一种仿真火灾处置演练实训系统及方法与流程

本发明具体涉及一种仿真火灾处置演练实训系统及方法，属于火灾演练系统。

背景技术：

1、提高消防安全意识，训练并提升初期火灾扑救、逃生技能需要有高仿真环境，以达到警示教育效果，同时也有利于检验演练人员的心理素质，训练在高压环境状态下灭火扑救和逃生技能的应用水平。

2、现有中国发明专利文件，公告号为cn109448488b，公开了矿井外因火灾事故虚拟仿真及应急逃生训练方法及系统，方法：利用高精度数值模拟和虚拟现实技术，构建虚拟的矿井外因火灾虚拟应急演练火灾场景，利用输入设备实现多用户与虚拟场景交互，获得矿井外因火灾虚拟应急演练接近真实火灾事故的体验，达到良好的应急演练和培训效果，该发明的系统包括矿井现场基本参数据库模块、火灾事故数值模拟模块、矿井外因火灾虚拟现实基本场景构建模块、应急演练与逃生训练模块、效果评估模块、改进优化模块；该发明在矿井外因火灾救援培训领域具有工程应用价值，能够提升矿山工作人员的相关救援知识水平和逃生能力，提高矿难发生时井下工作人员的逃生效率，降低人员伤亡。

3、上述文件利用虚拟场景进行矿井应急逃生训练，而在日常环境中，火灾在初期仍处于可控状态，对于火灾进行正确的及时处置能够避免损失扩大，传统真实灭火扑救演练对环境要求高，一是会形成污染，二是有火灾风险隐患，不利于常态化日常训练，vr/ar技术应用在模拟灭火和逃生演练，解决了演练环境高要求问题，但是又存在vr眼镜佩戴不方便、不适应，单人演练效率低，场景氛围还原存在偏差等新问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种仿真火灾处置演练实训系统及方法，通过声光电技术还原出火场及火焰燃烧效果，再运用灭火模拟装置进行模拟初期火灾扑救步骤，利用设定的程序控制火点蔓延及火场发展进程，并按灭火成功/失败启动对应的效果渲染，引导室内或高层逃生体验，达到真实感强烈，多人参与训练效率高，有利于提升演练人员的应急处置技能和综合安全素质的目的。

2、一种仿真火灾处置演练实训系统，包括：中央控制模块、模拟燃烧模块和模拟灭火模块；

3、所述中央控制模块与模拟燃烧模块相连，用于控制模拟燃烧模块的火灾情况仿真；

4、所述模拟灭火模块与模拟燃烧模块交互，用于对模拟燃烧模块的火焰扑灭。

5、优选地，所述模拟燃烧模块包括：控制主板、模拟火焰效果组件和模拟烟雾效果组件；

6、所述模拟火焰效果组件用于模拟火焰燃烧效果；

7、所述烟雾效果组件用于模拟火灾时的烟雾效果；

8、所述控制主板与模拟火焰效果组件和模拟烟雾效果组件连接，用于控制所述模拟火焰效果组件的火焰模拟和所述烟雾效果组件的烟雾模拟。

9、优选地，所述模拟灭火模块包括：红外发射组件、激光发射组件、驱动电源和启动按钮；

10、所述红外发射组件与启动按钮和驱动电源连接，用于向所述模拟燃烧装置发射信号；

11、所述激光发射组件与启动按钮和驱动电源连接，用于模拟电子灭火器喷发。

12、优选地，还包括：电子消火栓模块；

13、所述电子消火栓模块包括消防泵开关、消防水带、控制柜、电子水枪头和消火栓体；

14、所述控制柜内设有单独的供电源，通过所述控制柜连接控制有气体发生装置；

15、所述气体发生装置的气体输出端和所述消火栓体相连通；

16、所述消防水带通过电子感应接头连接在所述电子水枪头和所述消火栓体之间；

17、所述电子水枪头包括电磁开关、红外发射组件、激光发射组件、驱动电源、开关按钮及其容纳上述组件的水枪头组成。

18、优选地，所述模拟燃烧模块还包括：仿真火灾隐患装置和计时器；

19、所述模拟燃烧模块接收到计时器的信号后，模拟燃烧器停止燃烧；

20、所述仿真火灾隐患装置外形为仿真的燃烧介质实物或道具；

21、所述红外信号接收器用于接收电子灭火器发射的红外信号；

22、所述计时器用于计算接收电子灭火器发射的红外信号的时间，当电子灭火器发射的红外信号的时间超过灭火所需时间时，向模拟燃烧模块发射信号。

23、优选地，所述模拟火焰效果组件包括：风机、布条和led灯；

24、所述风机用于吹起布条；

25、所述led灯用于照射布条渲染出火焰效果。

26、优选地，所述模拟烟雾效果组件包括：烟油储存罐、加热装置、烟雾导管；

27、所述烟油储存罐用于储存烟油；

28、所述加热装置用于加热烟雾油，并通过烟雾导管将烟雾导出至外部。

29、一种仿真火灾处置演练实训方法，包括如下步骤：

30、步骤一：启动总控制系统，驱动声光电特效系统播放火灾报警音效，系统开始运行；

31、步骤二：将进行火灾处置演练参数输入总控制系统，然后根据火灾处置演练参数启动相应数量的模拟燃烧装置；

32、步骤三：参与人员进入仿真立体空间内开始计时，参与人员进行扑灭演练；

33、步骤四：如果在限定的时长内全部扑灭模拟的火源，则启动声光电特效系统播放成功音效，将外部空气引入所述仿真立体空间内，将雾气以及热气释放，并启动安全逃生指示牌进行路线指引；

34、步骤五：如果未在限定的时长内完全扑灭模拟的火源，所述声光电特效系统播放失败音效，进行火灾失控后的外部救援模拟。

35、优选地，模拟火焰情况包括：

36、采用n-s方程模拟火焰情况：

37、

38、其中，t为时间，u为速度场，ρ为常数流体密度，p为压力，v为运动粘性系数，α取0-1，x是被平流的场，u0是速度场纹理；α值越小，火焰模拟图像粒子消亡速度越快，α值越大，火焰模拟图像粒子消亡速度越慢。

39、优选地，根据模拟火焰情况计算灭火所需时间包括：

40、采用mtcnn模型中的surf特征提取器对模拟火焰图像提取surf特征；

41、采用mtcnn模型中的主干网络对所述surf特征进行全局特征提取；

42、采用mtcnn模型中回归器根据所述全局特征识别所述模拟火焰的燃烧情况；

43、将所述模拟火焰的燃烧情况输入灭火模型；

44、训练所述灭火模型：将现实火焰燃烧情况以及对应的灭火时间作为样本集，将模拟火焰的燃烧情况作为测试集；

45、根据灭火模型预测的灭火时间与所述样本集确定损失函数值loss；

46、n为训练集样本个数，f1为火焰模拟燃烧的预测灭火时间，f2为火焰现实燃烧的灭火时间；

47、判断损失函数值是否达到预设要求，若未达到，则根据所述损失函数值对所述灭火模型中网络参数进行优化，若达到，则停止迭代，得到训练好的灭火模型；

48、灭火模型输出灭火所需时间。

49、本发明的有益效果为：能够通过声光电技术还原出火场及火焰燃烧效果，再运用灭火模拟装置进行模拟初期火灾扑救步骤，采用具有特殊外形的火源点模拟装置进行实物模拟，利用设定的程序控制火点蔓延及火场发展进程，并按灭火成功/失败启动对应的效果渲染以及流程引导，引导进行室内或高层逃生体验，真实感强烈，多人参与训练效率高，有利于提升演练人员的应急处置技能和综合安全素质。