BIM技术在消防安全教育中的应用研究

摘  要  目前國家每年发生的火灾数量惊人，造成的生命财产损失巨大，消防安全教育普及困难重重。为解决消防安全教育培训中存在的图纸理解困难以及实践训练成本高等问题，采用BIM技术进行辅助培训，分析BIM技术在可视化、信息化等方面的应用，并对信息化与VR技术的结合应用前景进行探讨。

关键词  消防安全教育；BIM技术；可视化；信息化；VR

中图分类号：X925    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2023）05-0150-03

0  引言

应急管理部消防救援局的数据显示，2022年一季度全国共接报火灾21.9万起，共有625人因火灾死亡、397人受伤，直接财产损失15.2亿元。为减少火灾发生以及火灾发生后引起的损失，保护人民群众的生命安全，国家每年投入很多人力物力用于消防安全培训教育。我国人口众多，且普遍受教育程度不高，即使在大学校园，对消防安全教育培训的普及也远远达不到预期[1]。其中消防安全教育培训的素材专业化程度高，不易被理解吸收，是阻碍消防安全教育普及的因素之一。而BIM技术的兴起，带来建筑信息化变革，其可视化与信息化特征能够很好地协助消防安全教育培训素材的补充，解决部分消防图纸晦涩难懂的问题，为全面普及消防安全教育助力。

1  BIM技术简介

建筑信息模型（Building Information Model-

ing，简称BIM），是将建筑构成要素以三维模型的形式进行搭建，赋予每个模型构件全生命周期信息，为决策提供支持，更好地实现项目价值[2]。BIM建筑模型具有可视化和信息化的特点[2]，能够以三维立体的形态展示整个建筑构造和各构件，并且实现构件和设备信息化，可以为消防安全培训提供优质素材。

2  消防安全教育培训存在的问题

2.1  二维平面图理解困难

传统的建筑功能表达都是采用二维图纸的形式，非专业的人理解起来比较困难，尤其是机电专业消防图纸，复杂的工艺系统图、管道图对学习者的专业知识要求较高。一般消防救援人员基本都不是建筑设计相关人员，对设计图纸的理解不够全面，对消防设计理解得不够深，在消防救援过程中，不能及时找到灭火救援设施，容易错失灭火最佳时期，导致火灾进一步扩大，造成不必要的损失。

2.2  安全疏散图表达简单

建筑内挂墙的安全疏散图虽然表达比较简单，但是普通群众看了后不能在脑海中形成立体模型，找不准自身在建筑内的定位，无法快速找到最近的逃生路线。火灾往往是突发情况，在缺乏最基础的消防安全教育的前提下，容易出现逃生方向混乱甚至踩踏情况，造成不必要的安全事故。

2.3  实践训练成本高

目前消防安全教育大多采取书本或图纸的形式，实践教育成本较高，只有消防救援人员才会进行系统训练。而用到的培训素材基本是二维平面图，很多非专业人员，由于想象能力不足，难以充分理解图面表达的内容，因而达不到理想的消防安全教育培训效果。传统的消防演练也不能再现火情临场感[3]，火灾突发时，人在烈火和浓烟中会高度紧张、恐惧，失去判断能力，而大多数的消防演练存在走过场、敷衍等情况，达不到训练目的。逼真的火灾救援现场模拟费用也比较高[4]，数据繁杂，不易实现，还需要专业的人员解析，不适合大规模推广。利用BIM的可视化与信息化，结合VR虚拟技术，可以让人在虚拟世界中反复训练火灾救援、火灾逃生。生动的教育模式可以加深人对建筑构造和安全逃生路线的理解，节省很多实践教育成本。

3  BIM技术在消防安全教育培训中的应用

BIM模型与现场施工安装同步，最终形成竣工模型。竣工模型不仅外形与现场一致，各构件及设备信息均录入，可用于消防安全教育培训。

3.1  三维模型可视化教育

BIM三维模型具有可视化特点，建筑和设备等各类构件均能进行可视化展示，三维可视化模型可作为消防安全教育素材被广泛应用。

3.1.1  地库三维模型可视化教育

如图1所示，以地库为例，图1a为地库负一层机电安装平面图，图1b为BIM三维可视化模型。单看平面图，需要在脑海中构思三维立体结构，对于非专业人员来说比较困难。BIM三维模型的搭建，使整个区域的建筑构件全部可视化展示，这种三维模型，通俗易懂，可多维度旋转展示，也可以放大缩小，既能看整体，也能剖切看局部细节，各构件、设备等还能够选中进行单独讲解，适合绝大多数群体的安全教育培训。

