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第1篇：建筑消防技術虛擬仿真范文

關鍵詞：3D GIS VR DirectX 虛擬演練 作戰標繪

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

1 概述

隨著經濟建設的高速發展，城市規模不斷擴大，火災與其它各類災害、社會突發事件（包括恐怖事件）等發生頻率逐年增高。消防部隊作為保衛國家利益和本地區人民生命財產安全的主力軍，必須全面提高指戰員的指揮能力和作戰能力，才能擔負國家賦予我們的責任與使命。

目前，一般通過實戰演練和桌面推演等方式提供消防官兵的指揮作戰技能與應變能力，火災事故發生后指揮員必須親臨現場才能了解實際情況，才能臨場指揮、排兵布陣。隨著信息技術的發展，尤其是3D GIS與虛擬現實技術的發展，有望解決消防部隊滅火演練勞民傷財、桌面推演紙上談兵、作戰指揮臨場發揮等問題[1][2]。

2 關鍵技術

2.1 三維地理信息技術

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、靈活方便人人會用的操作界面、標準開放的體系架構和人性化服務，打破了傳統空間信息技術的思維定式，改變了人們認識和了解地球的方式，使得三維地理信息技術走進了人們的生活。

除了Google Earth的問世，國內的中地、超圖也推出了自己的三維產品。考慮到消防對虛擬現實要求的要求較高，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作為基礎平臺。

2.2 虛擬現實技術

虛擬現實（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，并能夠讓你進入這個世界，猶如身臨其境。結合消防實際需求，在消防三維虛擬演練與標繪系統中涉及到如下技術[3][4]

2.2.1 粒子系統

粒子系統的基本思想是把不規則模糊物體看作由一定數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規律改變其狀態。本文采用粒子系統和紋理映射技術實現三維火焰、爆炸和水槍等的出水效果。

2.2.2 實物虛化

基本模型的構建是應用計算機技術生成虛擬世界的基礎，它將真實世界的對象物體在相應的三維虛擬世界中重構，并根據系統需求保存部分物理屬性。

模型構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或二維圖紙構建產品或建筑的三維幾何模型；通過GIS數據和衛星、遙感或航拍照片構造大型虛擬戰場。

為了增強虛擬環境的真實感，物理特性和行為規則建模要表現出對象物體的質量、動量、材料等物理特性，并在虛擬環境中遵循一定的運動和動力學規律。當幾何模型和物理模型很難準確地刻畫出真實世界中存在的某些特別對象或現象時，可根據具體的需要采用一些特別的模型構建方法。例如，可以對氣象數據進行建模生成虛擬環境的氣象情況（陰天、晴天、雨、霧）。

2.2.3 模型動畫

當前有兩種模型動畫的方式：頂點動畫和骨骼動畫。頂點動畫中，每幀動畫其實就是模型特定姿態的一個“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”組成的骨架結構，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計到很多模型動畫，例如消防人員、消防車輛等，本系統全部采用骨骼動畫的方式絲線。骨骼動畫比頂點動畫要求更高的處理器性能，但同時它具有更多的優點，骨骼動畫可以更容易、更快捷地創建。不同的骨骼動畫可以被結合到一起——比如，模型可以轉動頭部、射擊并且同時也在走路。一些引擎可以實時操縱單個骨骼，這樣就可以和環境更加準確地進行交互——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 虛擬場景中視點運動控制

可交互的三維真實感圖形是計算機圖形學領域的核心內容。掌握空間坐標變換原理是實現交互和視點控制算法的重要基礎，理解并靈活運用坐標變換就可實現以各種方式對視點運動進行控制。

3 系統架構

3.1 平臺架構

系統的核心功能包括：多分辨率金字塔與模型數據管理，三維地形渲染，虛擬現實及業務集成。系統的架構如圖1所示。

3D GIS建庫與管理子系統基于等經緯度格網，對源數據進行分層分塊，并構建多分辨率的瓦片金字塔；數據服務子系統以金字塔為組織單位，對外提供多分辨率瓦片服務；目錄服務子系統連接數據服務子系統和三維可視化子系統，從前者獲取金字塔信息，向后者提供金字塔圖層配置信息；三維可視化子系統則主要負責多分辨率金字塔瓦片數據的網絡調度與球面三維繪制工作，其數據來源是數據服務子系統。

三維可視化子系統是該軟件平臺最核心的部分，不僅能在已有數字高程數據，衛星影像數據和矢量圖形數據的基礎上對三維全球地理環境進行高效率地渲染，還實現了3D GIS與VR（虛擬現實）的融合，能借助3D GIS實現滅火救援、消防演練等動態效果，為用戶提供靈活可擴展的三維表現接口。

3.2 系統功能

消防三維虛擬演練與標繪平臺的主要功能包括基于三維球體的業務信息查看、二維分析、三維分析、應急標繪及虛擬演練，具體功能模塊如圖2所示。

3.3 數據支撐

地形數據：地形數據主要包括矢量圖、多分辨率遙感影像圖及DEM數據，該數據是消防三維虛擬演練與標繪平臺的基礎，也是建立金字塔數據管理的基礎。為了與GPS及主要消防業務數據無縫疊加，本系統所有數據的坐標系均采用WGS84通用坐標系。靜態模型：對轄區內的重點單位、建筑、部位等靜態模型建模基于流行通用的三維建模軟件（Autodesk 3ds Max）進行三維建模，靜態模型使用紋理貼圖。動態模型：人物、車輛等動態角色模型建模基于流行通用的三維建模軟件（Autodesk 3ds Max 9）。通過現場調研，拍照，進行精細建模。對人物等包含動作的模型進行角色動作編輯，做好骨骼動畫處理，為達到逼真效果采取紋理貼圖的方法處理。

4 應用場景分析

4.1 消防指揮標繪

指揮標繪是在作戰指揮過程中可以方便的進行車輛路徑的規劃及兵力和裝備的位置部署，可以通過三維分析功能進行影響范圍分析、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。整個標繪結果可以保存作為任務附件下發給各單位或傳給前沿指揮部。

4.2 三維虛擬演練

本平臺是圍繞當前影響本市安全的重大危險源、重點單位，基于3D GIS技術及虛擬現實技術實現的。三維虛擬作戰平臺通過對全球海量的多數據源、多分辨率、多尺度和多時相的矢量數據、影像數據、地形數據和三維模型數據的高效組織、管理和可視化，實現任何人、任何時候、在任何地點，通過網絡環境，以任意高度和任意角度動態地觀察三維電子地圖上的任意一個角落。

對于重點區域、重點單位，如具體的建筑物、石油石化廠區、商場等對象，則進行更精細的仿真建模，以便更加具體地展示出現場的真實環境，為消防官兵的作戰行動提供了可靠依據，同時也提高了平時的模擬演練的真實性。

對三維虛擬演練中涉及到的消防實力，如消防車輛、裝備器材、戰斗小組等，進行動態角色模型建模仿真，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，可實現基于3D GIS的虛擬仿真功能。以此技術為基礎，虛擬作戰平臺提供了對象虛擬、事故虛擬、實力虛擬等功能，用戶可以通過鼠標、鍵盤等操作實現在3D地圖場景中排兵布陣，完成各個作戰環節的虛擬演練。

虛擬演練平臺的實現依賴于3D GIS技術、VR技術以及這些技術在實際系統中應用情況。三維虛擬演練平臺可以用戶替代現場演練、桌面推演、預案演練、預案數字化等，也可以替代現有通信指揮系統中的GIS平臺的功能，具體如圖3。

5 結語

本文還將3D GIS技術與VR技術完整的結合，實現了統一的虛擬仿真三維引擎，真正意義的在3D GIS平臺上實現了靜態模型與3D人物、裝備、動態模型的交互，解決了消防在模擬演練、桌面推演及數字化預案中面臨的眾多問題。

參考文獻

[1]舒建華，虛擬現實技術的應用現狀與未來展望[J].電腦知識與技術，2008（3）：1706-1708.

[2]劉占平，王宏武，汪國平等.面向數字地球的虛擬現實系統關鍵技術研究[J].中國圖象圖形學報，2002，7 A（2）：160-164.

[3]葛順，基于JAVA3D虛擬現實場景的改進LOD算法：[碩士學位論文]，湖北：武漢理工大學，2005.

