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建筑消防技术虚拟仿真范文1
关键词：村镇 火灾 数字仿真 决策支持
中图分类号：tp391.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）04-0112-02
1 引言
随着信息技术的发展，利用计算机模拟火灾并进行分析，以实现火灾信息管理与应急决策支持，成为防火救灾的发展趋势。加利福尼亚大学以Pola-Alto市为试点，设计实现了火灾损失计算机模拟模型[1]；清华大学许云等对城市地震次生火灾危险性概率和城市消防指挥调度系统进行了研究；中国地震局地质研究所许建东等研究了复杂系统条件下城市地震次生火灾蔓延的数学模型；北京大学的王文俊等对城市119消防指挥调度系统的快速火警识别、车辆跟踪等问题进行了研究[2]。虽然在火灾仿真方面取得了不少研究成果，但这些研究都是基于城市进行火灾预防信息管理、数字仿真以及灾后信息分析与评估，目前，还没有针对于村镇进行的专门研究。
因此，本文首度以村镇应用为目标，基于通用的B/S系统架构，采用先进的ArcGIS技术对火灾数字仿真分析系统进行研究，使得村镇政府在有效管理基础信息的基础上，实现火灾数字仿真，为村镇政府提供直观的信息服务和决策支持。
2 系统设计
2.1 设计原理
村镇火灾数字仿真分析系统的主要功能有：建立村镇火灾数字仿真模型，实现火灾演变过程的动态模拟；建立信息管理模型，实现生命线等基础信息和抗灾设施等灾害信息的可视化管理；建立应急反应模型，实现突发事件应急决策支持；利用GIS技术的图形表达功能，实现上述结果的可视化表达。系统总体设计思路如图1所示。
建筑物、生命线工程、抗灾设施等信息通过信息管理模块，为火灾数字仿真提供信息支持；火灾形成机理是火灾数字仿真理论的基础，GIS技术是火灾数字仿真平台的核心；火灾数字仿真结果直接用于指导应急决策和安全空间规划。
2.2 系统流程
系统仿真分析功能可分为火灾危险概率分析、火灾蔓延模拟、消防应急指挥和火灾损失预测四部分。由于各个模型的运算是以其它模型的结果为参数，因此系统按照消防扑救调度模式设置模型的运算顺序和操作步骤。系统模型运算流程如图2所示。
2.3 体系结构及开发技术
系统采用基于B/S模式的WebGIS体系结构，客户端使用标准的Web浏览器与服务器进行交互，同时基于组件的思想，将系统分为可重构、可扩展的组成部分。为了更好地处理相关部分的业务需求，系统实现在B/S结构基础上进行扩充，采用三层模式作为体系结构。
用户层使用浏览器与系统交互，主要使用Ajax技术结合Html技术实现，能够实现图形化的友好界面，改善用户体验并方便用户使用系统功能。
中间层属于系统核心部分，用C#语言实现，具有数据处理灵活、功能适用、操作方便的特点，同时保证了系统的运行速度和兼容性。中间层包括表示、业务和访问三个子层。表示层为浏览器提供界面表现；业务层包括可视化信息查询与管理、火险分析、火灾蔓延分析、损失预测与归档等；访问层提供数据库存取功能，使系统能够访问属性数据和空间地图数据等不同类型服务。
数据层主要是指属性数据库和空间数据库，用于构建火灾基础信息数据库、村镇空间数据库、仿真模型库、仿真算法库和历史档案数据库等。
2.4 开发技术
系统采用Visual Studio 2008作为开发平台，编程语言为C#，同时采用ArcGIS Server9.3.1作为GIS功能服务平台。数据库采用SQL Server2005，操作系统采用Windows Server2003企业版。硬件平台选择P5，主频3.0Ghz，内存4GB，硬盘250GB。
3 仿真方法
火灾仿真模型根据建筑物相关数据以及天气和环境等信息，计算单体建筑物发生火灾的概率；在某个建筑发生火灾后，根据着火点位置以及当前天气情况，计算火势蔓延速度，并根据火灾持续时间，分析处于蔓延范围内的建筑物，为救援提供决策支持。
3.1 建筑物火险概率分析模型
根据当前天气情况对单体建筑物发生火灾的概率进行计算。
输入数据：
（1）建筑物缺省属性：是否有可燃物、可燃物可燃性等级等，为建筑物的基本数据属性，源于建筑物字典表。
：建筑物中有无可燃物，有其值为1，没有为0；
：可燃物对产生火灾的影响。
（2）天气、季节、环境等影响，采用表示。
计算公式：
为建筑j的发生火灾概率。
输出结果：。
3.2 火灾蔓延分析模型
确定发生火灾的建筑物的空间位置后，计算特定时间内火灾蔓延范围。
输入数据：
（1）发生火灾的建筑坐标，为建筑物的空间数据，源于地图。
（2）火灾持续时间。
（3）发生火灾建筑物的层高，为建筑物的基本数据属性，源于建筑物字典表。
（4）火灾发生时的风速。
计算公式：
（1）火灾蔓延速度计算