3.1.2  水泵房三维模型可视化教育

如图2所示，以水泵房为例，图2a为水泵房机电安装平面图，图2b为BIM三维可视化模型。水泵房管道和设备复杂，作为消防救援人员，需要适当了解建筑内的消防设施运行原理，而传统平面图加系统图的培训素材对于非专业人员来讲难度较大。如图2b所示，结合水泵房BIM三维模型的可视化，参加安全教育培训的人员能够逐一捋清楚消火栓系统、喷淋系统、水炮系统、水幕系统等消防管道的运行，也能够学习了解消防泵房中的阀门、压力开关等设置原理，在三维立体状态下直观感受水泵房管道和设备安装情况，促进理解消防设施的运行原理。相对于二维图纸，系统的三维可视化训练，可快速在培训人员脑海中形成水泵、阀门、压力开关等构件的外形构造，加上讲解员对功能的解读，消防安全教育培训会变得生动有趣。

3.2  三维模型安全疏散教育

如图3所示，图3a为某楼层安全疏散平面图，图3b为安全疏散三维模拟图。一般建筑内各楼层均贴有安全疏散平面图，以帮助人员了解疏散路径，发生火灾时能够及时逃生。在消防安全教育培训过程中，也会对安全疏散平面图进行讲解，很多人由于空间想象力不足，理解存在困难。利用BIM技术搭建模型，将模型导入Pathfinder软件，设置房间、人数、人员配速、安全出口，进行消防逃生模拟。如图3b所示，各房间人员会自动选择最近的门到达过道，再选择最佳逃生路线抵达最近的安全出口进行逃生。参与培训的人员可以很直观地学习火灾发生时人员如何疏散，在各位置如何选择最优逃生路线，帮助缺乏方向感的人快速找到逃生方向。火灾突然发生时，大部分人过度紧张，容易到处乱窜，找不到方向，甚至相互踩踏。

模拟的火灾逃生是设置人员自动按一定速度，紧张有序地在最优路线进行逃生，通过观看模拟，可以教育培训人员在火灾发生时沉着冷静，紧张有序地进行疏散，速度不一定要最快，但是要找到正确方向，有序地疏散，可以很快抵达安全出口，保护生命安全。

3.3  BIM技术与VR技术结合的模拟演练

BIM技术的可视化与VR技术结合，可以使人戴上VR眼镜后，模拟在建筑物内外的活动，熟悉建筑内的业态分布和安全逃生路线。BIM技术的信息化与VR结合，可以使人在虚拟环境中，触碰建筑构件和设备等，随即显示相应的信息，阅读信息并结合虚拟实物，比从书本上了解的知识更加深刻。人在虚拟环境中，可快速熟悉建筑构造，学习逃生路线，学习找到消火栓和灭火器等救火设备。一系列的训练，比单纯通过书本学习更加有效，相比实地演练成本更低，而且没有次数限制，可以反复训练、反复学习。虚拟训练场景可以设置不同的模式，模拟演练各种突发火灾，在不同火灾情况下，不断地寻找最佳灭火措施、选择最佳逃生路线，反复地演练最终会形成肌肉记忆，在火灾中能够快速反应。

4  结束语

BIM的可视化、信息化特征，解决了消防安全教育培训中存在的图纸理解困难、实践训练教育成本高等问题。其中可视化教育可进行规模化普及。但BIM信息化与VR技术结合的模式还有待改进，待技术成熟，肯定能为消防安全教育培训带来变革，推动消防安全教育的普及，减少火灾带来的损失。

5  參考文献

[1] 毛天珂.大学生消防安全教育存在的问题及对策研究

[J].合肥学院学报（综合版），2018，35（1）：138-140.

[2] 刘前进.BIM技术在大型商业综合体给排水设计中的应

用：以巢湖万达广场项目为例[J].福建建筑，2019（6）：

93-96.

[3] 张婷，杨扬，杨启浩，等.利用虚拟现实 创新实验室消

防安全教育[J].实验室研究与探索，2021，40（7）：305-

308.

[4] 祁巍.虚拟现实技术在矿山救护队消防训练中的应用

[J].山西建筑，2020，46（8）：187-188.