第2篇：建筑消防技術虛擬仿真范文

關鍵詞：森林防火；虛擬仿真；實驗教學；林業；自主創新

中圖分類號：S762.3 文獻標識碼：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擔是一門實踐性非常強的學科。無論是森林培育，還是森林經營管理，其理論和方法都是千百年來勞動人民和林學科研工作者從實踐中萃取的精華。

森林防火作為森林經營管理的一個重要部分，實踐對其具有重要作用。然而，專科生、本科生森林防火實踐教學面臨許多現實困境。首先，林火發生具有偶然性，同時起火地點多位于偏僻的林區，不容易及時趕赴現場；其次，林火蔓延的面積廣、危險系數高、專業性強、時間緊迫，近距離的觀摩指揮與撲救過程是不現實的；再次，學校缺乏消防演習場所和器材，如果從消防部門借用，龐大的開支無法負擔，因而操作實踐也無從談起。因此，林業院校的森林防火類教學往往停留在理論層面，觀看圖片和視頻成為主要的“實踐”方式[1-3]。

近年來，隨著虛擬仿真技術的興起與廣泛應用，應急類虛擬仿真教學與培訓在多個行業得到應用，如消防、電力、水利、石油等行業。這些成果為森林防火虛擬仿真實驗的開發和應用提供了良好的基礎。

1 森林防火虛擬仿真實驗教學中心建設歷程

中南林業科技大學是一所以林業為特色，多學科協調發展的綜合性大學。學校擁有1個國家重點野外科學觀測研究站，2個國家工程實驗室，3個國家級實驗教學示范中心，一個教育部重點實驗室，1個國家林業局重點開放性實驗室。

2004年學校對實驗室進行優化整合，組建了森林植物實驗教學中心，2007年被評為國家級實驗教學示范中心。示范中心是中國南方最大的森林植物實驗中心，依托中國亞熱帶豐富的森林植物資源和獨特區位優勢，為培養高質量、高素質、具有創新能力的人才與建設支撐學科發揮了輻射與示范作用。

2011年學校以國家級森林植物實驗教學示范中心為依托，整合森林培育、動植物標本室、遙感中心、計算機科學與技術、信息管理與信息系統、測量等實驗室的相關資源組建了森林防火虛擬仿真實驗教學中心。中心是目前國內第一個森林防火虛擬仿真實驗教學中心，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過程、虛擬三維場景、林火蔓延模擬、火災指揮撲救模擬等的研究及軟件和信息系統的開發，不但為本科教學提供了直觀、互動性強的實驗教學平臺，也為中國林業部門人員的培訓提供了豐富的教學資源，為林火的撲救教學提供了信息化手段。

2014年，中心憑借在森林防火領域長期的實踐探索，以及在虛擬仿真實驗教學領域獲得的成果，成為首批入選的國家級虛擬仿真實驗教學中心。

2 森林防火虛擬仿真實驗教學體系建設

中南林業科技大學在林學領域發展近60年，在林木育種、森林培育、森林保護、森林經理、動植物保護、水土保持和經濟林等領域進行了長期的探索與科學研究，取得了豐碩的教學與科研成果。同時，學校在中國南方森林防火研究中占有很重要的地位。學校森林防火專家經常受邀參與森林火災的規劃設計與評審、火案偵破、損失評估與人員培訓等工作。制作的林火模擬案例連續四年均入選國家森林防火指揮部森林防火案例教學庫，開發的軟件與信息系統在湖南、廣西、廣東、云南、大興安嶺等地進行了推廣與應用，效果良好。

2.1 構建具有林業特色的虛擬仿真實踐教學模式

根據學校專業特色，中心著力打造具有林業特色的虛擬仿真實踐教學。中心堅持以人才培養為目的，以虛擬仿真實驗為手段，構建了“層次多樣、內容豐富、師生共建”的創新型虛擬仿真實驗教學模式，如圖1所示。即教學方式上由易到難逐步推進；教學內容以森林防火為主，輔以動畫、三維建模等知識的教學；實驗項目的建設立足自身，以本校師生作為實驗室建設的絕對主力[4]。

2.1.1 設計循序漸進的教學方式 森林防火教學分為基礎理論教學、進階實訓教學和自主創新實踐三個層次。基礎理論教學階段的實驗項目，主要針對理論教學中的演示性內容開展，確保學生對教學內容有個直觀了解；進階實訓教學主要滿足學生的上機實驗，通過可交互的、動態的實驗項目，加深學生對課堂內容的理解，強化學生實際動手操作能力；自主創新實踐主要結合中心建設與學科建設項目，教師主導，學生作為主力軍，師生合力完成森林防火教學實驗項目的設計與開發[5]。

因此，各個教學階段對應的實驗項目，并不是嚴格區分的，實際上，同一個實驗項目，可能是在第三階段由師生共同開發出來的，但在第一階段被用來做演示實驗使用，在第二階段則成了實驗中的操作對象。

2.1.2 提供豐富的能滿足各個專業需求的教學內容 森林防火虛擬仿真實驗教學中心為林學、風景園林、地理信息、計算機等專業提供虛擬仿真教學。考慮到不同學生個體的愛好、專業、就業方向，中心在設計實驗項目時，盡可能提供多種實驗教學內容，以滿足不同專業學生的學習。通過多年的探索，中心實驗項目日益豐富。主要包括：①三維模型制作教學，中心提供3Ds Max、Maya等3D建模軟件的培訓學習，利用上述軟件，學生可以學習制作簡單幾何模型、建筑家居模型、人物模型、地形模型、粒子系統（火焰煙霧水體）等；②三維動畫制作教學，中心購置了Unit 3D、VRP_Builder等國內外優秀的三維交互式動畫軟件，并提供上述軟件的教學培訓，如人物、動物動作仿真，消防器材使用仿真，場景漫游等等；③林學方面教學，因為主要涉及森林培育、森林保護、森林經理、動植物保護、經濟林等方向的教學，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、地形快速建模等實驗項目；④森林防火方面教學是中心的建設重點，主要針對森林火災現場的仿真，借助高分辨率的大屏幕，使學生獲得沉浸式森林火災實踐體驗。同時，森林防火實驗項目主要結合科研項目與學科建設項目成果，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衛星監控預警系統仿真等綜合實驗項目。

2.1.3 設計開發自主產權的虛擬仿真創新實驗項目 通常，虛擬仿真的實驗項目大部分都是由專業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、制作費用高；在教學過程中，維護困難，難以根據實際場景對實驗進行修改。基于上述問題，森林防火虛擬仿真實驗教學中心師生充分利用實驗中心提供的軟硬件條件，選用業界常用的3D制作軟件，自主開發了多個實驗項目。

師生自主開發虛擬仿真實驗項目，有以下意義：①體現了教與學的“相長”。以往的實驗設計，都是從教師教學的角度來進行。學生的參與程度低，缺乏學生意愿的表達，而中心的實驗從設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，又更多的站在學生學習知識的角度來考慮實驗的設計制作。②體現了理論與實際的結合。每個實驗項目在開始制作之前，都會對相應理論進行認真研究，對相關實體進行親身體驗。如林火撲救指揮仿真的開發，首先就對林火蔓延、林火撲救等理論進行了深入研究，然后對森林植物與林火發生發展等實地進行考查與驗證。在此基礎上，制成森林火鈉司戎富尤維虛擬仿真系統，接著應用到教學中，在這個過程中，師生會對系統提出改進意見，根據這些意見，制作人員進行反復修改，直至真正符合教學要求，于是在應用、完善、再應用過程中形成良性循環。③體現了科研與學科建設的相互促進。絕大部分實驗項目在制作過程中，都充分借鑒和吸收了老師前期的科研成果。得益于中南林業科技大學在林業和森林防火方面的大量科研成果，幾乎所有實驗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 建立健全開放的實驗教學資源共享長效機制

在《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》中，教育部明確要求“優質實驗資源共享”是虛擬仿真實驗教學中心建設的核心工作之一。森林防火虛擬仿真實驗教學中心自成立之初，就十分重視資源共享建設。

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

2）所有實驗項目均為自主研發，共享時無產權限制。中心除了硬件及通用基礎開發軟件外，所有實驗資源（模型及實驗項目）均為自主研發，因此不同于商業軟件，存在知識產權限制而不能充分共享的問題。

3）建設了完善的共享平臺作為支撐。中心建立了WEB服務平臺，學校師生足不出戶，就可以通過服務平臺使用、、管理相應實驗資源。同時，服務平臺提供了完善的實驗教學輔助功能，協助管理者與教師完成實驗管理與教學工作。

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

2.3 打造高水平的、創新型的虛擬仿真實驗教學和管理團隊

森林防火虛擬仿真實驗教學中心的建設，離不開一支優秀的團隊。建設團隊包括實驗技術人員、專業教師、部分學生。實驗技術人員主要負責中心日常管理與實驗教學，專業教師主要負責教學與實驗項目開發，學生主要是在教師的指導下開展實驗項目開發。

