1引言
校园火灾已成为威胁人类生命财产安全的严重灾难之一。导致火灾发生的两大主要原因，一个是当事人没有采取正确的逃生方法，二是所处建筑的防火规范不符合规定。但传统消防演练耗时长、费用高、危险性大、不能重复并且缺乏自主性。相比于传统的消防演练模式，计算机的仿真模拟不仅在时间、安全和费用上都有显著优势，还可以通过反复模拟使得演练者能够全面的掌握逃生知识和路线,提高自救效率。当火势可控时，在逃出火场的前提下掌握灭火知识技能能够将火灾所造成的危害快速地降为最低。对于增强学生消防安全意识，掌握常见消防设施的种类及其工作管理和逃生方法具有重要作用。
2项目实例模型的创建
2.1项目情况分析
教学区综合楼位于学校主体位置，集教学、科研、办公于一体。主体建筑六层，包含九个裙体建筑，地上裙体建筑四层，部分一层。主体建筑功能主要为授课教室及办公室，地上裙楼主要功能为学生科研创新工作室及创新基地。每层按照楼体单体划分，一至四层每层为四个防火分区，其他每层为一个防火分区且每个防火分区建筑面积都符合规范要求。
2.2三维模型建立
由于项目工程较大，且实际建筑为两期建筑，所以图纸信息较为分散。而需要建造模型时则需要将分散的平面模型信息进行整合。基于二维图纸进行三维模型建立，在二维图纸中能够得到墙、门、窗、房间分布含教室分布等信息。基于详细的图纸二维信息，使得建筑能在三维模型中予以建立。通过对二维信息的修改和整合，将有效信息进行整合、提取，利用revit软件将模型完整展示。对于消防演练来说，不仅室内的消防通道对于受灾对象有着重要的疏散功能，外部消防通道的设置对于消防设备及车辆的及时进入火灾现场也有着重要作用。
3逃生算法分析
Pathfinder人员疏散模拟建立在创建能使群体行走的楼层空间的理念上。Pathfinder支持.fbx格式文件，在revit当中进行模型建立后，可以将其导入Pathfinder中进行计算分析[1]。
Pathfinder有关算法分析定义1 在实体间存在相关系数矩阵A=[aij]n*n（n为实体总数，aij为第i个实体与第j个实体间的相关系数，1≤i,j≤n），将A作为邻接矩阵，可得到唯一的无向网络图G=（V,E），V为所有顶点vi的集合，E为所有边eij的集合，eij的权值为aij。
定义2 图G中利用两顶点i与j间的路径权值w（P）公式，w（P）=
。其中P为G中两个顶点i与j间的任意可达路径，w为路径P中第i个边的权值，k为路径中边的个数，r∈[1,∞]。
Pathfinder算法在运行过程中根据规则对网络图进行剪边，如下：当数据给定参数r与q时，在G中取出任意一条边eij，若i,j之间的距离数值dij小于其边权值aij，在算法应用中就会直接将这条边进行删减处理。Pathfinder算法在其运行过程中需要对数据组进行分别定义，以两组q个矩阵用作为储存的过程数据，空间复杂度为O（qn3）,时间复杂度也为O（qn3）[2]。
4系统模块设计
系统开发基于unity 3D平台完成场景搭建、火灾现场模拟以及建筑消防等信息来进行方法方式教学，使学生能够掌握消防安全知识，并增加测试环节对于学生所掌握的程度进行测评。
4.1逃生演练模块
由于综合楼房屋属性繁杂且研究精力有限，则选取一个最具备代表性的房间功能结构在最不利条件下进行分析模拟
将逃生演练者置于火灾模拟场景当中，在火灾模拟场景通过粒子系统对于火苗和烟雾进行设定，随着时间的发展，火势会不断扩大，在火势扩大的过程中，烟雾会不断的增强加大。通过触发事件设置说明对话框，来讲解火灾模拟知识的模拟过程。逃生演练者在第一人称视角中通过点击场景中设置好的消防栓固定消防器具进行火灾灭火。当火苗被熄灭后，若要进行重复演练，演练者可以通过点击安全标志来触发火灾事件的发生，以此可以达到重复演练火灾的目的。
（1）起火点情况
火灾发生在综合楼主楼五楼南侧教室，教室长15.6m,宽7.8m。能够容纳60名学生的大教室，前后共有两个高为2.7m，宽为1.5m的逃生门。由于教室具有上课条件，房间内投影仪、音响、电脑及房屋四周墙面上都具有交流电源，潜在的发生火灾情况较多。由于教室位于主楼西侧，逃生选择路线较少、楼层较高且教室容纳人员较多，因此此教室发生火灾危险性较大，火灾所造成的危险性也较大。由于讲台上等设备通产来讲是由授课教师直接操作，则选择墙面上的电源插座进行起火点模拟。
（2）火灾规模
由于教室内没有自动喷水灭火系统，其火灾发展将不会受到自动喷水系统的控制。由此计算出教室内火灾所能达到的最大热释放速率为6.23MW，由于火灾发生和发展的不确定性，考虑安全系数后选取火灾规模为8MW。
（4）疏散路线与总结报告
在Pathfinder中针对于设定教室进行人员数为30的火灾逃生模拟实验。实验在教室中设定符合实际和图纸信息的两个门，完全符合实际情况，经计算得出第一位得以逃生用时为82.6s，最后一名逃生者所用时间为195.8s。所以在本模拟情况下，在实际情况中加上心理紧张等因素，逃生者至少需要100s的逃生时间。
5总结
主要介绍了虚拟现实技术在火灾逃生中的技术要点、模块设计和开发过程。利用粒子系统逼真的模拟了实际灾害中的火灾灾害场景，保证了系统设计的真实性。
型火灾场景模型分析火灾增长系数判定火灾规模并利用pathfinder算法来对灾害逃生路径进行分析。从而得出逃生演练着的逃生安全路径与有效逃生时间。消防知识教学模块和测试功能使演练者掌握逃生知识与自救技能。虚拟仿真技术在火灾应用中具有重要的意义和前景，对特定项目进行火灾灾害模拟训练能够有效减少灾害发生所造成的危害。
参考文献：
[1]王静,王伟,柯琪材,郑梓德.基于Pathfinder的某高校图书馆人员疏散模拟研究[J].安防科技,2011(06):3-7.
[2]汤天波.Pathfinder算法优化研究[J].计算机应用与软件,2015,32(11):277-280.
作者简介：
1王玉文（1978-），性别:男，民族:汉，籍贯：辽宁省盖州市，职称：高级工程师，单位:大连船舶重工集团有限公司，辽宁省大连市，邮编：116000
2高艺宁（1993-），性别：女，民族：汉族，籍贯：河北省秦皇岛市，学历：硕士研究生，单位：大连民族大学，辽宁省大连市，邮编116000，研究方向：虚拟仿真
