一种烟热模拟实训系统及训练效果评测方法与流程

本发明涉及消防实战化训练，特别涉及一种烟热模拟实训系统及训练效果评测方法。

背景技术：

1、随着经济的发展，社会的进步，我国的消防事业得到了空前的快速发展。消防救援队伍的任务也日趋复杂和繁重，灾害、事故发生频率高，救援难度大，技术要求高。这些对于消防人员处理突发灾害的技能和战术方面提出了很高的要求，且现实中很多灾害是不可能随时复现的。

2、消防救援人员的训练归纳为战术训练、技术训练、救助训练、体能训练、心理训练、现场急救训练等内容。但训练手段欠生动直观、交互性不强，难以从各种可能危险情况入手进行全面的探讨分析。时常进行大规模的实战演习，需要耗费大量的人力、物力、财力。

3、现有的模拟系统解决场地受限、训练场景单一、难以还原实战情景、实战训练相对困难、存在安全隐患等消防培训问题，可用于消防员日常化开展高温浓烟、黑暗有毒等环境适应性训练，全面提升消防员烟热模拟训练频次、协同作战技能以及高温浓烟环境综合适应性能力。同时，随着现代消防设备的更新，传统的模拟设备已经不再适用。

4、因此，提出一种烟热模拟实训系统及训练效果评测方法来解决上述问题很有必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种烟热模拟实训系统及训练效果评测方法，以解决现有的模拟系统解决场地受限、训练场景单一、难以还原实战情景、实战训练相对困难、存在安全隐患等消防培训问题，可用于消防员日常化开展高温浓烟、黑暗有毒等环境适应性训练，全面提升消防员烟热模拟训练频次、协同作战技能以及高温浓烟环境综合适应性能力。同时，随着现代消防设备的更新，传统的模拟设备已经不再适用提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种烟热模拟实训系统及训练效果评测方法，包括实训场景模拟单元、烟雾控制单元、温度控制单元、总控单元以及ar显示单元和评分单元，所述总控单元分别和烟雾控制单元、温度控制单元实训场景模拟单元以及ar显示单元进行信号连接；

3、所述实物场景模拟单元包括网笼通道、功能实训模块、监测摄像头、动作捕捉器，所述动作捕捉器和监测摄像头均设置有多个，分别设置于各个网笼通道中；

4、所述ar显示单元包括ar应急救援智能头盔，所述ar应急救援智能头盔可用于显示特种装备器材、虚拟场景，且ar应急救援智能头盔内置有ai语音提示器，用于导参训人员器材装备性能及使用方法；

5、所述烟雾控制单元包括烟雾发生器和风机，烟雾发生器的四周多角度放置风机，用于模拟风向；

6、所述温度控制单元包括高功率发热器，用于模拟火焰温度；

7、优选的，所述总控单元根据输入的控制指令和实时的模拟状态生成对应的模拟指令，并根据模拟指令分别控制烟雾控制单元中的烟雾大小和方向，以及温度控制单元的热量大小，来模拟起火点。

8、优选的，所述ar应急救援智能头盔包括通讯功能、热成像功能以及摄像头。

9、优选的，所述网笼通道内设置有场景电子标签以及带有电子标签的实战工具。

10、优选的，所述ar应急救援智能头盔还设置有人体体征传感器、脑电数据传感器、降噪器音视频传输设备、智能空呼一体化的封闭式功能设计，增强全防护和密闭性，该头盔在提高防护的前提下具备视觉增强视觉效果、人体体征数据的采集与反馈、空呼数据的采集与反馈等。

11、优选的，所述评分单元用于收集人员烟热训练过程中技能操作考核结果和生理心理数据参数指标，，进行打分以及意见。

12、优选的，本发明还公开了一种准确的评测的方法模型-消防员心理生理研判分析模型，主要由心理健康与身体疲劳状态评估模型、身体状态实时监测预警模型、结果自评模型、结果互评模型四个模型组成，整个模型的流程如下：第一步、收集数据：收集正常运动状态下消防员正常状态下的心率、hrv值，烟热训练状态下的心率、hrv值，以及生理模型所需要的模型数据：采用无线多导生理仪测量心率变异性、肌电、皮肤导电性等数据作为监督指标；第二步、训练模型：建立心理健康与身体疲劳状态评估模型，分别设置两个单元(基础单元，更新单元)。对于基础单元采用两个神经网络模型分别对心理健康和身体疲劳进行预测；对于更新单元，采用元学习模型，实现了分布式学习的功能，并且提高神经网络的扩展性；第三步、预警模型：建立身体状态实时监测预警模型，基于lstm模型进行拟合趋势，并且设置多级预警机制，实现当前状态预警以及预测预警两个功能；第四步、自评模型：建立测试结果自评模型，通过多项式回归模型，实现训练前后对比，历史成绩对比以及预测指导三个自评功能；第五步、互评模型：建立测试结果互评模型，分别设置三个单元(数据分析单元，消防员分类单元，不同地域分类单元)。