其中，V为火势蔓延速度，单位为m/s；U为风速，单位为m/s；BH为发生火灾建筑物层高，单位为m。此计算公式假设蔓延区内的燃料属性均匀同质，不考虑坡度的影响。
（2）火灾蔓延范围半径计算
其中，T为火灾持续时间。
（3）其他建筑物到灾点建筑物距离计算。
（4）
其中，为建筑物j到发生火灾建筑i的距离；和为建筑物j的经度和纬度；和为发生火灾建筑物i的经度和纬度；为地球半径。注意，确定经度纬度时许遵循以下原则：在东经取经度的正值，西经取经度负值，北纬取90减去纬度值的差，南纬取90加上纬度值的和。
输出结果：将与V进行比较，确定处于火灾蔓延范围的建筑物。
4 系统实现
4.1 建筑物火险概率分析及显示
在图3操作界面中选择天气状况后，系统自动计算出单体建筑物的火险概率并列表显示。
依据图3初步量化得到的建筑物火险概率，通过指定火险概率阈值，确定火灾隐患建筑物，并在地图中直观显示，操作界面如图4所示。其中，界面上侧列表显示超过阈值的建筑属性信息，下侧地图红色高亮显示高火险建筑物空间信息。
4.2 火点空间定位及信息显示
在图5所示的操作界面中，在地图上点击发生火灾的建筑物，界面列表显示该建筑物的属性信息，地图显示该建筑物的空间信息，同时，可在下侧的火灾信息列表中录入本次火灾的相关数据。
4.3 火灾蔓延分析及显示
在图6所示的操作界面中，使用下拉列表框选取要分析的火灾后，输入火灾持续时间，点击确定按钮，列表显示处于火灾建筑物的信息，地图红色高亮显示处于蔓延范围的建筑物群。
5 系统应用及结论
基于Web的村镇火灾数字仿真与分析系统，为村镇政府在有效管理基础设施和抗灾设施的基础上，提供火灾的数字仿真，为灾前预防、灾害应急、灾后评估提供可操作的技术支持系统，将决策支持架构在空间数据上，为村镇管理者提供直观的信息服务和决策支持，避免客观环境和人为因素造成的时间延误和决策失误，从而使财产和人员伤亡减少到最低程度。系统在辽宁省多个村镇运行过程中，反应良好，为村镇的抗灾设施建设、高危险源管理以及火灾模拟分析提供了有力决策支持。
参考文献
建筑消防技术虚拟仿真范文2
【关键词】虚拟现实技术；消防模拟训练；应用
1.前言
虚拟现实技术（Virtual Reality）简称VR技术，是20世纪末逐渐兴起的一门综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果[1]。它能利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。
目前，虚拟现实技术已经广泛应用于教育与训练、设计与规划、科学计算可视化、商业领域、艺术与娱乐等方面。尤其对于模拟训练方面，它能使学习者能直接、自然地与虚拟对象进行交互，以各种形式参与事件的发展变化过程，并获得最大的控制和操作整个环境的自由度。
2.虚拟现实技术的特征和系统组成
2.1 虚拟现实的重要特征
虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。其关键技术包括有：动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术。它具有以下的重要特征：
（1）沉浸感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。
（2）交互性，指用户与虚拟环境的对象发生互动、相互作用，并且虚拟对象能作出相应的反应的效果。
（3）构想性，是指通过用户沉浸在“真实的”虚拟环境中，与虚拟环境进行了各种交互作用，从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性的认识[2]。虚拟现实技术不只是用户与虚拟对象的接触，而且可以让用户沉浸于虚拟技术创造的环境，并汲取更多的知识，从而有利于创造性思维的产生和发挥更大的潜能。
（4）多感知性，指的是虚拟现实模拟环境创造的虚拟环境，并对用户产生视觉、听觉、感觉上的冲击。同时给用户一种身临其境的感觉。
2.2典型虚拟现实模拟技术系统的组成模块
典型的虚拟现实模拟技术系统主要由计算机软、硬件系统（包括VR软件和VR环境数据库）和VR输入、输出设备等组成，如下图1所示。
3.虚拟现实技术研究现状以及消防模拟训练中存在的问题
3.1研究现状
美国是虚拟现实技术的发源地[3]，有美国宇航局（NASA）、麻省理工学院（MIT）媒体实验室、华盛顿大学人机界面技术实验室（HIT Lab）等许多知名的研究机构，其在虚拟现实领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。
