建筑消防技術(shù)虛擬仿真精選(九篇)

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第1篇：建筑消防技術(shù)虛擬仿真范文

關(guān)鍵詞：3D GIS VR DirectX 虛擬演練 作戰(zhàn)標(biāo)繪

中圖分類號：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）12-0155-02

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，火災(zāi)與其它各類災(zāi)害、社會突發(fā)事件（包括恐怖事件）等發(fā)生頻率逐年增高。消防部隊作為保衛(wèi)國家利益和本地區(qū)人民生命財產(chǎn)安全的主力軍，必須全面提高指戰(zhàn)員的指揮能力和作戰(zhàn)能力，才能擔(dān)負(fù)國家賦予我們的責(zé)任與使命。

目前，一般通過實(shí)戰(zhàn)演練和桌面推演等方式提供消防官兵的指揮作戰(zhàn)技能與應(yīng)變能力，火災(zāi)事故發(fā)生后指揮員必須親臨現(xiàn)場才能了解實(shí)際情況，才能臨場指揮、排兵布陣。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是3D GIS與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，有望解決消防部隊滅火演練勞民傷財、桌面推演紙上談兵、作戰(zhàn)指揮臨場發(fā)揮等問題[1][2]。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 三維地理信息技術(shù)

自從2005 Google Earth面世，它提供的高分辨率遙感影像和3D直觀空間信息表達(dá)、靈活方便人人會用的操作界面、標(biāo)準(zhǔn)開放的體系架構(gòu)和人性化服務(wù)，打破了傳統(tǒng)空間信息技術(shù)的思維定式，改變了人們認(rèn)識和了解地球的方式，使得三維地理信息技術(shù)走進(jìn)了人們的生活。

除了Google Earth的問世，國內(nèi)的中地、超圖也推出了自己的三維產(chǎn)品。考慮到消防對虛擬現(xiàn)實(shí)要求的要求較高，只有開放原生的底層渲染API才能滿足改造的需求，因此選用開源的World Wind作為基礎(chǔ)平臺。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）的真正含義：把客觀世界中的某一局部用電子的方式模擬出來，并能夠讓你進(jìn)入這個世界，猶如身臨其境。結(jié)合消防實(shí)際需求，在消防三維虛擬演練與標(biāo)繪系統(tǒng)中涉及到如下技術(shù)[3][4]

2.2.1 粒子系統(tǒng)

粒子系統(tǒng)的基本思想是把不規(guī)則模糊物體看作由一定數(shù)量的粒子組成的粒子群體，每個粒子有共同的屬性，如速度、加速度、顏色、生存周期、大小、形狀等。粒子在隨時間的變化過程中，按照所賦予的粒子動力學(xué)規(guī)律改變其狀態(tài)。本文采用粒子系統(tǒng)和紋理映射技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維火焰、爆炸和水槍等的出水效果。

2.2.2 實(shí)物虛化

基本模型的構(gòu)建是應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)生成虛擬世界的基礎(chǔ)，它將真實(shí)世界的對象物體在相應(yīng)的三維虛擬世界中重構(gòu)，并根據(jù)系統(tǒng)需求保存部分物理屬性。

模型構(gòu)建首先要建立對象物體的幾何模型，確定其空間位置和幾何元素的屬性。例如，通過CAD/CAM或二維圖紙構(gòu)建產(chǎn)品或建筑的三維幾何模型；通過GIS數(shù)據(jù)和衛(wèi)星、遙感或航拍照片構(gòu)造大型虛擬戰(zhàn)場。

為了增強(qiáng)虛擬環(huán)境的真實(shí)感，物理特性和行為規(guī)則建模要表現(xiàn)出對象物體的質(zhì)量、動量、材料等物理特性，并在虛擬環(huán)境中遵循一定的運(yùn)動和動力學(xué)規(guī)律。當(dāng)幾何模型和物理模型很難準(zhǔn)確地刻畫出真實(shí)世界中存在的某些特別對象或現(xiàn)象時，可根據(jù)具體的需要采用一些特別的模型構(gòu)建方法。例如，可以對氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行建模生成虛擬環(huán)境的氣象情況（陰天、晴天、雨、霧）。

2.2.3 模型動畫

當(dāng)前有兩種模型動畫的方式：頂點(diǎn)動畫和骨骼動畫。頂點(diǎn)動畫中，每幀動畫其實(shí)就是模型特定姿態(tài)的一個“快照”。通過在幀之間插值的方法，引擎可以得到平滑的動畫效果。在骨骼動畫中，模型具有互相連接的“骨骼”組成的骨架結(jié)構(gòu)，通過改變骨骼的朝向和位置來為模型生成動畫[5]。

消防三維虛擬演練中設(shè)計到很多模型動畫，例如消防人員、消防車輛等，本系統(tǒng)全部采用骨骼動畫的方式絲線。骨骼動畫比頂點(diǎn)動畫要求更高的處理器性能，但同時它具有更多的優(yōu)點(diǎn)，骨骼動畫可以更容易、更快捷地創(chuàng)建。不同的骨骼動畫可以被結(jié)合到一起——比如，模型可以轉(zhuǎn)動頭部、射擊并且同時也在走路。一些引擎可以實(shí)時操縱單個骨骼，這樣就可以和環(huán)境更加準(zhǔn)確地進(jìn)行交互——模型可以俯身并向某個方向觀察或射擊，或者從地上的某個地方撿起一個東西。

2.2.4 虛擬場景中視點(diǎn)運(yùn)動控制

可交互的三維真實(shí)感圖形是計算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的核心內(nèi)容。掌握空間坐標(biāo)變換原理是實(shí)現(xiàn)交互和視點(diǎn)控制算法的重要基礎(chǔ)，理解并靈活運(yùn)用坐標(biāo)變換就可實(shí)現(xiàn)以各種方式對視點(diǎn)運(yùn)動進(jìn)行控制。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 平臺架構(gòu)

系統(tǒng)的核心功能包括：多分辨率金字塔與模型數(shù)據(jù)管理，三維地形渲染，虛擬現(xiàn)實(shí)及業(yè)務(wù)集成。系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

3D GIS建庫與管理子系統(tǒng)基于等經(jīng)緯度格網(wǎng)，對源數(shù)據(jù)進(jìn)行分層分塊，并構(gòu)建多分辨率的瓦片金字塔；數(shù)據(jù)服務(wù)子系統(tǒng)以金字塔為組織單位，對外提供多分辨率瓦片服務(wù)；目錄服務(wù)子系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)服務(wù)子系統(tǒng)和三維可視化子系統(tǒng)，從前者獲取金字塔信息，向后者提供金字塔圖層配置信息；三維可視化子系統(tǒng)則主要負(fù)責(zé)多分辨率金字塔瓦片數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與球面三維繪制工作，其數(shù)據(jù)來源是數(shù)據(jù)服務(wù)子系統(tǒng)。

三維可視化子系統(tǒng)是該軟件平臺最核心的部分，不僅能在已有數(shù)字高程數(shù)據(jù)，衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)和矢量圖形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對三維全球地理環(huán)境進(jìn)行高效率地渲染，還實(shí)現(xiàn)了3D GIS與VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）的融合，能借助3D GIS實(shí)現(xiàn)滅火救援、消防演練等動態(tài)效果，為用戶提供靈活可擴(kuò)展的三維表現(xiàn)接口。

3.2 系統(tǒng)功能

消防三維虛擬演練與標(biāo)繪平臺的主要功能包括基于三維球體的業(yè)務(wù)信息查看、二維分析、三維分析、應(yīng)急標(biāo)繪及虛擬演練，具體功能模塊如圖2所示。

3.3 數(shù)據(jù)支撐

地形數(shù)據(jù)：地形數(shù)據(jù)主要包括矢量圖、多分辨率遙感影像圖及DEM數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是消防三維虛擬演練與標(biāo)繪平臺的基礎(chǔ)，也是建立金字塔數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)。為了與GPS及主要消防業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)無縫疊加，本系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系均采用WGS84通用坐標(biāo)系。靜態(tài)模型：對轄區(qū)內(nèi)的重點(diǎn)單位、建筑、部位等靜態(tài)模型建?；诹餍型ㄓ玫娜S建模軟件（Autodesk 3ds Max）進(jìn)行三維建模，靜態(tài)模型使用紋理貼圖。動態(tài)模型：人物、車輛等動態(tài)角色模型建?；诹餍型ㄓ玫娜S建模軟件（Autodesk 3ds Max 9）。通過現(xiàn)場調(diào)研，拍照，進(jìn)行精細(xì)建模。對人物等包含動作的模型進(jìn)行角色動作編輯，做好骨骼動畫處理，為達(dá)到逼真效果采取紋理貼圖的方法處理。

4 應(yīng)用場景分析

4.1 消防指揮標(biāo)繪

指揮標(biāo)繪是在作戰(zhàn)指揮過程中可以方便的進(jìn)行車輛路徑的規(guī)劃及兵力和裝備的位置部署，可以通過三維分析功能進(jìn)行影響范圍分析、通視分析、遮擋分析、最佳路徑分析等。為臨場指揮決策提供依據(jù)。整個標(biāo)繪結(jié)果可以保存作為任務(wù)附件下發(fā)給各單位或傳給前沿指揮部。

4.2 三維虛擬演練

本平臺是圍繞當(dāng)前影響本市安全的重大危險源、重點(diǎn)單位，基于3D GIS技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。三維虛擬作戰(zhàn)平臺通過對全球海量的多數(shù)據(jù)源、多分辨率、多尺度和多時相的矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)和三維模型數(shù)據(jù)的高效組織、管理和可視化，實(shí)現(xiàn)任何人、任何時候、在任何地點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以任意高度和任意角度動態(tài)地觀察三維電子地圖上的任意一個角落。

對于重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)單位，如具體的建筑物、石油石化廠區(qū)、商場等對象，則進(jìn)行更精細(xì)的仿真建模，以便更加具體地展示出現(xiàn)場的真實(shí)環(huán)境，為消防官兵的作戰(zhàn)行動提供了可靠依據(jù)，同時也提高了平時的模擬演練的真實(shí)性。

對三維虛擬演練中涉及到的消防實(shí)力，如消防車輛、裝備器材、戰(zhàn)斗小組等，進(jìn)行動態(tài)角色模型建模仿真，利用虛擬平臺底層繪制引擎可將這些角色模型通過用戶交互方式添加到3D場景中，并控制其動作，可實(shí)現(xiàn)基于3D GIS的虛擬仿真功能。以此技術(shù)為基礎(chǔ)，虛擬作戰(zhàn)平臺提供了對象虛擬、事故虛擬、實(shí)力虛擬等功能，用戶可以通過鼠標(biāo)、鍵盤等操作實(shí)現(xiàn)在3D地圖場景中排兵布陣，完成各個作戰(zhàn)環(huán)節(jié)的虛擬演練。

虛擬演練平臺的實(shí)現(xiàn)依賴于3D GIS技術(shù)、VR技術(shù)以及這些技術(shù)在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用情況。三維虛擬演練平臺可以用戶替代現(xiàn)場演練、桌面推演、預(yù)案演練、預(yù)案數(shù)字化等，也可以替代現(xiàn)有通信指揮系統(tǒng)中的GIS平臺的功能，具體如圖3。

5 結(jié)語

本文還將3D GIS技術(shù)與VR技術(shù)完整的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的虛擬仿真三維引擎，真正意義的在3D GIS平臺上實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)模型與3D人物、裝備、動態(tài)模型的交互，解決了消防在模擬演練、桌面推演及數(shù)字化預(yù)案中面臨的眾多問題。

參考文獻(xiàn)

[1]舒建華，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與未來展望[J].電腦知識與技術(shù)，2008（3）：1706-1708.

[2]劉占平，王宏武，汪國平等.面向數(shù)字地球的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國圖象圖形學(xué)報，2002，7 A（2）：160-164.

[3]葛順，基于JAVA3D虛擬現(xiàn)實(shí)場景的改進(jìn)LOD算法：[碩士學(xué)位論文]，湖北：武漢理工大學(xué)，2005.

第2篇：建筑消防技術(shù)虛擬仿真范文

關(guān)鍵詞：森林防火；虛擬仿真；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；林業(yè)；自主創(chuàng)新

中圖分類號：S762.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）07-1351-05

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.07.039

Exploration and Practice of Virtual Simulation Experimental Teaching System Construction for Forest Fire Prevention

WANG Ying， YANG Zhi-gao， LIU Jiang-long， ZHANG Gui， CAO Xiao-yu

（School of Science，Central South University of Foresty and Technology， Changsha 410004，China）

Abstract： In recent years， virtual simulation experiment solves many problems that can not be solved by traditional experiment， and more and more attentions focus on it by educators. It becomes an important part of Experiment Teaching. The forestry characteristics are given full play in the Virtual Simulation Experiment Teaching Center of Forest Fire Prevention of CSUFT. A high qualified virtual simulation’s teaching team was built， and a large of virtual simulation experimental resources are reserved through independent innovation， sharing and openness. The fact indicates that virtual simulation experiment teaching， which develop students’ comprehensive abilities， brings a lot of convenience and benefits for students， including forestry major and information major in experiment class.

