Владивосток, Приморский край, Россия
Россия
ББК 74 Образование. Педагогическая наука
В деятельности по тушению пожаров и проведению аварийно-спасательных работ практическая подготовка играет первостепенную роль, позволяя спасателям быть постоянно готовыми к действиям в случае крупных инцидентов, аварий или чрезвычайных ситуаций. Цель статьи – раскрыть практическую подготовку спасателей с помощью современных средств обучения, результатом которой является их профессиональный отбор и подготовка спасательных команд, которые будут действовать в критических ситуациях. Предметом исследования выступили технологий виртуальной реальности, которые возможно использовать при обучении пожарных и спасателей. Помимо классических методов обучения, а именно тренировок в непригодной для дыхания среде необходимо внедрение современных средств проведения практических занятий. Виртуальная реальность все чаще используется в обучении во многих сферах деятельности, учитывая тот факт, что в виртуальной среде можно легко смоделировать опасности, которые невозможно создать в реальности (взрывы, пожары, падения с большой высоты), и, таким образом, перебороть страх перед такими опасностями. В данной статье представлен метод подготовки пожарных и спасателей для ликвидации пожара, проведению аварийно-спасательных работ в токсичных/взрывоопасных/ средах с использованием системы обучения виртуальной реальности и оборудования, с помощью которого можно контролировать физические возможности спасателей, а также их физиологические параметры. Кроме того, с помощью системы виртуальной реальности можно контролировать способность и манеру поведения спасателей в замкнутом пространстве, чего очень сложно добиться при обучении на обычных объектах в непригодной для дыхания среды. Возможности тренажеров виртуальной реальности позволяют создавать сценарии тренировок, подчеркивающие степень физической подготовки спасателей, с учетом их физиологических параметров, которые отслеживаются на протяжении всей тренировки.
пожар, технологии виртуальной реальности, практическая подготовка, обучения
Практическая подготовка пожарных и спасателей по тушению пожаров и проведению аварийно-спасательных работ играет первостепенную роль в осуществлении профессиональных действий в реальных условиях. Ежемесячные тренировки в основном направлены на развитие двигательных навыков, физических и психических качеств спасателей, способов использования ими средств защиты органов дыхания, основных факторов успешного проведения работ.
Во время обучения особое значение имеет возможность тренировки в зоне ограниченного пространства, а также мониторинг психофизиологических факторов спасателей, таких артериальное давление, насыщение крови кислородом, постоянный замер пульса, это те факторы, которые невозможно контролировать во время обучения в собственных помещениях теплодымокамеры или иных тренажерах.
Оптимизация методов обучения, внедрение новых технологий и их активное внедрение в процесс подготовки специалистов становится одним из важных направлений. Использование новых технологий решающих профессиональные задачи способствует улучшению качества подготовки профессиональных пожарных и спасателей, так как от качества подготовки зависят жизнь другого человека и самих пожарных и спасателей. Использование виртуальной реальности позволяет создать более высокий уровень подготовки по сравнению только с классическими методами обучения, являясь дополнительным методом обучения и практической подготовки персонала по проведению аварийно-спасательных работ в токсичных/воспламеняющихся/взрывоопасных средах, но который не может полностью заменить реальные тренировки с использованием изолирующих устройств. В виртуальном пространстве, прежде всего, можно проверить теоретические знания спасателей, создавая сценарии опасных событий и наблюдая за тем, как действует команда спасателей.
Прежде чем спасатель приступит к спасению пострадавшего или тушению пожара, он должен надеть устройство защиты дыхания и проверить его основные параметры. В связи с этим в рамках обучающей системы виртуальной реальности необходимо создать и отрабатывать сценарий по одеванию и проверке устройства защиты дыхания на сжатом воздухе. Поскольку важную роль в реализации сценария с использованием виртуальной реальности играет то, как спасатель привык пользоваться VR-оборудованием (контроллеры, гарнитура с очками), а также учитывая тот факт, что в пожарно-спасательных подразделениях средний возраст персонала относительно высок (персонал менее знаком с VR-технологиями), мы не будем учитывать время, в течение которого спасатель надевает и проверяет устройство защиты дыхания, а обратим внимание на порядок надевания устройства и его проверки в соответствии с действующими процедурами.
