CN114372397A - 一种森林火灾应急扑救的仿真训练方法及训练装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种森林火灾应急扑救的仿真训练方法及训练装置，其中训练方法包括：S1：对训练场地进行网格划分，并将训练场地中的网格与控制系统中的节点一一对应；S2：在训练场地中设置火焰模拟发生装置；S3：在计算机模拟系统中对火场情况进行计算机仿真模拟，得到所要进行训练的整个林火发展进程的控制参量；S4：控制系统根据步骤S3的控制参量控制实体训练场地的火焰模拟发生装置，进行实训，其中，对火焰模拟发生装置的控制包括控制装置点燃的时间、火焰的高度及火焰熄灭的时间；S5：实训人员根据火场实景进行扑救，对应火焰模拟发生装置通过感应方式判断扑救情况，反馈训练情况并远程控制火场。
Description
技术领域
本发明涉及森林防火领域，具体而言，涉及一种森林火灾应急扑救的仿真训练方法及训练装置。
背景技术
森林火灾扑救难度大，影响因素多，不仅严重破坏森林资源和生态环境，还会对人民生命、财产和公共安全产生极大危害。为最大程度减少森林火灾发生时造成的损失并保证消防人员自身安全，要求消防人员在森林火灾扑救时能正确的根据不同情况对火灾形势进行判断，选择合适的扑救方式，协同合作最快速度扑灭林火。想要达到这样的目的，日常的森林火灾扑救训练就十分重要，但目前能够提供这方面专业训练的设施尚处于起步阶段，日常所用的训练方法一般也仅为点燃小片可燃物进行小范围灭火训练，而这种训练方法忽略了森林火灾发生时的林火蔓延规律和火场特征，训练场景过于简单，大多仅可满足简单的单项技能训练要求，无法开展高难度的综合性实战训练，对消防人员的林火扑救技能训练效果有限。并且点燃可燃物的方法很容易使训练时火场不受控制，当遇到突发情况影响时，失控的火场可能会对训练人员造成伤害，因此这种训练方式的安全性也较差。
综上，目前的森林火灾扑救训练主要存在着以下两个问题：1)由于森林火灾火场情况复杂、影响因素众多，现有森林火灾扑救训练缺乏能还原真实森林火场规律的方法，无法提供高难度的综合实战训练；2)现有训练方法训练场景不可控，存在一定安全隐患。有鉴于此，业内亟需一种有效且可控的训练方法以解决现有不足。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种森林火灾应急扑救的仿真训练方法及训练装置，针对不同可燃物性质、地形和天气情况对森林火灾造成的影响，全面考虑不同影响下的火场情况，为训练人员提供接近实际林火情景的仿真训练场景，从实战角度进行综合模拟训练，以满足实战的需求，同时保证训练火场的可控性，最大程度的保证了训练时人员安全。
为达到上述目的，本发明提供了一种森林火灾应急扑救的仿真训练方法，其包括以下步骤：
步骤S1：对训练场地进行网格划分，并将训练场地中的网格与控制系统中的节点一一对应；
步骤S2：在训练场地中设置火焰模拟发生装置；
步骤S3：在计算机模拟系统中对火场情况进行计算机仿真模拟，得到所要进行训练的整个林火发展进程的控制参量；
步骤S4：控制系统根据步骤S3的控制参量控制实体训练场地的火焰模拟发生装置，进行实训，其中，对火焰模拟发生装置的控制包括控制装置点燃的时间、火焰的高度及火焰熄灭的时间；
步骤S5：实训人员根据火场实景进行扑救，对应火焰模拟发生装置通过感应方式判断扑救情况，反馈训练情况并远程控制火场。
在本发明一实施例中，其中，在步骤S1中，所述对训练场地进行网格划分包括对实体训练场地的网格划分及计算机模拟系统中的网格划分，实体训练场地中划分的网格与计算机模拟系统中划分的网格一一对应且均对应到控制系统中的一个控制节点。
在本发明一实施例中，其中，步骤S2具体为在实体训练场地的每个网格中设置一火焰模拟发生装置，每个火焰模拟发生装置包括：