Key words： forest fire prevention；virtual simulation；experimental teaching；forestry；independent innovation

包括森林防火在鵲牧盅ёㄒ擔(dān)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科。無論是森林培育，還是森林經(jīng)營管理，其理論和方法都是千百年來勞動人民和林學(xué)科研工作者從實(shí)踐中萃取的精華。

森林防火作為森林經(jīng)營管理的一個重要部分，實(shí)踐對其具有重要作用。然而，?？粕?、本科生森林防火實(shí)踐教學(xué)面臨許多現(xiàn)實(shí)困境。首先，林火發(fā)生具有偶然性，同時起火地點(diǎn)多位于偏僻的林區(qū)，不容易及時趕赴現(xiàn)場；其次，林火蔓延的面積廣、危險系數(shù)高、專業(yè)性強(qiáng)、時間緊迫，近距離的觀摩指揮與撲救過程是不現(xiàn)實(shí)的；再次，學(xué)校缺乏消防演習(xí)場所和器材，如果從消防部門借用，龐大的開支無法負(fù)擔(dān)，因而操作實(shí)踐也無從談起。因此，林業(yè)院校的森林防火類教學(xué)往往停留在理論層面，觀看圖片和視頻成為主要的“實(shí)踐”方式[1-3]。

近年來，隨著虛擬仿真技術(shù)的興起與廣泛應(yīng)用，應(yīng)急類虛擬仿真教學(xué)與培訓(xùn)在多個行業(yè)得到應(yīng)用，如消防、電力、水利、石油等行業(yè)。這些成果為森林防火虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開發(fā)和應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)。

1 森林防火虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)歷程

中南林業(yè)科技大學(xué)是一所以林業(yè)為特色，多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合性大學(xué)。學(xué)校擁有1個國家重點(diǎn)野外科學(xué)觀測研究站，2個國家工程實(shí)驗(yàn)室，3個國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，一個教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，1個國家林業(yè)局重點(diǎn)開放性實(shí)驗(yàn)室。

2004年學(xué)校對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行優(yōu)化整合，組建了森林植物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，2007年被評為國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。示范中心是中國南方最大的森林植物實(shí)驗(yàn)中心，依托中國亞熱帶豐富的森林植物資源和獨(dú)特區(qū)位優(yōu)勢，為培養(yǎng)高質(zhì)量、高素質(zhì)、具有創(chuàng)新能力的人才與建設(shè)支撐學(xué)科發(fā)揮了輻射與示范作用。

2011年學(xué)校以國家級森林植物實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為依托，整合森林培育、動植物標(biāo)本室、遙感中心、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息管理與信息系統(tǒng)、測量等實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)資源組建了森林防火虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。中心是目前國內(nèi)第一個森林防火虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，通過對虛擬森林植物生長過程、虛擬森林植物生長與林火干擾與恢復(fù)過程、虛擬三維場景、林火蔓延模擬、火災(zāi)指揮撲救模擬等的研究及軟件和信息系統(tǒng)的開發(fā)，不但為本科教學(xué)提供了直觀、互動性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，也為中國林業(yè)部門人員的培訓(xùn)提供了豐富的教學(xué)資源，為林火的撲救教學(xué)提供了信息化手段。

2014年，中心憑借在森林防火領(lǐng)域長期的實(shí)踐探索，以及在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域獲得的成果，成為首批入選的國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

2 森林防火虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)

中南林業(yè)科技大學(xué)在林學(xué)領(lǐng)域發(fā)展近60年，在林木育種、森林培育、森林保護(hù)、森林經(jīng)理、動植物保護(hù)、水土保持和經(jīng)濟(jì)林等領(lǐng)域進(jìn)行了長期的探索與科學(xué)研究，取得了豐碩的教學(xué)與科研成果。同時，學(xué)校在中國南方森林防火研究中占有很重要的地位。學(xué)校森林防火專家經(jīng)常受邀參與森林火災(zāi)的規(guī)劃設(shè)計與評審、火案偵破、損失評估與人員培訓(xùn)等工作。制作的林火模擬案例連續(xù)四年均入選國家森林防火指揮部森林防火案例教學(xué)庫，開發(fā)的軟件與信息系統(tǒng)在湖南、廣西、廣東、云南、大興安嶺等地進(jìn)行了推廣與應(yīng)用，效果良好。

2.1 構(gòu)建具有林業(yè)特色的虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)模式

根據(jù)學(xué)校專業(yè)特色，中心著力打造具有林業(yè)特色的虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)。中心堅持以人才培養(yǎng)為目的，以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為手段，構(gòu)建了“層次多樣、內(nèi)容豐富、師生共建”的創(chuàng)新型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，如圖1所示。即教學(xué)方式上由易到難逐步推進(jìn)；教學(xué)內(nèi)容以森林防火為主，輔以動畫、三維建模等知識的教學(xué)；實(shí)驗(yàn)項目的建設(shè)立足自身，以本校師生作為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的絕對主力[4]。

2.1.1 設(shè)計循序漸進(jìn)的教學(xué)方式 森林防火教學(xué)分為基礎(chǔ)理論教學(xué)、進(jìn)階實(shí)訓(xùn)教學(xué)和自主創(chuàng)新實(shí)踐三個層次?；A(chǔ)理論教學(xué)階段的實(shí)驗(yàn)項目，主要針對理論教學(xué)中的演示性內(nèi)容開展，確保學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容有個直觀了解；進(jìn)階實(shí)訓(xùn)教學(xué)主要滿足學(xué)生的上機(jī)實(shí)驗(yàn)，通過可交互的、動態(tài)的實(shí)驗(yàn)項目，加深學(xué)生對課堂內(nèi)容的理解，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)際動手操作能力；自主創(chuàng)新實(shí)踐主要結(jié)合中心建設(shè)與學(xué)科建設(shè)項目，教師主導(dǎo)，學(xué)生作為主力軍，師生合力完成森林防火教學(xué)實(shí)驗(yàn)項目的設(shè)計與開發(fā)[5]。

因此，各個教學(xué)階段對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項目，并不是嚴(yán)格區(qū)分的，實(shí)際上，同一個實(shí)驗(yàn)項目，可能是在第三階段由師生共同開發(fā)出來的，但在第一階段被用來做演示實(shí)驗(yàn)使用，在第二階段則成了實(shí)驗(yàn)中的操作對象。

2.1.2 提供豐富的能滿足各個專業(yè)需求的教學(xué)內(nèi)容 森林防火虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為林學(xué)、風(fēng)景園林、地理信息、計算機(jī)等專業(yè)提供虛擬仿真教學(xué)?？紤]到不同學(xué)生個體的愛好、專業(yè)、就業(yè)方向，中心在設(shè)計實(shí)驗(yàn)項目時，盡可能提供多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，以滿足不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)。通過多年的探索，中心實(shí)驗(yàn)項目日益豐富。主要包括：①三維模型制作教學(xué)，中心提供3Ds Max、Maya等3D建模軟件的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，利用上述軟件，學(xué)生可以學(xué)習(xí)制作簡單幾何模型、建筑家居模型、人物模型、地形模型、粒子系統(tǒng)（火焰煙霧水體）等；②三維動畫制作教學(xué)，中心購置了Unit 3D、VRP_Builder等國內(nèi)外優(yōu)秀的三維交互式動畫軟件，并提供上述軟件的教學(xué)培訓(xùn)，如人物、動物動作仿真，消防器材使用仿真，場景漫游等等；③林學(xué)方面教學(xué)，因?yàn)橹饕婕吧峙嘤?、森林保護(hù)、森林經(jīng)理、動植物保護(hù)、經(jīng)濟(jì)林等方向的教學(xué)，因此，中心著力打造了植物生長仿真、森林資源仿真、森林公園場景仿真、植物三維建模、地形快速建模等實(shí)驗(yàn)項目；④森林防火方面教學(xué)是中心的建設(shè)重點(diǎn)，主要針對森林火災(zāi)現(xiàn)場的仿真，借助高分辨率的大屏幕，使學(xué)生獲得沉浸式森林火災(zāi)實(shí)踐體驗(yàn)。同時，森林防火實(shí)驗(yàn)項目主要結(jié)合科研項目與學(xué)科建設(shè)項目成果，因而綜合程度、仿真度都很高，如林火撲救指揮仿真、林火蔓延仿真、林火避險仿真及森林火災(zāi)衛(wèi)星監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)仿真等綜合實(shí)驗(yàn)項目。

2.1.3 設(shè)計開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的虛擬仿真創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項目 通常，虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)項目大部分都是由專業(yè)公司使用專門軟件制作而成，在制作過程中，師生的參與程度低、制作費(fèi)用高；在教學(xué)過程中，維護(hù)困難，難以根據(jù)實(shí)際場景對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行修改。基于上述問題，森林防火虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心師生充分利用實(shí)驗(yàn)中心提供的軟硬件條件，選用業(yè)界常用的3D制作軟件，自主開發(fā)了多個實(shí)驗(yàn)項目。

師生自主開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項目，有以下意義：①體現(xiàn)了教與學(xué)的“相長”。以往的實(shí)驗(yàn)設(shè)計，都是從教師教學(xué)的角度來進(jìn)行。學(xué)生的參與程度低，缺乏學(xué)生意愿的表達(dá)，而中心的實(shí)驗(yàn)從設(shè)計到制作均由師生共同完成，既兼顧教師對森林防火知識和3D建模知識的傳授，又更多的站在學(xué)生學(xué)習(xí)知識的角度來考慮實(shí)驗(yàn)的設(shè)計制作。②體現(xiàn)了理論與實(shí)際的結(jié)合。每個實(shí)驗(yàn)項目在開始制作之前，都會對相應(yīng)理論進(jìn)行認(rèn)真研究，對相關(guān)實(shí)體進(jìn)行親身體驗(yàn)。如林火撲救指揮仿真的開發(fā)，首先就對林火蔓延、林火撲救等理論進(jìn)行了深入研究，然后對森林植物與林火發(fā)生發(fā)展等實(shí)地進(jìn)行考查與驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，制成森林火鈉司戎富尤維虛擬仿真系統(tǒng)，接著應(yīng)用到教學(xué)中，在這個過程中，師生會對系統(tǒng)提出改進(jìn)意見，根據(jù)這些意見，制作人員進(jìn)行反復(fù)修改，直至真正符合教學(xué)要求，于是在應(yīng)用、完善、再應(yīng)用過程中形成良性循環(huán)。③體現(xiàn)了科研與學(xué)科建設(shè)的相互促進(jìn)。絕大部分實(shí)驗(yàn)項目在制作過程中，都充分借鑒和吸收了老師前期的科研成果。得益于中南林業(yè)科技大學(xué)在林業(yè)和森林防火方面的大量科研成果，幾乎所有實(shí)驗(yàn)項目的制作都能在前人的成果中找到理論源泉，甚至部分成果可以直接利用，如森林公園三維漫游等[6，7]。

2.2 建立健全開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享長效機(jī)制

在《關(guān)于開展國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》中，教育部明確要求“優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)資源共享”是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)的核心工作之一。森林防火虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心自成立之初，就十分重視資源共享建設(shè)。

1）資源豐富、覆蓋面廣。中心為林業(yè)類、信息類（林學(xué)、森林保護(hù)、測繪工程、地理信息科學(xué)、土地資源管理、信息與計算科學(xué)、軟件工程、通信工程、電子科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、機(jī)械制造及自動化、土木工程等）本科生、碩士生及博士生提供直觀互動的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。該中心所建平臺同時也可為我校所有理、工、農(nóng)、管等門類本科專業(yè)進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，覆蓋了全校6成以上的學(xué)生。另外，中心還對林業(yè)消防部門提供虛擬仿真消防培訓(xùn)，產(chǎn)生了較好的社會效益。

2）所有實(shí)驗(yàn)項目均為自主研發(fā)，共享時無產(chǎn)權(quán)限制。中心除了硬件及通用基礎(chǔ)開發(fā)軟件外，所有實(shí)驗(yàn)資源（模型及實(shí)驗(yàn)項目）均為自主研發(fā)，因此不同于商業(yè)軟件，存在知識產(chǎn)權(quán)限制而不能充分共享的問題。

3）建設(shè)了完善的共享平臺作為支撐。中心建立了WEB服務(wù)平臺，學(xué)校師生足不出戶，就可以通過服務(wù)平臺使用、、管理相應(yīng)實(shí)驗(yàn)資源。同時，服務(wù)平臺提供了完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助功能，協(xié)助管理者與教師完成實(shí)驗(yàn)管理與教學(xué)工作。

4）建立了合理的激勵機(jī)制。中心建立了交換與補(bǔ)償機(jī)制，鼓勵師生對實(shí)驗(yàn)資源“多使用多貢獻(xiàn)”。如積分模式，用戶可以通過購買或貢獻(xiàn)資源的方式獲得積分，然后用積分兌換實(shí)驗(yàn)資源。同時，對在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理中做出重大貢獻(xiàn)的師生，中心在制度允許的范圍內(nèi)給予一定的物質(zhì)獎勵。同時，中心制定了嚴(yán)格的考核制度，對出現(xiàn)的問題予以相應(yīng)處罰[8-10]。

2.3 打造高水平的、創(chuàng)新型的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理團(tuán)隊

森林防火虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)，離不開一支優(yōu)秀的團(tuán)隊。建設(shè)團(tuán)隊包括實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員、專業(yè)教師、部分學(xué)生。實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員主要負(fù)責(zé)中心日常管理與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，專業(yè)教師主要負(fù)責(zé)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)項目開發(fā)，學(xué)生主要是在教師的指導(dǎo)下開展實(shí)驗(yàn)項目開發(fā)。

