淺探虛擬現實技術在隧道救援訓練中的應用

陳世娥

摘 要 虛擬現實技術具有沉浸性、交互性、想象性等特征在各領域都有很大的應用前景，由于隧道救援訓練在現實中受到訓練條件的制約，很多訓練無法開展，本文從隧道救援的環境、裝備、技術訓練、指揮、演練等程序上探討虛擬現實技術在隧道救援訓練上的應用。

關鍵詞 虛擬現實技術 隧道救援 訓練

中圖分類號：TP391.9文獻標識碼：A

虛擬現實技術本質是通過計算機圖像構成的三維數字模型，生成一個以視覺感受為主，聽覺、觸覺、嗅覺為輔的人工環境，從而使得使用者產生一種沉浸于這個環境的感覺，并與之發生“交互”作用。自該技術產生以來一直受到媒體的追捧，近幾年更是在民用上大展拳腳。隧道救援是開展救援工作的一個重要組成部分，打牢隧道救援的技能基礎，提高運用所學的隧道知識解決實際問題的能力，對培養救援技術專業人才具有重要的支撐作用。

1隧道救援訓練對虛擬現實技術的現實需求

當前隧道救援訓練存在訓練環境不好構筑、訓練裝備少、多背景下訓練難、組織指揮策略難到位等問題，運用虛擬現實技術能夠輔助隧道救援技術訓練，彌補訓練難到位的問題，提升隧道救援訓練效果。

1.1訓練風險難把控，危險系數高，部分課目不敢訓

隧道災害發生后，隧道結構往往遭到破壞，內部環境發生變化，易發生次生災害，開展救援工作前需對隧道內外環境、隧道結構進行的評估，條件適合后方可開展救援工作。對于開展救援工作訓練：一是真實的隧道環境危險。不管是正在施工的環境或者是已經投入使用的隧道環境，因為安全因素的制約都不大現實;二是裝備使用危險。隧道搶險的加固、支撐、搶通等訓練項目涉及的裝備基本都是大型裝備，使用難度大，需要多人協作，稍有不慎可能造成安全事故。

1.2訓練環境難于構筑，裝備不到位，部分課目訓不了

一是環境難于構筑。隧道救援受空間、時間、氣象因素限制大，保障比較困難，造成在實施隧道救援訓練過程中，停留在簡單的技術操作上，缺乏隧道災害發生預測、災害等級評估、及時救災等實戰化訓練，形成訓練短板，制約隧道救援在實戰中的現場處置能力的生成。二是訓、用裝備不一致。隧道救援訓練裝備多數大、重、貴，現階段隧道救援編配的訓練裝備多數沒有落實到位，受訓者對于多數的裝備僅僅停留在資料上的學習，沒有訓練到位，造成了受訓者進入崗位后需要重新進行學習訓練才能進入工作模式。

1.3訓練組織受限較多，訓練手段單一，部分課目訓練層次低

組織隧道救援訓練受到場地、裝備、氣候、時間等諸多因素的制約，訓練過程中存在，一是訓練手段比較單一。當前隧道救援訓練層次比較低，有些課目只講解理論，不會操作;能訓的課目難的走過場，不精不細;大量存在只練技能，不練戰術;更是缺乏與其他專業分隊的一體化聯合聯訓;二是現代技術手段綜合應用不足。訓練中用到的模擬仿真系統各自為戰，技術訓練只管技術訓練，戰術訓練只管戰術訓練，受訓者形成不了綜合戰斗力。

1.4思想不重視，訓練標準低，部分課目訓不到位

在執行救援任務中，參加隧道救援任務概率較低，思想上放松，麻痹大意，在進行隧道救援訓練中就出現部分科目不訓，或者為了安全降低訓練難度。存在“就易不就難”“有所訓有所不訓”“點到為止”等現象。比如攪拌機、壓路機，有些單位配了，有些單位沒有配，已經配發也是擱置到報廢，沒有配發的單位就停留在概念上的一個名詞，知其然不知其所以然。

2虛擬現實技術在隧道救援訓練中的應用

虛擬現實技術能夠打破時間、空間、裝備、環境等因素的限制，通過模塊導入和相關配件達到人機交互的目的，使訓練者能夠親身經歷、感受和操控，既解決了訓練條件的問題，也節約了訓練成本，還規避了現場觀摩的風險，在使用過程中有很大的現實意義。

2.1應用于構建虛擬訓練環境，提升“浸入感”

相比于傳統的二維成像或者沙漠描述環境的方式，利用虛擬系統中的三維成像技術（氣候、隧道結構、交通情況和救援裝備等）、聲音庫（災害的聲音、車輛的摩擦和汽笛聲、受難者的恐懼呻吟聲等）、嗅覺庫等制造一個“真實”的救援環境，受訓者通過顯示設備和佩戴仿真眼鏡浸入其中。通過觸摸傳感器并借助輔助裝備對進入環境進行實時交互，比如，受訓者在使用隧道救援裝備時，手有抓握的感覺和重量的體驗，并且裝備能夠隨著人的移動而移動。

