浅析VR 技术在高层建筑火灾扑救教育教学中的应用

孙俊龙

应急管理部消防救援局昆明训练总队（650000）

0 前言

VR 是Virtual Reality 的缩写，中文的意思就是虚拟现实，是多媒体技术的终极应用形式，是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及行为心理学等科学领域飞速发展的结晶。 VR 技术是以沉浸的方式进入和体验人为创造的虚拟世界的计算机仿真技术，被广泛应用于游戏、旅游、军事训练、服装设计、商业分析、模拟施工、教育培训等各行各业。

VR 技术具有多样、互动、趣味、效率等方面的优势。 5G 技术为VR 技术提供的技术保障，让VR技术在教育教学领域立体化、全方位的发展起到了突出的推动作用，因此研究VR 技术在教育教学领域中的应用则具有十分重要的现实意义[1]。 文章在梳理了相关参考文献的基础上，就VR 技术在高层建筑火灾扑救教育教学中的应用展开了探讨。

1 当前高层建筑火灾扑救教育教学的基本现状

当前对初、中级指战员的培养涉及高层建筑火灾扑救方面的教育教学主要以校内教学、实战化演练、基层实习的方式实施，而校内教学内容主要包括专业理论知识的学习和室外实训。尽管这种理论结合实际的教育教学模式不乏专业性与系统性，但往往停留在学战术、看战例和练实操的层面，属于被动式的学习，存在教学知识内容不能完全转化为指战员的实战能力的情况。当指战员真正面对复杂的火场环境时，无法及时运用所学知识，依据火灾的特点、 危险性及险情正确组织与实施灭火行动，造成了较大的安全隐患。 究其原因，高层建筑火灾扑救专业的特殊性，如火灾的不可逆性、消防系统安装施工的危险性等，无法将所有的实训场景全部还原。即使按照高层建筑火灾真实火场环境建立实训设施，也存在花费大量时间、人力、物力的成本问题，且对参训指战员的安全性有着极大考验。因此，在当前条件下，无论理论还是实践教学都受到环境、物质、心理等因素的影响，很难与高层建筑火灾真实火场环境完全一致[2]。

2 VR 技术在高层建筑火灾扑救教育教学中的应用优势

根据当前高层建筑火灾扑救教育教学的基本现状，立足教育教学训练实际和基层灭火战斗工作实际，根据基层指战员岗位专业能力素质要求，应用VR 技术对高层建筑火灾现场场景进行建模。 使用者通过利用VR 眼镜、VR 头盔等设备以及其他传感器，体验该技术模拟出的“真实”火灾现场，深入了解高层建筑火灾的基本特性、 发展规律及扑救的战术方法，掌握组织实施、行动要求及涉及的安全行动规程，其优势主要体现在如下几个方面。

2.1 沉浸性强

通过VR 技术可以设置高层建筑的火灾场景，模拟指战员以第一人称进入到现场之后所面临的高温、火焰、浓烟、黑暗等复杂火场环境的基本情况，以及轰燃、回燃、坠落、坍塌等突发危险因素。利用计算机生成的三维信息空间与的交互及响应，使参与者沉浸其中，让该环境中的看、听、动，甚至闻、尝等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样，最后形成一种“人能沉浸其中、超越其上、进出自如、交互作用的三维信息空间[3]”。 这不仅使参与者能够感受到景物或模型的逼真存在，并且对参与者的运动和操作作出实时准确的响应。 这种通过多种感官设备模拟高层建筑火灾扑救场景的方式，能够让参与者获得真切的实际操作体验，在意识、知识等多方面获得显著提升。

2.2 实效性强

VR 技术在高层建筑火灾扑救教育教学中的应用， 立足高层建筑火灾扑救教育教学训练实际和基层灭火战斗工作实际，根据岗位专业能力素质要求，贯穿了火灾危险性分析、扑救的基本对策、灭火战术和行动组织的方式与方法全流程。 参与者可以根据具体实训要求，在模拟高层建筑火灾场景中，通过人机互动、人人互动的运行机制，以独立或者小组模式灵活运用战术战法，实施有效的控火与灭火行动， 利用自身装备及高层建筑中的固定消防设施，“真实”体验侦查、战斗、破拆、疏散、搜救等作战环节。 因此，理论学习的专业知识及实操技能等都可以得到有效践行，尤其是在多人协同的演练模式中，参与者还可以逐步培养形成较高的协同配合能力。

