CN112023324B - 一种模拟火灾现场的消防训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于消防训练装置技术领域，提供了一种模拟火灾现场的消防训练系统包括模拟水枪、火灾模拟装置和训练监控装置；火灾模拟装置包括模拟火点、以及设置在模拟火点位置处用于接收灭火数据的接收器；若接收器中的传感器采集到灭火效果数据，则训练监控装置根据灭火数据、模拟水枪的位置和接收器的位置，预测模拟水柱到达模拟火点的时间，并在模拟水柱到达接收器时，根据灭火效果数据，调整模拟火点的模拟效果。通过本发明可以根据实际情况及时调整模拟火点的模拟效果，取得与真实仿真火灾环境下相同的训练效果。

Description

一种模拟火灾现场的消防训练系统

技术领域

本发明涉及消防训练装置技术领域，尤其涉及一种模拟火灾现场的消防训练系统。

背景技术

火是一种自然现象。驯服的火是人类的朋友，它给人们带来光明和温暖，推动了人类的文明和社会的进步。但火如果失去控制，就会酿成火灾。可见，做好消防培训工作十分重要。

但是，目前广泛使用的消防培训方式多采取授课、讲解、简单演示、个别操作的流程，或者实体仿真各种火灾环境，前一种方式在课堂上进行，培训人员的实际操作能力难以提高；后一种方式虽然提供了实体仿真的火灾环境，但需要投入大量的人力、物力进行实体建造，使得消防培训工作不能频繁进行。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种模拟火灾现场的消防训练系统，以解决现有的消防培训方式中，课堂讲解的效果不好，而实体仿真火灾环境的方式又难以频繁进行的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种模拟火灾现场的消防训练系统，其特征在于，包括模拟水枪、火灾模拟装置和训练监控装置；

所述火灾模拟装置包括模拟火点、以及设置在模拟火点位置处用于接收灭火数据的接收器；所述灭火数据为所述模拟水枪模拟出水时所产生的模拟水柱的数据；

所述模拟水枪和所述接收器中设有与所述训练监控装置数据连接的定位装置和传感器，其中，所述模拟水枪中的传感器采集所述模拟水枪的灭火数据，所述接收器中的传感器采集基于所述灭火数据的灭火效果数据；

若所述接收器中的传感器采集到所述灭火效果数据，则所述训练监控装置根据所述灭火数据、所述模拟水枪的位置和所述接收器的位置，预测所述模拟水柱到达所述模拟火点的时间，并在所述模拟水柱到达所述接收器时，根据所述灭火效果数据，调整所述模拟火点的模拟效果；

若所述接收器中的传感器未采集到所述灭火效果数据，且基于所述模拟水枪的位置和所述接收器的位置，所述模拟水枪与所述接收器之间的距离在预设范围外，则所述训练监控装置根据预设的模拟方案，调整所述模拟火点的模拟效果。

可选地，所述模拟水枪使用直线激光信号模拟出水；

或者，所述模拟水枪根据真实水枪的出水曲线，输出模拟激光。

可选地，所述模拟水枪使用直线激光信号模拟出水，包括：

所述模拟水枪使用直线激光作为所述模拟水柱，并使用所述直线激光直接照射目标位置，模拟出水。

可选地，所述接收器包括第一激光获取模块和第一激光分析模块；

所述第一激光获取模块，用于通过所述接收器中的传感器获取所述灭火数据，所述灭火数据包括所述接收器上所述直线激光的激光信号强度，以及所述接收器与所述直线激光的接触面积；

所述第一激光分析模块，用于根据所述直线激光的激光信号强度和所述接收器与所述直线激光的接触面积，计算所述模拟火点的火灾荷载密度，所述模拟火点的火灾荷载密度为所述灭火效果数据。

可选地，所述训练监控装置还包括第一预测模块；

所述第一预测模块，用于根据所述模拟水枪的位置和所述接收器的位置，以及所述直线激光的速度，预测所述直线激光到达所述模拟火点位置的时间。

可选地，所述模拟水枪根据真实水枪的出水曲线，输出模拟激光，包括：

所述模拟水枪通过所述模拟水枪的传感器，获取所述模拟水枪的空间姿态，并根据所述空间姿态和真实水枪的出水曲线函数计算所述模拟激光的设计参数；

所述模拟水枪使用具有所述设计参数的模拟激光作为所述模拟水柱，照射目标位置；

其中，所述模拟水枪的空间姿态包括所述模拟水枪的出水高度和出水方向，所述模拟激光的设计参数包括所述模拟激光到达地面时与所述模拟水枪的相对位置、出水速度和出水口径。

可选地，所述接收器包括第二激光获取模块和第二激光分析模块：

所述第二激光获取模块，用于通过所述接收器中的传感器获取所述灭火数据，所述灭火数据包括所述接收器上所述模拟激光的激光信号强度，以及所述接收器与所述模拟激光的接触面积；