在組建團隊時，中心以學科專業帶頭人牽頭組織本專業的實驗教學小組。每個專業由專人設計編寫各自的虛擬仿真實驗課程、實驗內容和實驗教材，然后由中心熟悉虛擬仿真軟件開發的師生進行具體開發，最后將上述成果交由專業教師進行教學。由此，中心形成了相對穩定的實驗教學隊伍。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歷，博士占到80%。大膽啟用在校學生是中心一大特色。中心比較固定的學生團隊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會，協會擁有注冊會員120多人，固定成員與協會會員均采取老帶新的模式進行培養。中心全部的三維模型及大部分實驗項目主要由學生在中心實驗室完成，教師主要負責指導與技術難點攻關。這樣做的好處是增強了學生的就業技能，為教師節約了大量科研教學時間，提高了實驗項目的開發效率，且師生在協助開發的過程中加深了相互了解，從而有助于提高教學質量。從中心走出的學生，就業率達到100%，而且就業質量遠高于其同專業平均水平。

3 建設內容與成果

經過近5年的發展，尤其是入選教育部首批虛擬仿真實驗教學中心以來，森林防火虛擬仿真實驗教學中心在軟硬件建設上成績裴然，成果豐碩。中心擁有實驗室5間，面積達360 m2，分別是2個實驗機房、沉浸式虛擬現實實驗室、工作人員辦公室以及實驗項目開發人員工作室。擁有高性能圖形工作站45臺，高性能服務器4臺，配備3D高清LED大屏的沉浸式虛擬現實系統1套，360度全景攝像機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等一批圖形開發軟件。

目前為止，中心最大的成果來自于自主研發的實驗資源。中心師生已經自主開發了8個完整的實驗項目，400多個三維模型，另外，尚有多個實驗項目正在制作當中。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建模學習，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，包括風力滅火機模型、消防車模型、飛機模型、遙感衛星模型等。

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。

實驗項目主要包括（圖3）：

1）3D校園漫游。以中南林業科技大學校園為藍本，具有位置導航等交互功能的3D校園漫游導航系統。

2）森林公園仿真。模擬廣州市白云山森林公園，重要景點提供高清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（不同的風速、風向）、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。模擬幾種主要環境條件下間接撲救指揮過程和結果，具有簡單的交互功能。

6）森林火災衛星監控預警系統仿真。模擬遙感衛星拍攝圖片，地面接收站接受圖片，解碼圖片，發現火點，發送火點警報整個流程，具有簡單的交互功能。

4 結語

由于受實際情況限制，過往的森林防火教學通常停留在紙上談兵階段，極少涉及實踐。虛擬仿真實驗教學中心的建立，為森林防火實驗教學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平臺，還是一個虛擬仿真技術的培訓平臺，不同專業的同學，在這里學到了各自想要的知識，開闊了視野，鍛煉了能力。事實表明，廣泛開展虛擬仿真實驗教學是今后實驗教學的一個發展趨勢，虛擬仿真實驗是實驗教學的一個重要組成部分。

森林防火虛擬仿真實驗教學中心將根據教育部“科學規范、共享資源、突出重點、提高效益、持續發展”的精神，加強校企合作，進一步強化隊伍建設，持續提升自主創新能力。具體來講，完善以樹木為主的模型庫，增強模型的仿真度，改善實驗項目的交互性與可操作性，開發更多的實驗項目是今后中心工作的重點。

參考文I：

[1] 沈建華，李 飛，程崇虎，等. 通信與信息網絡國家級虛擬仿真實驗教學中心建設與實踐[J].實驗室研究與探索，2015，34（1）：161-164.

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第3篇：建筑消防技術虛擬仿真范文

【關鍵詞】計算機模擬 火災模型 模擬軟件 消防

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

一、概述

火災模擬是研究火災在一定條件下孕育、發生和發展的機理和規律。模擬研究的理論基礎是承認火災過程遵循確定性的規律，這種規律既可以在模擬實驗中再現，也可以抽象成控制火災過程的數學表達式。模擬研究的意義是可以通過簡化和近似，逐個研究影響火災的各個分過程和各主要因素的作用，逐步解釋火災的機理和規律。

二、火災模擬在消防領域的應用

（一）在建筑防火設計中的應用

火災模擬技術為建筑防火設計和消防安全評估提供了新的科學工具。建筑設計人員可以隨設計項目建立模型，預測該建筑可能發生火災的情況，或是設定火災場景。根據計算機模擬得到的數據來測算和確定各處建筑構件、材料與組件、消防設備的使用，以體現“性能化”設計的目的。

（二）在火災事故調查工作中的應用

計算機火災模型還可以用于火災事故調查。技術人員運用仿真技術在計算機上建立建筑模型，模擬火災過程，將得出的數據和結果與火災現場勘驗的數據和目擊者提供的情況進行比較，可以較準確地發現火災發生和發展的全過程，為火災調查提供科學依據。另外，通過調查火災參數設置，還可以對已做出的火災事故原因進行判斷，以驗證其準確性。

（三）在滅火實戰與訓練中的應用

消防機構可以運用火災模擬技術，建立重點單位或重點部位的模型，通過模擬的方法，制定該單位滅火救援預案。假如該單位真的發生火災，該系統能夠幫助滅火指揮員在火場作出正確的判斷。此外，隨著計算機模化和模擬技術不斷發展和成熟，它還將為消防管理滅火訓練人員疏散自救等提供新的手段和工具。

三、火災模擬在消防領域的意義

火災模擬技術針對火災現場進行的事故分析和災情回溯，可以幫助消防人員以及整個社會更加清晰認識、了解火災發生的過程。當前，我們對火災事故發生后所能做的工作集中在事故現場清理，現場物證提取，火災案情分析等工作，這一類工作也主要用于幫助消防人員來進行火災事故責任指證等案情工作。如果將整個火災事故分析結果進行較真實的三維還原模擬，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果作為火災預防的宣傳材料。同時，以虛擬現實和三維仿真為基礎的火災模擬可以在分析火災案情的過程中快速建立起相關方案的完整事故模擬流程，用以進行預測方案的演練和佐證，也可用作火災預防的宣傳和教育，真正的做到“前車之覆，后車之鑒”。

四、常用的火災模擬軟件

當前主發的火災模擬軟件包括：設計火災場景的時候計算火災功率用的DETAT-QS、ARGOS等，計算火災煙氣用的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可以用來預測用戶設定火源條件下建筑內的火災環境，用戶需要輸入建筑內多個房間的幾何尺寸和連接各房間的門窗等開口情況、壁面結構的熱物性參數、火源的熱釋放速率或質量燃燒速率以及燃燒產物的生成速率。該模型可以預測各個房間內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數隨時間的變化， 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量流率。CFA S T 還能處理機械通風和存在多個火源的情況。

（二）FDS

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

（三）FLUENT

FLUENT是世界領先的CFD軟件，在流體建模中被廣泛應用。 該軟件采用有限體積方法， 提供3種數值算法，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的網格生成器（GAMBIT）具備突出的非結構化的網格生成能力， 被公認為目前商用CFD軟件最優秀的前置處理器。

FLUENT軟件提供了豐富的物理模型，包括理想氣體模型、真實氣體模型、多種燃燒模型、各種物性參數，以及旋轉系統模型、傳熱模型、針對外流場與內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、力矩及其對應的力和力矩系數、流量等。對于用戶關心的參數和計算的誤差， 此軟件可以隨時進行動態跟蹤顯示。另外，該軟件一直以界面友好而著稱， 所以對初學者來說非常容易上手。

（四）Building EXODUS

Building EXODUS是英國格林威治大學開發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、疏散人員與火災之間以及疏散人員與建筑之間的相互作用，將社會因結合到人的行為和運動中， 因此能夠在更短的時間內測試更多設計方案的疏散性能， 從而找到最優的解決方法， 擺脫了用人做實驗所帶來的高成本及潛在危險性。它也能夠運用輸入的 CA D 制圖作為數據， 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計， 以確定一個最優解決方案， 這為設計者提供了更大的設計彈性， 提高了安全水平。

Bu ilding EXOD S 適用于超市、醫院、工業建筑、火車站、機場、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，運用Building EXODUS均可以產生大量數據，電子表格軟件可以對這些數據進行較好的分析。Building EXODUS 能夠檢查大量不同因素對特定場景的影響， 通過改變具體參數而檢查影響（行為、程序、環境和構造）產生的結果。此外，Building EXODUS能夠演示圖表模擬的結果，允許更多直接的平均值解釋模擬的結果。