在組建團(tuán)隊時，中心以學(xué)科專業(yè)帶頭人牽頭組織本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)小組。每個專業(yè)由專人設(shè)計編寫各自的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教材，然后由中心熟悉虛擬仿真軟件開發(fā)的師生進(jìn)行具體開發(fā)，最后將上述成果交由專業(yè)教師進(jìn)行教學(xué)。由此，中心形成了相對穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊伍。目前，中心擁有專職教師12人，兼職教師19人，所有教師均具有碩士以上學(xué)歷，博士占到80%。大膽啟用在校學(xué)生是中心一大特色。中心比較固定的學(xué)生團(tuán)隊16人，本科生、研究生各占一半。另外，中心還組織了虛擬仿真協(xié)會，協(xié)會擁有注冊會員120多人，固定成員與協(xié)會會員均采取老帶新的模式進(jìn)行培養(yǎng)。中心全部的三維模型及大部分實(shí)驗(yàn)項目主要由學(xué)生在中心實(shí)驗(yàn)室完成，教師主要負(fù)責(zé)指導(dǎo)與技術(shù)難點(diǎn)攻關(guān)。這樣做的好處是增強(qiáng)了學(xué)生的就業(yè)技能，為教師節(jié)約了大量科研教學(xué)時間，提高了實(shí)驗(yàn)項目的開發(fā)效率，且?guī)熒趨f(xié)助開發(fā)的過程中加深了相互了解，從而有助于提高教學(xué)質(zhì)量。從中心走出的學(xué)生，就業(yè)率達(dá)到100%，而且就業(yè)質(zhì)量遠(yuǎn)高于其同專業(yè)平均水平。

3 建設(shè)內(nèi)容與成果

經(jīng)過近5年的發(fā)展，尤其是入選教育部首批虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以來，森林防火虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在軟硬件建設(shè)上成績裴然，成果豐碩。中心擁有實(shí)驗(yàn)室5間，面積達(dá)360 m2，分別是2個實(shí)驗(yàn)機(jī)房、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室、工作人員辦公室以及實(shí)驗(yàn)項目開發(fā)人員工作室。擁有高性能圖形工作站45臺，高性能服務(wù)器4臺，配備3D高清LED大屏的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)1套，360度全景攝像機(jī)2臺，紅外熱像儀1臺。另外，中心還購置了Unity 3D、3Ds MAX、Photshop、VRP_Builder、SkyLine等一批圖形開發(fā)軟件。

目前為止，中心最大的成果來自于自主研發(fā)的實(shí)驗(yàn)資源。中心師生已經(jīng)自主開發(fā)了8個完整的實(shí)驗(yàn)項目，400多個三維模型，另外，尚有多個實(shí)驗(yàn)項目正在制作當(dāng)中。模型主要分為以下幾類（圖2）：

1）簡單模型。主要是用來作為3D建模學(xué)習(xí)，包括建筑、家居、汽車等常見模型，共100多種。

2）植物模型。3D植物模型200多種，以樹木為主。

3）消防器材模型。3D消防器材模型30多種，包括風(fēng)力滅火機(jī)模型、消防車模型、飛機(jī)模型、遙感衛(wèi)星模型等。

4）人物模型。3D人物模型25種，涵蓋男女、老中青各種角色，同時包括跳、走、跑、臥、坐等通用動作以及滅火、捂鼻、砍樹等專用動作。

5）粒子模型。包括煙、霧、水、雪、火等各種用粒子模擬的模型共28種。

實(shí)驗(yàn)項目主要包括（圖3）：

1）3D校園漫游。以中南林業(yè)科技大學(xué)校園為藍(lán)本，具有位置導(dǎo)航等交互功能的3D校園漫游導(dǎo)航系統(tǒng)。

2）森林公園仿真。模擬廣州市白云山森林公園，重要景點(diǎn)提供高清360°視頻或圖片，并具有一定的交互性。

3）林火蔓延仿真。模擬林火在不同地形（平地、山地、丘陵）、氣象（不同的風(fēng)速、風(fēng)向）、植被（草地、灌木、疏林地）條件下的蔓延火行為，包括火燒速度，火燒強(qiáng)度等，并具有一定的交互性。

4）林火緊急避險仿真。模擬幾種主要危險環(huán)境條件下的避險逃生方法和過程，具有簡單的交互功能。

5）林火撲救仿真。模擬幾種主要環(huán)境條件下間接撲救指揮過程和結(jié)果，具有簡單的交互功能。

6）森林火災(zāi)衛(wèi)星監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)仿真。模擬遙感衛(wèi)星拍攝圖片，地面接收站接受圖片，解碼圖片，發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)，發(fā)送火點(diǎn)警報整個流程，具有簡單的交互功能。

4 結(jié)語

由于受實(shí)際情況限制，過往的森林防火教學(xué)通常停留在紙上談兵階段，極少涉及實(shí)踐。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建立，為森林防火實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了一個不可或缺的平臺。同時，它不僅僅是一個森林防火的教學(xué)平臺，還是一個虛擬仿真技術(shù)的培訓(xùn)平臺，不同專業(yè)的同學(xué)，在這里學(xué)到了各自想要的知識，開闊了視野，鍛煉了能力。事實(shí)表明，廣泛開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是今后實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個發(fā)展趨勢，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個重要組成部分。

森林防火虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心將根據(jù)教育部“科學(xué)規(guī)范、共享資源、突出重點(diǎn)、提高效益、持續(xù)發(fā)展”的精神，加強(qiáng)校企合作，進(jìn)一步強(qiáng)化隊伍建設(shè)，持續(xù)提升自主創(chuàng)新能力。具體來講，完善以樹木為主的模型庫，增強(qiáng)模型的仿真度，改善實(shí)驗(yàn)項目的交互性與可操作性，開發(fā)更多的實(shí)驗(yàn)項目是今后中心工作的重點(diǎn)。

參考文I：

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[2] 李炎鋒，杜修力，紀(jì)金豹，等.土木類專業(yè)建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的探索與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2014（9）：82-85.

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[8] 陳國輝，劉有才，劉士軍，等.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室教學(xué)體系建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015，34（8）：169-172，185.

第3篇：建筑消防技術(shù)虛擬仿真范文

【關(guān)鍵詞】計算機(jī)模擬 火災(zāi)模型 模擬軟件 消防

【中圖分類號】 F224-39【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0449-01

一、概述

火災(zāi)模擬是研究火災(zāi)在一定條件下孕育、發(fā)生和發(fā)展的機(jī)理和規(guī)律。模擬研究的理論基礎(chǔ)是承認(rèn)火災(zāi)過程遵循確定性的規(guī)律，這種規(guī)律既可以在模擬實(shí)驗(yàn)中再現(xiàn)，也可以抽象成控制火災(zāi)過程的數(shù)學(xué)表達(dá)式。模擬研究的意義是可以通過簡化和近似，逐個研究影響火災(zāi)的各個分過程和各主要因素的作用，逐步解釋火災(zāi)的機(jī)理和規(guī)律。

二、火災(zāi)模擬在消防領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）在建筑防火設(shè)計中的應(yīng)用

火災(zāi)模擬技術(shù)為建筑防火設(shè)計和消防安全評估提供了新的科學(xué)工具。建筑設(shè)計人員可以隨設(shè)計項目建立模型，預(yù)測該建筑可能發(fā)生火災(zāi)的情況，或是設(shè)定火災(zāi)場景。根據(jù)計算機(jī)模擬得到的數(shù)據(jù)來測算和確定各處建筑構(gòu)件、材料與組件、消防設(shè)備的使用，以體現(xiàn)“性能化”設(shè)計的目的。

（二）在火災(zāi)事故調(diào)查工作中的應(yīng)用

計算機(jī)火災(zāi)模型還可以用于火災(zāi)事故調(diào)查。技術(shù)人員運(yùn)用仿真技術(shù)在計算機(jī)上建立建筑模型，模擬火災(zāi)過程，將得出的數(shù)據(jù)和結(jié)果與火災(zāi)現(xiàn)場勘驗(yàn)的數(shù)據(jù)和目擊者提供的情況進(jìn)行比較，可以較準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生和發(fā)展的全過程，為火災(zāi)調(diào)查提供科學(xué)依據(jù)。另外，通過調(diào)查火災(zāi)參數(shù)設(shè)置，還可以對已做出的火災(zāi)事故原因進(jìn)行判斷，以驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。

（三）在滅火實(shí)戰(zhàn)與訓(xùn)練中的應(yīng)用

消防機(jī)構(gòu)可以運(yùn)用火災(zāi)模擬技術(shù)，建立重點(diǎn)單位或重點(diǎn)部位的模型，通過模擬的方法，制定該單位滅火救援預(yù)案。假如該單位真的發(fā)生火災(zāi)，該系統(tǒng)能夠幫助滅火指揮員在火場作出正確的判斷。此外，隨著計算機(jī)模化和模擬技術(shù)不斷發(fā)展和成熟，它還將為消防管理滅火訓(xùn)練人員疏散自救等提供新的手段和工具。

三、火災(zāi)模擬在消防領(lǐng)域的意義

火災(zāi)模擬技術(shù)針對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行的事故分析和災(zāi)情回溯，可以幫助消防人員以及整個社會更加清晰認(rèn)識、了解火災(zāi)發(fā)生的過程。當(dāng)前，我們對火災(zāi)事故發(fā)生后所能做的工作集中在事故現(xiàn)場清理，現(xiàn)場物證提取，火災(zāi)案情分析等工作，這一類工作也主要用于幫助消防人員來進(jìn)行火災(zāi)事故責(zé)任指證等案情工作。如果將整個火災(zāi)事故分析結(jié)果進(jìn)行較真實(shí)的三維還原模擬，那么既可以作為案情分析的又一有利工具，也可以將最終定案的結(jié)果作為火災(zāi)預(yù)防的宣傳材料。同時，以虛擬現(xiàn)實(shí)和三維仿真為基礎(chǔ)的火災(zāi)模擬可以在分析火災(zāi)案情的過程中快速建立起相關(guān)方案的完整事故模擬流程，用以進(jìn)行預(yù)測方案的演練和佐證，也可用作火災(zāi)預(yù)防的宣傳和教育，真正的做到“前車之覆，后車之鑒”。

四、常用的火災(zāi)模擬軟件

當(dāng)前主發(fā)的火災(zāi)模擬軟件包括：設(shè)計火災(zāi)場景的時候計算火災(zāi)功率用的DETAT-QS、ARGOS等，計算火災(zāi)煙氣用的FDS、FLUENT、C F A S T、P H O E N I C S等，計算人員疏散的有E V A C N E T、BUILDINGEXODUS、SIMULEX、STEPS等。這里主要介紹以下幾款軟件：

（一）CFAST

CFAST可以用來預(yù)測用戶設(shè)定火源條件下建筑內(nèi)的火災(zāi)環(huán)境，用戶需要輸入建筑內(nèi)多個房間的幾何尺寸和連接各房間的門窗等開口情況、壁面結(jié)構(gòu)的熱物性參數(shù)、火源的熱釋放速率或質(zhì)量燃燒速率以及燃燒產(chǎn)物的生成速率。該模型可以預(yù)測各個房間內(nèi)上部煙氣層和下部空氣層的溫度、煙氣層界面位置以及典型的氣體體積分?jǐn)?shù)隨時間的變化， 同時還可以計算房間壁面的溫度、通過壁面的傳熱以及通過開口的質(zhì)量流率。CFA S T 還能處理機(jī)械通風(fēng)和存在多個火源的情況。

（二）FDS

FDS軟件是由NIST開發(fā)的一種以火災(zāi)中流體運(yùn)動為主要模擬對象的計算流體動力學(xué)軟件。該軟件采用數(shù)值方法求解受火災(zāi)浮力驅(qū)動的低馬赫數(shù)流動的 N-S方程，重點(diǎn)計算火災(zāi)中的煙氣和熱傳遞過程。FDS提供了兩種數(shù)值模擬方法：直接數(shù)值模擬（D N S）和大渦模擬（LES）。

（三）FLUENT

FLUENT是世界領(lǐng)先的CFD軟件，在流體建模中被廣泛應(yīng)用。 該軟件采用有限體積方法， 提供3種數(shù)值算法，即S e g regated Solver、Coupled Explicit Solver 和Coupled Implicit Solver ，而其他商用CFD 軟件僅能提供1 種。 FLUENT的網(wǎng)格生成器（GAMBIT）具備突出的非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格生成能力， 被公認(rèn)為目前商用CFD軟件最優(yōu)秀的前置處理器。

FLUENT軟件提供了豐富的物理模型，包括理想氣體模型、真實(shí)氣體模型、多種燃燒模型、各種物性參數(shù)，以及旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)模型、傳熱模型、針對外流場與內(nèi)流的特定的邊界條件等。另外，軟件包含8種工程上常用的湍流模型， 而每一種模型又有若干子模型。 其他任何軟件都不能像 F LU EN T 這樣提供如此豐富的物理模型。

FLUENT具有強(qiáng)大的后置處理功能，能夠完成CFD計算所要求的功能，包括速度矢量圖、等值線圖、等值面圖、流動軌跡圖，并具有積分功能，可以求得力、力矩及其對應(yīng)的力和力矩系數(shù)、流量等。對于用戶關(guān)心的參數(shù)和計算的誤差， 此軟件可以隨時進(jìn)行動態(tài)跟蹤顯示。另外，該軟件一直以界面友好而著稱， 所以對初學(xué)者來說非常容易上手。

（四）Building EXODUS

Building EXODUS是英國格林威治大學(xué)開發(fā)的一種疏散模擬軟件，與其他疏散軟件最大不同之處在于： EXODUS考慮了疏散人員之間、疏散人員與火災(zāi)之間以及疏散人員與建筑之間的相互作用，將社會因結(jié)合到人的行為和運(yùn)動中， 因此能夠在更短的時間內(nèi)測試更多設(shè)計方案的疏散性能， 從而找到最優(yōu)的解決方法， 擺脫了用人做實(shí)驗(yàn)所帶來的高成本及潛在危險性。它也能夠運(yùn)用輸入的 CA D 制圖作為數(shù)據(jù)， 用于計算，并顯示建筑物在人員疏散時的“瓶頸”，能夠方便地評價不同設(shè)計， 以確定一個最優(yōu)解決方案， 這為設(shè)計者提供了更大的設(shè)計彈性， 提高了安全水平。

Bu ilding EXOD S 適用于超市、醫(yī)院、工業(yè)建筑、火車站、機(jī)場、體育館、電影院、購物中心、高層建筑等。無 論是單一模擬還是眾多模擬，運(yùn)用Building EXODUS均可以產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，電子表格軟件可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行較好的分析。Building EXODUS 能夠檢查大量不同因素對特定場景的影響， 通過改變具體參數(shù)而檢查影響（行為、程序、環(huán)境和構(gòu)造）產(chǎn)生的結(jié)果。此外，Building EXODUS能夠演示圖表模擬的結(jié)果，允許更多直接的平均值解釋模擬的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] R a y mo nd F r iedma n. A n in te r na t ion al s ur v ey o f co mput e r mo del sf o r f ir e and s mo ke [J] . Jo ur nal of F ir e Pr ot e ct io n Eng in ee r ing ，199 2， 4（3） ： 81- 92.