从20世纪80年代起，我国开始研究虚拟现实模拟技术。虽然起步较晚，但近年来政府有关部门非常重视，制定了开展VR技术的研究计划，而且国家重点科研计划，都把虚拟现实技术列入了重点研究项目，例如国家自然科学基金、国家重点科学研究发展计划等，而且国内的一些科学家和重点院校也已积极投入了对这一领域的研究。例如，最早开展虚拟现实工程技术研究的西北工业大学电子工程系积极开发虚拟现实和虚拟仿真等方面的研究，并取得了良好的科研成果。同时，促进了其他院校和研究所VR技术研究的发展。北京航空航天大学在2000年8月成立了虚拟现实新技术教育部重点实验室。
3.2消防模拟训练存在的问题
3.2.1消防队员心理素质
在火灾救援时消防救援人员缺乏自信，比较紧张；例如消防泵启动时略显紧张，消防工具不配套，地下消防栓扳子长度太短等。
3.2.2消防专业素质
在实际操作中，消防救援人员的操作经验的不足；例如，水龙带未完全展开就将消防栓蝶阀完全打开，使得水流高速冲击未展开的水龙带可能发生水龙带剧烈摆动，或因为水流太大造成后坐力过大使人员把持不住水枪而发生水枪伤人事故。或水枪的喷射点只集中在一个位点，没有达到整个油罐降温和将相邻油罐降温的目的，人员的站位也没有选择在上风口，在实际发生火灾的情况下很有可能对人身造成伤害。
3.2.3指挥决策素质
在目前的火灾救援系统，主要采用的是二维平面系统，并且该系统的可辨别性和可视性较差。因此，针对立体空间的特性，训练中的指挥员难以制定相应的应对方案。
4.虚拟现实技术在消防模拟训练的应用及意义
20 世纪90 年代末，我国提出了将虚拟现实技术应用于消防模拟训练的构想，并在火灾的可视化、系统交互性等方面进行了大量的研究。
4.1建筑火灾方面
清华大学防灾减灾研究所率先研究了虚拟现实技术在建筑火灾方面的模拟训练[4]。该系统的研究方面主要包括了电子消防应急预案的制作、火灾发生时群众的疏散行为以及人员疏散演练等。
VR系统模拟了真实世界的火灾环境，借助立体眼镜来感受周围建筑环境、火灾的发展状况，这让群众和消防人员能亲身体验火灾发生时和救援群众的真实感受。同时，还可以根据人们的描述来研究火灾发生时人们的心理表现，这样既可增强大众在火灾发生时的良好防灾意识，又能教育群众离开火场或采取报警、参与营救等措施。
4.2油罐火灾方面
中国人民武警察部队学院提出并研究了油罐火灾灭火指挥计算机的模拟训练系统，模拟训练系统由总指挥部、冷却灭火和供水保障分指挥部等部分组成，并以地理信息系统和火灾三维场景为计算机交互界面。该系统具有一定的智能推理和训练评估功能，可以提高指挥员对油罐火灾发生时的指挥能力和战略潜能。
在油罐火灾模拟训练中，采用VR技术可以认识设计参数与设计结果之间的关系。同时，发现设计中潜在的缺陷和问题，立即提出更严格的解决方案，进而使得整个模拟训练方案趋于完善。
4.3煤矿事故救援训练方面
太原理工大学以VRML和Java 的接口为基础，研究了对煤矿事故救援训练过程的仿真。利用该技术来模拟一个真正的矿井灾害，通过计算机软件演示使人们更具体直观的认识到矿井灾害发生的各方面因素，从而能有效及时的采取防灾和救灾准备。
矿井VR模拟技术可以不受时间、地点、天气的影响来设置灾害发生时可能出现的一些特俗情况，使得救援人员能更形象生动的记住救援场面，从而提高矿井救援人员处理灾害的决策应变水平，并把矿井灾害的伤亡和损失降到最低。
4.4森林火灾模拟系统
瑞典林雪平大学计算机信息科学系首次提出了一种基于计算机网络的“指挥、控制和通信”系统。该系统中消防模拟训练的环境为森林火灾，用户能够沉浸到计算机系统所创建的环境中，从而逼真的模拟消防救援人员、救援指挥员、等任何角色进行训练。
该VR模拟技术系统具有较好的沉浸性和交互性。它创造的环境与真实森林环境的结合，再加之与地理信息系统、全球定位系统、决策支持系统等的结合，可使救援设施的配置达到最优化。
5.结束语
随着虚拟现实技术的研究不断深入和计算机技术的发展，逐渐应用到消防模拟训练的科学计算和试验结果的真实表现、火灾安全工程设计、规划及验证、消防队培训及公民消防意识教育、安全管理和消防决策支持等方面，使人们无需完全依靠真实世界的直接试验可以感受虚拟世界中的试验。
参考文献
[1]刘浩，戴居丰，杨磊，杜忠友，刘秀婷，孙翠娟.虚拟现实技术及其应用研究[J].微计算机信息.2005
[2]张占龙，罗辞勇，何为.虚拟现实技术概述[J].计算机仿真.2005
建筑消防技术虚拟仿真范文3
建筑设备是房屋建筑不可缺少的组成部分，包括给排水、供热、通风空调、燃气、供电等设备系统，随着经济的发展和人们生活水平的提高，建筑设备在建筑中的地位越来越重要，其投资已占建筑总造价的20%～35%[1]。为培养建筑设备工程技术人才，在建筑工程技术、建筑工程管理等专业中开设了《建筑设备工程》课程，课程内容包括建筑给水排水工程、供暖工程、通风与空气调节工程、建筑电气工程、建筑智能化工程等，是一门理论和实践密切结合的专业课程。
1 课程现状