2.3 安全性强

VR 技术能够突破场地和现实条件对于实训场景的客观影响，搭建或者还原无限贴近真实的高层建筑火灾场景，特别是模拟高危、极端环境以及不可控的意外因素时，不必担心这些场景对象对参与者造成伤害，可以有效避免真实世界中实战实训中安全意外。 在相对安全的前提下，友好的交互界面允许参训者出现错误的判断及操作，不必承担其导致的危险后果。 基于此，参训者可反复多次练习，摸索总结出实战经验和策略， 规范正确应对行动方案。 将VR 技术应用到高层建筑火灾扑救教育教学中，可以提高实训操作的安全系数。

3 VR 技术在高层建筑火灾扑救教育教学的应用展望

随着5G 时代的到来，以近眼显示、网络传输、感知交互、渲染处理、内容制作等关键技术为着力点，VR 技术将以其在教育教学领域得天独厚的优势在高层建筑火灾扑救教育教学乃至整个现代消防领域实现重大融合创新，具有广阔的应用前景。

3.1 搭建综合性仿真模拟平台，实现战训信息化

以VR 技术与高层建筑火灾扑救教育教学的融合应用入手，聚焦“全灾种、大应急”任务需求，深入挖掘VR 技术与建筑火灾扑救教育教学乃至整个现代消防领域的切合点，以全面提高创新精神和实践能力为宗旨，积极探索搭建有示范、引领作用的综合性灾害事故仿真模拟系统，以共享优质实验教学资源为核心，以建设信息化实验教学资源为重点，推进消防应急救援战训的信息化建设，推动应急救援教育培训体系专业化、精准化[4]。

3.2 打造多元化的教学形式实训中心，推进实训教育教学改革

借助于现代化的VR 技术教育教学手段，在解决实训、课堂教学及实际相互衔接的基础上，培养基础知识与专业技能融合一体化的思路，将彻底颠覆当前的教育教学理念，着力推进实训教育教学改革。通过打造多元化的教学形式实训中心，建立VR互动教学区、VR 沉浸式教学区域、全息桌面教学展示区、LED 立体教学区域、MR 互动教学区、 远程直播教学区域等不同区域，充分发挥先进教学形式传播、特色专业展示、精品课程学习、未来发展规划等功能，为培养职业管理型人才及综合素质较高的专业作战人员。

3.3 依托大数据引领现代消防技术的革新

随着VR 技术的快速发展，与现实世界互相融合交织的数据世界正在逐步形成。 立足于整个消防领域的信息化发展， 通过消防云端数据库的建立，基于火灾信息、人力信息、设备信息、建筑信息、天气信息等数据信息的综合评估，挖掘出消防模式下存在的非人为隐患，建立提前预防方案，将在全区域消防信息共享、指挥调度、决策部署、应急处置等方面发挥突出功效[5]。 数字化消防预案展示、火灾现场还原、全局灭火力量调控、消防逃生演习、消防设备使用等消防领域方面，在消防综合数据信息沉淀与融合的前提下，将引领现代消防技术的革新。

4 结语

VR 技术通过构建高度仿真的虚拟环境和对象，不仅营造出了“真实”、复杂的高层建筑火灾场景，还依托人机互动与人人互动的运行机制，在实现教学大纲所要求的教学效果的同时，深化了教育教学、模拟实训的亲历体验，给高层建筑火灾扑救教育教学带来了便利，也为VR 技术与教育的融合为素质教育提供了一种全新的思路。 灵活运用VR技术，充分发挥其强大功能与优势，深度挖掘VR技术与消防领域的切合点，实现跨领域深度融合，消防事业的发展必将迎来新的春天。