第4篇：建筑消防技術(shù)虛擬仿真范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù)；高層建筑；數(shù)字生成；數(shù)字建造；智能建筑；數(shù)字消防

Abstract: This paper take the application of digital technology in the high-rise buildings as a starting point, to promote the healthy development of high-rise buildings provide a technical basis. Described the impact of digital technology for high-rise building design and construction of their behavior, and changes to the way people work and live through the digital technology applications, digital buildings, high-rise digital buildings and high-rise building digital fire. The digital technology is only a means of architectural design, architectural design should not be caught in the quagmire of "instrumental", and building connotation is the more important factor.Key words: digital technology; high-rise buildings; number generation; digital construction; intelligent building; digital fire

中圖分類號：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

人類社會已經(jīng)步入數(shù)字化的時代，電子技術(shù)和數(shù)字化媒體的興起與普及影響著人類社會的方方面面。而20世紀(jì)末數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和成就構(gòu)成了建筑及其設(shè)計現(xiàn)狀賴以存在的重要背景，推動了建筑在設(shè)計、建造和管理等各方面的發(fā)展，并使其大為改觀。數(shù)字化技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用，本文將從以下四個方面加以說明。

一、高層建筑的數(shù)字生成

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計中造型的推敲只能依靠模型或手繪來表現(xiàn)，運(yùn)用空間想象力來塑造形體。計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展日新月異，為建筑師的設(shè)計提供了更多更好的方法與手段。計算機(jī)軟硬件所提供的強(qiáng)大運(yùn)算能力賦予了建筑師操作某些造型的機(jī)會，使得這些用傳統(tǒng)方法無法控制的造型在今天的建筑設(shè)計中得以實(shí)現(xiàn)。今天，新的計算機(jī)圖形技術(shù)，如 NURBS 技術(shù)(不均勻有理 B 樣條曲線造型系統(tǒng))、三維輸入設(shè)備技術(shù)等的迅速完善，又為我們帶來了更自由的空間造型手段。

荷蘭建筑設(shè)計小組MVRDV 經(jīng)過長期與其它軟件公司合作研究，陸續(xù)開發(fā)出“功能混合”(Function Mixer，圖1)，“區(qū)域創(chuàng)造”(RegionMaker)，“氣候控制器”(The Climatizer)等計算機(jī)軟件系統(tǒng)。這些軟件構(gòu)成了數(shù)據(jù)景觀及建筑形態(tài)存在的數(shù)字世界，他們可以在無限度的虛體空間中任意更換位置，設(shè)計師可以通過輸入相應(yīng)的數(shù)值與其進(jìn)行交互設(shè)計，體驗(yàn)它真實(shí)的視覺存在?，F(xiàn)實(shí)被看作信息的外部表現(xiàn)形式，現(xiàn)實(shí)可以被大量的數(shù)據(jù)符號所轉(zhuǎn)譯，這種方式脫離了建筑師的靈感，通過電腦程序?qū)?fù)雜結(jié)構(gòu)提供更多的可能性，生成新的建筑形態(tài)。

二、高層建筑的數(shù)字建造

數(shù)控制造是高層建筑數(shù)字建造的主要技術(shù)手段。數(shù)控制造手段是由設(shè)計人員設(shè)計好包含BIM信息的文件，然后在工廠由BIM文件自動產(chǎn)生的數(shù)控代碼通過數(shù)控機(jī)床加工構(gòu)件，最后在現(xiàn)場根據(jù)BIM文件產(chǎn)生的構(gòu)件安裝指令通過機(jī)械或人工安裝。如蓋里事務(wù)所在德國杜塞多夫的新昭豪夫綜合體（圖2）中一棟主樓的外墻，它利用數(shù)字化模型，由三維數(shù)控銑床上切割、打然后在套模板中放置捆扎鋼筋并澆注混凝土，最終形狀各異的 355 塊混凝土大板被運(yùn)往工地拼裝。三維建筑信息模型中的數(shù)據(jù)資料可被用于施工現(xiàn)場定位，確定每一個組裝構(gòu)件安放地點(diǎn)。一些新的數(shù)字技術(shù)如電子測量和激光定位，可以與建筑信息模型相結(jié)合，精確測定組裝構(gòu)件的現(xiàn)場位置。

數(shù)字建造技術(shù)不但運(yùn)用到了建筑異形構(gòu)件的加工方面，更有科學(xué)家和建筑師試圖讓機(jī)器人人直接參與建筑的制造過程。在美國南加利福尼亞大學(xué)的工程學(xué)教授伯勞科?克霍斯尼維斯發(fā)明了一個可噴吐混凝土，在完全無人控制的性況下建起了一段墻體的機(jī)器人?？嘶羲鼓峋S斯說:“可將它安裝在一個工地建造一座房屋或一整排房屋?！彼踔吝€設(shè)計了一種會攀爬的機(jī)器人，可以利用它建造摩天大樓。

三、高層智能建筑

美國智能建筑學(xué)會（AIBI）對“智能建筑”的定義是將結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、運(yùn)營及其相互聯(lián)系全面綜合，并達(dá)到最佳組合，所獲得的高效率、高功能與高舒適的建筑。

智能建筑的發(fā)展已經(jīng)并將繼續(xù)呈現(xiàn)出多樣化的特征，尤其在高層建筑及其群體建筑，智能技術(shù)體現(xiàn)了它擁有系統(tǒng)更大、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的集成管理系統(tǒng)（IBMS）,能對智能廣場中所有的樓宇進(jìn)行全面和綜合的管理。智能建筑技術(shù)覆蓋了建筑的方方面面，從擁有舒適、高效的智能環(huán)境，數(shù)字化的智能技術(shù)在家庭環(huán)境中也得到了更為人性化的發(fā)展，它可以擴(kuò)展到住宅內(nèi)任何帶有電子開關(guān)的東西。

智能建筑技術(shù)中的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能卡技術(shù)、可視化技術(shù)、流動辦公技術(shù)、家庭智能化技術(shù)、無線局域網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)衛(wèi)星通訊技術(shù)、雙向電視傳輸技術(shù)等，都在高層建筑中得到了更加廣泛而具體的發(fā)展和應(yīng)用。但與此同時，智能環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)化計算機(jī)和多媒體設(shè)備的普遍應(yīng)用也為建筑師的設(shè)計工作增加了更大的復(fù)雜性。建筑師不但要了解計算機(jī)通信及多媒體環(huán)境的設(shè)計含義，更要在建筑設(shè)計的方案階段就考慮到自動化設(shè)備機(jī)房的布局，弱電豎井的配置，吊頂、架空地板需要的層高等，對整個空間做出計劃和部署。

四、數(shù)字化技術(shù)與高層建筑消防系統(tǒng)

由于高層建筑火災(zāi)時人員疏散困難、火災(zāi)撲救難度大的火災(zāi)特性，高層建筑在防火設(shè)計時主要考慮以自救為主，高層建筑的防火是百年大計，必須做到防患于未"燃"。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)在高層建筑消防領(lǐng)域也逐漸顯示出它的優(yōu)點(diǎn)來，上海消防在世博會時期依托計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平成的高層建筑數(shù)字化滅火預(yù)案便是一個例子。

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于消防模擬仿真，計算機(jī)防災(zāi)模擬技術(shù)可以對防火、疏散等方面進(jìn)行安全性檢驗(yàn)。比如目前的疏散仿真系統(tǒng)逐漸由定性向定量深化，通進(jìn)計算機(jī)分析研究建筑物發(fā)生火災(zāi)后的人員疏散行為活動的因果關(guān)系，將不同人員在不同時刻的幾何位置變化記錄下來，同時在計算機(jī)上直接模擬顯示出人員在建筑內(nèi)部的疏散移動全過程，并經(jīng)過分析計算出疏散時間。

正在興起的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可應(yīng)用于高層建筑消防應(yīng)急救援及遠(yuǎn)程監(jiān)控，為火災(zāi)救援贏得寶貴的時間，對于全面提升高層建筑公共消防安全防范能力和管理水平顯得尤為重要。

結(jié)論

數(shù)字化時代的新技術(shù)為高層建筑設(shè)計帶來了諸多新的可能，為建筑師在形式創(chuàng)新方面提供了更自由的選擇，使“復(fù)雜”不再成為令人望洋興嘆的畏途。在數(shù)字化技術(shù)影響下，建筑材料形態(tài)與特性的變化使得建筑形式“無所不能”，只要能想的出，都可以建的出。智能化的高層建筑為使用的人群提供舒適的環(huán)境、便捷的管理，數(shù)字化技術(shù)對解決高層建筑消防難的問題起到了巨大的促進(jìn)作用……

我們在享受數(shù)字化技術(shù)帶來的方便的同時，也應(yīng)注意避免陷入“數(shù)字化工具”的誤區(qū)，避免數(shù)字化信息時代的無限復(fù)制導(dǎo)致建筑本體價值的貶值，建筑意義的缺失以及地域文化藝術(shù)的缺失。一切新的技術(shù)的應(yīng)用，都會是有利有弊的，我們要積極利用它有利的一面，同時不能被技術(shù)所牽引，讓數(shù)字化技術(shù)來為我們服務(wù)，建造出人性化、智能化、綠色的高層建筑。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 任秋凌. 機(jī)器人建摩天樓. 中華建筑.2005,3:59

第5篇：建筑消防技術(shù)虛擬仿真范文

[關(guān)鍵詞] 信息技術(shù) 消防領(lǐng)域 應(yīng)用與發(fā)展

隨著現(xiàn)代信息通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，信息技術(shù)日益滲透到經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步、軍革和人類生活的各個領(lǐng)域，消防領(lǐng)域順應(yīng)時展趨勢,加快推進(jìn)消防信息化建設(shè)，提高消防信息化水平，提升滅火救援綜合保障能力。結(jié)合消防領(lǐng)域的實(shí)際,談一下信息技術(shù)在消防領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。

一、信息技術(shù)在火災(zāi)統(tǒng)計上的應(yīng)用與發(fā)展

消防信息化緣起于火災(zāi)統(tǒng)計的計算機(jī)處理。上個世紀(jì)80年代初開始運(yùn)用計算機(jī)進(jìn)行火災(zāi)統(tǒng)計工作，80年代末實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的初級匯總。90年代中期，部分消防局組織開展了火災(zāi)統(tǒng)計計算機(jī)系統(tǒng)并配發(fā)各地，系統(tǒng)的應(yīng)用全面提高了火災(zāi)統(tǒng)計工作的效率和質(zhì)量。

二、信息技術(shù)在火災(zāi)報警中的應(yīng)用與發(fā)展

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，火險隱患不斷增加，重特大火災(zāi)發(fā)生機(jī)率呈上升趨勢。目前，在各建筑物內(nèi)安裝的火災(zāi)探測報警系統(tǒng)及消防設(shè)施，在早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)警情和預(yù)防火災(zāi)方面發(fā)展了重要作用。早期火災(zāi)報警技術(shù)在實(shí)際使用過程中，由于產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備管理、警情處理等方面問題日益突出，嚴(yán)重影響火災(zāi)探測報警設(shè)備功能的正常發(fā)揮。以現(xiàn)代通信和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來火災(zāi)報警聯(lián)動監(jiān)控技術(shù)，可以確保火災(zāi)探測報警系統(tǒng)和消防安全設(shè)施正常運(yùn)行并發(fā)展其應(yīng)有作用，通過傳輸火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和報警信息，為消防監(jiān)管和滅火救援部門提供強(qiáng)有力支持，實(shí)現(xiàn)縮短報警時間，準(zhǔn)確迅速撲救火災(zāi)，提高整體防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)水平。

三、信息技術(shù)在火災(zāi)仿真技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展

隨著人們對火災(zāi)規(guī)律的了解加深和計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行火災(zāi)煙氣規(guī)律的仿真得到了越來越廣泛的應(yīng)用。對數(shù)學(xué)模型方法而言，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的數(shù)學(xué)模型的計算，進(jìn)行火災(zāi)煙氣流動的仿真實(shí)驗(yàn)。利用現(xiàn)有的高速發(fā)展的計算機(jī)圖形技術(shù)，三維動畫技術(shù)，對仿真實(shí)驗(yàn)的整個過程達(dá)到人機(jī)交互界面（用戶界面）動態(tài)顯示出來，以較少的人力、物力和財力，提高人們對整個火災(zāi)過程的感性認(rèn)識，便于對火災(zāi)煙氣流動性的分析。火災(zāi)數(shù)學(xué)模型在火災(zāi)特性的了解，為消防隊和有關(guān)部門提供火災(zāi)預(yù)測，為滅火和救援的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)的制定提供技術(shù)依據(jù)，提高人們的消防意識。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，火災(zāi)數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性和靈活性將會得到不斷提高。