Рис. 1. Сценарий примерки и проверки средств защиты органов дыхания.
Поскольку сценарий выполняется с помощью программного обеспечения, мы можем позволить спасателям, выполняющим сценарий надевания и проверки изолирующего устройства, пройти весь сценарий и в конце его представить любые нарушения, которые не соответствуют правильной процедуре. Кроме того, спасатель не сможет выполнить последующий шаг в этом процессе надевания и проверки, пока предыдущий шаг не будет выполнен правильно
Если сценарий, касающийся установки и проверки устройства защиты дыхания в реальности, выполнен правильно, можно переходить к следующему этапу обучения с помощью системы VR-тренинга, а именно к сценарию, в котором спасатель должен пройти через тренировочный полигон в замкнутом пространстве, воспроизводящий в уменьшенном масштабе промышленную зону с закрытыми пространствами, трубами, резервуарами, кабельными каналами, пандусами, а также различными блокирующими устройствами, затрудняющими прохождение.
Учебный сценарий проводится в соответствии со стандартными процедурами и включает следующие этапы:
- информирование спасателя об основном происшествии и задании, которое ему предстоит выполнить;
- оснащение защитным устройством для дыхания, которое было установлено и проверено в соответствии с предыдущим сценарием;
- умением использования устройства обнаружения газа;
- вход на полигон и измерение газов с помощью детектора, предусмотренного как на входе, так и на всем маршруте;
- на всем маршруте постоянный контроль давления воздуха в баллоне со сжатым воздухом, а также встречающихся факторов окружающей среды (дым, влажность, огонь или раскаленные участки и др.;
- движение по маршруту, установленному в начале сценария, принятие решений если на маршруте обнаружены взрывоопасные газы, превышающие максимально допустимые пределы или иные нештатные ситуации.
Сценарий тренировки включает в себя перемещение в виртуальной системе с соблюдением высотного режима трассы, подъем по лестницам резервуаров, подъем/спуск между уровнями на полигоне, отработку навыков использования контрольно-измерительного и газового оборудования.
Если спасатель не выполняет упражнение правильно, сценарий обучения выдает предупреждения или он не может продолжать движение, пока не выполнит правильные действия или не примет правильное решение. С помощью аппаратного оборудования (ноутбука) во время обучения можно вводить некоторые дополнительные опции, такие как:
- опция дыма, которая делает видимость на полигоне все более и более низкой, чтобы проверить реакцию спасателя на такой инцидент;
- опция взрывчатых газов, превышающих максимально допустимые пределы, которая подразумевает выход спасателя (соответственно, спасательной команды) из зоны — с помощью этой опции проверяются навыки принятия решений спасателями, соответственно, руководителями команд. Проведение таких тренировок с помощью системы обучения VR дает возможность повысить безопасность действий спасателя, проверить определенные реакции в экстремальных ситуациях (взрывы, плотный дым, концентрация газов выше допустимых пределов), ситуациях, которые очень трудно или даже невозможно достичь в реальных условиях.
Специфика тренировок на таком тренажере отличается от тренировок, которые спасатели проводят в собственных помещениях или теплодымокамерах, благодаря оборудованию, которым он оснащен, позволяет постоянно контролировать физиологические параметры спасателей (пульс, насыщенность крови кислородом, артериальное давление, количество потребленных ккал и т.д.).
В то же время в отсеке ограниченных пространств можно создать атмосферу с ограниченной видимостью, нагнетая в пространство дым, высокую температуру, высокую влажность, шумы, характерные для катастроф.