參考文獻

[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：建筑消防技術虛擬仿真范文

關鍵詞：數字化技術；高層建筑；數字生成；數字建造；智能建筑；數字消防

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 文獻標識碼：A 文章編號：

人類社會已經步入數字化的時代，電子技術和數字化媒體的興起與普及影響著人類社會的方方面面。而20世紀末數字化技術的發展和成就構成了建筑及其設計現狀賴以存在的重要背景，推動了建筑在設計、建造和管理等各方面的發展，并使其大為改觀。數字化技術在高層建筑中的應用，本文將從以下四個方面加以說明。

一、高層建筑的數字生成

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

荷蘭建筑設計小組MVRDV 經過長期與其它軟件公司合作研究，陸續開發出“功能混合”(Function Mixer，圖1)，“區域創造”(RegionMaker)，“氣候控制器”(The Climatizer)等計算機軟件系統。這些軟件構成了數據景觀及建筑形態存在的數字世界，他們可以在無限度的虛體空間中任意更換位置，設計師可以通過輸入相應的數值與其進行交互設計，體驗它真實的視覺存在。現實被看作信息的外部表現形式，現實可以被大量的數據符號所轉譯，這種方式脫離了建筑師的靈感，通過電腦程序對復雜結構提供更多的可能性，生成新的建筑形態。

二、高層建筑的數字建造

數控制造是高層建筑數字建造的主要技術手段。數控制造手段是由設計人員設計好包含BIM信息的文件，然后在工廠由BIM文件自動產生的數控代碼通過數控機床加工構件，最后在現場根據BIM文件產生的構件安裝指令通過機械或人工安裝。如蓋里事務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，它利用數字化模型，由三維數控銑床上切割、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 塊混凝土大板被運往工地拼裝。三維建筑信息模型中的數據資料可被用于施工現場定位，確定每一個組裝構件安放地點。一些新的數字技術如電子測量和激光定位，可以與建筑信息模型相結合，精確測定組裝構件的現場位置。

數字建造技術不但運用到了建筑異形構件的加工方面，更有科學家和建筑師試圖讓機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的工程學教授伯勞科?克霍斯尼維斯發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器人。克霍斯尼維斯說:“可將它安裝在一個工地建造一座房屋或一整排房屋。”他甚至還設計了一種會攀爬的機器人，可以利用它建造摩天大樓。

三、高層智能建筑

美國智能建筑學會（AIBI）對“智能建筑”的定義是將結構、系統、服務、運營及其相互聯系全面綜合，并達到最佳組合，所獲得的高效率、高功能與高舒適的建筑。

智能建筑的發展已經并將繼續呈現出多樣化的特征，尤其在高層建筑及其群體建筑，智能技術體現了它擁有系統更大、結構更復雜的集成管理系統（IBMS）,能對智能廣場中所有的樓宇進行全面和綜合的管理。智能建筑技術覆蓋了建筑的方方面面，從擁有舒適、高效的智能環境，數字化的智能技術在家庭環境中也得到了更為人性化的發展，它可以擴展到住宅內任何帶有電子開關的東西。

智能建筑技術中的信息網絡技術、控制網絡技術、智能卡技術、可視化技術、流動辦公技術、家庭智能化技術、無線局域網技術、數據衛星通訊技術、雙向電視傳輸技術等，都在高層建筑中得到了更加廣泛而具體的發展和應用。但與此同時，智能環境中網絡化計算機和多媒體設備的普遍應用也為建筑師的設計工作增加了更大的復雜性。建筑師不但要了解計算機通信及多媒體環境的設計含義，更要在建筑設計的方案階段就考慮到自動化設備機房的布局，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、數字化技術與高層建筑消防系統

由于高層建筑火災時人員疏散困難、火災撲救難度大的火災特性，高層建筑在防火設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"。隨著數字化技術的發展，數字化技術在高層建筑消防領域也逐漸顯示出它的優點來，上海消防在世博會時期依托計算機網絡數據平成的高層建筑數字化滅火預案便是一個例子。

將虛擬現實技術用于消防模擬仿真，計算機防災模擬技術可以對防火、疏散等方面進行安全性檢驗。比如目前的疏散仿真系統逐漸由定性向定量深化，通進計算機分析研究建筑物發生火災后的人員疏散行為活動的因果關系，將不同人員在不同時刻的幾何位置變化記錄下來，同時在計算機上直接模擬顯示出人員在建筑內部的疏散移動全過程，并經過分析計算出疏散時間。

正在興起的物聯網技術可應用于高層建筑消防應急救援及遠程監控，為火災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。

結論

數字化時代的新技術為高層建筑設計帶來了諸多新的可能，為建筑師在形式創新方面提供了更自由的選擇，使“復雜”不再成為令人望洋興嘆的畏途。在數字化技術影響下，建筑材料形態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境、便捷的管理，數字化技術對解決高層建筑消防難的問題起到了巨大的促進作用……

我們在享受數字化技術帶來的方便的同時，也應注意避免陷入“數字化工具”的誤區，避免數字化信息時代的無限復制導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的缺失。一切新的技術的應用，都會是有利有弊的，我們要積極利用它有利的一面，同時不能被技術所牽引，讓數字化技術來為我們服務，建造出人性化、智能化、綠色的高層建筑。

參考文獻：

[1] 俞傳飛.數字化信息集成下的建筑、設計與建造.北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2] 數字化時代對建筑設計的影響; 中外建筑,2009,6:139

[3] 彭贊編譯. 新世紀摩天樓的發展趨勢.時代建筑.2005,4 :25

[4] 石晶. 數字化進程中建筑設計方式的發展變遷. 湖南大學碩士學位論文.2007,4 :46

[5] 任秋凌. 機器人建摩天樓. 中華建筑.2005,3:59

第5篇：建筑消防技術虛擬仿真范文

[關鍵詞] 信息技術 消防領域 應用與發展

隨著現代信息通信技術、計算機網絡技術的迅猛發展，信息技術日益滲透到經濟發展、社會進步、軍革和人類生活的各個領域，消防領域順應時展趨勢,加快推進消防信息化建設，提高消防信息化水平，提升滅火救援綜合保障能力。結合消防領域的實際,談一下信息技術在消防領域的應用與發展。

一、信息技術在火災統計上的應用與發展

消防信息化緣起于火災統計的計算機處理。上個世紀80年代初開始運用計算機進行火災統計工作，80年代末實現了火災統計數據的初級匯總。90年代中期，部分消防局組織開展了火災統計計算機系統并配發各地，系統的應用全面提高了火災統計工作的效率和質量。

二、信息技術在火災報警中的應用與發展

隨著城市建設的發展，火險隱患不斷增加，重特大火災發生機率呈上升趨勢。目前，在各建筑物內安裝的火災探測報警系統及消防設施，在早期發現火災警情和預防火災方面發展了重要作用。早期火災報警技術在實際使用過程中，由于產品質量、設備管理、警情處理等方面問題日益突出，嚴重影響火災探測報警設備功能的正常發揮。以現代通信和網絡傳輸技術為基礎發展起來火災報警聯動監控技術，可以確保火災探測報警系統和消防安全設施正常運行并發展其應有作用，通過傳輸火災探測報警系統的設備運行數據和報警信息，為消防監管和滅火救援部門提供強有力支持，實現縮短報警時間，準確迅速撲救火災，提高整體防災減災技術水平。

三、信息技術在火災仿真技術應用與發展

隨著人們對火災規律的了解加深和計算機技術的高速發展，建立數學模型進行火災煙氣規律的仿真得到了越來越廣泛的應用。對數學模型方法而言，可實現現有的數學模型的計算，進行火災煙氣流動的仿真實驗。利用現有的高速發展的計算機圖形技術，三維動畫技術，對仿真實驗的整個過程達到人機交互界面（用戶界面）動態顯示出來，以較少的人力、物力和財力，提高人們對整個火災過程的感性認識，便于對火災煙氣流動性的分析。火災數學模型在火災特性的了解，為消防隊和有關部門提供火災預測，為滅火和救援的戰術技術的制定提供技術依據，提高人們的消防意識。隨著科學技術的發展，特別是計算機技術的飛速發展，火災數學模型的準確性和靈活性將會得到不斷提高。