四、信息技術(shù)在消防指揮建設(shè)中的應(yīng)用

當(dāng)前，以計算機(jī)控制為中樞的消防指揮系統(tǒng)越來成為現(xiàn)代消防工作的必要裝備，成為現(xiàn)代消防工程的重要組成部分。

（一）化學(xué)災(zāi)害事故處置輔助決策系統(tǒng)?；瘜W(xué)災(zāi)害事故處置輔助決策系統(tǒng)由現(xiàn)場評估、處置方案、應(yīng)用計算、毒物查詢、信息管理等功能模塊組成，該系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場地理和氣象條件及事故化學(xué)品相關(guān)信息進(jìn)行危害評估，并將危害范圍、程度、蔓延速度和方向自動顯示在地圖上。同時預(yù)測傷亡人員、所需消防車輛、滅火器材、滅火藥劑的數(shù)量，生成包括化學(xué)品理化性質(zhì)、危害特點(diǎn)、戰(zhàn)術(shù)要點(diǎn)、處置程序和方法及所需力量等內(nèi)容的現(xiàn)場處置方案，其中的現(xiàn)場評估和應(yīng)用計算種類全面，計算精確；毒物查詢在消防部隊處置化學(xué)危險品的泄漏、燃燒、爆炸事故中發(fā)揮了很大的參考和指導(dǎo)作用。經(jīng)多方搜集和統(tǒng)計，應(yīng)用該系統(tǒng)成功處置各類化危品事故就達(dá)上百次，為降低危害程度、挽救國家財產(chǎn)發(fā)揮了巨大的作用。《化學(xué)災(zāi)害事故處置輔助決策系統(tǒng)》中涉及到的數(shù)據(jù)有很多，如：器材裝備、車輛、人員、重點(diǎn)單位、滅火救援預(yù)案等，能利用現(xiàn)有的系統(tǒng)數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入，則可達(dá)到共享的目的，從而降低各基層消防部隊的勞動強(qiáng)度，為消防隊信息化建設(shè)打好基礎(chǔ)。

（二）119接處警指揮系統(tǒng)。信息處理技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)發(fā)展非常迅速，利用這些成熟的技術(shù)建設(shè)119接處警指揮系統(tǒng)，完成快速、準(zhǔn)確和有效受理警火警工作。119接處警指揮系統(tǒng)包括錄音錄時系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)。119報警電話接通后，系統(tǒng)啟動，將報警電話號碼、報警時間等信息自動儲存系統(tǒng)，并將通話錄音自動生成話音件，并存入計算機(jī)硬盤，用戶可隨時進(jìn)行查詢存檔、刪除、播放查聽錄音文檔等工作，實(shí)現(xiàn)接處警方式的計算機(jī)化，災(zāi)情判斷智能化，指揮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，指令下達(dá)自動化，力量調(diào)度集群化，輔助功能聯(lián)動化，各種信息實(shí)時化，火災(zāi)檔案標(biāo)準(zhǔn)化，便于事后資料查詢分析，為提高消防部隊的戰(zhàn)斗力和調(diào)度效率起到了很大的作用。

（三）消防地理信息和GPS定位系統(tǒng)。消防地理信息系統(tǒng)主要應(yīng)用于城市通信指揮系統(tǒng)，主要局限于二維的電子地圖，結(jié)合三維可視化技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過建立矢量化電子數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫，將轄區(qū)地理位置、消火栓分布、重要建筑分布、行政劃分、公路鐵路交通線網(wǎng)絡(luò)、水系分布、重點(diǎn)單位分布信息建立生成相關(guān)消防地理信息數(shù)據(jù)庫，具有多級縮放、漫游、開窗放大、分層顯示、報警點(diǎn)顯示、著火點(diǎn)標(biāo)注，并將著火地附近各種情況資料直觀顯示在指揮中心大屏幕上或通過打印機(jī)將圖形打印輸出。在消防車輛上安裝GPS終端，結(jié)合消防地理信息系統(tǒng)，使消防車輛能感知自身位置，并自動在GPS地圖上動態(tài)標(biāo)注和預(yù)計到達(dá)時間并選擇最佳路徑到達(dá)火警點(diǎn)，在發(fā)現(xiàn)車輛行進(jìn)方向或行車路線錯誤時及時更正，進(jìn)而完成消防車輛行車路線、路徑軌跡、所處狀態(tài)（如出動、到達(dá)、修理等）全面管理，根據(jù)這些信息，及時制定滅火作戰(zhàn)計劃提供增援滅火力量情況資料。在滅火作戰(zhàn)、搶險救援中起到輔助決策指揮的作用。

（四）重點(diǎn)場所的圖像監(jiān)控系統(tǒng)。圖像監(jiān)控系統(tǒng)對重要建筑物和重點(diǎn)場所，將圖像監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，并對各監(jiān)控點(diǎn)的圖像進(jìn)行采集，實(shí)時地將信號傳送到指揮中心，在指揮大廳的電視墻上顯示出來，使指揮人員能夠快速直觀地了解掌握現(xiàn)場實(shí)際情況，從而進(jìn)行有效的指揮調(diào)度系統(tǒng)主要由監(jiān)控點(diǎn)終端采集設(shè)備、光纖傳輸和接收設(shè)備、電視顯示設(shè)備和有關(guān)控制分配設(shè)備等組成。完成實(shí)時定位、調(diào)度監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控、歷史查詢的功能；消防管理部門對各消防單位安全管理的監(jiān)督能力；提升城市及行業(yè)綜合防災(zāi)能力。

（五）應(yīng)急衛(wèi)星指揮系統(tǒng)。應(yīng)急衛(wèi)星指揮系統(tǒng)是應(yīng)急衛(wèi)星通信指揮車在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺利用先進(jìn)的現(xiàn)代通信技術(shù)、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、車載計算機(jī)技術(shù)、圖像采集及傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)指揮車與現(xiàn)場工作人員的通信聯(lián)絡(luò)、現(xiàn)場指揮調(diào)度等功能，是針對大型現(xiàn)場、群眾疏散、搶險救援的移動應(yīng)急指揮中心，也是現(xiàn)代通信技術(shù)及其它高科技技術(shù)的綜合運(yùn)用。具有數(shù)據(jù)通信功能、車載計算機(jī)處理功能、車載攝像頻監(jiān)控及圖像無線傳輸功能、車內(nèi)外照明功能、電源保障功能、辦公會議功能、生活保障功能、集中操作控制功能、警示功能、安全保障功能等。整車性能實(shí)現(xiàn)了全天候、快速反應(yīng)突發(fā)事件的信息處理和應(yīng)急調(diào)度指揮的需要，使其具備事故快指揮功能，并以GPS地理信息系統(tǒng)和視頻會議系統(tǒng)為平臺，對重特大突發(fā)事件的應(yīng)急救援協(xié)調(diào)指揮和應(yīng)急管理起了重要作用。

五、信息技術(shù)在消防業(yè)務(wù)管理中的應(yīng)用與發(fā)展

信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在消防業(yè)務(wù)管理工作中的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，消防業(yè)務(wù)信息平臺是綜合防火監(jiān)督管理、通信調(diào)度指揮、消防訓(xùn)練與培訓(xùn)、滅火救援輔助決策、火災(zāi)統(tǒng)計、消防安全知識普及教育、消防隊伍的后勤管理、人事管理以及日常辦公自動化等消防信息化應(yīng)用平臺。它以消防業(yè)務(wù)工作為主線進(jìn)行。把消防工作中的個人事物、單位事物、車輛管理、預(yù)案管理等業(yè)務(wù)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了消防業(yè)務(wù)辦公自動化和消防業(yè)務(wù)信息共享及綜合利用，建立了消防部隊快速反應(yīng)機(jī)制，提高消防部隊預(yù)防和撲救火災(zāi)以及處置其它災(zāi)害事故的實(shí)戰(zhàn)能力，大大優(yōu)化了消防業(yè)務(wù)工作流程，實(shí)現(xiàn)了消防業(yè)務(wù)管理科學(xué)化、規(guī)范化，提高了工作質(zhì)量和管理水平。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編制滅火預(yù)案，繪制電子地圖，熟悉道路、水源及重點(diǎn)要害部位等功能，最終達(dá)到提高工作效率、嚴(yán)謹(jǐn)辦事程序，實(shí)現(xiàn)消防業(yè)務(wù)工作的統(tǒng)一管理，即預(yù)案制作電子化、熟悉道路日常化，工作科學(xué)化、辦公自動化的目的。

六、信息技術(shù)在消防知識宣傳中的應(yīng)用

進(jìn)入90年代，隨著信息通信技術(shù)的飛速發(fā)展，公安消防部隊的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)也得到了長足的過步。消防宣傳社會化就是在各級黨委、政府的領(lǐng)導(dǎo)下，早在建國初期，消防宣傳只是以簡單的宣傳口號、標(biāo)語等為形式，宣傳的內(nèi)容和方法也比較單一，宣傳的目的就是預(yù)防火災(zāi)事故的發(fā)生，側(cè)重在“防”上做文章。到了六七十年代，逐漸出現(xiàn)了電視媒體消防宣傳。今天，隨著改革開放的深入和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備廣泛運(yùn)用，消防工作越來越受到各級政府乃至全社會的廣泛重視。社會各界和廣大公民都主動參與消防宣傳，逐漸從個體或個別的宣傳行為演變成為社會普遍的、自覺的宣傳活動?？梢哉f，消防宣傳社會化主要就體現(xiàn)在從個體消防宣傳意識到群體意識的轉(zhuǎn)化過程上。消防宣傳作為消防工作的重要組成部分，在內(nèi)容、方法及形式上亦不斷豐富，依靠的主要宣傳媒體是廣播、電視、報紙、雜志等。群眾性消防宣傳活動不斷增多，宣傳內(nèi)容趨向多樣化，既有“防”又有“消”，既貼近客觀實(shí)際又貼近百姓生活。借助“因特網(wǎng)”的便宜利優(yōu)勢，建立起消防宣傳站，把消防宣傳活動送進(jìn)各家。這樣，既可發(fā)動廣大公民共同參與，增強(qiáng)群眾的積極性，又可通過互動等方式實(shí)現(xiàn)宣傳的科學(xué)化、立體化，即符合社會發(fā)展需要、符合大眾，采取多種形式相融合的手段，使消防宣傳升升到一種高級的綜合形式。

綜上所述，信息技術(shù)在消防領(lǐng)域上的應(yīng)用十分廣闊，包括火災(zāi)統(tǒng)計、火災(zāi)報警、防火監(jiān)督管理、通信調(diào)度指揮、消防訓(xùn)練與培訓(xùn)、滅火救援輔助決策、消防安全知識普及教育、消防隊伍的后勤管理、人事管理以及日常辦公自動化等。信息化和網(wǎng)絡(luò)化的管理模式與資源共享是消防管理技術(shù)的必然發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃文誼等，《計算機(jī)仿真技術(shù)》，中國鐵道出版社，1990年.

[2]謝紅等，《消防地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢》，杭州消防支隊，310006.

[3] GB 26875-2011《城市消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)》.

第6篇：建筑消防技術(shù)虛擬仿真范文

關(guān)鍵詞：電子信息技術(shù)；消防通訊指揮；應(yīng)用

中圖分類號：TP3　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A　文章編號：1007-3973(2010)010-055-01

在科技日新月異發(fā)展的今天，電子信息技術(shù)取的飛速迅猛的發(fā)展，全世界早已進(jìn)入“電子化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、知識化、自動化的全球一體化的新時代。于此同時電子信息技術(shù)在消防通信指揮領(lǐng)域也有了長足的進(jìn)步與發(fā)展，計算機(jī)控制為中樞、各種信息技術(shù)為手段的現(xiàn)代化消防指揮體系也越來越完善，電子信息技術(shù)的應(yīng)用成為現(xiàn)代消防工程的重要組成部分。如：計算機(jī)火災(zāi)報警技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用、GPS車輛人員定位技術(shù)及GIS地理信息系統(tǒng)的綜合應(yīng)用、遠(yuǎn)程通信指揮系統(tǒng)應(yīng)用等。本文主要就目前電子信息技術(shù)在消防滅火救援指揮七個方面作下簡要概述：

1、綜合通信指揮平臺的建立

這個平臺涵蓋了執(zhí)勤值班、應(yīng)用信息、大屏幕顯示、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)傳輸六大功能，既可以通過119直接接警，又可以實(shí)現(xiàn)110與119電話語音的“三方通話”，還可以直接調(diào)用公安、城管等單位的視頻信息觀察火災(zāi)現(xiàn)場和路面車輛情況，而且由于采用了ITS技術(shù)，可以將火災(zāi)警情的文字描述自動轉(zhuǎn)換成有聲語言通過揚(yáng)聲器進(jìn)行廣播，大大縮短了中隊接警出動的時間。這一平臺還有一個顯著特點(diǎn)，即其安全性能高于國家標(biāo)準(zhǔn)，配置了具有雙備份、雙機(jī)并行功能的呼入排隊機(jī)，并增設(shè)安裝了6路模擬應(yīng)急電話，有效地解決了電話多、呼入難和系統(tǒng)故障無法呼入的問題，確保了整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)接處警全天候運(yùn)行。

2、計算機(jī)輔助決策系統(tǒng)