在传统的教学模式下，课程设置知识点零散，教师对教学重难点难以透彻讲解，学生对知识一知半解；教师注重知识的传授，忽略职业能力的培养；学生被动接受知识，对学习缺少积极性和主动性，学习效率低下，学习效果不理想，缺乏实践机会和操作经验，学习过程脱离工程实际。为提高教学质量，培养技术、技能型人才，学校及教师也采取了很多的方法，如使用设备教学模型、校内实训设备实操，校外实训基地实训，这些方法一定程度上增强的学生的学习兴趣，提高了教学效果，但因为设备数量有限、场地和时间限制、实操考核标准无法统计分析来支持教学等原因，教学效果有待进一步提到。
2 课程改革
为进一步提高学生的学习积极性和主动性，增强学生的动手能力，提高教学质量，并在学习过程中培养团队合作能力、自我管理能力、创新能力、应急处理能力等社会能力与方法能力，借鉴CDIO教育模式[2]的理念，我们从以下四个方面进行了综合改革：一是，重构教学内容，优化教学设计；二是，采用以项目引领、任务驱动为主，其他多种方法综合运用的教学方法；三是，采用三维虚拟教学进行沉浸式教学；四是采用赏识教育，自强故事分享，最美新闻人感悟等形式进行品格教育。
2.1 重构教学内容，优化教学设计
教学内容的选择和优化是教学改革的第一步。我们依据“分专业建立学习项目，分任务完成项目”的原则重构了课程的教学内容，将离散孤立的知识点进行充分融合，创建不同的学习项目，围绕项目设计若干开放性的任务，依据实际工作过程组织教学[3]。重构后的内容包括建筑给排水工程、采暖工程、通风空调工程、建筑电气工程基础、建筑电气工程、建筑智能化工程、建筑设备安装及施工工艺三维虚拟仿真7个项目。每个项目包括若干任务，如项目建筑给排水工程包括建筑给水系统、建筑排水系统、室内消防给水系统、建筑给排水施工图组成及识读方法三个任务；项目建筑电气工程基础包括建筑电气基础、电线电缆、建筑电气配线施工工艺、电缆敷设施工工艺、建筑电气工程施工图组成及识读方法五个任务等。
在每个任务中我们包括了四个内容――以问题形式出现的任务导入、以理论讲解形式出现的任务引领、以师生共同进行的任务实施、以学生为主完成的任务拓展。任务拓展部分设计成了两个内容--知识和技能。知识部分主要是巩固课堂所学理论，并进行资料查阅等的训练。技能部分主要以团队形式或者个人独立完成一些识图、实训操作等训练为主。在任务导入阶段学生可以思考、探讨，从而进入学习状态，之后教师讲解完成任务相关的理论知识，然后师生共同以互动的方式解决任务，最后通过任务拓展部分完成理论知识的复习巩固、知识拓展以及实践操作的训练。内容重构后的优点是在整个教学过程中是以培养学生的实际工程能力为核心，以教师为主导，以学生为主体，学生全过程主动积极参与，从而提高教学效果。经过实践，这样的教学内容设计在培养学生综合能力方面是有效的。
2.2 任务驱动为主，多种教学方法并用
在内容选取和编排上我们主要以项目为引领，以项目下任务实施为驱动进行教学组织，这种项目引领，任务驱动的教学方法能够调动学生的学习积极性，从而发挥学生教学过程中的主体作用，增强学生参与意识，提高学习效率[4]。
在具体的方法选取上，我们还注重多种教学方法并用，从而提高教学效果。如在讲述计算机网络的功能这一内容的时候，使用头脑风暴法，让同学们细数上网干什么，然后教师进行归纳总结，学生在这一过程中参与度很高。再如在讲述安全防范工程作用这一内容的时候，使用案例教学法，教师选择安防保卫的具体案例进行教学引入，从而提高学生兴趣。再比如讲解任一工程时可以借助建筑实体模型及学校中的建筑物，使用现场教学法，让学生在工程现场进行参观，教师进行讲解。综合运用多种教学方法可以提高学生的参与度，提高学生的积极性，发挥学生在教学中的主体地位，最终提高学习效率。
2.3 采用三维虚拟仿真技术，进行沉浸式教学
“实物仿真教学”虽然可以在一定程度上提高学生的学习积极性，但因时间、场地及设备数量等的限制，在具体的教学实施中的作用有限。使用三维仿真技术可以真正的实现以学生为中心，从而使教学过程转教为学。三维虚拟仿真具有三大特性：沉浸性――具有以假乱真的存在技术；交互性――可以实现人机交流；构想性――可以根据需要开发不同的信息环境。利用三维虚拟仿真教学，学生以完成一个具体的任务为总目标，根据工艺流程，选取相关材料和设备进行工作，在教学软件的提示下，依次完成目标。三维虚拟仿真教学可以真实的再现施工现场，实现逼真的施工流程及工艺细节再现；也可以做到无限循环，每个环节都可以反复操作；还可以对学生的学习过程进行实时考核，也能对信息进行统计分析。这种方法在提高学生技能，增强学生操作环节，提高学习兴趣等方面有非常大的优势。
2.4 课堂教学中的教育行为，促使品格养成。