至少两个火焰喷口，分别设置于装置的上部与下部，其中上部的火焰喷口用于模拟树冠火，下部的火焰喷口用于模拟地表火；
至少两个点火装置，分别设置于对应的火焰喷口处且通过燃气管道连接到主供气设施上，每一点火装置还通过无线连接的方式与所述控制系统连接，用于通过远程控制点燃对应喷口处的燃气实现火焰模拟；
至少两个带远程控制模块的可调节阀门，分别设置于连接对应点火装置的燃气管道上且通过电缆线连接到基础供电设施，每一可调节阀门的远程控制模块通过无线连接的方式与所述控制系统连接，用于通过远程控制调节阀门的开度以实现火焰高度或大小；以及
至少两个传感器模块，分别设置于对应的火焰喷口处且通过电缆线连接到基础供电设施，每一传感器模块通过无线连接的方式与所述控制系统连接，每一传感器模块包括压力传感器及/或温度传感器，用于感测火焰喷口处的温度或压力以判断训练人员的扑救情况并反馈给控制系统。
在本发明一实施例中，其中，步骤S3中对火场情况进行计算机仿真模拟的具体过程为：
步骤S31：将森林火灾的各种影响因素作为输入参量输入计算机模拟系统，其中，所述森林火灾的各种影响因素包括：可燃物性质、可燃物含水率、地形坡度及环境风速与风向；
步骤S32：计算机模拟系统根据预设的算法，对森林火灾火场情况进行模拟，将森林火灾各影响因素的作用转化为火场外部特征，并作为输出参量，其中，所述火场外部特征包括：林火蔓延速度、火线强度及火焰高度。；
步骤S33：将火场外部特征细化为每个网格内的单个火焰模拟发生装置的控制参量，以实现根据计算机仿真得到所要进行训练的整个林火发展进程的真实火场情况模拟。
在本发明一实施例中，其中，步骤S33具体为：
当计算机模拟系统中判定训练场地中一网格为着火节点时，对应网格内的火焰模拟发生装置即作为实际的着火点；
根据计算机模拟系统设置对应蔓延情况，包括设置模拟步长，并根据设置的步长值所对应的间隔更新计算机模拟系统中的着火区域，当计算机模拟系统中的任一网格在着火区域内时，判定对应网格内的火焰模拟发生装置需点火；同时预设一燃烧时间阈值，以控制当火焰模拟发生装置的燃烧时间达到所述燃烧时间阈值时，火焰模拟发生装置需熄灭；
根据计算机模拟系统中对应着火区域的火焰高度和火线强度，设置对应网格内的火焰模拟发生装置对应可调节阀门的开度与对应着火区域内点燃的火焰喷口的数量与密度。
在本发明一实施例中，其中，步骤S4具体包括：
步骤S41：控制系统根据计算机模拟系统中的起始模拟场景点燃对应火焰模拟发生装置的对应点火装置以模拟地表火及/或树冠火，并调整对应可调节阀门的开度以模拟火焰高度；
步骤S42：控制系统根据计算机模拟系统中预设模拟步长的蔓延情况，依次点燃不同时间点所蔓延到的着火区域内的所有火焰模拟发生装置的对应点火装置以模拟地表火及/或树冠火，并调整对应可调节阀门的开度以模拟火焰高度。
在本发明一实施例中，其中，步骤S5具体为：
步骤S51：当实训人员开始扑救时，对应火焰模拟发生装置的传感器模块感测实训人员的扑救行为，其中，若实训人员采用喷水的方式灭火，则通过压力传感器感测水压变化；若实训人员采用其他工具灭火的方式，则通过温度传感器感测温度变化；
步骤S52：将传感器模块的感测值传输到控制系统，控制系统根据感测值判断扑救有效性，具体为：
当压力传感器在任一已点燃的火焰喷口感测到水压达到预设水压阈值并持续一预设喷水时间时，则判定实训人员在该火焰喷口的扑救有效，即该火焰喷口已被扑灭；及/或
当温度传感器在任一已点燃的火焰喷口感测到温度低于预设温度阈值并持续一预设降温时间时，则判定实训人员在该火焰喷口的扑救有效，即该火焰喷口已被扑灭；
步骤S53：当控制系统判断任一火焰喷口已被扑灭时，控制对应可调节阀门完全关闭，以使对应喷口的火焰停止喷射，并将对应喷口的扑救情况记录存储；
步骤S54：若任一火焰喷口在所述燃烧时间阈值内没有被认定为已被扑灭，则控制系统在所述燃烧时间阈值到达时控制对应可调节阀门完全关闭，以使对应喷口的火焰停止喷射，并将对应喷口的扑救情况记录存储。