所述第二激光分析模块，用于根据所述接收器上所述模拟激光的激光信号强度，以及所述接收器与所述模拟激光的接触面积，计算所述模拟火点的火灾荷载密度，所述模拟火点的火灾荷载密度为所述灭火效果数据。

可选地，所述训练监控装置还包括第二预测模块：

所述第二预测模块用于根据所述模拟水枪的位置、所述接收器的位置、以及所述模拟激光的设计参数预测所述模拟激光到达所述模拟火点位置的时间。

可选地，所述模拟火点包括红外管、红色灯光、风机、模拟火焰和发烟机；

所述训练监控装置在所述模拟水柱到达所述接收器之前，根据所述灭火效果数据，调整所述模拟火点的模拟效果，包括：

所述训练监控装置在所述模拟水柱到达所述接收器之前，根据所述灭火效果数据，调整所述红外管和红色灯光的光线强度、所述风机的风速大小、所述模拟火焰的高度及宽度和所述发烟机的烟雾浓度。

本发明实施例提出一种模拟火灾现场的消防训练系统，通过模拟水枪、火灾模拟装置和训练装置模拟火灾消防现场，其中，火灾模拟装置包括模拟火点和接收器，模拟水枪和接收器中设有与训练监控装置已经建立数据连接的定位装置和传感器，使得训练监控装置可以通过监控模拟水枪的灭火数据，以及接收器中的灭火效果数据，直观表现训练人员的训练效果；训练监控装置还可以通过定位装置，实时监控训练人员的位置，结合模拟水枪中的灭火数据，根据实际情况及时调整模拟火点的模拟效果，取得与真实仿真火灾环境下相同的训练效果，此外，本发明实施例提供的模拟火灾现场的消防训练系统中，模拟水枪、火灾模拟装置和训练监控装置的使用不受场地限制，适用于模拟各种火灾环境，并且可以重复用于消防训练，降低消防训练的成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的模拟火灾现场的消防训练系统的组成结构示意图；

图2为本发明实施例提供的模拟水枪的一种实现方式；

图3为本发明实施例提供的模拟水枪的另一种实现方式。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。

如图1所示，本发明实施例提供了一种模拟火灾现场的消防训练系统100，包括模拟水枪10、火灾模拟装置20和训练监控装置30。

其中，模拟水枪10用于模拟出水；火灾模拟装置20用于模拟火灾现场，训练监控装置30用于监控模拟水枪10和火灾模拟装置20。

在具体应用中，模拟水枪10、火灾模拟装置20和训练监控装置30可以构成一套模拟火灾现场的消防训练系统100，则多组模拟水枪10、火灾模拟装置20和训练监控装置30可以构成多套模拟火灾现场的消防训练系统100，多套模拟火灾现场的消防训练系统100可以利用网络相互连接，设置以一个系统为主系统的区域系统，其中，主系统为火源点，按照火灾发展或设定值扩散蔓延，模拟大型火灾现场。

本发明实施例中，对模拟水枪10、火灾模拟装置20和训练监控装置30构成的一套模拟火灾现场的消防训练系统100进行详细说明。

在本发明实施例中，火灾模拟装置20包括模拟火点21、以及设置在模拟火点20位置处用于接收灭火数据的接收器22；其中，灭火数据为模拟水枪模拟10出水时所产生的模拟水柱的数据。

可以理解的是，火灾模拟装置20还可以包括其它用于模拟火灾现场的装置，如受训练监控装置30控制的模拟墙，模拟火灾现场声音的音箱等，以增强消防训练的真实性，提高训练效果，本发明实施例中不对其做具体限定。

可以理解的是，训练监控装置30可以包括获取模拟火灾现场图像数据的摄像装置，以及获取接收器22及模拟水枪10中的数据的控制终端，本发明实施例中不对其做具体限定，则训练监控装置30通过控制终端控制上述的火灾模拟装置20，在具体应用中，还可以通过与控制终端数据连接的显示终端，向其它人员显示训练人员的训练过程或设定演习流程。

本发明实施例中出现的数据连接，如下述的模拟水枪10中的定位装置41和传感器51、接收器22中的定位装置42和传感器52与训练监控装置30的数据连接，以及上述的控制终端的显示终端的数据连接，采用NBIOT/4G等运营商数据链路，云网关(API)B/S架构。