2.2應用于模擬救援裝備操作，提升“真實感”

對于展開救援使用的大型裝備，和重型工具，可以通過虛擬現實技術中的數據庫提供，數據庫里面的工具無論從外觀還是里面結構，以及使用感覺都跟真實差別不大，有效緩解訓練裝備不到位的問題，還能使受訓者得到有效的訓練，避免了安全事故，提升安全率。

2.3應用于訓練專業救援技能，提升“安全感”

救援人員接到救援任務以后要迅速帶上裝備，奔赴一線場地，第一時間打通生命通道，解救被困的人員，要求救援人員要加強技能和適應性訓練。救援裝備的操作具有很強專業性，在訓練過程中，很多受訓者剛開始會有畏難的情緒，可以利用虛擬系統，使受訓者在虛擬環境中進行重復性的技能操作，熟悉裝備，就算誤操作也可以回頭重新開始，這樣做可以減少裝備的損耗、減少誤傷、增強受訓者心理的適應性。

2.4應用于訓練指揮員決策判斷，提升“指控感”

傳統的指揮手段很難讓指揮員對整個救援進程有一個全局的認識，虛擬現實技術可按照真實隧道救援實戰流程，構設指揮課題環境（參與救援的人員、受困群眾、地理條件，災害等級、氣象及隧道內條件、交通情況等因素），進行分隊各級指揮研練，提高各級指揮員協同水平，切實提高實戰化水平。如班長可以對班組行動人員分工劃分、裝備選用、方法選擇、情況處置等內容進行指揮訓練;連排長，可以對小組間協同，信息偵察、情況研判、救援方案運用等進行訓練;交通大隊長，可開展對快捷指揮法、行動指揮規范、情況處置等進行訓練。

2.5應用于隧道救援演練，提升“全局感”

利用虛擬現實技術，開展救援的實戰化演練，可以實現訓練模式的變革。一是利用虛擬平臺的模塊拓展，增加新情景和內容，例如通過隧道內的空間、濕度、災害類型、環境、噪音的精準建模，并通過預先的預仿真訓練，能夠提升救援人員在陌生地域展開救援的人裝結合能力;二是結合網絡技術、圖像處理、傳感器等技術，可以實現救援人員和各級指揮機構的聯演聯訓，開展紅藍對抗，甚至可以組織虛擬機構和真實救援分隊的對抗訓練，檢驗救援方案的有效性與合理性;三是利用通信模塊，促進警地協同。一個救援行動往往是軍地共同合作，公安、電力、交通、運營商、環保、氣象、水務、應急救援部各種應急力量的參與，通過平臺使災害信息的實時共享，減少指揮環節，為救援贏得寶貴的時間，搶占生命的通道。

3虛擬現實技術在隧道救援訓練中應用應把握的幾個問題

虛擬現實技術為隧道救援訓練提供很多的便利，在應用過程中也不能一味的強調技術的便利，應該在現實基礎上，合理設置參數，提升效費比。

3.1要注重與實際訓練手段相結合

虛擬現實技術只是虛擬的出來場景環境，可以作為訓練的延伸，也可作為適應性和重復性訓練，但是不能完全替代實兵實戰。一方面身體體驗感不同。在隧道救援的現場，時刻處在危險的邊緣，自然、裝備給予身體的痛傷是常見的，而在虛擬環境中就不會有身體上的傷痛。另一方面面臨的壓力不一樣。在大自然面前，人的力量是微小的。當真正的災害來臨時，面對隧道內坍塌滾落的石頭、熊熊的烈火、泄露的化學危險品，面對逃離的群眾，作為逆行者面對的心理壓力和聽視覺沖擊，在虛擬環境中體驗不到的。

3.2要注重與實際技戰術要求相結合

利用VR技術開展隧道救援訓練，虛擬系統是訓練的一種重要形式，也就是說訓練系統有著舉足輕重的重要。選擇訓練系統的質量要注重系統的科學性，從隧道的地理環境、地質結構、巖層類型、結構特征設置系統參數，救援級別對應的措施、裝備、人力應該設置合理，不能為了難而增加難度，或者隨意減低標準，給受訓者于錯誤的誤導。

3.3要注重與經濟效益相結合

虛擬現實整套系統的架設，包括軟件的開發，傳感器、頭盔、三維眼鏡、體感衣服、感應手套、動態控制器、動作捕捉器等外圍設備，全部配發下來，價格不菲，是一筆較大的投入，因此在實際操作中根據經費預算，采取合理的配套，既能達到訓練的效果，也要做到最大的經費優化。

參考文獻

[1] 冷振宇.VR技術在步兵分隊戰術課程教學中的應用分析[J].南昌陸軍學院學報，2016（04）.

[2] 邊瑞.基于“VR”技術的警務實戰訓練應用研究[J].遼寧警察學院學報，2017（03）.

[3] 王龍洲等.淺析VR技術在汽車實戰化訓練中的應用[J].國防交通，2017（01）.