虚拟现实技术在消防给排水工程中的应用

张怡

（云南省建筑工程设计院，云南 昆明 650021）

建筑、市政等多种工程项目的建设往往涉及到消防给排水工程的施工，是保障消防工作顺利进行的关键，在保证人们的生命财产安全方面发挥着极为重要的作用。随着科学技术的不断创新，虚拟现实技术、计算机技术等先进科学技术在消防给排水工程中的应用逐渐受到重视，是对工程设计与建设技术的创新。基于虚拟现实技术的关键技术，根据消防给排水工程的现实困境，通过科学应用虚拟现实技术，优化消防给排水工程的设计、安全评估、火灾详情控制等方面，对消防给排水工程的发展具有一定的推动作用。

1 虚拟现实技术的关键技术分析

虚拟现实技术的应用主要是利用计算机及相应的软件而生成的一种模拟环境，以三维动态视景模拟实体行为，促进多源信息的交互式融合，具有多感知性、交互性、自主性等特征。三维计算机图形技术、广角立体显示技术、局部跟踪技术等多种技术是虚拟现实技术的关键技术，借助三维计算机图形技术，以计算机系统仿真形成贴近实体行为的模型，产生不同光照条件下各种物体的精确图像，从而实现实时的三维计算机图形。对观察者的头、眼与手等局部的跟踪技术是实现虚拟现实的基础，传统的计算机图形技术，主要是依靠鼠标或键盘来实现视场的变化，而随着科技水平的不断提高，VR技术的日益完善，以虚拟现实头套使视场变化，以用户的双目立体视觉为依托，以数据手套和数据衣实时采集实验数据，促使用户能够获得身临其境的体验。

2 虚拟现实技术在消防给排水工程中的应用策略

工程设计、消防安全评估、火灾详情控制、消防演练是消防给排水工程设计和建设的关键，而根据消防给排水工程不同环节的要求。利用虚拟现实技术模拟消防给排水工程的设计和建设，是提升消防给排水工程质量的重要途径。

2.1 在消防给排水工程设计中的应用

工程设计关系着消防给排水工程的实际建设，直接影响着消防给排水工程的质量。利用传统方法和技术进行消防给排水工程设计，主要是根据消防给排水工程的规模与规范要求，设计人员依靠自身经验及掌握的技术，利用计算机软件设计消防给排水工程，导致工程设计的难度较大，消防给排水工程的设计存在不恰当之处，并未考虑到影响火灾的不确定性因素，设计人员对火灾现场的救援工作缺乏了解，从而影响到消防给排水工程的设计。

基于给水管网试压工作对消防给排水工程设计的影响，以及自动喷水灭火系统、消防水泵房给排水系统等设计在整个消防给排水工程中发挥的重要作用。为了确保消防给排水系统的设计与建筑工程整体建设相匹配，可将虚拟现实技术应用到建筑内部的消防给排水工程的设计中，根据建筑工程的整体设计规划及结构特点，构建与建筑工程实际建设情况一致的三维仿真模型，结合建筑物的消防灭火的实际需求，设计多种消防给排水方案，通过模拟不同的消防给排水设计方案，准确计算不同消防给排水系统的相关参数与建设成本，评估不同消防给排水系统的优势与缺陷，依托仿真模型，进行消防给水管网的压力试验，包括强度试验和严密性实验，测试不同消防给水系统设计方法在不同条件下的运行效果，明确不同方案下，消防给排水系统的试验压力与工作压力，逐步完善消防给排水系统，优化建筑内部消防给排水系统的设计和施工方案。

依托虚拟现实技术，构建三维仿真模型，试验不同的消防给排水设计方案，模拟不同方案下自动喷水灭火系统的应用效果，对于将喷头安装在不同位置、不同高度的应用进行模拟，进行不同性能的试水装置试验，并依靠仿真模拟试验，模拟信号阀、报警阀的设置，利用试验对入口水压与试水接头出水口的流量系数进行计算，优化选择消防给排水的设计。在消防水泵房的给排水设计中，可利用虚拟现实技术和仿真模型，依托仿真试验，模拟不同条件下的增压水泵与消防水池设计，评估造成消防管网堵塞的原因，制定相应的预防措施，增强水循环的效果，提升消防给排水系统的可行性，满足建筑内部的消防安全需要，提升消防给排水工程的实用价值。

为更好地提升消防给排水工程设计的技术水平，确保虚拟现实技术能够真正发挥作用，根据消防给排水工程的实际情况，结合火灾救援的实际案例，将虚拟现实技术应用到消防给排水工程的设计中，针对消防给排水工程拟建地的建筑特点和消防需求，利用虚拟现实技术模拟火灾救援的实例，实现对消防给排水工程各种设计方案的系统仿真，进行工程拟建地的火灾救援模拟试验，指导和辅助消防给排水工程的设计，充分参考模拟试验结果，详细考虑实际火灾的各类影响因素，改进消防给排水工程的设计方案，避免火势的继续蔓延，为开展消防救援工作提供保障。