在具体应用中，模拟水枪10会产生灭火数据，接收器22接收灭火数据，训练监控装置30通过监控模拟水枪10和火灾模拟装置20获得模拟火灾现场的情况，并控制火灾模拟装置20中模拟火点21的模拟效果。

因此，本发明实施例中，在模拟水枪10中设置定位装置41和传感器51，模拟水枪10通过其传感器51采集灭火数据，通过其定位装置41向训练监控装置30反馈模拟水枪10的位置及训练人员的位置，其中，训练监控装置30与定位装置41和传感器51建立有数据连接。

在一个实施例中，模拟水枪10中的定位装置41可以为GPS定位系统，也可以为北斗卫星定位系统，且定位装置41从训练员接到任务时启动，其中，训练人员接到任务可以通过报警电话的接通进行判断，则训练监控装置30在训练员接到报警电话时，接收定位装置41的数据，以记录训练人员从接到报警电话，到抵达模拟火灾现场的时间及路线，以及从模拟火灾现场到模拟火点的时间及路线等行为信息。在具体应用中，模拟火灾现场可以设置电子栅栏，则可以准确获取训练人员抵达模拟火灾现场的时间。

在接收器22中设置定位装置42和传感器52，接收器22通过其传感器52采集分析基于灭火数据的灭火效果数据，通过其定位装置42向训练监控装置30反馈模拟水枪10与接收器22的相对位置，也是训练人员与接收器22的相对位置，其中，训练监控装置30与定位装置42和传感器52建立有数据连接。

在一个实施例中，接收器22中设置定位装置42可以为蓝牙定位装置，在具体应用中，蓝牙定位装置的定位精度高，可以准确获取模拟水枪10与接收器22的相对位置。

结合模拟水枪10中的定位装置41和接收器22中的定位装置42，实现了模拟火灾现场外的定位和火灾模拟现场内的定位。在实际应用中，模拟火灾现场外的定位可以包括如下信息：训练人员或消防车的GPS轨迹、抵达预先设置的地点(如模拟火灾现场)的时间、任一时间段内的移动速度等。模拟火灾现场内的定位可以包括本发明实施例中火灾模拟装置20中模拟火点21的位置、模拟水枪10的位置，则训练监控装置30可以得到训练人员与火灾模拟火点21的相对位置及相对距离。

需要说明的是，在本发明实施例中，模拟火点处可以设置其他模拟装置，如红外管、风机、模拟和发烟机等，增加模拟火灾现场的真实性，但上述模拟装置与模拟火点的位置可能不重合，因此，上述模拟装置中也可设置定位装置，则模拟火灾现场内的定位可以包括火灾模拟装置中各模拟装置的位置、模拟水枪的位置，则训练监控装置可以得到训练人员与火灾模拟装置中各模拟装置的相对位置及相对距离。

在本发明实施例中，若接收器22中的传感器52采集到灭火效果数据，说明训练人员已经到达火灾模拟装置20附近，此时训练监控装置30根据灭火数据以及模拟水枪10的位置和接收器22的位置，预测模拟水柱到达模拟火点21的时间，并在模拟水柱到达接收器22时，根据灭火效果数据，调整模拟火点21的模拟效果，以使模拟火点21的模拟效果与训练员的行为对应，取得与真实仿真火灾环境下相同的训练效果。

若接收器22中的传感器52未采集到灭火效果数据，且以及基于模拟水枪10和接收器22的位置，模拟水枪10与接收器22之间的距离在预设范围外，说明训练人员还未达到火灾模拟装置20附近，此时模拟火点21不受人为影响，则训练监控装置30根据预设的模拟方案，调整模拟火点21的模拟效果即可。

其中，模拟水枪10与接收器22之间的距离根据实际步行距离计算，预设的模拟方案为根据时间设定的模拟效果，如根据时间的推移设置模拟火点的燃烧程度、产生的烟雾浓度等，以模拟没有人工干预下的火灾现场烟雾和火势蔓延场景。

容易想到的是，训练监控装置30根据预设的模拟方案，调整模拟火点21的模拟效果时，若接收到临时的调整指令，则也可以执行上述临时的调整指令，按照预设的模拟方案之外的方式调整模拟火点21的模拟效果。

在一个实施例中，模拟火点处设有的装置包括但不限于红外管、红色灯光、风机、模拟火焰和发烟机，则上述的训练监控装置在模拟水柱到达接收器之前，根据灭火效果数据，调整模拟火点的模拟效果，包括：