学生在课堂教学过程中集中注意力的时间大约是25分钟左右，之后就会出现注意力分散、不认真听讲等情形。根据这一规律，我们在课堂教学中利用5-8分钟左右的时间进行品格教育。常用的方法是赏识教育法，自强故事分享，最美新闻人评论。赏识教育过程分成两个阶段――第一阶段是自我赏识，第二阶段是同桌、室友或者好朋友从各个角度赏识他，通过赏识教育，发现并表扬学生的优点，从而提高学生的自信心。自强故事分享就是某同学讲述假期或周末做兼职赚钱的故事，通过故事分享增强同学们的自立自强意识。最美新闻人评论就是评论电台、电视、网络上平凡的人做出的不平凡事迹，使同学们得到精神上的感化，进而提升品格。综合运用以上方法，除进行品格培养之外，还可以活跃课堂气氛，锻炼同学的语言表达能力。（下转第49页）
建筑消防技术虚拟仿真范文4
关键词：BIM；建筑设计；应用研究
Abstract: With the development of society and economy, the construction industry has entered a stage of rapid development, especially with the city to accelerate the process of city construction, the construction scale is expanding constantly, but in the process of architectural design, computer aided design using traditional has not kept up with the pace of development of the times, to further improve the design quality and efficiency become an important research topic of the development of the construction industry. Building information modeling (BIM) appear, solve the problems of traditional design method, greatly improves the efficiency and quality of architectural design, become a technological revolution in the construction industry.
Key words: BIM; architecture design; application research
中图分类号：文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
随着城市化进程的不断加快，城市建筑规模及范围不断扩大，加上众多新工艺、新材料、新技术的应用，使得工程建筑中存在的不确定因素越来越多，整体工程的风险因素逐渐增加。与其他的行业相比较，建筑行业中存在的不确定因素更多，其风险因素贯穿于整个的建筑生命周期，包括建筑设计、建筑施工、建筑管理等方面。随着时代的发展，建筑行业发展出现了大型化、复杂化、高层化趋势，对建筑的设计提出了更高的要求。由于技术水平的限制，几十年来，建筑行业中建筑的设计、施工、运营等环节都是通过二维设计施工图纸及平面技术文档来实现的，采用的是传统计算机辅助设计方式，效率低、协同性较差，专业之间协调与配合较差。BIM的出现引发了建筑行业的一场革命，成为了提高设计效率、加强协同设计的平台，极大提高了建筑设计的效率及质量，解决了传统技术中的不足，推动了建筑行业的快速发展。本文从BIM的概念及特点优势出发，讲述了BIM在建筑设计之中的实际应用，并对BIM发展的未来进行了展望。
一、BIM概念
（一）BIM概念
BIM，英文全称为Building Information Modeling，译为建筑信息模型。BIM并不是一个软件，而是一种概念，指的是在建筑的整个生命周期中，包括策划、设计、施工、运营、拆除各个阶段，进行建筑生产及管理数据的过程，属于提高工程建设行业各个环节效率及质量的系统工程。BIM以三维数字技术作为基础，将建筑工程中涉及到的各种信息集成为工程数据模型，可以为建筑设计与施工提供协同一致的信息。
BIM技术的出现，改变了传统的交付模式与建筑信息交流模式，创造性的建立了三维或四维的虚拟仿真模型，这种三维或四维虚拟仿真模型的出现，对建筑设计的思维方式、建设设计的方法及协作过程产生了极大的影响，从根本上改变了建筑设计模式。
二、BIM的特点优势
BIM具备优化性、可视化、模拟性、协调性、可画图性等众多特点与优势，可以在不同的建筑项目参与者、不同的软件之间进行信息交流、分享，提供极强的协调能力，加强各个环节的配合效果，提高生产效率，加强质量控制，对于提高整体建筑工程的效率及质量发挥着极为重要的作用。综合分析BIM的优势特点可以发现，BIM技术的出现，改变了传统的绘图方式，开始向数据库发展，并将二维设计转化为三维动态可视化设计，具备极好的分布式模型。