輔助決策系統(tǒng)顧名思義就是在指揮中心接受到火警時，系統(tǒng)會根據(jù)受理信息，自動確定火情大小、火災(zāi)類別、是否是重點(diǎn)保衛(wèi)單位等信息，同時調(diào)出此單位所有信息及作戰(zhàn)預(yù)案，并直接傳送到中隊接警終端；若著火單位不是重點(diǎn)單位則系統(tǒng)進(jìn)入專家系統(tǒng)，接警人員可通過專家系統(tǒng)調(diào)用數(shù)據(jù)庫內(nèi)容查詢分析出著火單位所在區(qū)域的電話號碼、所屬單位類別、火災(zāi)類別、所屬中隊實(shí)力、著火物質(zhì)、火勢大小等因素，自動生成出車命令。

3、GPS遠(yuǎn)程監(jiān)控定位系統(tǒng)

主要分為車載定位及個人定位兩種GPS監(jiān)控設(shè)備，車載GPS監(jiān)控設(shè)備，主要用于消防車輛、行政車輛，該平臺主要由GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、手機(jī)短信發(fā)送系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)三個子系統(tǒng)構(gòu)成。GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)通過與全市消防部隊所有行政車輛和執(zhí)勤車輛安裝的GPS導(dǎo)航儀連接，具備了對車輛進(jìn)行管控、對行車路線進(jìn)行實(shí)時跟蹤和行車軌跡回放等功能。個人GPS設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對人員位置進(jìn)行管控、對行進(jìn)路線進(jìn)行實(shí)時跟蹤和行進(jìn)軌跡回放等功能，并且具有與支隊119指揮中心進(jìn)行實(shí)時通話的功能。

4、GIS消防地理信息系統(tǒng)

GIS消防地理和定位系統(tǒng)可在幫助接警人員確定著火單位的具置，通過矢量化的電子數(shù)字地圖的形式，把轄區(qū)地理位置、公路鐵路交通線網(wǎng)絡(luò)、重要建筑分布、水系分布、行政劃分、消火栓分布等重點(diǎn)單位分布信息實(shí)時顯示在電子地圖上，GIS消防地理和定位系統(tǒng)還有多級別縮放、著火點(diǎn)標(biāo)注、分層顯示、報警點(diǎn)顯示并將著火單位周邊的各種情況通過打印機(jī)將圖形打印輸出并可直接傳送至指揮中心LED大屏。在中隊車輛出動后，配合安裝在消防車上的GPS定位系統(tǒng)，GIS消防地圖上可實(shí)時顯示出動消防車輛位置、移動方向、行駛速度、行車路線等要素，并自動預(yù)計到達(dá)時間。在出現(xiàn)重大火情災(zāi)害時，通過此系統(tǒng)可及時直觀的了解增援車輛的具置等信息，在發(fā)現(xiàn)處警車輛行駛方向或行車路線錯誤時及時予以提示。

5、計算機(jī)錄音系統(tǒng)

119指揮中心接警系統(tǒng)在接到報警電話時，計算機(jī)會自動記錄下通話內(nèi)容，并將通話的電話號碼、時間一起存儲在接警終端內(nèi)，指揮中心人員可隨時便捷的查詢、刪除、拷貝、播放錄音文檔。

6、遠(yuǎn)程通信指揮系統(tǒng)

主要是在出現(xiàn)突發(fā)緊急情況時，綜合利用有線、無線、衛(wèi)星等多種通信資源，保障應(yīng)急指揮、緊急救援通信暢通。應(yīng)急通信既依托公用通信網(wǎng)，又是公用通信網(wǎng)的重要延伸和補(bǔ)充。移動通訊衛(wèi)星指揮車的配備與應(yīng)用將會極大提高消防指揮中心在野外及偏遠(yuǎn)地區(qū)以及發(fā)生重大災(zāi)害事故時的應(yīng)急通訊能力，在火情災(zāi)害瞬息萬變的今天，及時掌握火災(zāi)場現(xiàn)場信息對指揮人員正確下達(dá)命令、調(diào)度力量顯得尤為重要，要達(dá)到這一要求就需要建立一套遠(yuǎn)程通訊指揮系統(tǒng)，此系統(tǒng)可在現(xiàn)場建立臨時移動通信指揮中心，實(shí)時傳輸火場圖像、聲音等信息、確保通訊暢通。通過無線網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星傳輸將火警受理形成的出車指令，作戰(zhàn)預(yù)案、圖形等資料發(fā)往移動通信指揮中心。

7、重點(diǎn)單位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

重點(diǎn)單位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)就是把全市重要建筑及重點(diǎn)場所進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控在火災(zāi)易發(fā)重點(diǎn)部位安裝可視監(jiān)控探頭并對其火災(zāi)報警系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控中心對各監(jiān)控點(diǎn)的影像和聲音進(jìn)行采集，實(shí)時地將信號傳送到指揮中心，如某重點(diǎn)單位發(fā)生火情，指揮中心可第一時間接到報警，通過報警部位攝像頭了解現(xiàn)場著火情況，并及時調(diào)動力量減少火災(zāi)損失，保護(hù)重點(diǎn)建筑。

電子信息技術(shù)已經(jīng)全面的應(yīng)用于消防指揮的各個方面，怎樣合理的應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備已經(jīng)成為新時期消防領(lǐng)域的一個重要課題，信息化和網(wǎng)絡(luò)化的管理模式與一體化資源共享的消防管理技術(shù)將會成為消防工作將來發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸永剛，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在消防系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]，消防安全與管理，2002

第7篇：建筑消防技術(shù)虛擬仿真范文

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；消防安全；技術(shù)應(yīng)用

引言：在城市的不斷發(fā)展當(dāng)中，消防科技開始逐漸地呈現(xiàn)高端化的發(fā)展趨勢，給消防技術(shù)的不斷發(fā)展提供了巨大的空間。而消防技術(shù)的發(fā)展對于城市的建設(shè)是非常重要的。由于城市隨著不斷發(fā)展，同時也出現(xiàn)了一些新的問題，比如說火災(zāi)的一些新特點(diǎn)。由于現(xiàn)代城市的不斷發(fā)展，流動人口的不斷增多[1]。城市的建筑、商業(yè)場所的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，新老城區(qū)的合并，很容易導(dǎo)致火災(zāi)的集中爆發(fā)。另外，一些舊老城區(qū)的消防設(shè)施沒有得到很好地完善，存在著設(shè)施陳舊以及消防安全規(guī)劃方案的實(shí)施不到位。如果發(fā)生重大災(zāi)難的話，后果將不堪設(shè)想。文章對現(xiàn)代消防領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，分析信息技術(shù)在消防工作中的重要性。

一、消防安全工作現(xiàn)狀概述

在城鎮(zhèn)當(dāng)中，居民多數(shù)居住在樓房當(dāng)中，一旦天然氣引起火災(zāi)，那么，火勢一旦蔓延，受毀的不但是個人家，而是整棟居民樓，如果碰上大風(fēng)天氣，還會蔓延到其他地方。所以，一旦某棟樓的某一戶發(fā)生火災(zāi)，那么必須及時撲滅，以免造成更大的損失。但是，往往的情況是，當(dāng)某一戶發(fā)生火災(zāi)時，從接到報警電話，到消防隊員感到時，大火已經(jīng)燃燒了一段時間。這樣的話，有很大一部分損失便無可避免。再有就是在農(nóng)村，居民的絕大部分使用的是木材，而且農(nóng)作物很多都是易燃物品，一旦著火，農(nóng)民的損失是非常巨大的，很可能一年的收成全部化為烏有，不僅如此，農(nóng)村地區(qū)附近有很多的樹木，有些農(nóng)村還是依山地區(qū)，大火一旦蔓延，引起山林著火，那么對于國家的損失是無法彌補(bǔ)的?？墒?，現(xiàn)在很多農(nóng)村地區(qū)著火時，消防隊員沒有辦法及時趕到，而且，在山林著火時，由于山路難行，也沒有辦法及時到達(dá)，致使火勢蔓延，造成重大的損失[2]。

在某地著火時，消防隊員一般都是直接開車就去滅火，沒有問清情況，也沒有拿上足夠的消防用具，消防的技術(shù)較低。除了滅火意外，消防員還承擔(dān)著拯救其他人員的職責(zé)，例如，不慎掉入井中的孩童，因外部因素在高處沒有辦法下來的人們，等等。無論是拯救人民，還是滅火，消防技術(shù)都是非常重要的，因?yàn)椋赖募夹g(shù)決定著消防的效果。消防網(wǎng)點(diǎn)少是相對于偏遠(yuǎn)的地方來說的。很多人都認(rèn)為，偏遠(yuǎn)的地方發(fā)生火災(zāi)的概率很小。因?yàn)榻^大部分的火災(zāi)都是人為引起的，自然性火災(zāi)很少。在偏遠(yuǎn)的地方，人煙稀少，所以火災(zāi)的概率小。這種觀點(diǎn)不無道理。但是正是由于是偏遠(yuǎn)的地方，一旦發(fā)生火災(zāi)，消防人員就沒有辦法及時到達(dá)，因此便會造成損失。

二、信息技術(shù)的發(fā)展

信息技術(shù)用一句簡單通俗的話來描述就是有價值的消息，用一句較專業(yè)的術(shù)語來說：數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)的含義。信息主要蘊(yùn)含了兩方面的意思，即信息的內(nèi)容以及傳遞信息的工具（即信息的載體）。信息資源存在于社會的各個領(lǐng)域和人類的全部活動中，開發(fā)和利用信息資源，實(shí)現(xiàn)資源共享是信息化社會最根本的任務(wù)之一。電子技術(shù)的誕生和發(fā)展，提供了更有效地組織和利用信息的技術(shù)手段。而可以進(jìn)行信息高速傳輸?shù)挠嬎銠C(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)又大力推進(jìn)了信息技術(shù)的迅速發(fā)展。信息技術(shù)主要包括了四大要素：微電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它涉及信息獲取、傳輸、處理、存儲、顯示和應(yīng)用的各個過程?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會信息化的總體要求，使人們在經(jīng)濟(jì)、科技、社會和文化等各個領(lǐng)域普遍采用信息技術(shù)對信息資源進(jìn)行開發(fā)和利用，從而推動了信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，同時又為信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的市場和發(fā)展空間。信息產(chǎn)業(yè)是信息化達(dá)到一定程度后從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)部門獨(dú)立出來的專門從事信息技術(shù)和信息資源開發(fā)利用的產(chǎn)業(yè)的總稱，是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和信息資源開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)化的必然結(jié)果。信息產(chǎn)業(yè)包括各種信息技術(shù)產(chǎn)品和信息產(chǎn)品的生產(chǎn)、應(yīng)用和服務(wù)，即信息設(shè)備制造業(yè)、軟件和系統(tǒng)集成業(yè)以及信息服務(wù)業(yè)三大部分。全國消防部隊的建設(shè)正在向多媒體信息的高速傳輸方向努力，從聊城消防支隊乃至整個山東省消防部隊的情況來看，已基本實(shí)現(xiàn)了信息的高速率傳輸。

三、信息技術(shù)在消防安全中的作用

3.1 地理信息定位技術(shù)

GPS、GIS、RS等先進(jìn)技術(shù)，我們稱之為空間信息技術(shù)。它是通過計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷整合，進(jìn)行一系列的空間數(shù)據(jù)采集、分析、存儲和顯示應(yīng)用。其中GPS是無線衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是具有全球性導(dǎo)航服務(wù)的特點(diǎn)；GIS是通過空間進(jìn)行采集數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)等方法，為我們提供相關(guān)的地理信息；RS是利用空對地進(jìn)行檢測技術(shù)，通過多光譜攝影及時獲取地面信息。這些先進(jìn)的導(dǎo)航技術(shù)有著非常顯著的有點(diǎn)，對于我國發(fā)展消防技術(shù)有著重要的作用。通過這些技術(shù)可以應(yīng)用在：①火災(zāi)指揮系統(tǒng)。通過GPS的導(dǎo)航，可以實(shí)現(xiàn)對消防車的時刻管理、調(diào)控、指揮。在救援的過程當(dāng)中可以及時地對消防車輛進(jìn)行跟蹤、定位。②GIS應(yīng)用系統(tǒng)：可以通過空對地的資料收集，及時了解到火災(zāi)現(xiàn)場的相關(guān)情況，及時地設(shè)立滅火預(yù)案，可以大大提高救火的效率[3]。

3.2 接警指揮通信技術(shù)

由于現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)也相應(yīng)得到提升，利用這些先進(jìn)的信息系統(tǒng)對接處警指揮系統(tǒng)進(jìn)行有效建設(shè)，不僅能夠讓火警受理工作變得更加快速、便捷，在準(zhǔn)確度上也能夠有所提升。當(dāng)報警電話接通之后，該指揮系統(tǒng)便會立即啟動，將來電的號碼、報警的時間進(jìn)行記錄，并自動生成錄音，對來電用戶的資料進(jìn)行及時存檔，通過進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)接處警方式的計算機(jī)通信化，消防工作人員能夠?qū)馂?zāi)進(jìn)行有效地判斷。通過指揮系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息化，便于將消防工作準(zhǔn)確、按時地下達(dá)，實(shí)現(xiàn)消防人員調(diào)度的集中化、自動化。在消防救援的過程中，也能夠達(dá)到輔助功能的連動化、信息的實(shí)時化。此外，進(jìn)行接處警指揮系統(tǒng)的指揮化也能夠?qū)⒒馂?zāi)后的相關(guān)資料進(jìn)行分析，并對消防行動進(jìn)行及時分析，從而有利于提高消防部隊的行動力以及速度。

3.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是一種新型的消防安全科技，是指計算機(jī)按照相關(guān)的信息生成臨場環(huán)境，讓消防隊員們更好的了解火災(zāi)現(xiàn)場的火災(zāi)情況和地理情況。它是通過仿真技術(shù)、測量技術(shù)、傳感技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)合為一體的綜合集成技術(shù)。這種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也可以運(yùn)用到火災(zāi)實(shí)驗(yàn)研究，對于提高火災(zāi)的救援效率有著極大的幫助。

四、總 結(jié)

在高科技發(fā)展的今天，信息技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入的尋常百姓家，從家用電腦，公司的辦公軟件，到國家的安全防御，每一處都有它的影子，而消防領(lǐng)域是一個非常重要的領(lǐng)域，大火無情，一場火災(zāi)所造成的損失是難以估量的，所以，做好火災(zāi)的消滅與防護(hù)是重中之重。以計算機(jī)作為消防指揮系統(tǒng)中樞變得越來越常見，它逐漸代替人工方式，成為現(xiàn)代消防工作的必要裝備，同時也是消防工程的重要組成部分。

參考文獻(xiàn)

[1]尤飛，蔣軍成.城市消防安全前沿技術(shù)及進(jìn)展[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2010，10（6）：182-186.