训练监控装置在模拟水柱到达接收器之前，根据灭火效果数据，调整红外管和红色灯光的光线强度、风机的风速大小、模拟火焰的高度及宽度和发烟机的烟雾浓度。

本发明实施例提供的模拟火灾现场的消防训练系统100中，训练监控装置30可以根据模拟水枪10上的定位器41及传感器51，实时获取训练员的位置、救火路线、行进速度，并根据灭火数据以及模拟水枪10和接收器22的位置，预测模拟水柱到达模拟火点21的时间，实时监控训练员模拟灭火过程，提前获知灭火效果数据，从而调整整个模拟火灾现场的火灾情况，如调整模拟火点的模拟效果，控制模拟墙倒塌等。在实际应用中，通过训练监控装置30，训练员的训练过程可见，可以录像保存作为教学资料。

在本发明实施例中，示例性的提供了模拟水枪10的两种灭火实现方式，在第一种实现方式中，模拟水枪使用直线激光信号模拟出水；在第二种实现方式中，模拟水枪根据真实水枪的出水曲线，输出模拟激光。

如图2所示，在第一种实现方式中，模拟水枪10使用直线激光信号模拟出水，将直线激光作为模拟水枪10的模拟水柱，使用模拟水枪10时，则通过直线激光照射目标位置，模拟出水。

在具体应用中，目标位置为训练人员利用模拟水枪10所瞄准的位置，若直线激光到达地面时的位置与接收器22有重合，则接收器22中的传感器52可以接收到基于直线激光的数据，基于此，在本发明实施例中，接收器22包括第一激光获取模块221和第一激光分析模块222，其中，第一激光获取模块221用于通过接收器22中的传感器52获取灭火数据，灭火数据包括直线激光的激光信号强度和接收器22与直线激光的接触面积；第一激光分析模块222用于根据直线激光的激光信号强度和接收器22与直线激光的接触面积，计算模拟火点21的火灾荷载密度，模拟火点21的火灾荷载密度为灭火效果数据。

在实际应用中，可以通过接收器22上直线激光的激光信号强度和接收器22与直线激光的接触面积计算模拟火点21确定灭火冷却强度，再由模拟火点21本身的火灾荷载密度，获得训练人员灭火后的模拟火点21的火灾荷载密度。

在本发明实施例中，训练监控装置30还需计算模拟水柱到达模拟火点21的时间，因此，训练监控装置30还包括第一预测模块223；第一预测模块223用于根据模拟水枪10的位置和接收器22的位置，以及直线激光的速度，预测直线激光到达模拟火点21位置的时间。

如图3所示，在第二种实现方式中，模拟水枪10根据真实水枪的出水曲线，输出模拟激光。模拟水枪10通过模拟水枪10的传感器52，获取模拟水枪10的空间姿态，并根据空间姿态和真实水枪的出水曲线函数计算模拟激光的设计参数；模拟水枪10使用具有设计参数的模拟激光作为模拟水柱，照射目标位置。其中，真实水枪的出水曲线函数为抛物线函数。

在本发明实施例中，上述模拟水枪10的空间姿态包括模拟水枪10的出水高度和出水方向，上述模拟激光的设计参数包括模拟激光到达地面时与模拟水枪10的相对位置、出水速度和出水口径。

在具体应用中，目标位置为训练人员利用模拟水枪10所瞄准的位置，若模拟激光到达地面时的位置与接收器22有重合，则接收器22中的传感器52可以接收到基于模拟激光的数据，基于此，在本发明实施例中，接收器22包括第二激光获取模块34和第二激光分析模块35，其中，第二激光34获取模块用于通过接收器22中的传感器52获取灭火数据，灭火数据包括接收器22上模拟激光的激光信号强度，以及接收器22与模拟激光的接触面积；第二激光分析模块35用于根据接收器22上模拟激光的激光信号强度，以及接收器22与模拟激光的接触面积，计算模拟火点21的火灾荷载密度，模拟火点21的火灾荷载密度为灭火效果数据。

在实际应用中，可以通过接收器22上模拟激光的激光信号强度，以及接收器22与模拟激光的接触面积计算模拟火点21确定灭火冷却强度，再通过模拟火点21本身的火灾荷载密度，获得训练人员灭火后的模拟火点21的火灾荷载密度。

在本发明实施例中，训练监控装置30还需计算模拟水柱到达模拟火点21的时间，因此，训练监控装置30还包第二预测模块36，第二预测模块36用于根据模拟水枪10的位置、接收器22的位置、以及模拟激光的设计参数预测模拟激光到达模拟火点21位置的时间。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种模拟火灾现场的消防训练系统，其特征在于，包括模拟水枪、火灾模拟装置和训练监控装置；