Первый сценарий тренировки на мобильном тренажере предусматривает регистрацию спасателя (досье спасателя) в базе данных лаборатории (фамилия, имя, номер удостоверения спасателя, если он проходит переподготовку, давление воздуха в баллоне). После регистрации в базе данных спасатель проводит часть тренировки в фитнес-зоне, проходя по очереди каждый тренажер (бесконечная лестница, велоэргометр, степпер, беговая дорожка и велосипед) в течение 4 минут, каждый из которых имеет заранее заданные характеристики (скорость, наклон, количество подтягиваний, пройденное расстояние и т.д.), то есть все спасатели будут работать в фитнес-зоне в одинаковых условиях.
Система телеметрии, которой оснащен тренажер, будет постоянно контролировать физиологические параметры спасателя перед началом тренировки, имея возможность установить минимальное и максимальное значение частоты сердечных сокращений на панели управления, и если спасатель выходит за эти пределы, раздаются звуковые сигналы, и тренировка прекращается для данного спасателя.
Через панель управления можно отслеживать энергию, потребляемую каждым спасателем на каждом отдельном типе фитнес-устройства. После того как спасатель пройдет через все пять фитнес-устройств, он войдет в отсек замкнутого пространства и дважды пройдет лабиринт замкнутого пространства, первый раз при нормальной видимости без дыма, а второй раз - когда отсек будет заполнен дымом, при включенном тепловом сопротивлении, с включенными стробоскопами и динамиками, воспроизводящими звуки бедствия. По окончании этого сценария тренировки в личном деле спасателя будет зафиксировано давление сжатого воздуха в баллоне устройства в конце тренировки, максимальные значения частоты сердечных сокращений, зарегистрированные спасателями во время тренировки, затраченная энергия путем сложения килокалорий, зарегистрированных устройствами, где это возможно, и общее время тренировки.
Если есть спасатели, которые израсходовали весь запас воздуха в баллоне и не успели пройти все описанные ранее этапы тренировки, то время окончания тренировки будет дополнительно занесено в их личное дело. Другой сценарий тренировки на мобильном полигоне включает в себя те же этапы, что и предыдущий, в части заполнения личных дел спасателей и тренировочной части в отсеке с тренажерами, но в отличие от первого сценария часть лабиринта в замкнутом пространстве будет выполняться всеми спасателями до полного израсходования запаса сжатого воздуха в баллоне, а время эффективного использования изолирующего устройства в условиях тренировки будет занесено в личное дело спасателя. Этот сценарий показывает для каждого отдельного спасателя фактическое время использования предоставленного средства защиты дыхания в условиях, максимально приближенных к реальным, что помогает организовать спасательные команды таким образом, чтобы между спасателями, входящими в команду, была совместимость как по физическим, так и по физиологическим параметрам.
Для горноспасателей, оснащенных кислородными дыхательными аппаратами замкнутого цикла, автономность которых выше, чем у аппаратов на сжатом воздухе, действия, описанные в предыдущих сценариях, сохраняются, но увеличивается время тренировок в фитнес-зоне мобильного полигона и время прохождения через замкнутое пространство.
Проведение практических занятий, связанных с этапами подготовки/переподготовки, приведет к повышению возможностей по проведению аварийно-спасательных работ в случае крупных чрезвычайных ситуаций, аварий, взрывов, катастроф и т.д. Мобильность оборудования, на котором базируются данные методы обучения, а именно системы VR-тренинга позволит проводить практические занятия в рамках тренировок/переподготовки, проводимых по месту нахождения по представленным сценариям. Использование данных методов обучения для всего персонала аварийно-спасательной позволит реализовать процедуры отбора спасателей для организации спасательных команд таким образом, чтобы обеспечить совместимость между членами команды как по физическим способностям, реакции в экстремальных ситуациях (взрывы, превышение предельно допустимых концентраций взрывоопасных газов), которые могут быть воссозданы с помощью виртуальной реальности, так и по физиологическим параметрам, которые спасатель достигает в процессе обучения.