四、信息技術在消防指揮建設中的應用

當前，以計算機控制為中樞的消防指揮系統越來成為現代消防工作的必要裝備，成為現代消防工程的重要組成部分。

（一）化學災害事故處置輔助決策系統。化學災害事故處置輔助決策系統由現場評估、處置方案、應用計算、毒物查詢、信息管理等功能模塊組成，該系統根據現場地理和氣象條件及事故化學品相關信息進行危害評估，并將危害范圍、程度、蔓延速度和方向自動顯示在地圖上。同時預測傷亡人員、所需消防車輛、滅火器材、滅火藥劑的數量，生成包括化學品理化性質、危害特點、戰術要點、處置程序和方法及所需力量等內容的現場處置方案，其中的現場評估和應用計算種類全面，計算精確；毒物查詢在消防部隊處置化學危險品的泄漏、燃燒、爆炸事故中發揮了很大的參考和指導作用。經多方搜集和統計，應用該系統成功處置各類化危品事故就達上百次，為降低危害程度、挽救國家財產發揮了巨大的作用。《化學災害事故處置輔助決策系統》中涉及到的數據有很多，如：器材裝備、車輛、人員、重點單位、滅火救援預案等，能利用現有的系統數據直接導入，則可達到共享的目的，從而降低各基層消防部隊的勞動強度，為消防隊信息化建設打好基礎。

（二）119接處警指揮系統。信息處理技術、計算機網絡技術和數據通信技術發展非常迅速，利用這些成熟的技術建設119接處警指揮系統，完成快速、準確和有效受理警火警工作。119接處警指揮系統包括錄音錄時系統和通訊系統。119報警電話接通后，系統啟動，將報警電話號碼、報警時間等信息自動儲存系統，并將通話錄音自動生成話音件，并存入計算機硬盤，用戶可隨時進行查詢存檔、刪除、播放查聽錄音文檔等工作，實現接處警方式的計算機化，災情判斷智能化，指揮系統網絡化，指令下達自動化，力量調度集群化，輔助功能聯動化，各種信息實時化，火災檔案標準化，便于事后資料查詢分析，為提高消防部隊的戰斗力和調度效率起到了很大的作用。

（三）消防地理信息和GPS定位系統。消防地理信息系統主要應用于城市通信指揮系統，主要局限于二維的電子地圖，結合三維可視化技術與虛擬現實技術，通過建立矢量化電子數字地圖數據庫，將轄區地理位置、消火栓分布、重要建筑分布、行政劃分、公路鐵路交通線網絡、水系分布、重點單位分布信息建立生成相關消防地理信息數據庫，具有多級縮放、漫游、開窗放大、分層顯示、報警點顯示、著火點標注，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將圖形打印輸出。在消防車輛上安裝GPS終端，結合消防地理信息系統，使消防車輛能感知自身位置，并自動在GPS地圖上動態標注和預計到達時間并選擇最佳路徑到達火警點，在發現車輛行進方向或行車路線錯誤時及時更正，進而完成消防車輛行車路線、路徑軌跡、所處狀態（如出動、到達、修理等）全面管理，根據這些信息，及時制定滅火作戰計劃提供增援滅火力量情況資料。在滅火作戰、搶險救援中起到輔助決策指揮的作用。

（四）重點場所的圖像監控系統。圖像監控系統對重要建筑物和重點場所，將圖像監控系統聯網，并對各監控點的圖像進行采集，實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場實際情況，從而進行有效的指揮調度系統主要由監控點終端采集設備、光纖傳輸和接收設備、電視顯示設備和有關控制分配設備等組成。完成實時定位、調度監控、遠程監控、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督能力；提升城市及行業綜合防災能力。

（五）應急衛星指揮系統。應急衛星指揮系統是應急衛星通信指揮車在系統網絡平臺利用先進的現代通信技術、無線數據傳輸技術、車載計算機技術、圖像采集及傳輸技術實現指揮車與現場工作人員的通信聯絡、現場指揮調度等功能，是針對大型現場、群眾疏散、搶險救援的移動應急指揮中心，也是現代通信技術及其它高科技技術的綜合運用。具有數據通信功能、車載計算機處理功能、車載攝像頻監控及圖像無線傳輸功能、車內外照明功能、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。整車性能實現了全天候、快速反應突發事件的信息處理和應急調度指揮的需要，使其具備事故快指揮功能，并以GPS地理信息系統和視頻會議系統為平臺，對重特大突發事件的應急救援協調指揮和應急管理起了重要作用。

五、信息技術在消防業務管理中的應用與發展

信息技術和網絡技術在消防業務管理工作中的應用領域十分廣闊，消防業務信息平臺是綜合防火監督管理、通信調度指揮、消防訓練與培訓、滅火救援輔助決策、火災統計、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用平臺。它以消防業務工作為主線進行。把消防工作中的個人事物、單位事物、車輛管理、預案管理等業務緊密結合，實現了消防業務辦公自動化和消防業務信息共享及綜合利用，建立了消防部隊快速反應機制，提高消防部隊預防和撲救火災以及處置其它災害事故的實戰能力，大大優化了消防業務工作流程，實現了消防業務管理科學化、規范化，提高了工作質量和管理水平。實現網絡編制滅火預案，繪制電子地圖，熟悉道路、水源及重點要害部位等功能，最終達到提高工作效率、嚴謹辦事程序，實現消防業務工作的統一管理，即預案制作電子化、熟悉道路日常化，工作科學化、辦公自動化的目的。

六、信息技術在消防知識宣傳中的應用

進入90年代，隨著信息通信技術的飛速發展，公安消防部隊的計算機網絡系統建設也得到了長足的過步。消防宣傳社會化就是在各級黨委、政府的領導下，早在建國初期，消防宣傳只是以簡單的宣傳口號、標語等為形式，宣傳的內容和方法也比較單一，宣傳的目的就是預防火災事故的發生，側重在“防”上做文章。到了六七十年代，逐漸出現了電視媒體消防宣傳。今天，隨著改革開放的深入和經濟建設的發展，科學技術和先進設備廣泛運用，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。可以說，消防宣傳社會化主要就體現在從個體消防宣傳意識到群體意識的轉化過程上。消防宣傳作為消防工作的重要組成部分，在內容、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，宣傳內容趨向多樣化，既有“防”又有“消”，既貼近客觀實際又貼近百姓生活。借助“因特網”的便宜利優勢，建立起消防宣傳站，把消防宣傳活動送進各家。這樣，既可發動廣大公民共同參與，增強群眾的積極性，又可通過互動等方式實現宣傳的科學化、立體化，即符合社會發展需要、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，信息技術在消防領域上的應用十分廣闊，包括火災統計、火災報警、防火監督管理、通信調度指揮、消防訓練與培訓、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。信息化和網絡化的管理模式與資源共享是消防管理技術的必然發展趨勢。

參考文獻：

[1]黃文誼等，《計算機仿真技術》，中國鐵道出版社，1990年.

[2]謝紅等，《消防地理信息系統的應用與發展趨勢》，杭州消防支隊，310006.

[3] GB 26875-2011《城市消防遠程監控系統》.

第6篇：建筑消防技術虛擬仿真范文

關鍵詞：電子信息技術；消防通訊指揮；應用

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

在科技日新月異發展的今天，電子信息技術取的飛速迅猛的發展，全世界早已進入“電子化、數字化、網絡化、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在消防通信指揮領域也有了長足的進步與發展，計算機控制為中樞、各種信息技術為手段的現代化消防指揮體系也越來越完善，電子信息技術的應用成為現代消防工程的重要組成部分。如：計算機火災報警技術的開發應用、GPS車輛人員定位技術及GIS地理信息系統的綜合應用、遠程通信指揮系統應用等。本文主要就目前電子信息技術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

這個平臺涵蓋了執勤值班、應用信息、大屏幕顯示、視頻監控、網絡傳輸六大功能，既可以通過119直接接警，又可以實現110與119電話語音的“三方通話”，還可以直接調用公安、城管等單位的視頻信息觀察火災現場和路面車輛情況，而且由于采用了ITS技術，可以將火災警情的文字描述自動轉換成有聲語言通過揚聲器進行廣播，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，即其安全性能高于國家標準，配置了具有雙備份、雙機并行功能的呼入排隊機，并增設安裝了6路模擬應急電話，有效地解決了電話多、呼入難和系統故障無法呼入的問題，確保了整個系統實現接處警全天候運行。

2、計算機輔助決策系統

輔助決策系統顧名思義就是在指揮中心接受到火警時，系統會根據受理信息，自動確定火情大小、火災類別、是否是重點保衛單位等信息，同時調出此單位所有信息及作戰預案，并直接傳送到中隊接警終端；若著火單位不是重點單位則系統進入專家系統，接警人員可通過專家系統調用數據庫內容查詢分析出著火單位所在區域的電話號碼、所屬單位類別、火災類別、所屬中隊實力、著火物質、火勢大小等因素，自動生成出車命令。