（一）绘图转化为数据库，三维动态可视化设计代替二维设计
在BIM技术未出现之前，建筑行业主要是依靠传统的二维CAD设计进行各种资料的提供，如建筑的详图、立面图、平面图、剖面图与设计说明，材料使用表等，都是通过二维设计图纸的方式进行信息传递，展示建筑设计成果。但这种传统的二维设计方式存在着较多的弊端。首先是其设计量十分的大，尤其是随着城市建筑越发的复杂化，对建筑设计的图纸要求更为精细、准确，但在进行二维CAD设计时，经常会出现信息偏差，在各种复杂的剖面图、立面图、平面图及详图之中，传递着重要的信息，一旦信息出现偏差，就会造成建筑在施工过程中出现较大问题，如机电管线碰撞甚至是错位的现象，影响整体工程的质量及品质。时代的发展及各种标志性建筑的出现，建筑的内部空间及结构越发复杂，造型越发独特，继续使用传统的二维CAD设计方式进行建设设计，将会引发一系列的设计表达及协同问题，很难保障建筑设计中精确性。采用传统的二维CAD设计方式进行大型工程项目的设计，会导致各个工程中存在较多的设计图纸，而对于整体的建筑设计来说，每一个项目的设计图纸都是一个相对独立的部分，一个单独的系统，很难将众多单独的单元进行整合，形成资料分散，为集中资料进行整体建设设计的理解，还需要通过专业技术工程师的解读，出现了建筑设计与各个专业之间的协调与配合问题，导致设计意图不能很好的被施工单位所理解，影响整体工程的协作，引发一系列的工程问题。
而BIM建筑信息模型的出现，解决了设计中各个项目独立的状态，将所有单元的设计集成为数字化数据库，极大的推动了建筑行业的发展。BIM技术将建筑项目所有功能及实体特征展示在数据库之中，这个数据库为中央存储库。建筑项目所有的成员及各个单位都可以通过中央存储库进行信息的交流、共享，提高了建筑施工过程中各个单位及专业的协作度、项目整合度。BIM技术实现了三维动态可视化设计，将传统的线条设计方式以三维立体实体图的形式展示出来，对于优化建筑设计，提高各个专业之间的协调与配合发挥着重要作用。
（二）BIM分布式模型
在当前建筑行业中，通常使用的是BIM分析工具与BIM创作类工具相结合的分布式模型，建筑项目中一些单独的模型需要由设计单位及或施工单位进行制作，主要包括设计模型、施工模型、施工进度模型、制造模型、操作模型等。这些分布式模型都属于BIM数据库，可以为工程项目施工过程中提供较多的分析工具，如模型检测工具、进度安排工具、估算工具等，可以为设计人员优化设计、协同设计提供极佳的平台。
三、BIM在建筑设计中的实际应用研究
（一）复杂形体设计及建造应用
BIM技术的出现，对于复杂形体设计及建造应用存在着极为重要的作用。通过BIM技术，可以针对复杂形体建筑进行数据上的验证及整合，实现多维曲线设计，以立体形式将设计成果展示出来。建筑信息模型的出现，让现代建筑师可以更加充分发挥自己的创意，展示构思，可以直接的查看设计建筑的效果，进一步优化设计效果，达到建筑设计的新境界。同时，通过BIM技术，可以将复杂的建筑项目进行每一个单元每一个结构的三维模型分析，并进行模块设计或修改，极大的减少了建筑设计中存在的信息误差。
（二）综合管线设计与管网综合排查
随着现代建筑的功能日趋复杂，建筑体量不断扩大，建筑中存在的机电管网更是错综复杂，在进行建筑设计时，为保证建筑质量及品质，需要做好综合管线设计，避免出现管线相撞、管线交错、管线施工不当等现象，在传统的建筑设计方式中，建筑管网设计只能通过人力目测的方式进行检测，方式单一，且容易出现管线相撞或交错现象。通过BIM技术中管网检测功能，可以直观的将建筑管网生成三维模型，并分布在建筑模型之中，通过检测功能，系统自动检测出管网设计不当、管线相撞与交错部位并进行标注，极大提高了管网检查效率，保障管网设计的质量。
（三）消防性能优化设计
随着超大型、超高型建筑的不断涌现，采用传统的规范设计很难满足建筑的消防要求。通过BIM技术，采用消防性能优化设计，实现消防设计的最优化、科学化、合理化。在消防性能优化设计中包括有毒气体扩散时间、建筑材料耐烧极限、疏散距离及数字化模拟人员疏散时间等各项设计，并为实际应用提供最佳的疏散方案，维护人们的生命安全及建筑安全。
（四）其他
BIM在建筑设计中，不仅可以针对建筑内部进行分析，还可为场地规划等提供大量计算分析，为场地设计发挥巨大作用；进行BIM模拟实验，可以及时发现建筑中存在的问题等。
四、BIM在建筑设计中的实际应用展望
随着城市化进程的不断加快，我国城市建设不断进步，将BIM应用于建筑设计之中，可以有效提高设计的质量与效率，极大地推动了建筑行业的资源优化，在实际应用中获得了良好的经济效益及社会效益，BIM作为建筑设计的一场革命，将引导建筑行业进入到BIM设计时代，不断推动建筑行业高质量可持续发展。
参考文献：
[1]罗智星,谢栋.基于BIM技术的建筑可持续性设计应用研究[J].建筑与文化,2010,(2):100-103.
