公安院校消防虚拟仿真教学系统的设计与研发摘要：消防工作是公安消防部队在新时期的主要任务。近年来，伴随迅猛发展的城市现代化建设，火灾事故的多发性和灭火救援任务的艰巨性日显凸出。开展消防仿真虚拟训练是新形势下提高公安院校学生训练质量、消防知识认知水平及灭火实战能力的必由之路。因此，通过虚拟现实技术建立消防知识认知的体验环境和相关模拟训练软件，以有效提高学生的专业素质和水平，满足公安院校为公安基层民警队伍培养合格人才的需求。关键词：公安院校消防虚拟仿真教学系统设计中图分类号：TU998.1文献标识码：A文章编号:1674-098X(2016)03(b)-0128-03公安院校学生未來就业方向主要是公安基层民警，而消防监督工作是公安基层工作的重耍组成部分，因此，学生对消防监督检查流程及重点应有一定了解，对通用消防器材装备应熟练使用及对火灾初期应灵活处置，而这些方面的教学工作在实际教学中存在教学与实际脱节的矛盾。随着建模与虚拟仿真技术的快速发展，计算机模拟训练以其特有的优点越来越受到高校的重视［1］o消防虚拟仿真教学系统的研发可以很好地解决教学与实际脱节的矛盾［2］。该教学系统由训练(软件)系统和3D交互沉浸环境(硬件)系统两大部分构成，系统软件部分通过三维虚拟仿真技术进行设计和研发，系统硬件部分为配套虚拟交互训练内容实现3D沉浸交互功能应用的硬件平台支撑，上述两部分共同构成整个教学系统，以实现在虚拟环境下达到真实环境条件进行实验认知、训练的效果。1消防虚拟仿真教学系统软件平台的设计根据目前公安基层工作的需要，教学系统软件平台由消防监督检查、消防装备与灭火技术和灭火救援指挥3部分组成。1.1消防监督检查消防监督检查虚拟训练系统以三维仿真的某大型商业综合体为背景，利用虚拟仿真技术模拟商场中各消防设施、消防器材和相关消防设备与消防区域的设置情况。该系统主要包括消防监督检查教学展示（3D效果）、消防监督检查的组织、实施消防监督检査训练、对举报、投诉的消防违法行为的查处训练、重大火灾隐患的判定、立案、督办和消案的训练、恢复施工（使用、生产、营业或者举办）的检查训练等部分。（如图1所示）该系统可以生动立体地讲述消防知识，同时培训学生在任意一个普通场景中，能够完成消防监督检查的各项工作措施，常握消防监督检查的技能，实现教学目标。系统设计使用虚拟环境、立体成像设备、模拟软件的方式，一方面使学生全方位多角度的形式进入立体虚拟环境中去，身临其境地到现场去发现问题、听取解决办法、学习相关知识；另一方面则利用安装了“消防监督检查虚拟实训系统”的PC机，通过可视化交互，让学生能自我做出判断，发现并记录虚拟场景中存在的安全隐患，以达到实训耍求，完成冃标。1.2消防装备与灭火技术模拟演练系统鉴于学生对消防灭火实际操作知识的匮乏，以及经验的欠缺，因此,需要通过实际动手训练來提高学生实践能力，以便日后能从容应对各种危机情况。由于火灾本身是一个很难控制的事件，其危害性巨大，扩张速度迅猛，稍有不慎即可对人们的生命财产造成严重损失，因此，通过实际引发一场火灾来进行扑救，达到训练的目标自然是非常不可取的。但学生终究必须是耍掌握消防灭火技术，如何连接理论知识和实际扑救Z间的纽带，达到训练的目标，就成为了必须解决的问题。为解决理想与现实之间的矛盾，虚拟现实技术显得尤为合适。消防装备与灭火技术虚拟演练系统可全真模拟出火灾现场环境、风力风向、火情蔓延面积等；细节来讲，包括楼层通道、燃烧物质、火光火焰、烟雾层层等；扑救操作方面来讲，包括各类灭火器使用的方式方法（如，除掉铅封、拉下保险销、对准火源、按压手柄），以及室内、外消火栓的连接和使用模拟。因此，这套虚拟火灾扑救系统可从宏观到微观层层递进展开扑救技术训练，兼具安全性和交互性，加之轻量化的演练环境，是火灾扑救训练最科学完善的解决方案。（如图2所示）1.3灭火救援指挥模拟训练系统灭火救援指挥模拟训练系统以某大型商业综合体为实战训练背景，利用虚拟仿真技术模拟生成特定环境条件下的虚拟火灾事故场景；受训学员依据应急救援战术原则进行指挥决策，调动和部署...