(jì)匯報(bào)明確實(shí)際訓(xùn)練結(jié)果。為考察訓(xùn)練人員的學(xué)習(xí)狀況，用戶可以選擇在線模擬測試，根據(jù)知識類別定時(shí)完成測試，系統(tǒng)會提供最終評分結(jié)果。第二，模擬訓(xùn)練管理。這一部分包含三維場景創(chuàng)建和模擬訓(xùn)練組織兩個(gè)模塊。其中，三維場景創(chuàng)建可以模擬火災(zāi)、建筑等多種空間環(huán)境，后臺管理人員負(fù)責(zé)場景編輯、修改以及發(fā)布等操作。三維場景生成后，會呈現(xiàn)到滅火處置評估管理模塊，訓(xùn)練人員可以根據(jù)自身需求或模擬要求選擇具體場景。模擬訓(xùn)練組織則由訓(xùn)練人員自主設(shè)計(jì)，全局統(tǒng)籌模擬訓(xùn)練過程，包括設(shè)計(jì)計(jì)劃、組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及發(fā)布模塊等。第三，火災(zāi)態(tài)勢顯示管理。訓(xùn)練人員在完成滅火救援訓(xùn)練的模擬組織后，還需管理火災(zāi)態(tài)勢，該模塊基于系統(tǒng)構(gòu)建的數(shù)據(jù)模型和技術(shù)算法進(jìn)行操作，如設(shè)置初始數(shù)據(jù)、發(fā)布水源位置、通道規(guī)劃等。建立數(shù)據(jù)模型后，實(shí)際算法運(yùn)行非常關(guān)鍵。當(dāng)實(shí)際參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，運(yùn)用動態(tài)數(shù)據(jù)更新算法設(shè)計(jì)算法流程，根據(jù)場景的最大尺寸設(shè)置初始立方體，遵循依次遞進(jìn)的原則，達(dá)到最大遞歸深度，這樣不僅能快速確定物體在火災(zāi)場景中的位置，還可以判斷物體與其他物體是否存在碰撞或是否處在可視范圍內(nèi)。第四，滅火處置評估管理。在模擬訓(xùn)練滅火救援過程中，要遵循團(tuán)體作戰(zhàn)原則，模塊設(shè)計(jì)包含模擬訓(xùn)練執(zhí)行、裝備調(diào)用管理、滅火訓(xùn)練評估管理3部分，訓(xùn)練人員要根據(jù)自身角色身份進(jìn)行操作，模擬完成滅火接警、資源調(diào)用、任務(wù)分配、救援實(shí)施等多項(xiàng)任務(wù)，并根據(jù)分配的裝置和場景狀態(tài)，合理運(yùn)用自身資源，準(zhǔn)確模擬救援過程[2]。

1.2" 關(guān)鍵功能

1.2.1" 火災(zāi)自動報(bào)警子系統(tǒng)。

其主要任務(wù)是實(shí)時(shí)監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)單位的火情狀況，及時(shí)向監(jiān)控中心傳遞火情信息，并根據(jù)火情信息執(zhí)行轉(zhuǎn)警操作。

1.2.2" 電氣火災(zāi)監(jiān)控子系統(tǒng)。

其主要任務(wù)是監(jiān)控電氣火災(zāi)及消防給水狀況，包括火情監(jiān)控主機(jī)、感溫光纖、藍(lán)牙采集器、攝像頭、探測裝置等，該系統(tǒng)能夠精確、高效管理監(jiān)控設(shè)備并有效完成各項(xiàng)操作，支持設(shè)備信息在線查看和實(shí)時(shí)上傳，能夠及時(shí)收集漏電、高溫等異常數(shù)據(jù)，并及時(shí)觸發(fā)報(bào)警提示。

1.2.3" 視頻聯(lián)動子系統(tǒng)。

其主要任務(wù)是方便用戶實(shí)時(shí)查看監(jiān)控設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控、綜合監(jiān)控管理中心以及數(shù)據(jù)交互等模塊，可以隨時(shí)隨地查看消防中心控制室工作人員和消防車輛情況，發(fā)現(xiàn)異常問題會自動報(bào)警并記錄。與此同時(shí)，火情信息探測器周邊的攝像頭可用于驗(yàn)證火情的真實(shí)性，合理調(diào)整攝像頭的方位，能夠準(zhǔn)確監(jiān)控火災(zāi)區(qū)域的發(fā)展動態(tài)，進(jìn)而提高火災(zāi)救援的效率和質(zhì)量[3]。

1.2.4" 消防維護(hù)工作監(jiān)督子系統(tǒng)。

其主要任務(wù)是方便聯(lián)網(wǎng)單位和部門之間共享故障信息，科學(xué)分配單位工作人員的操作權(quán)限，確保其可以迅速獲取故障信息，并依據(jù)規(guī)范流程開展設(shè)備維護(hù)管理工作。系統(tǒng)運(yùn)行期間，可以自主儲存設(shè)備維護(hù)信息，后續(xù)可以生成維護(hù)報(bào)告，所生成的數(shù)據(jù)信息完整、準(zhǔn)確，具有較高的可信度。

1.2.5" 消火栓監(jiān)控子系統(tǒng)。

其主要任務(wù)是監(jiān)控消火栓的使用情況，包含信息采集中心、短信平臺、查詢服務(wù)器等多個(gè)模塊，可以根據(jù)需求實(shí)時(shí)推送用水信息、用水狀態(tài)以及定位信息等，支持多用戶登錄，并提供完善的儲存服務(wù)，可以更好地滿足新時(shí)期滅火救援訓(xùn)練工作及實(shí)際需求[4]。