3、GPS遠程監控定位系統

主要分為車載定位及個人定位兩種GPS監控設備，車載GPS監控設備，主要用于消防車輛、行政車輛，該平臺主要由GPS衛星導航系統、手機短信發送系統、視頻監控系統三個子系統構成。GPS衛星導航系統通過與全市消防部隊所有行政車輛和執勤車輛安裝的GPS導航儀連接，具備了對車輛進行管控、對行車路線進行實時跟蹤和行車軌跡回放等功能。個人GPS設備，可以實現對人員位置進行管控、對行進路線進行實時跟蹤和行進軌跡回放等功能，并且具有與支隊119指揮中心進行實時通話的功能。

4、GIS消防地理信息系統

GIS消防地理和定位系統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字地圖的形式，把轄區地理位置、公路鐵路交通線網絡、重要建筑分布、水系分布、行政劃分、消火栓分布等重點單位分布信息實時顯示在電子地圖上，GIS消防地理和定位系統還有多級別縮放、著火點標注、分層顯示、報警點顯示并將著火單位周邊的各種情況通過打印機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，GIS消防地圖上可實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，并自動預計到達時間。在出現重大火情災害時，通過此系統可及時直觀的了解增援車輛的具置等信息，在發現處警車輛行駛方向或行車路線錯誤時及時予以提示。

5、計算機錄音系統

119指揮中心接警系統在接到報警電話時，計算機會自動記錄下通話內容，并將通話的電話號碼、時間一起存儲在接警終端內，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、遠程通信指揮系統

主要是在出現突發緊急情況時，綜合利用有線、無線、衛星等多種通信資源，保障應急指揮、緊急救援通信暢通。應急通信既依托公用通信網，又是公用通信網的重要延伸和補充。移動通訊衛星指揮車的配備與應用將會極大提高消防指揮中心在野外及偏遠地區以及發生重大災害事故時的應急通訊能力，在火情災害瞬息萬變的今天，及時掌握火災場現場信息對指揮人員正確下達命令、調度力量顯得尤為重要，要達到這一要求就需要建立一套遠程通訊指揮系統，此系統可在現場建立臨時移動通信指揮中心，實時傳輸火場圖像、聲音等信息、確保通訊暢通。通過無線網絡或衛星傳輸將火警受理形成的出車指令，作戰預案、圖形等資料發往移動通信指揮中心。

7、重點單位遠程監控系統

重點單位遠程監控系統就是把全市重要建筑及重點場所進行聯網監控在火災易發重點部位安裝可視監控探頭并對其火災報警系統進行聯網，通過遠程監控中心對各監控點的影像和聲音進行采集，實時地將信號傳送到指揮中心，如某重點單位發生火情，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場著火情況，并及時調動力量減少火災損失，保護重點建筑。

電子信息技術已經全面的應用于消防指揮的各個方面，怎樣合理的應用新技術、新設備已經成為新時期消防領域的一個重要課題，信息化和網絡化的管理模式與一體化資源共享的消防管理技術將會成為消防工作將來發展的必然趨勢。

參考文獻：

[1]陸永剛，虛擬現實技術在消防系統中的應用[J]，消防安全與管理，2002

第7篇：建筑消防技術虛擬仿真范文

【關鍵詞】信息技術；消防安全；技術應用

引言：在城市的不斷發展當中，消防科技開始逐漸地呈現高端化的發展趨勢，給消防技術的不斷發展提供了巨大的空間。而消防技術的發展對于城市的建設是非常重要的。由于城市隨著不斷發展，同時也出現了一些新的問題，比如說火災的一些新特點。由于現代城市的不斷發展，流動人口的不斷增多[1]。城市的建筑、商業場所的規模也在不斷擴大，新老城區的合并，很容易導致火災的集中爆發。另外，一些舊老城區的消防設施沒有得到很好地完善，存在著設施陳舊以及消防安全規劃方案的實施不到位。如果發生重大災難的話，后果將不堪設想。文章對現代消防領域的技術進行詳細分析，分析信息技術在消防工作中的重要性。

一、消防安全工作現狀概述

在城鎮當中，居民多數居住在樓房當中，一旦天然氣引起火災，那么，火勢一旦蔓延，受毀的不但是個人家，而是整棟居民樓，如果碰上大風天氣，還會蔓延到其他地方。所以，一旦某棟樓的某一戶發生火災，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，當某一戶發生火災時，從接到報警電話，到消防隊員感到時，大火已經燃燒了一段時間。這樣的話，有很大一部分損失便無可避免。再有就是在農村，居民的絕大部分使用的是木材，而且農作物很多都是易燃物品，一旦著火，農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，農村地區附近有很多的樹木，有些農村還是依山地區，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的。可是，現在很多農村地區著火時，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，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，消防的技術較低。除了滅火意外，消防員還承擔著拯救其他人員的職責，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，消防技術都是非常重要的，因為，消防的技術決定著消防的效果。消防網點少是相對于偏遠的地方來說的。很多人都認為，偏遠的地方發生火災的概率很小。因為絕大部分的火災都是人為引起的，自然性火災很少。在偏遠的地方，人煙稀少，所以火災的概率小。這種觀點不無道理。但是正是由于是偏遠的地方，一旦發生火災，消防人員就沒有辦法及時到達，因此便會造成損失。

二、信息技術的發展

信息技術用一句簡單通俗的話來描述就是有價值的消息，用一句較專業的術語來說：數據是信息的載體，信息是數據的含義。信息主要蘊含了兩方面的意思，即信息的內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域和人類的全部活動中，開發和利用信息資源，實現資源共享是信息化社會最根本的任務之一。電子技術的誕生和發展，提供了更有效地組織和利用信息的技術手段。而可以進行信息高速傳輸的計算機網絡的出現又大力推進了信息技術的迅速發展。信息技術主要包括了四大要素：微電子技術、通信技術、計算機技術和網絡技術，它涉及信息獲取、傳輸、處理、存儲、顯示和應用的各個過程。現代經濟社會信息化的總體要求，使人們在經濟、科技、社會和文化等各個領域普遍采用信息技術對信息資源進行開發和利用，從而推動了信息基礎設施的建設，同時又為信息產業的發展提供了廣闊的市場和發展空間。信息產業是信息化達到一定程度后從傳統產業部門獨立出來的專門從事信息技術和信息資源開發利用的產業的總稱，是信息技術產業化和信息資源開發利用產業化的必然結果。信息產業包括各種信息技術產品和信息產品的生產、應用和服務，即信息設備制造業、軟件和系統集成業以及信息服務業三大部分。全國消防部隊的建設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，已基本實現了信息的高速率傳輸。

三、信息技術在消防安全中的作用

3.1 地理信息定位技術

GPS、GIS、RS等先進技術，我們稱之為空間信息技術。它是通過計算機技術和通信技術的不斷整合，進行一系列的空間數據采集、分析、存儲和顯示應用。其中GPS是無線衛星導航系統，是具有全球性導航服務的特點；GIS是通過空間進行采集數據、管理數據、顯示數據、操作數據等方法，為我們提供相關的地理信息；RS是利用空對地進行檢測技術，通過多光譜攝影及時獲取地面信息。這些先進的導航技術有著非常顯著的有點，對于我國發展消防技術有著重要的作用。通過這些技術可以應用在：①火災指揮系統。通過GPS的導航，可以實現對消防車的時刻管理、調控、指揮。在救援的過程當中可以及時地對消防車輛進行跟蹤、定位。②GIS應用系統：可以通過空對地的資料收集，及時了解到火災現場的相關情況，及時地設立滅火預案，可以大大提高救火的效率[3]。

3.2 接警指揮通信技術

由于現代信息技術的不斷發展，計算機網絡和通信技術也相應得到提升，利用這些先進的信息系統對接處警指揮系統進行有效建設，不僅能夠讓火警受理工作變得更加快速、便捷，在準確度上也能夠有所提升。當報警電話接通之后，該指揮系統便會立即啟動，將來電的號碼、報警的時間進行記錄，并自動生成錄音，對來電用戶的資料進行及時存檔，通過進一步實現接處警方式的計算機通信化，消防工作人員能夠對火災進行有效地判斷。通過指揮系統的網絡信息化，便于將消防工作準確、按時地下達，實現消防人員調度的集中化、自動化。在消防救援的過程中，也能夠達到輔助功能的連動化、信息的實時化。此外，進行接處警指揮系統的指揮化也能夠將火災后的相關資料進行分析，并對消防行動進行及時分析，從而有利于提高消防部隊的行動力以及速度。