建筑消防技术虚拟仿真范文5
每年各个国家都在防灾教育培训上花费重金，尤其是消防和地震逃生教育上。在国内无论是在工作过程中还是学校环境中都经常受到各种各样的安全教育。中国人口众多，在形式上大多以影音文字Y料的宣传为主，不要说大型实景逃生演习，甚至有机会亲身接受与消防官兵面对面讲解学习的人都很有限。而在这个领域，虚拟现实技术在安全教育培训上提供了很大的帮助。以校园安全教育为例，尤其是在中小学，校园环境中的主体以低龄的幼儿和青少年为主，尚都是一些非行为能力人，在平时活动和安全演练中尚容易发生风险，更遑论真正面对突发灾难。
专业从事虚拟现实安全教育的东湃互动创始人梁德勇向《 中国信息化周报 》记者介绍到：“在传统的安全逃生演练中，老师会刻意告诉孩子们这个培训是假的，逃跑的时候一定要注意安全不要慌张，以免发生踩踏事件。这样一来，孩子们在逃生的培训教育中，没有灾难来临的真实感，完全达不到安全教育目标。”同时，就此相关问题《 中国信息化周报 》记者与梁德勇展开采访交流。
中国信息化周报：那VR火灾安全培训教育是更让学生能感受到一种真实感吗？
梁德勇：为了避免安全演练中存在的风险，VR虚拟现实技术可以营造出一种高仿真火灾现场的虚拟三纬场景，并模拟火灾中容易出现的各种突发场景。在演练火灾逃生的过程中，能为学生提供更好更真实的体验，让安全知识立体地呈现在学生的眼前，在激发学生兴趣的同时，提升效率，寓教于乐。
中国信息化周报：地震环境是现实中很难模拟的灾难场景，如何在地震发生的时候安全逃生，是中国地震局一直在进行创新的课题。东湃VR虚拟现实技术的地震安全教育产品在培训过程中是怎样实施的呢？
梁德勇：目前结合东湃VR虚拟现实技术，通过VR虚拟头盔，让体验的人们在一个安全的培训室里，身临其境地体验地震发生的情景，形象生动，每个体验者都很惊奇，体验完后都感慨自然灾难的可怕力量，也让更多的青少年学生，有机会掌握更多的地震安全常识。
中国信息化周报：同传统地震逃生安全教育相比，VR地震逃生产品有哪些优势？
梁德勇：大型自然灾难的来临，是普通人不能承受的经历，知识要点的传播只是VR虚拟现实安全教育的一个目的，更关键的是整个氛围的感受，心理上的抗压培训。 很多地震培训中心，有真实的地震后的场景复原。老师们反映，这种真实的地震场景在整个大的正常环境下，只是一种舞台剧，孩子们在体验现场地震课时，感觉也还是在演戏，不能从心理上让孩子们有真实的震撼，达不到培训教育的最终目的。通过VR虚拟现实进行安全教育的关键在于零风险培训，成本极低，并且可以重复体验培训，在日常的培训中获得大数据，供后期分析预测。
中国信息化周报：VR安全教育市场发展程度如何？在这个市场上，除了消防和地震产品，还能做什么？
建筑消防技术虚拟仿真范文6
关键词：虚拟现实技术；建筑设计
建筑是人类历史文化的载体，任何时代，建筑都以其感人的形象展现出它的风貌，反映它所包容的各种信息和内涵。一个建筑师怎样才能将自己的设计理念形象直观地展示给公众面前以供评赏呢？虚拟现实技术的介入，使这个问题得以解决。
随着建筑师对计算机应用的深入，计算机在制图、管理、建模、表现、信息存储与查询等各个方面的作用正逐步变得清晰起来。这些逐步清晰的影响叠加在一起，勾勒出一个工作方式的轮廓：以数字化的设计媒体为基础，依靠计算机网络实现信息的交流，以数字信息的交换替代原先图纸的物理交换。虚拟现实技术是计算机软件技术发展的成果，它的出现和在建筑设计领域的应用为建筑师提供了更为广阔的设计方法。它改变了建筑师的工作方式，设计者可以漫游于虚拟的场景之中或之外来体味对建筑空间的感受，及时对设计做出修改和补充，从而迅速、准确地对比各种设计方案的可行性。虚拟现实为业主与建筑师间的沟通架设一个“虚拟”的桥梁，使建筑师不断与业主交流，以达到业主满意，避免了建筑师很多不必要的重复劳动。[1]
1、虚拟现实技术
虚拟现实技术（Virtual Reality,既是大家熟悉的VR）又称灵境技术，是20世纪末发展起来的一门涉及众多学科的高新技术，它集成计算机技术，传感技术，仿真技术，微电子技术为一体。一个好的虚拟现实环境是由计算机图像学，图像处理，模式识别，多传感器，语音处理，网络等技术所构成的大型综合集成环境。虚拟现实技术作为一项实用技术，在建筑业中有着广阔的应用前景，它将带给我们一个崭新的天地。
2、虚拟现实技术特点
虚拟现实技术从本质上讲就是一种先进的计算机用户接口技术，它通过给用户提供视觉，听觉，触觉，嗅觉，味觉等各种直观而自然的实时感知交互手段，最大限度地方便人机的交互操作，而不再需要进行繁琐的敲打键盘输入，提高了整个系统的工作效率。