Во время обучения, составив досье спасателя и сохранив его в базе данных, можно задействовать его в качестве спасателя на авторизованной спасательной станции, продемонстрировать его умение действовать, что позволяет проводить исследования по категориям персонала (пожарные и спасатели, горноспасатели) по возрасту, профессии и т.д. Проводя тренировки с помощью системы обучения на основе виртуальной реальности, можно моделировать экстремальные ситуации (взрывы, пожары, работа на высоте), ситуации, которые невозможно воспроизвести в реальных условиях обучения, а изучая реакции каждого отдельного спасателя, можно параллельно развивать исследования и проводить психологические тесты для каждого спасателя до и после обучения на основе виртуальной реальности.
Заключение
Таким образом, внедрение, системы VR-тренинга для подготовки профессиональных пожарных и спасателей существенно увеличит количество проведенных тренировочных занятий эмитирующих реальные условия по тушению пожаров и проведения аварийно-спасательных работ.
Тем самым улучшая уровень подготовки специалистов, в разы, сокращая время и финансовые затраты на подготовку реальных тренажёров перед проведением тренировки, что более эффективно отразится в реальных условиях при спасении жизни людей.
Применение данной системы для проведения практических занятий в рамках профориентации и формирования личности будущих пожарных и спасателей улучшит качество набора отбора специалистов для работы в условиях высоких температур и замкнутых пространствах. Перспектива дальнейших исследований по внедрению виртуальной реальности в практическую подготовку пожарных и спасателей открывает новые направления при применении данных технологий по спасению людей различными приборами защиты органов дыхания и зрения, эвакуации из зданий с массовым пребыванием людей, а также отработкой навыков при работе в чрезвычайной ситуации природного и техногенного характера.
1. Краюшкин Н. Виртуальная реальность в образовании. // URL: https://hsbi.hse.ru/articles/virtualnaya-realnost-v-obrazovanii/ (Дата посещения: 05.01.2023).
2. Хозе Е.Г. Виртуальная реальность и образование. // URL:://cyberpsy.ru/articles/virtualnaya-realnost-obrazovanie/ (Дата посещения: 05.01.2023).
3. Мерзлякова О.П. Геймификация образовательного процесса как инструмент развития мышления школьников // Ученые записки Орловского государственного университета. Серия: гуманитарные и социальные науки. 2021. № 3 (92). С. 255-261. // URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ (Дата посещения: 07.01.2023).
4. Khoshelham, K. Accuracy and Resolution of Kinect Depth Data for Indoor Mapping Applications / K. Khoselham, S. O. Elberink // Sensors. 2012. Vol. 12, Is. 2. Pp. 1437–1454. DOI:https://doi.org/10.3390/s120201437.
5. Tajpour, М. Design the Pattern of Increasing Satisfaction for International Students: A Qualitative Study with the Grounded Theory Approach / M. Tajpour, K. Demiryurek, N. I. Abaci // International Journal of Management in Education. 2021. Vol. 15, No. 5. Pp. 458–476. DOI:https://doi.org/10.1504/IJMIE.2021.10040570.
6. Billinghurst, M. Collaborative Augmented Reality / M. Billinghurst, H. Kato // Communications of the ACM. 2002. Vol. 45, Is. 7. Pp. 64–70. DOI:https://doi.org/10.1145/514236.514265.
7. Azuma, R. T. A Survey of Augmented Reality // Presence: Teleoperators and Virtual Environments. 1997. Vol. 6, Is. 4. Pp. 355–385. DOI:https://doi.org/10.1162/pres.1997.6.4.355.
8. Augmented Reality in Science Laboratories: The Effects of Augmented Reality on University Students’ Laboratory Skills and Attitudes Toward Science Laboratories / M. Akçayir, G. Akçayir, H. M. Pektaş, M. A. Ocak // Computers in Human Behavior. 2016. Vol. 57. Pp. 334–342. DOI:https://doi.org/10.1016/j.chb.2015.12.054.
9. Обучение будущего: заменит ли виртуальная студия учителей и учебники? // URL: https://rb.ru/longread/VR-education.