3.3 虛擬現實技術

虛擬現實技術也是一種新型的消防安全科技，是指計算機按照相關的信息生成臨場環境，讓消防隊員們更好的了解火災現場的火災情況和地理情況。它是通過仿真技術、測量技術、傳感技術等先進技術合為一體的綜合集成技術。這種虛擬現實技術也可以運用到火災實驗研究，對于提高火災的救援效率有著極大的幫助。

四、總 結

在高科技發展的今天，信息技術已經進入的尋常百姓家，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，而消防領域是一個非常重要的領域，大火無情，一場火災所造成的損失是難以估量的，所以，做好火災的消滅與防護是重中之重。以計算機作為消防指揮系統中樞變得越來越常見，它逐漸代替人工方式，成為現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

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

第8篇：建筑消防技術虛擬仿真范文

體驗式學習是指在教學活動中，創設一種體驗和認知相互促進的教學環境，讓學生通過親身體驗、探究，從而有效地獲得知識的一種綜合教學方法。體驗式學習模式可以按庫伯的構想構建。庫伯認為：體驗式學習要經歷4個階段：①具體體驗。學習者在真實情境中活動,獲得各種知識,產生相應感悟。②觀察、反思。學習者回顧自己的經歷,對體驗進行分析、反思。③抽象的概念化。學習者把感性認識上升到理性認識,建構一種理論或模型。④主動檢驗。學習者在新的情境中對自己的理論假設進行檢驗。體驗式學習始于體驗、感悟，具有內發性；悟于探究、反思,具有生成性；終于遷移、運用，具有實踐性。因此相對于傳統學習,體驗式學習加強了課堂與“真實世界”之間的聯系，更能調動學生的學習能動性。

一、《化驗室組織與管理》體驗式學習模式的基本形態

《化驗室組織與管理》課程的學習內容主要包括化驗室的建筑與實施、化驗室技術裝備管理、化驗室安全管理。其單元達成目標十分明確，如化驗室的建筑與實施，運用實地考察、學生討論的方法，完成無機、有機及分析化驗室設計及配套設計的任務。化驗室安全管理，運用討論法、案例法、理論與實踐相結合的方法，完成無機、有機及分析化驗室消防、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。根據單元達成目標的差異,體驗式學習模式可以有三種基本形態：

1.認知體驗式學習

認知體驗式學習是以真實體驗為主要手段，以獲得第一手知識、技能為主要目標的體驗式學習。認知體驗式學習過程可以概括為“問題情境+現場觀察+總結反思”。“化驗室的建筑與實施”適合采用認知體驗式學習。

2.情感體驗式學習

情感體驗式學習是以模擬體驗為主要手段，以加深情感體驗、形成某種態度為主要目標的體驗式學習。它是情感、態度、價值觀教育中最為基本和有效的學習方式。情感體驗式學習過程可以概括為“案例+研討+實踐”。“化驗室安全管理”適合采用情感體驗式學習。

3.行動體驗式學習

行動體驗式學習是以獲得操作技能和行為經驗為主要目標的體驗式學習。任何實用技能,特別是動作技能,都必須依賴這種學習來獲得。行動體驗式學習也起始于對真實情境的體驗,但這種體驗不拘于認知或情感,而是聚焦于行動。這是因為,此類學習的核心目標是獲得操作技能,而操作技能需要在實際操作中獲得。行動體驗式學習過程可以概括為“實際操作+結果反思+行動修正”。“化驗室技術裝備管理”適合采用行動體驗式學習。

二、《化驗室組織與管理》體驗式學習模式運行策略

《化驗室組織與管理》教學，可根據單元達成目標的差異,靈活采用不同的體驗式學習模式。在不同的體驗式學習模式運行中，需要把握以下三種策略。

1.基于實體觀察的體驗式學習策略

化驗室的建筑與實施，要求根據化驗室對環境、建筑結構、防震的要求進行化驗室的選址、初步規劃及各個專業工作室的內部設計，學會布置化驗室工程管網。除了化學儀器設備知識外，涉及的大多數是建筑工程方面的知識，“工業分析與檢驗”專業學生的化驗室建筑方面的知識幾乎為零，所以必須采用“認知體驗式學習”，組織學生實體觀察。

首先，教師選定企業，如當地的大型化工企業，最好是上市化工企業，這些企業的化驗室一是功能齊全，二是設備先進，三是管理規范。

其次，教師認真設計能促進教學目標達成的問題，如化驗室設計：①生產企業的化驗室通常分為哪幾級？②中心化驗室與車間化驗室有何異同？③中心化驗室有哪些專業工作室？④中心化驗室的專業工作室對環境有何要求？⑤如何合理布置中心化驗室專業工作室?⑥畫出所參觀的化驗室的平面示意圖等。在設計問題時，注意問題的邏輯性，盡可能與書本知識相一致。

第三，組織學生參觀化驗室，讓學生在現場觀察中尋找問題的答案。

第四，參觀結束后，及時組織學生交流，學生在交流過程中能對自己的感知經驗進行回顧和反思,聚焦自己關注的現象或問題;

第五，布置學生課后作業，學生在完成作業過程中會參考書本，會對自己關注的現象進行理論分析,會把自己的理論分析與所觀察的現實情況進行比較，從而完成知識建構。

2.基于典型案例的體驗式學習策略

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

首先，選擇化學事故案例，如中石油吉林石化分公司雙苯廠“11.13”爆炸事故。通過情境復現讓學生有一種視覺沖擊。通過各種化學事故的典型案例，讓學生體驗什么是化學火災、化學爆炸、化學中毒、化學污染，明白化驗室安全的重要性，從而產生對化驗室安全管理制度、化驗室的消防措施等知識的學習興趣。

其次，運用討論法，引導學生分析總結燃燒與滅火之間的關系，分析化驗室中發生火災的可能因素，討論化驗室滅火采取的救助方法。

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

3.基于全程參與的體驗式學習策略

“化驗室技術裝備管理”是化驗室管理中的常規管理。如儀器設備檔案管理包括兩部分：一是原始檔案，包括名稱、型號、進廠編號、生產廠家、價格、合同單，隨機帶來的全部資料（圖紙、使用說明書、操作維修指南、備品備件明細表、出廠檢驗單），開箱驗收、安裝、調試、驗證等所有記錄說明及參與人員名單，與生產廠家聯系方式、電話、地址、聯系人等。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，儀器設備的保養、維修、排除故障措施等記錄，儀器設備書面操作規程，儀器使用的日常記錄。這方面的知識需要采用“行動體驗式學習”。

首先，安排學生去企業化驗室進行為期一周的認識實習，在師傅的帶領下，做好普通實驗儀器的清洗、保管工作，協助師傅維護大型儀器，體驗化驗室的“四S管理”；在師傅的指導下，查看某大型儀器的原始檔案和使用檔案；協助師傅做好化驗室及設備使用的日常記錄。認識實習的最大優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的程序性知識。它有三個特征：①是關于“如何做而不是關于“是什么”的知識；②通常不需要借助他人或外顯的教學來獲得；③對學習者具有個人意義。如“化驗室技術裝備管理”知識就是默會知識。

其次，要求學生每天記實習日記，反思師傅的言行和工作態度，反思化驗室儀器設備的配備，儀器設備的使用和管理，儀器設備的維修保養、注意事項。

第三，要求學生嘗試學習編制《化驗人員手冊》，通過《化驗人員手冊》的編寫，使學生對化驗室技術裝備管理知識系統化，從而克服學生在體驗中的認識偏差，真正理解什么是化驗室技術裝備管理。

三、《化驗室組織與管理》體驗式學習應注意的問題

1.要善于創設體驗情景,激發學習興趣

直接經驗是體驗式學習的首要特征。創設良好的體驗情景是直接經驗構筑的開端,也是引發學生積極體驗的動力，教師可沿兩個方向創設體驗情景。

（1）創設真實情境，構筑學生的真實學習體驗。《化驗室組織與管理》真實情境就是企業化驗室，學生無論采用觀察還是實際操作,所獲得的都是原本的真實體驗。教師對現實中的情境“創設”,本質上是“選擇”和“指引”，即基于教學目標挑選富有教育意義的現實情境。在這其中,需要重點考慮的是情境的典型性。因此，中等職業學校專業課教師必須密切關注當地大型企業化驗室：一是了解化驗室的規模、功能、先進性，二是確定一到兩個先進的化驗室作為學生體驗的基地。