1.2.6" 獨(dú)立式火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)。

其主要任務(wù)是為傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)無法覆蓋的區(qū)域提供技術(shù)平臺支持，引入LoRa傳輸技術(shù)，具備傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍廣、低功耗和大容量等優(yōu)勢。從滅火救援訓(xùn)練角度來看，用戶只需在監(jiān)控區(qū)域直接安裝探測器，系統(tǒng)就能根據(jù)不同用戶的權(quán)限級別，展示網(wǎng)關(guān)、消防設(shè)備和報(bào)警信息等數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)火情的動態(tài)監(jiān)控[5]。

2 滅火救援訓(xùn)練效能優(yōu)化分析及風(fēng)險(xiǎn)防控

2.1" 效能優(yōu)化分析

某地針對消防安全重點(diǎn)單位開展無人機(jī)傾斜攝影工作后，獲取大量的照片信息，隨后，基于Altizure軟件完成實(shí)景三維建模，可以利用云計(jì)算處理模式，將拍攝照片全部傳輸至云服務(wù)器端處理，整個(gè)處理過程無需用戶干預(yù)。在明確基于實(shí)時(shí)三維建模的滅火救援訓(xùn)練模型后，構(gòu)建高仿真災(zāi)害場景，模擬真實(shí)復(fù)雜環(huán)境，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展沉浸式訓(xùn)練，突破物理?xiàng)l件帶來的限制，以較低成本重新呈現(xiàn)各類災(zāi)害環(huán)境，聯(lián)合醫(yī)療、環(huán)保、交通等多個(gè)部門開展跨領(lǐng)域應(yīng)急演練，優(yōu)化信息共享與指揮調(diào)度流程。在訓(xùn)練過程中，人工智能可以分析訓(xùn)練過程，生成個(gè)性化的訓(xùn)練方案，并實(shí)時(shí)反饋改進(jìn)建議。傳感器可以實(shí)時(shí)采集救援人員的生理指標(biāo)、裝備狀態(tài)等信息，為現(xiàn)場滅火救援訓(xùn)練決策提供數(shù)據(jù)支持。災(zāi)害場景數(shù)字孿生模型可以動態(tài)模擬火勢蔓延和救援路徑，支持救援人員從不同角度分析方案的優(yōu)缺點(diǎn)?；诩夹g(shù)模型對滅火救援訓(xùn)練效能的優(yōu)化情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)能進(jìn)一步改進(jìn)當(dāng)前人員培訓(xùn)模式和內(nèi)容，優(yōu)化實(shí)踐訓(xùn)練工作成效，為培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才提供基礎(chǔ)保障。

2.2" 風(fēng)險(xiǎn)防控

在組織開展滅火救援訓(xùn)練工作時(shí)，需構(gòu)建安全教育長效機(jī)制。結(jié)合事故案例進(jìn)行警示教育，強(qiáng)化“預(yù)防為主、安全第一”的工作理念，打破傳統(tǒng)單一化的工作模式，將安全意識貫穿于日常訓(xùn)練、重大勤務(wù)等全場景中。同時(shí)，定期組織學(xué)習(xí)作戰(zhàn)訓(xùn)練安全的相關(guān)規(guī)范，強(qiáng)化安全預(yù)判與應(yīng)急處置能力，確保滅火救援訓(xùn)練人員都能掌握裝備操作、危險(xiǎn)識別等核心技能。此外，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)開發(fā)運(yùn)用高層建筑、化工場所等特殊場景的模擬訓(xùn)練設(shè)施，融合虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展心理抗壓訓(xùn)練，推動體能型訓(xùn)練向智能實(shí)戰(zhàn)化轉(zhuǎn)型，提升訓(xùn)練人員在復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)能力[6]。

在滅火救援訓(xùn)練期間，應(yīng)建立動態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估模型，規(guī)范“災(zāi)情研判-力量部署-行動調(diào)整”的指揮流程，實(shí)行安全要素強(qiáng)制評估制度，利用戰(zhàn)例復(fù)盤、想定作業(yè)等方式強(qiáng)化臨機(jī)決斷能力，構(gòu)建與指揮能力相匹配的技術(shù)系統(tǒng)。完善重大災(zāi)害多部門聯(lián)合作戰(zhàn)指揮平臺，依據(jù)數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)智能輔助決策。結(jié)合實(shí)踐案例探討實(shí)時(shí)反饋信息，積極推進(jìn)滅火機(jī)器人、熱成像無人機(jī)等智能化裝備的列裝，建設(shè)裝備物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對裝備狀態(tài)的監(jiān)測與智能調(diào)度，依據(jù)模擬災(zāi)情演練提升實(shí)戰(zhàn)能力，降低安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生率。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文根據(jù)傳統(tǒng)滅火救援訓(xùn)練工作的局限性，結(jié)合實(shí)時(shí)三維建模技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，深入探討了三維建模技術(shù)在滅火救援訓(xùn)練工作中的應(yīng)用平臺，同時(shí)，結(jié)合實(shí)踐案例和風(fēng)險(xiǎn)防控措施，明確了該技術(shù)對新時(shí)代滅火救援訓(xùn)練工作發(fā)展的重要性。未來，滅火救援訓(xùn)練團(tuán)隊(duì)要熟練掌握實(shí)時(shí)三維建模技術(shù)手段，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)算法實(shí)時(shí)模擬火災(zāi)現(xiàn)場，持續(xù)優(yōu)化現(xiàn)場救援路徑，以此提高滅火救援訓(xùn)練效率，降低救援工作的安全風(fēng)險(xiǎn)，為保障居民生命財(cái)產(chǎn)安全貢獻(xiàn)科技力量。

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