第8篇：建筑消防技術(shù)虛擬仿真范文

體驗(yàn)式學(xué)習(xí)是指在教學(xué)活動中，創(chuàng)設(shè)一種體驗(yàn)和認(rèn)知相互促進(jìn)的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生通過親身體驗(yàn)、探究，從而有效地獲得知識的一種綜合教學(xué)方法。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)模式可以按庫伯的構(gòu)想構(gòu)建。庫伯認(rèn)為：體驗(yàn)式學(xué)習(xí)要經(jīng)歷4個階段：①具體體驗(yàn)。學(xué)習(xí)者在真實(shí)情境中活動,獲得各種知識,產(chǎn)生相應(yīng)感悟。②觀察、反思。學(xué)習(xí)者回顧自己的經(jīng)歷,對體驗(yàn)進(jìn)行分析、反思。③抽象的概念化。學(xué)習(xí)者把感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識,建構(gòu)一種理論或模型。④主動檢驗(yàn)。學(xué)習(xí)者在新的情境中對自己的理論假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)始于體驗(yàn)、感悟，具有內(nèi)發(fā)性；悟于探究、反思,具有生成性；終于遷移、運(yùn)用，具有實(shí)踐性。因此相對于傳統(tǒng)學(xué)習(xí),體驗(yàn)式學(xué)習(xí)加強(qiáng)了課堂與“真實(shí)世界”之間的聯(lián)系，更能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性。

一、《化驗(yàn)室組織與管理》體驗(yàn)式學(xué)習(xí)模式的基本形態(tài)

《化驗(yàn)室組織與管理》課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容主要包括化驗(yàn)室的建筑與實(shí)施、化驗(yàn)室技術(shù)裝備管理、化驗(yàn)室安全管理。其單元達(dá)成目標(biāo)十分明確，如化驗(yàn)室的建筑與實(shí)施，運(yùn)用實(shí)地考察、學(xué)生討論的方法，完成無機(jī)、有機(jī)及分析化驗(yàn)室設(shè)計及配套設(shè)計的任務(wù)?；?yàn)室安全管理，運(yùn)用討論法、案例法、理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，完成無機(jī)、有機(jī)及分析化驗(yàn)室消防、安全管理措施的制定、外傷的急救、中毒的救治及安全使用水電的任務(wù)。根據(jù)單元達(dá)成目標(biāo)的差異,體驗(yàn)式學(xué)習(xí)模式可以有三種基本形態(tài)：

1.認(rèn)知體驗(yàn)式學(xué)習(xí)

認(rèn)知體驗(yàn)式學(xué)習(xí)是以真實(shí)體驗(yàn)為主要手段，以獲得第一手知識、技能為主要目標(biāo)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。認(rèn)知體驗(yàn)式學(xué)習(xí)過程可以概括為“問題情境+現(xiàn)場觀察+總結(jié)反思”?！盎?yàn)室的建筑與實(shí)施”適合采用認(rèn)知體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。

2.情感體驗(yàn)式學(xué)習(xí)

情感體驗(yàn)式學(xué)習(xí)是以模擬體驗(yàn)為主要手段，以加深情感體驗(yàn)、形成某種態(tài)度為主要目標(biāo)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。它是情感、態(tài)度、價值觀教育中最為基本和有效的學(xué)習(xí)方式。情感體驗(yàn)式學(xué)習(xí)過程可以概括為“案例+研討+實(shí)踐”?！盎?yàn)室安全管理”適合采用情感體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。

3.行動體驗(yàn)式學(xué)習(xí)

行動體驗(yàn)式學(xué)習(xí)是以獲得操作技能和行為經(jīng)驗(yàn)為主要目標(biāo)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。任何實(shí)用技能,特別是動作技能,都必須依賴這種學(xué)習(xí)來獲得。行動體驗(yàn)式學(xué)習(xí)也起始于對真實(shí)情境的體驗(yàn),但這種體驗(yàn)不拘于認(rèn)知或情感,而是聚焦于行動。這是因?yàn)?此類學(xué)習(xí)的核心目標(biāo)是獲得操作技能,而操作技能需要在實(shí)際操作中獲得。行動體驗(yàn)式學(xué)習(xí)過程可以概括為“實(shí)際操作+結(jié)果反思+行動修正”?！盎?yàn)室技術(shù)裝備管理”適合采用行動體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。

二、《化驗(yàn)室組織與管理》體驗(yàn)式學(xué)習(xí)模式運(yùn)行策略

《化驗(yàn)室組織與管理》教學(xué)，可根據(jù)單元達(dá)成目標(biāo)的差異,靈活采用不同的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)模式。在不同的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)模式運(yùn)行中，需要把握以下三種策略。

1.基于實(shí)體觀察的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)策略

化驗(yàn)室的建筑與實(shí)施，要求根據(jù)化驗(yàn)室對環(huán)境、建筑結(jié)構(gòu)、防震的要求進(jìn)行化驗(yàn)室的選址、初步規(guī)劃及各個專業(yè)工作室的內(nèi)部設(shè)計，學(xué)會布置化驗(yàn)室工程管網(wǎng)。除了化學(xué)儀器設(shè)備知識外，涉及的大多數(shù)是建筑工程方面的知識，“工業(yè)分析與檢驗(yàn)”專業(yè)學(xué)生的化驗(yàn)室建筑方面的知識幾乎為零，所以必須采用“認(rèn)知體驗(yàn)式學(xué)習(xí)”，組織學(xué)生實(shí)體觀察。

首先，教師選定企業(yè)，如當(dāng)?shù)氐拇笮突て髽I(yè)，最好是上市化工企業(yè)，這些企業(yè)的化驗(yàn)室一是功能齊全，二是設(shè)備先進(jìn)，三是管理規(guī)范。

其次，教師認(rèn)真設(shè)計能促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的問題，如化驗(yàn)室設(shè)計：①生產(chǎn)企業(yè)的化驗(yàn)室通常分為哪幾級？②中心化驗(yàn)室與車間化驗(yàn)室有何異同？③中心化驗(yàn)室有哪些專業(yè)工作室？④中心化驗(yàn)室的專業(yè)工作室對環(huán)境有何要求？⑤如何合理布置中心化驗(yàn)室專業(yè)工作室?⑥畫出所參觀的化驗(yàn)室的平面示意圖等。在設(shè)計問題時，注意問題的邏輯性，盡可能與書本知識相一致。

第三，組織學(xué)生參觀化驗(yàn)室，讓學(xué)生在現(xiàn)場觀察中尋找問題的答案。

第四，參觀結(jié)束后，及時組織學(xué)生交流，學(xué)生在交流過程中能對自己的感知經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行回顧和反思,聚焦自己關(guān)注的現(xiàn)象或問題;

第五，布置學(xué)生課后作業(yè)，學(xué)生在完成作業(yè)過程中會參考書本，會對自己關(guān)注的現(xiàn)象進(jìn)行理論分析,會把自己的理論分析與所觀察的現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行比較，從而完成知識建構(gòu)。

2.基于典型案例的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)策略

沒有安全事故的體驗(yàn)，也就不可能有安全管理的概念。一般的安全事故，學(xué)生親歷的比較少，尤其是化學(xué)安全事故，學(xué)生親歷的就更少。如何讓學(xué)生掌握化驗(yàn)室安全管理知識，可以采用情感體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。

首先，選擇化學(xué)事故案例，如中石油吉林石化分公司雙苯廠“11.13”爆炸事故。通過情境復(fù)現(xiàn)讓學(xué)生有一種視覺沖擊。通過各種化學(xué)事故的典型案例，讓學(xué)生體驗(yàn)什么是化學(xué)火災(zāi)、化學(xué)爆炸、化學(xué)中毒、化學(xué)污染，明白化驗(yàn)室安全的重要性，從而產(chǎn)生對化驗(yàn)室安全管理制度、化驗(yàn)室的消防措施等知識的學(xué)習(xí)興趣。

其次，運(yùn)用討論法，引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)燃燒與滅火之間的關(guān)系，分析化驗(yàn)室中發(fā)生火災(zāi)的可能因素，討論化驗(yàn)室滅火采取的救助方法。

第三，組織學(xué)生制定化驗(yàn)室的消防和安全管理措施，同時，組織學(xué)生走訪企業(yè)化驗(yàn)室，要求學(xué)生將自己制定的消防、安全管理措施與企業(yè)化驗(yàn)室消防、安全管理措施進(jìn)行比較，分析相同之處和不同之處，從而加深對化驗(yàn)室消防、安全管理重要性的理解。

3.基于全程參與的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)策略

“化驗(yàn)室技術(shù)裝備管理”是化驗(yàn)室管理中的常規(guī)管理。如儀器設(shè)備檔案管理包括兩部分：一是原始檔案，包括名稱、型號、進(jìn)廠編號、生產(chǎn)廠家、價格、合同單，隨機(jī)帶來的全部資料（圖紙、使用說明書、操作維修指南、備品備件明細(xì)表、出廠檢驗(yàn)單），開箱驗(yàn)收、安裝、調(diào)試、驗(yàn)證等所有記錄說明及參與人員名單，與生產(chǎn)廠家聯(lián)系方式、電話、地址、聯(lián)系人等。二是使用檔案：包括入廠后計量校正記錄及合格證，安裝位置，每年一次的使用記錄情況書面匯報，儀器設(shè)備的保養(yǎng)、維修、排除故障措施等記錄，儀器設(shè)備書面操作規(guī)程，儀器使用的日常記錄。這方面的知識需要采用“行動體驗(yàn)式學(xué)習(xí)”。

首先，安排學(xué)生去企業(yè)化驗(yàn)室進(jìn)行為期一周的認(rèn)識實(shí)習(xí)，在師傅的帶領(lǐng)下，做好普通實(shí)驗(yàn)儀器的清洗、保管工作，協(xié)助師傅維護(hù)大型儀器，體驗(yàn)化驗(yàn)室的“四S管理”；在師傅的指導(dǎo)下，查看某大型儀器的原始檔案和使用檔案；協(xié)助師傅做好化驗(yàn)室及設(shè)備使用的日常記錄。認(rèn)識實(shí)習(xí)的最大優(yōu)勢在于獲取默會知識。所謂默會知識,是指在日常生活中獲得的不教而會而且難以用語詞表達(dá)的程序性知識。它有三個特征：①是關(guān)于“如何做而不是關(guān)于“是什么”的知識；②通常不需要借助他人或外顯的教學(xué)來獲得；③對學(xué)習(xí)者具有個人意義。如“化驗(yàn)室技術(shù)裝備管理”知識就是默會知識。

其次，要求學(xué)生每天記實(shí)習(xí)日記，反思師傅的言行和工作態(tài)度，反思化驗(yàn)室儀器設(shè)備的配備，儀器設(shè)備的使用和管理，儀器設(shè)備的維修保養(yǎng)、注意事項。

第三，要求學(xué)生嘗試學(xué)習(xí)編制《化驗(yàn)人員手冊》，通過《化驗(yàn)人員手冊》的編寫，使學(xué)生對化驗(yàn)室技術(shù)裝備管理知識系統(tǒng)化，從而克服學(xué)生在體驗(yàn)中的認(rèn)識偏差，真正理解什么是化驗(yàn)室技術(shù)裝備管理。

三、《化驗(yàn)室組織與管理》體驗(yàn)式學(xué)習(xí)應(yīng)注意的問題

1.要善于創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)情景,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

直接經(jīng)驗(yàn)是體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的首要特征。創(chuàng)設(shè)良好的體驗(yàn)情景是直接經(jīng)驗(yàn)構(gòu)筑的開端,也是引發(fā)學(xué)生積極體驗(yàn)的動力，教師可沿兩個方向創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)情景。

（1）創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，構(gòu)筑學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)?！痘?yàn)室組織與管理》真實(shí)情境就是企業(yè)化驗(yàn)室，學(xué)生無論采用觀察還是實(shí)際操作,所獲得的都是原本的真實(shí)體驗(yàn)。教師對現(xiàn)實(shí)中的情境“創(chuàng)設(shè)”,本質(zhì)上是“選擇”和“指引”，即基于教學(xué)目標(biāo)挑選富有教育意義的現(xiàn)實(shí)情境。在這其中,需要重點(diǎn)考慮的是情境的典型性。因此，中等職業(yè)學(xué)校專業(yè)課教師必須密切關(guān)注當(dāng)?shù)卮笮推髽I(yè)化驗(yàn)室：一是了解化驗(yàn)室的規(guī)模、功能、先進(jìn)性，二是確定一到兩個先進(jìn)的化驗(yàn)室作為學(xué)生體驗(yàn)的基地。