2.2 在消防安全评估中的应用

消防工程的安全评估主要是对消防给排水工程运行的安全性、流通性等各方面进行分析、评价，而利用虚拟现实技术模拟消防给排水工程在火灾救援中的应用，做好消防的安全评估工作，能够为消防给排水工程的设计和建设提供准确的数据信息予以支撑，实现对消防给排水工程质量的提高。

在消防安全评估过程中，应结合现实的火灾救援环境和实际的火灾案例应用虚拟现实技术，即利用虚拟现实技术模拟火灾现场的实际情况，对消防给排水工程在火灾救援中的运行进行系统仿真，评估消防给排水工程的作用发挥与现场救援的安全性，建立并丰富火灾数据库，以详细的数据信息支撑消防给排水工程的设计和建设，并将虚拟现实技术应用到建筑物消防安全评估中，利用模拟实验排除消防给排水工程存在的安全隐患，编制火灾救援与消防给排水工程使用说明，制定消防救援的规范操作标准，避免因为人员操作上的失误，影响到火灾救援工作的顺利开展，及时发现火灾隐患，提升火灾救援的安全性，保障消防工作人员的生命安全。

此外，利用虚拟现实技术监督火灾现场的消防救援工作，借助监控视频进行现场监督，以系统仿真检查建筑内部消防给排水设施的质量，检查消防给排水系统存在的隐患，明确消防给排水设施的具体安装位置与数量，以便为消防给排水工程的设计提供科学依据。依托虚拟现实技术应用，结合实际火灾案例，分析现实环境中各种火灾的发展趋势及影响因素，对火灾救援与消防给排水工程进行三维实景实验，总结不同环境下消防给排水系统的工作经验与效果，促进实际救援中工作效率与自动喷水装置灭火能力的提高，准确评估建筑内部的消防安全，从而为高效开展消防救援奠定坚实的基础。

2.3 在消防演练中的应用

消防演练是为了让消防人员详细了解消防给排水工程，实现两者的高效配合，快速控制火灾险情，规范消防人员的具体操作，提升消防救援的效率。实际火灾现场演练和消防救援的危险性较高，防护措施出现纰漏或火灾现场突发状况，容易威胁到消防人员的生命安全。基于虚拟现实技术的日益成熟，为了提高消防演练的安全性，增强消防人员对火灾救援与消防给排水系统的认知，可将虚拟现实技术引入消防演练，让消防人员深入了解火灾抢险和救援工作，掌握消防给排水系统与救援设施的规范操作，及时控制火灾险情。使消防人员更快适应火灾现场与救援工作是消防演练的主要目的，有利于排除消防给排水工程存在的质量问题，关系着实际消防救援的工作效率与安全性。

利用虚拟现实技术构建安防训练和火灾救援的演练系统，系统仿真火灾救援的工作，模拟火灾现场与建筑内部的消防给排水系统，可帮助消防人员更快适应不同环境下的消防救援工作。依靠安防训练与火灾救援演练系统，对不同环境下的火灾现场进行模拟，通过模拟实验训练消防人员火灾救援的相关技术，掌握建筑内部给排水消防系统及相应设施的具体位置，摆脱传统消防演练与火灾救援战术训练的盲目性，优化不同环境下火灾救援的战术思路，让消防人员从模拟实验中获得真实的体验感，提高消防人员的心理素质，避免慌乱中消防人员的操作出现偏差，以便保证消防救援的有序进行。基于消防演练的主要目的，依托虚拟现实技术强化训练消防人员，真切感受真实的火灾情境下建筑内部的环境、被困人员呼救、建筑坍塌等多方面，体验真实情境下的火灾救援工作，锻炼消防人员应对火灾现场突发状况的能力，综合训练消防人员的体能与心理素质，促进消防救援工作效率的提升。

3 结语

消防给排水工程的设计、建设与人们的生命财产安全息息相关，对于开展火灾抢险与救援工作有直接的影响。将虚拟现实技术引入消防给排水工程的设计、消防安全评估、消防演练、火灾详情控制等各方面，构建科学的安防训练与消防救援的演练系统，加强训练消防人员，从而保障消防救援工作的有序进行。

参考文献：

[1]郑曦,廖素锋．消防给排水中对虚拟现实技术的应用研究[J]．低碳世界,2017，(27)．

[2]周祥国．虚拟现实技术在消防给排水工程中的应用[J]．科技创新与应用,2016，(14)．