虚拟现实技术有三个基本特征：沉浸感，交互性，构想性。其中沉浸感是指虚拟现实系统不再像传统计算机几口一样，用户与计算机的交互方式已经是自然的，就像现实中人与自然交互一样，完全沉浸在通过计算机创建的虚拟环境中；交互性是指虚拟现实系统区别与传统三维动画的特征，用户不再被动的接受计算机所给予的信息或者是旁观者，而是能够使用交互设备来操纵虚拟物体，以改变虚拟世界；构想性是指用户利用虚拟现实系统可以从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性的认识，从而深化概念和萌发新意。[2]
3、虚拟现实技术在设计领域中的应用
3.1 在建筑设计中的应用
在建筑设计学科领域，建筑师除了用部分语言文字来表达之外，更多的是用线条来表达其设计理念，如果不是专业人士，则很难与其沟通。因此，为了让公众明白和了解，设计师只能通过透视图，以一种表面的建筑外形来表达他的设计意图，而这则具有一定的局限性，如果我们借助虚拟现实技术，将我们用CAD工具制作的数字化模型投入到虚拟现实环境中，可以让设计师及公众从不同的角度去审视或观赏建筑的外部空间形象。例如，荷兰Eindoven 大学的Calibre 研究院应用虚拟现实技术在河中小岛上设计了一栋博物馆，其坐落在河边的斜坡上，可以俯瞰小岛，同时也可以考虑山坡的轮廓，加上建筑的细节，如门窗的设计，来表达那充满自由曲线的外部形体,充分表达了其设计意图。如果我们用传统的设计方法来表达，则具有一定的难度，虚拟现实技术的应用，会让我们在设计中发现潜在的缺陷和问题。所以虚拟现实技术在建筑设计中的应用是十分必要的。
3.2 在室内装饰中的应用
室内装饰阶段，标志着工程项目已经临近了竣工日期，这时，工程一般非常紧，可能会出现无法预期的问题，导致延长工期，造价增加。运用虚拟现实技术则可以在计算机上提前模拟出需要的效果，这样我们就可以提前预知一些问题，如，房屋空间的比例尺寸，消防安全性，色调上，以及光照效果等。只要花少量时间在计算机上修改，就会使上述可能会出现的弊病得以避免。
3.3在景观园林中的应用
景观园林对于环境变化的前瞻性和周围景物的关联性要求很高，因此在动工之前就必须对完工之后的环境有一个明确的，清晰的概念。通常情况下，设计者会通过沙盘，三位效果图，漫游动画来展示设计效果，供公众来理解和感受，以上的传统展示方式都有不同的优缺点，但有一个共同的缺点，即不能以人的视点深入其中，得到全方位的观察设计效果，而运用虚拟现实技术后，可以任意角度，真实的看到设计效果，身临其境的掌握设计师的设计意图。[3]
3.4在展示设计成果中的应用
虚拟现实展示设计是一种对现实的超越和丰富，当代科学技术的发展，为这种展示形式提供了条件和路径，虚拟现实展示手段在一定程度上满足了数字化社会人类对多媒体的展示、传播要求。作为一种新的多媒体数字展示手段，虚拟现实展示设计在未来相当长的一段时间内，特别是多媒体信息展示中，将起到越发重要的作用，随着CAD人工智能，多媒体等技术的进一步发展，虚拟现实展示设计也将会朝着多元化、一体化方向发展，交互方式更加自然，创新设计的手段将更为先进、有效，可以说从整个设计发展趋势看，虚拟现实展示设计代表了现代信息展示模式的发展方向。
4、虚拟现实技术对建筑设计的影响
传统的建筑设计，建筑师是以笔、纸和计算机制图来完成的，通常情况下，建筑师按自己的经验对设计进行把握，有时设计会出现一些偏差，使其设计思维受到了一定的局限。
虚拟现实技术提供的崭新的信息交流界面，是其它传统设计方式无法比拟的，设计者可以从任意角度观察虚拟物体的三维效果（空间的造型，物体的色彩，大小，材质等）。其提供的实时三维场景调整，信息查询及多媒体信息集成等技术，为方案的设计风格，造型手法和信息展示提供了强有力的支持。在虚拟环境中，虚拟环境拓宽了建筑师的想象力，提高了设计能力，可以帮助建筑师设计出多元化的设计方案，提高设计质量。虚拟现实技术的发展前景十分诱人，在某种意义上讲，它改变了人们的思维方式，改变了人们对自己，对他人，对世界的看法，对建筑师而言，这些改变也就意味着新的设计思路的诞生。
5、总结
在虚拟现实系统中，人们仿佛置身于一个完全真实的环境中，使得建筑设计能够突破“平面，立面，剖面”的刻板设计模式，进入一个更直观更生动的层面。由于我国虚拟现实技术发展相对较慢，在技术和应用上还有很多问题，这些不足主要体现在软硬件设备要求较高，价格昂贵及建筑设计与虚拟现实技术的融合问题等。但愿建筑设计人员不拘于传统的设计方式和设计理念，虚拟现实技术在建筑设计实践上的普及将指日可待。到那时，我们可以在虚拟环境中逃避现实的喧嚣，可以感受过去的旷古和未来的辉煌。
参考文献：
[1]韩建华.虚拟现实技术在建筑表现中的应用研究[J].华中建筑，2012(03):69-71.