（2）采用情境模擬,豐富學生的類真實體驗。如果創設真實情境缺乏現實條件，可通過情境模擬來構筑學習體驗。情境模擬主要有兩種方式：一是情境仿真，它是指人為地創設某種高度類似真實世界的情境,讓學生通過參與這種情境中的活動而進行學習。如合理處理化驗室的廢棄物，根據化學毒物中毒的程度及時救治演習等。二是虛擬仿真，利用現代媒體技術如錄像再現化學火災現場等，通過增加學生的替代性體驗促進其學習。

2.要善于引導反思，加深學習體驗

反思是指對直接經驗的轉換,它既包括對經驗的概括、歸納與提升,也包括對學習過程與結果的評價。經常引導學生學習反思，能更好地發揮學生的主觀能動性,加深學生學習的體驗和認識,使學生獲得學習的樂趣。教師引導學生對直接經驗進行反思時，可以按照艾勒和吉利斯的“4C”反思模式進行，即：①連續(Continuous)反思:在直接經驗進行之前、之中、之后連續進行反思,回顧并概括出自己從經驗中獲得的知識；②關聯(Connected)反思:把直接經驗與學習目標關聯起來,特別是把具體經驗與課堂學習的抽象概念聯系起來；③挑戰性(Challenging)反思:以一種更為寬泛、新穎、批判性的方式審視自己的經驗,提出某些理論假設并對其進行檢驗；④情境化(Contextualized)反思:思考自己的經驗情境與實際應用情境之間是否存在有意義的聯系。

第9篇：建筑消防技術虛擬仿真范文

【關鍵詞】BIM建筑設計可視化

中圖分類號：TU2文獻標識碼： A 文章編號：

引言

伴隨著我國建筑業的蓬勃發展，新材料、新工藝、新技術得到不斷的發展和應用，建筑工程以更快的進度、更節能環保的方式、更高的建筑高度實施著。這得益于設計方法和設計理念的革新以及施工技術的進步。1982年，Autodesk公司推出CAD繪圖軟件。隨后國內開始了“甩圖板”運動。全面推行CAD軟件繪圖如今CAD已經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對于建筑設計行業的意義

1.BIM技術推動建筑設計方法

從“平面”角度轉型到“空間”角度。隨著計算機技術的不斷發展，BIM技術的應用很快改變了建筑設計者、建筑建造企業對于設計工作的表面化的概念，而是認為建筑設計要從時間、空間及整個功能綜合考慮出發，隨時間的變化，運用計算機技術對建筑外空間、內空間進行動態的布局設計。因此，BIM技術提供了一個具備三維角度的數據邏輯系統，該系統使整個設計工作的各個組成部分有機整合在一起，凸顯了三維立體的設計功能且操作簡便，讓建筑設計工作回歸本質。

2.BIM技術促進建筑設計在思維模式上的轉型

BIM技術將建筑設計師的思維從二維設計拉到三維設計，這需要建筑設計師、設計企業以及建筑企業在思維模式上做出相應的轉變。BIM技術強調的是建筑本源的回歸性，提高建筑設計師對形態、空間、時間的探索可行性，以及對各種信息數據數字化的適用性。

3.BIM技術幫助建筑設計從“粗放型”轉型到“集成型”

BIM技術以三維信息模型為數據平臺幫助建筑工程完成集成工作，實現設計從“異步的、松散聯系”轉化為“同步的、緊密聯系”的設計，集成化的實現可以提供設計工作在整個建筑工程項目中的主導作用。同時，信息等各種數據的集成分析、總結可以幫助整個建筑工程項目協調、統一的展開。

二、BIM可視化在建筑建筑設計中的應用

1.三維設計

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

我們在三維建筑信息模型(BIM)構建方面作了有意義的應用嘗試。

(1)項目準備

項目準備階段應評估工程規模、充分理解建筑方案意圖及設計特點為項目模型的創建選擇優化的方案。根據工程規模劃分為區域功能模塊或系統模塊來完成建模。三維建模主要根據提供的CBD建筑設計技術資料，直接從方案階段CAD圖紙導入到三維建模軟件平臺，為該項目創建建筑、結構、給排水、消防、電氣(橋架)和暖通三維信息化模型基礎軸網等。當然可以新構建軸網來達到統一建立基本的軸網及坐標基準等，使用共有的軸網坐標，這樣不論做后期整合項目及管綜仿真碰撞等都相當重要。

（2）創建項目模型具體分工

如果工程有地下室，繪制時應從一層平面開始繪制，然后才是地下室平面圖。建筑專業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)，圖紙表示深度相當于施工圖。在建筑信息模型中要繪制結構梁、板等，任意轉折剖才能真實準確表達剖面尺寸，當然也可以將設計資料導出到CAD中整理成設計文件再導入revit中。為節約時間，提高出圖效率，標準詳圖大樣可直接導入AUTOCAD圖塊。

結構專業根據結構電算等，建立出梁、柱、板、屋面及樓梯等的三維信息模型，主要用于結構業態模型自檢及管道碰撞檢測的基礎數據資料即參照物等。

(3)各專業設計的配合

在項目設計過程中，不同專業數據統一管理，互相參照，及時將數據互相更新，隨時對項目進行審查，及時進行修改。如設備建模在管道系統布局創建之前，給排水、電氣、暖通專業設計人員要互相溝通統籌安排，確定各設備系統的層高；在設計時，根據平面布置圖，定義不同顏色標識把復雜的管道系統區分開，直接繪制三維模型，可在任一視圖中修改，自動協調變更，始終準確到設計圖紙及文檔。

2.協同設計

二維DWG圖紙具有相對獨立的信息，彼此之間沒有關聯性。過去以圖紙為工作對象的工作方式，同一設計內容在不同圖紙上重復出現，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會。

三維協同設計以唯一的建筑信息模型為工作基礎，圖紙是模型自動生成的副產品。模型中所有的設計數據與信息都是相互關聯并且相互依賴的，一旦模型中的某一個參數發生改變，與其相關的所有內容都會發生相應地改變。設計過程中，服務器端唯一的中心文件(CentralFile)與每個客戶端的模型(LocalFile)保持數據的修改與更新。

三維的設計環境中，以設計內容的分工依據變得更為重要。它徹底改變傳統的單兵作戰的工作方式，要求設計團隊更多地關注設計本身，而不僅僅是圖紙。

3.虛擬現實

虛擬現實的一個重要應用就是虛擬漫游。人們將現實模擬出來的主要目的，就是想要更直接的感知現實。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計效果，供決策者、設計師、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，就是當設計方案經過修改后，為了重新制作這些展示成果，常常需要消耗大量的資源。基于建筑信息模型的設計可視化技術，最大的優勢是同步各專業能夠隨時更新模型，生成渲染圖片、漫游動畫等虛擬現實成果，這是過去的所不能達到的技術手段。

4.土建專業與設備專業模型交叉碰撞檢測

在各專業建模過程中隨時進行專業內部設計自檢，自動檢查主體模型及鏈接模型之間構件沖突，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，準確找出碰撞位置。以分析建筑模型自檢報告為例，由于三維設計進度置后于二維CAD，在二維圖紙中如果出現尺寸標注錯誤、少畫了墻線、排風豎井上下層出現偏差等錯誤，可以同時對20多個錯誤進行“點對點”快速定位。自檢階段可以及時解決建筑、結構、暖通專業原有二維設計數據資料存在的任何錯誤與偏差，使設計進一步接近完美。

5.管線綜合

通過各個專業模型的建立，比如建筑、結構、機電等，項目可以建立各專業精確的BIM信息，最大程度上地發揮設計可視化的優勢――管線綜合。通過這一項技術，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時修改、更新，使得模型的調整和優化變得異常的方便快捷。

結語

目前我國缺乏系統化的、行之有效的BIM標準，這些標準包括數據交換標準，BIM應用能力評估準則，規范BIM項目實施流程等。美國是最先出BIM標準的國家，2002年已經頒布NBIMS，英國，德國也相繼出臺標準，日本是亞洲第一個建立該標準的國家。BIM技術在我國設計行業才剛開始實踐，我國雖然將BIM作為十二五發展的重點發展項目，但標準至今未建立起來，這就影響了推廣和使用。

另外，BIM作為設計技術的第，它與以前技術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向三維化。這樣才能提高設計價值，讓建筑業發展的更好。

參考文獻

【1】傅筱．建筑信息模型帶來的設計思維和方法的轉型[J]．建筑學報，2009，1：77-80

【2】卜一秋．以協同設計思維迎接三維建筑設計時代[J]．建筑創作，2011，6：162．164