（2）采用情境模擬,豐富學(xué)生的類真實(shí)體驗(yàn)。如果創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境缺乏現(xiàn)實(shí)條件，可通過情境模擬來構(gòu)筑學(xué)習(xí)體驗(yàn)。情境模擬主要有兩種方式：一是情境仿真，它是指人為地創(chuàng)設(shè)某種高度類似真實(shí)世界的情境,讓學(xué)生通過參與這種情境中的活動而進(jìn)行學(xué)習(xí)。如合理處理化驗(yàn)室的廢棄物，根據(jù)化學(xué)毒物中毒的程度及時救治演習(xí)等。二是虛擬仿真，利用現(xiàn)代媒體技術(shù)如錄像再現(xiàn)化學(xué)火災(zāi)現(xiàn)場等，通過增加學(xué)生的替代性體驗(yàn)促進(jìn)其學(xué)習(xí)。

2.要善于引導(dǎo)反思，加深學(xué)習(xí)體驗(yàn)

反思是指對直接經(jīng)驗(yàn)的轉(zhuǎn)換,它既包括對經(jīng)驗(yàn)的概括、歸納與提升,也包括對學(xué)習(xí)過程與結(jié)果的評價。經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)反思，能更好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,加深學(xué)生學(xué)習(xí)的體驗(yàn)和認(rèn)識,使學(xué)生獲得學(xué)習(xí)的樂趣。教師引導(dǎo)學(xué)生對直接經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行反思時，可以按照艾勒和吉利斯的“4C”反思模式進(jìn)行，即：①連續(xù)(Continuous)反思:在直接經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行之前、之中、之后連續(xù)進(jìn)行反思,回顧并概括出自己從經(jīng)驗(yàn)中獲得的知識；②關(guān)聯(lián)(Connected)反思:把直接經(jīng)驗(yàn)與學(xué)習(xí)目標(biāo)關(guān)聯(lián)起來,特別是把具體經(jīng)驗(yàn)與課堂學(xué)習(xí)的抽象概念聯(lián)系起來；③挑戰(zhàn)性(Challenging)反思:以一種更為寬泛、新穎、批判性的方式審視自己的經(jīng)驗(yàn),提出某些理論假設(shè)并對其進(jìn)行檢驗(yàn)；④情境化(Contextualized)反思:思考自己的經(jīng)驗(yàn)情境與實(shí)際應(yīng)用情境之間是否存在有意義的聯(lián)系。

第9篇：建筑消防技術(shù)虛擬仿真范文

【關(guān)鍵詞】BIM建筑設(shè)計可視化

中圖分類號：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

引言

伴隨著我國建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，新材料、新工藝、新技術(shù)得到不斷的發(fā)展和應(yīng)用，建筑工程以更快的進(jìn)度、更節(jié)能環(huán)保的方式、更高的建筑高度實(shí)施著。這得益于設(shè)計方法和設(shè)計理念的革新以及施工技術(shù)的進(jìn)步。1982年，Autodesk公司推出CAD繪圖軟件。隨后國內(nèi)開始了“甩圖板”運(yùn)動。全面推行CAD軟件繪圖如今CAD已經(jīng)成為工程師們的必備工具。然而，一股新的勢力BIM正在積蓄著自己的力量。

一、BIM對于建筑設(shè)計行業(yè)的意義

1.BIM技術(shù)推動建筑設(shè)計方法

從“平面”角度轉(zhuǎn)型到“空間”角度。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)的應(yīng)用很快改變了建筑設(shè)計者、建筑建造企業(yè)對于設(shè)計工作的表面化的概念，而是認(rèn)為建筑設(shè)計要從時間、空間及整個功能綜合考慮出發(fā)，隨時間的變化，運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)對建筑外空間、內(nèi)空間進(jìn)行動態(tài)的布局設(shè)計。因此，BIM技術(shù)提供了一個具備三維角度的數(shù)據(jù)邏輯系統(tǒng)，該系統(tǒng)使整個設(shè)計工作的各個組成部分有機(jī)整合在一起，凸顯了三維立體的設(shè)計功能且操作簡便，讓建筑設(shè)計工作回歸本質(zhì)。

2.BIM技術(shù)促進(jìn)建筑設(shè)計在思維模式上的轉(zhuǎn)型

BIM技術(shù)將建筑設(shè)計師的思維從二維設(shè)計拉到三維設(shè)計，這需要建筑設(shè)計師、設(shè)計企業(yè)以及建筑企業(yè)在思維模式上做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)變。BIM技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是建筑本源的回歸性，提高建筑設(shè)計師對形態(tài)、空間、時間的探索可行性，以及對各種信息數(shù)據(jù)數(shù)字化的適用性。

3.BIM技術(shù)幫助建筑設(shè)計從“粗放型”轉(zhuǎn)型到“集成型”

BIM技術(shù)以三維信息模型為數(shù)據(jù)平臺幫助建筑工程完成集成工作，實(shí)現(xiàn)設(shè)計從“異步的、松散聯(lián)系”轉(zhuǎn)化為“同步的、緊密聯(lián)系”的設(shè)計，集成化的實(shí)現(xiàn)可以提供設(shè)計工作在整個建筑工程項目中的主導(dǎo)作用。同時，信息等各種數(shù)據(jù)的集成分析、總結(jié)可以幫助整個建筑工程項目協(xié)調(diào)、統(tǒng)一的展開。

二、BIM可視化在建筑建筑設(shè)計中的應(yīng)用

1.三維設(shè)計

世界上任何的實(shí)體都是以三維空間狀態(tài)存在的，過去的一些年，由于受到設(shè)計工具的限制，二維圖紙一直是最主要的表達(dá)方式。但是隨著軟件的開發(fā)，基于BIM的設(shè)計可視化技術(shù)逐漸出現(xiàn)，三維設(shè)計有了強(qiáng)有力的技術(shù)支柱，從此空間設(shè)計變得簡單易行。

我們在三維建筑信息模型(BIM)構(gòu)建方面作了有意義的應(yīng)用嘗試。

(1)項目準(zhǔn)備

項目準(zhǔn)備階段應(yīng)評估工程規(guī)模、充分理解建筑方案意圖及設(shè)計特點(diǎn)為項目模型的創(chuàng)建選擇優(yōu)化的方案。根據(jù)工程規(guī)模劃分為區(qū)域功能模塊或系統(tǒng)模塊來完成建模。三維建模主要根據(jù)提供的CBD建筑設(shè)計技術(shù)資料，直接從方案階段CAD圖紙導(dǎo)入到三維建模軟件平臺，為該項目創(chuàng)建建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、消防、電氣(橋架)和暖通三維信息化模型基礎(chǔ)軸網(wǎng)等。當(dāng)然可以新構(gòu)建軸網(wǎng)來達(dá)到統(tǒng)一建立基本的軸網(wǎng)及坐標(biāo)基準(zhǔn)等，使用共有的軸網(wǎng)坐標(biāo)，這樣不論做后期整合項目及管綜仿真碰撞等都相當(dāng)重要。

（2）創(chuàng)建項目模型具體分工

如果工程有地下室，繪制時應(yīng)從一層平面開始繪制，然后才是地下室平面圖。建筑專業(yè)主要完成建筑信息模型以及平面、立面、剖面施工圖和門窗明細(xì)表、詳圖大樣(包括自動扶梯和樓梯大樣等)，圖紙表示深度相當(dāng)于施工圖。在建筑信息模型中要繪制結(jié)構(gòu)梁、板等，任意轉(zhuǎn)折剖才能真實(shí)準(zhǔn)確表達(dá)剖面尺寸，當(dāng)然也可以將設(shè)計資料導(dǎo)出到CAD中整理成設(shè)計文件再導(dǎo)入revit中。為節(jié)約時間，提高出圖效率，標(biāo)準(zhǔn)詳圖大樣可直接導(dǎo)入AUTOCAD圖塊。

結(jié)構(gòu)專業(yè)根據(jù)結(jié)構(gòu)電算等，建立出梁、柱、板、屋面及樓梯等的三維信息模型，主要用于結(jié)構(gòu)業(yè)態(tài)模型自檢及管道碰撞檢測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料即參照物等。

(3)各專業(yè)設(shè)計的配合

在項目設(shè)計過程中，不同專業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，互相參照，及時將數(shù)據(jù)互相更新，隨時對項目進(jìn)行審查，及時進(jìn)行修改。如設(shè)備建模在管道系統(tǒng)布局創(chuàng)建之前，給排水、電氣、暖通專業(yè)設(shè)計人員要互相溝通統(tǒng)籌安排，確定各設(shè)備系統(tǒng)的層高；在設(shè)計時，根據(jù)平面布置圖，定義不同顏色標(biāo)識把復(fù)雜的管道系統(tǒng)區(qū)分開，直接繪制三維模型，可在任一視圖中修改，自動協(xié)調(diào)變更，始終準(zhǔn)確到設(shè)計圖紙及文檔。

2.協(xié)同設(shè)計

二維DWG圖紙具有相對獨(dú)立的信息，彼此之間沒有關(guān)聯(lián)性。過去以圖紙為工作對象的工作方式，同一設(shè)計內(nèi)容在不同圖紙上重復(fù)出現(xiàn)，這樣就使得修改工作量大大增加，并且也大大增加了出錯的機(jī)會。

三維協(xié)同設(shè)計以唯一的建筑信息模型為工作基礎(chǔ)，圖紙是模型自動生成的副產(chǎn)品。模型中所有的設(shè)計數(shù)據(jù)與信息都是相互關(guān)聯(lián)并且相互依賴的，一旦模型中的某一個參數(shù)發(fā)生改變，與其相關(guān)的所有內(nèi)容都會發(fā)生相應(yīng)地改變。設(shè)計過程中，服務(wù)器端唯一的中心文件(CentralFile)與每個客戶端的模型(LocalFile)保持?jǐn)?shù)據(jù)的修改與更新。

三維的設(shè)計環(huán)境中，以設(shè)計內(nèi)容的分工依據(jù)變得更為重要。它徹底改變傳統(tǒng)的單兵作戰(zhàn)的工作方式，要求設(shè)計團(tuán)隊更多地關(guān)注設(shè)計本身，而不僅僅是圖紙。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)的一個重要應(yīng)用就是虛擬漫游。人們將現(xiàn)實(shí)模擬出來的主要目的，就是想要更直接的感知現(xiàn)實(shí)。正常情況下，建筑師會通過沙盤、效果圖、漫游動畫等方式來展示設(shè)計效果，供決策者、設(shè)計師、施工人員以及公眾來理解和感受。但這些方式有著共同的缺點(diǎn)，就是當(dāng)設(shè)計方案經(jīng)過修改后，為了重新制作這些展示成果，常常需要消耗大量的資源?；诮ㄖ畔⒛Ｐ偷脑O(shè)計可視化技術(shù)，最大的優(yōu)勢是同步各專業(yè)能夠隨時更新模型，生成渲染圖片、漫游動畫等虛擬現(xiàn)實(shí)成果，這是過去的所不能達(dá)到的技術(shù)手段。

4.土建專業(yè)與設(shè)備專業(yè)模型交叉碰撞檢測

在各專業(yè)建模過程中隨時進(jìn)行專業(yè)內(nèi)部設(shè)計自檢，自動檢查主體模型及鏈接模型之間構(gòu)件沖突，提交三維模型自檢報告，通過三維自動截圖、剖面及平面示意圖來表達(dá)，準(zhǔn)確找出碰撞位置。以分析建筑模型自檢報告為例，由于三維設(shè)計進(jìn)度置后于二維CAD，在二維圖紙中如果出現(xiàn)尺寸標(biāo)注錯誤、少畫了墻線、排風(fēng)豎井上下層出現(xiàn)偏差等錯誤，可以同時對20多個錯誤進(jìn)行“點(diǎn)對點(diǎn)”快速定位。自檢階段可以及時解決建筑、結(jié)構(gòu)、暖通專業(yè)原有二維設(shè)計數(shù)據(jù)資料存在的任何錯誤與偏差，使設(shè)計進(jìn)一步接近完美。

5.管線綜合

通過各個專業(yè)模型的建立，比如建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等，項目可以建立各專業(yè)精確的BIM信息，最大程度上地發(fā)揮設(shè)計可視化的優(yōu)勢――管線綜合。通過這一項技術(shù)，以往在二維平面做管線碰撞的方式將在真正意義上被提升為三維空間的碰撞檢查，為設(shè)計提供了前所未有的三維碰撞檢查報告。并且得以在可視化的模型中實(shí)時修改、更新，使得模型的調(diào)整和優(yōu)化變得異常的方便快捷。

結(jié)語

目前我國缺乏系統(tǒng)化的、行之有效的BIM標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)包括數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，BIM應(yīng)用能力評估準(zhǔn)則，規(guī)范BIM項目實(shí)施流程等。美國是最先出BIM標(biāo)準(zhǔn)的國家，2002年已經(jīng)頒布NBIMS，英國，德國也相繼出臺標(biāo)準(zhǔn)，日本是亞洲第一個建立該標(biāo)準(zhǔn)的國家。BIM技術(shù)在我國設(shè)計行業(yè)才剛開始實(shí)踐，我國雖然將BIM作為十二五發(fā)展的重點(diǎn)發(fā)展項目，但標(biāo)準(zhǔn)至今未建立起來，這就影響了推廣和使用。

另外，BIM作為設(shè)計技術(shù)的第，它與以前技術(shù)最大的不同在于思維方式。必須將原來的二維化思維方式轉(zhuǎn)向三維化。這樣才能提高設(shè)計價值，讓建筑業(yè)發(fā)展的更好。

參考文獻(xiàn)

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