13、本发明的技术效果和优点：

14、1、网笼通道内设置有场景电子标签以及带有电子标签的实战工具，实战工具上均有电子标签会被头盔识别，当正确使用该工具及处置方法，头盔会语音提示正确，并显示操作方法，判定合格。当电子标签识别后，非正确工具，判定不合格，评分单元用于收集人员烟热训练过程中技能操作考核结果和生理心理数据参数指标，进行打分以及意见，方便人员进行后续更改和加强；

15、2、人员可以利用总控单元控制烟雾发生器、风机以及高功率发热器，在网笼通道内部随机布置起火点，随机设置引燃物，随着时间推移根据引燃物的不同，实现受训人员接近烟气、火焰周围时烟气、火焰呈现效果产生相应流动变化，使场景更加逼真；

16、3、通过ar应急救援智能头盔呈现或ai语音提示等方式，指导参训人员器材装备性能及使用方法。通过在特定场景中的引导式教学使用来进行装备训练；同时，ar应急救援智能头盔，搭配了ar增强现实实战化训练系统。一方面可以在网笼通道中还原模拟灾害事故现场不同类型烟气、火源及可变化障碍通道；另一方面，基于增强现实技术，可结合网笼通道实物，开展危化品堵漏、障碍物破拆、毒气侦检等技能实操实训。

17、4、对于消防员多次训练后的结果。利用模型采用多项式回归拟合的方式给出一个趋势曲线，该曲线会反映消防员多次训练的收益期望趋势。针对消防员训练后的结果分析，不仅会给出历史的训练情况，还会通过拟合曲线来预测其后续的训练效果，进而指导消防员进行后续训练。

18、5、建立了消防员心理生理研判分析模型，分析模型主要由4个子模型组成，包括：心理与身体疲劳状态评估模型、身体状态实时监测预警模型、结果自评及互评模型，具备生理心理数据监测分析、多级预警研判、自评互评比对评测等功能，随着模型样本量的增多，模型可自主学习、更新迭代，越来越精准。

技术特征：

1.一种烟热模拟实训系统，其特征在于，包括实训场景模拟单元、烟雾控制单元、温度控制单元、总控单元以及ar显示单元和评分单元，所述总控单元分别和烟雾控制单元、温度控制单元、实训场景模拟单元以及ar显示单元进行信号连接；

2.根据权利要求1所述的一种烟热模拟实训系统，其特征在于：所述总控单元根据输入的控制指令和实时的模拟状态生成对应的模拟指令，并根据模拟指令分别控制烟雾控制单元中的烟雾大小和方向，以及温度控制单元的热量大小，来模拟起火点。

3.根据权利要求2所述的一种烟热模拟实训系统，其特征在于：所述ar应急救援智能头盔包括通讯功能、热成像功能以及摄像头。

4.根据权利要求1所述的一种烟热模拟实训系统，其特征在于：所述网笼通道内设置有场景电子标签以及带有电子标签的实战工具。

5.根据权利要求1所述的一种烟热模拟实训系统，其特征在于：所述ar应急救援智能头盔还设置有人体体征传感器、脑电数据传感器、降噪器音视频传输设备、智能空呼一体化的封闭式功能设计，增强全防护和密闭性，该头盔在提高防护的前提下具备视觉增强视觉效果、人体体征数据的采集与反馈、空呼数据的采集与反馈等。

6.根据权利要求1所述的一种烟热模拟实训系统，其特征在于：所述评分单元用于收集人员烟热训练过程中技能操作考核结果和生理心理数据参数指标，，进行打分以及意见。

7.一种烟热模拟实训训练效果评测方法，其特征在于：包括权利要求1-6任一一项所述的一种烟热模拟实训系统，还包括消防员心理生理研判分析模型，该研判分析模型主要包括以下四个模型：

技术总结本发明公开了一种烟热模拟实训系统及训练效果评测方法，涉及到消防实战化训练技术领域，包括实训场景模拟单元、烟雾控制单元、温度控制单元、总控单元以及AR显示单元和评分单元，所述控制单元分别和烟雾控制单元、温度控制单元、实物场景模拟单元以及AR显示单元进行信号连接，所述实物场景模拟单元包括网笼通道、功能实训模块、监测摄像头、动作捕捉器，评分单元用于收集人员烟热训练过程中技能操作考核结果和生理心理数据参数指标，接着我们通过消防员心理生理研判分析模型，对消防员的训练进行评估、预测、预警和指导。通过训练效果评测分析，可量化消防员烟热训练前后生理数据、空呼耗氧量数据及装备训练情况等考核指标。技术研发人员：陶鹏宇,姜芊叶,宋文琦受保护的技术使用者：应急管理部天津消防研究所技术研发日：技术公布日：2024/1/15