所述火灾模拟装置包括模拟火点、以及设置在模拟火点位置处用于接收灭火数据的接收器；所述灭火数据为所述模拟水枪模拟出水时所产生的模拟水柱的数据；

所述模拟水枪和所述接收器中设有与所述训练监控装置数据连接的定位装置和传感器，其中，所述模拟水枪中的传感器采集所述模拟水枪的灭火数据，所述接收器中的传感器采集基于所述灭火数据的灭火效果数据，所述接收器中的定位装置用于获取所述模拟水枪与所述接收器的相对位置，所述模拟水枪中的定位装置反馈所述模拟水枪的位置及训练人员的位置，并根据所述模拟水枪中的定位装置和所述接收器中的定位装置实现火灾模拟现场外的定位；

若所述接收器中的传感器采集到所述灭火效果数据，则所述训练监控装置根据所述灭火数据、所述模拟水枪的位置和所述接收器的位置，预测所述模拟水柱到达所述模拟火点的时间，并在所述模拟水柱到达所述接收器时，根据所述灭火效果数据，调整所述模拟火点的模拟效果；

若所述接收器中的传感器未采集到所述灭火效果数据，且基于所述模拟水枪的位置和所述接收器的位置，所述模拟水枪与所述接收器之间的距离在预设范围外，则所述训练监控装置根据预设的模拟方案，调整所述模拟火点的模拟效果；

所述模拟水枪使用直线激光信号模拟出水；

或者，所述模拟水枪根据真实水枪的出水曲线，输出模拟激光；

所述模拟水枪使用直线激光信号模拟出水，包括：

所述模拟水枪使用直线激光作为所述模拟水柱，并使用所述直线激光直接照射目标位置，模拟出水；

所述模拟水枪根据真实水枪的出水曲线，输出模拟激光，包括：

所述模拟水枪通过所述模拟水枪的传感器，获取所述模拟水枪的空间姿态，并根据所述空间姿态和真实水枪的出水曲线函数计算所述模拟激光的设计参数；

所述模拟水枪使用具有所述设计参数的模拟激光作为所述模拟水柱，照射目标位置；

其中，所述模拟水枪的空间姿态包括所述模拟水枪的出水高度和出水方向，所述模拟激光的设计参数包括所述模拟激光到达地面时与所述模拟水枪的相对位置、出水速度和出水口径。

所述接收器包括第二激光获取模块和第二激光分析模块：

所述第二激光获取模块，用于通过所述接收器中的传感器获取所述灭火数据，所述灭火数据包括所述接收器上所述模拟激光的激光信号强度，以及所述接收器与所述模拟激光的接触面积；

所述第二激光分析模块，用于根据所述接收器上所述模拟激光的激光信号强度，以及所述接收器与所述模拟激光的接触面积，计算所述模拟火点的火灾荷载密度，所述模拟火点的火灾荷载密度为所述灭火效果数据。

所述训练监控装置还包括第二预测模块：

所述第二预测模块用于根据所述模拟水枪的位置、所述接收器的位置、以及所述模拟激光的设计参数预测所述模拟激光到达所述模拟火点位置的时间。

2.如权利要求1所述的模拟火灾现场的消防训练系统，其特征在于，所述接收器包括第一激光获取模块和第一激光分析模块；

所述第一激光获取模块，用于通过所述接收器中的传感器获取所述灭火数据，所述灭火数据包括所述接收器上所述直线激光的激光信号强度，以及所述接收器与所述直线激光的接触面积；

所述第一激光分析模块，用于根据所述直线激光的激光信号强度和所述接收器与所述直线激光的接触面积，计算所述模拟火点的火灾荷载密度，所述模拟火点的火灾荷载密度为所述灭火效果数据。

3.如权利要求1所述的模拟火灾现场的消防训练系统，其特征在于，所述训练监控装置还包括第一预测模块；

所述第一预测模块，用于根据所述模拟水枪的位置和所述接收器的位置，以及所述直线激光的速度，预测所述直线激光到达所述模拟火点位置的时间。

4.如权利要求1所述的模拟火灾现场的消防训练系统，其特征在于，所述模拟火点包括红外管、红色灯光、风机、模拟火焰和发烟机；

所述训练监控装置在所述模拟水柱到达所述接收器之前，根据所述灭火效果数据，调整所述模拟火点的模拟效果，包括：

所述训练监控装置在所述模拟水柱到达所述接收器之前，根据所述灭火效果数据，调整所述红外管和红色灯光的光线强度、所述风机的风速大小、所述模拟火焰的高度及宽度和所述发烟机的烟雾浓度。

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