陳艷軍　周勝群　王魏

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在消防領(lǐng)域還比較少，但在此方面的應(yīng)用卻能產(chǎn)生重要的作用，對(duì)人民生活及財(cái)產(chǎn)安全都能啟動(dòng)重要保護(hù)。本主主要闡述利用虛擬技術(shù)，把建筑的CAD圖生成建筑的3D模型，可以進(jìn)行漫游，可以直觀的了解建筑的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)，便于消防員在救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)決策，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，可以在系統(tǒng)里給出現(xiàn)場(chǎng)反饋。另外闡述了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方案及與外部系統(tǒng)銜接的頂層設(shè)計(jì)方案。結(jié)合當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，該文給出了基于Web的3D火災(zāi)可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案，提出了設(shè)計(jì)的思路，并在結(jié)論中給出實(shí)現(xiàn)效果。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；火災(zāi)重現(xiàn)；3D仿真；消防

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）07-1540-04

1 項(xiàng)目背景

火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是將建筑物的3D模型和火勢(shì)蔓延的情況以虛擬現(xiàn)實(shí)的形式表現(xiàn)出來。它可以從任意角度觀察建筑結(jié)構(gòu)和火災(zāi)蔓延的情況，可以把所有消火栓、消防通道、自動(dòng)滅火裝置、疏散標(biāo)志等位置信息都在模型中清楚地展示出來。點(diǎn)播出火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)未失效的攝像頭實(shí)時(shí)畫面，甚至可以把逃生路線通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)表示出來。引導(dǎo)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)外部人員的救災(zāi)決策。

通過本技術(shù)虛擬出建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)及著火情況，可以讓消防人員及現(xiàn)場(chǎng)救災(zāi)決策者對(duì)火災(zāi)的發(fā)展勢(shì)態(tài)和內(nèi)部情況進(jìn)行整體把握，從而提高救災(zāi)效率，對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全起到重要意義。

2 技術(shù)現(xiàn)狀

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。該項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)有比較多的研究，并且在實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。但目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在消防救火現(xiàn)場(chǎng)還比較少。

當(dāng)前3D虛擬技術(shù)比較多，技術(shù)均比較成熟，常用的技術(shù)均基于OpenGL或D3D來開發(fā)的，雖然OpenGL或DirectX3D在三維真實(shí)感圖形制作中具有許多優(yōu)秀的性能，但是在系統(tǒng)開發(fā)中直接使用它們?nèi)源嬖谝恍┤秉c(diǎn)：

1）都是非面向?qū)ο蟮?，設(shè)計(jì)場(chǎng)景和操作場(chǎng)景中的對(duì)象比較困難。

2）主要使用基層圖元，在顯示比較復(fù)雜的場(chǎng)景時(shí)編寫程序相對(duì)困難。

3）沒有與建模工具很好的結(jié)合。

4）缺乏對(duì)一些十分重要的關(guān)鍵技術(shù)如LOD（Level of Detail）、動(dòng)態(tài)裁剪等的支持。

另外這種方式開發(fā)的3D引擎只能支持單機(jī)運(yùn)行，即對(duì)Internet的支持不好。對(duì)于救災(zāi)人員來說，希望在救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)使用，這就要求虛擬技術(shù)的3D引擎能較好的支持WWW，可以適用救災(zāi)決策者及相關(guān)人員隨時(shí)隨地的使用該系統(tǒng)。本項(xiàng)目采用面向Web的3D技術(shù)Flash3D。使用Flash的AS3（Action Script 3）語言開發(fā)一個(gè)具有較強(qiáng)交互性的3D引擎。可以實(shí)時(shí)交互顯示服務(wù)器傳輸?shù)幕饎?shì)信息，虛擬逃生路線，點(diǎn)播火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)視頻，提供強(qiáng)大的交互功能實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的三維漫游，提高三維顯示的真實(shí)性與可觀察性。同時(shí)Flash技術(shù)是一種無插件技術(shù)，目前98%的瀏覽器均支持Flash，只要使用者能連接Internet，本系統(tǒng)即可快速實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)。

3 總體設(shè)計(jì)思路

本系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)樓宇火災(zāi)蔓延的3D可視化，它能更好的監(jiān)控樓宇消防的實(shí)時(shí)情況。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可以通過該系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的情況，可以得到樓宇火災(zāi)蔓延的趨勢(shì)，使消防指揮員快速準(zhǔn)確地掌握火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的第一手資料。為消防指揮員提供的信息主要包括：火災(zāi)樓宇的建筑結(jié)構(gòu)，火災(zāi)的起火點(diǎn)，火災(zāi)發(fā)展的歷史過程，火勢(shì)蔓延方向，火勢(shì)蔓延速度，以及救援或逃生的最佳路線。

在火災(zāi)的現(xiàn)場(chǎng)，樓宇的消防室一般就在樓宇內(nèi)部，如果救災(zāi)小組要進(jìn)入樓宇內(nèi)部查看該系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)又不能很好的應(yīng)變，而為了達(dá)到在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)使用該系統(tǒng)，所以提出B/S的結(jié)構(gòu)，采用該架構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)就是使用任意一臺(tái)可以接入網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)即可登陸該系統(tǒng)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)決策。而計(jì)算機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)的方式現(xiàn)在非常方便，可以采用無線wifi或者3G/4G網(wǎng)。打開瀏覽器輸入該系統(tǒng)的網(wǎng)址即可完成該系統(tǒng)的使用。

3.1軟件環(huán)境圖

樓宇火災(zāi)蔓延的3D可視化系統(tǒng)主要使用者為消防值班人員、系統(tǒng)管理員（創(chuàng)建樓宇的建筑信息及添加相關(guān)消防信息）、救災(zāi)指揮者。而外部系統(tǒng)主要是調(diào)用消防監(jiān)控系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.2系統(tǒng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

本系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，故本系統(tǒng)由web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)服務(wù)器組成。通過網(wǎng)絡(luò)連接視頻監(jiān)控服務(wù)器及消防監(jiān)控服務(wù)器。分布在各個(gè)樓宇的消防控制室連接本系統(tǒng)，以上這些系統(tǒng)均在單位內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，一般單位通過出口防火墻連接到Internet。

由于系統(tǒng)與Internet連接，所以在單位外部也可是方便的使用本系統(tǒng)，例如出差在外或者在家中，都可以通過互聯(lián)網(wǎng)登錄到本系統(tǒng)，查看樓宇相關(guān)情況。

當(dāng)單位的建筑著火時(shí)，救災(zāi)指揮者可以通過單位內(nèi)部的無線WiFi網(wǎng)絡(luò)接入本系統(tǒng)，如果單位不支持無線網(wǎng)絡(luò)，可以通過3G無線網(wǎng)絡(luò)或者ISP的無線WIFI接入本系統(tǒng)。提高了現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)動(dòng)性和靈活性，在救災(zāi)第一現(xiàn)場(chǎng)，為救災(zāi)贏得時(shí)間和效率，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟妶D2。

3.3系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)圖

本系統(tǒng)基于B/S設(shè)計(jì)，采用多層架構(gòu)。提高了系統(tǒng)的性能，在系統(tǒng)集成及維護(hù)方面大大增強(qiáng)了效率，設(shè)計(jì)松散分布的應(yīng)用模塊，同時(shí)提高了復(fù)用性，見系統(tǒng)架構(gòu)圖3。

4 結(jié)束語

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