在本发明一实施例中，其中，在步骤S54后还包括：
步骤S55：结合计算机仿真模拟的林火情况与记录存储的喷口扑救情况，得到实训人员的训练结果。
为达到上述目的，本发明还提供了一种森林火灾应急扑救的仿真训练装置，其包括：
一计算机模拟系统，设置有与实体场地的网格一一对应的网格，用于通过计算机算法对林火状态进行仿真模拟；
一控制系统，与所述计算机模拟系统连接，用于根据林火状态的仿真模拟控制实体场地的林火仿真模拟；
多个火焰模拟发生装置，分别设置于实体场地的每个网格内并与所述控制系统连接，用于在实体场地进行林火模拟并向所述控制系统反馈实训人员的扑救情况；
其中，所述控制系统还包括存储模块用于记录存储。
在本发明一实施例中，其中，每个火焰模拟发生装置包括：
至少两个火焰喷口，分别设置于装置的上部与下部，其中上部的火焰喷口用于模拟树冠火，下部的火焰喷口用于模拟地表火；
至少两个点火装置，分别设置于对应的火焰喷口处且通过燃气管道连接到主供气设施上，每一点火装置还通过无线连接的方式与所述控制系统连接，用于通过远程控制点燃对应喷口处的燃气实现火焰模拟；
至少两个带远程控制模块的可调节阀门，分别设置于连接对应点火装置的燃气管道上且通过电缆线连接到基础供电设施，每一可调节阀门的远程控制模块通过无线连接的方式与所述控制系统连接，用于通过远程控制调节阀门的开度以实现火焰高度或大小；以及
至少两个传感器模块，分别设置于对应的火焰喷口处且通过电缆线连接到基础供电设施，每一传感器模块通过无线连接的方式与所述控制系统连接，每一传感器模块包括压力传感器及/或温度传感器，用于感测火焰喷口处的温度或压力以判断训练人员的扑救情况并反馈给控制系统。
本发明的森林火灾应急扑救的仿真训练方法及训练装置，与现有技术相比，能够针对不同可燃物性质、地形和天气情况对森林火灾造成的影响，全面考虑不同影响下的火场情况，为训练人员提供接近实际林火情景的仿真训练场景，并能够从实战角度进行综合模拟训练，以满足实战的难度需求，同时保证训练火场的可控性，最大程度的保证了训练时人员安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的训练方法流程图；
图2为本发明一实施例的火焰模拟发生装置示意图；
图3为本发明一实施例的模拟逻辑示意图；
图4a和图4b为发明一实施例中火灾蔓延示意图；
图5为本发明一实施例的控制原理示意图。
附图标记说明：S1～S5-步骤；1-电缆线；2-燃气管道；3,7-可调节阀门；4,8-点火装置；5,9-火焰喷口；6,10-传感器模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施例的训练方法流程图，如图1所示，本实施例提供了一种森林火灾应急扑救的仿真训练方法，其包括：
步骤S1：对训练场地进行网格划分，并将训练场地中的网格与控制系统中的节点一一对应；
在对消防人员进行训练时都会选定某一块地作为训练场地，为实现整个火场的有限元化仿真模拟，本实施例采取对场地进行网格划分的做法。在本实施例中，其中，所述对训练场地进行网格划分包括对实体训练场地的网格划分及计算机模拟系统中的网格划分，实体训练场地中划分的网格与计算机模拟系统中划分的网格一一对应且均对应到控制系统中的一个控制节点，用以使每个网格内的林火状态都可进行模拟并可单独使用控制系统控制。本实施例中是将场地划分为5m*5m的网格，在其他实施例中，网格划分的尺寸也可以根据实际需求进行修改，本发明不对网格的大小进行限定。
步骤S2：在实体训练场地中设置火焰模拟发生装置；
在本实施例中，其中，步骤S2具体为在实体训练场地的每个网格中设置一火焰模拟发生装置，位置可例如实施例中设置于网格中心，也可以根据需求设置于网格的其他位置，图2为本发明一实施例的火焰模拟发生装置示意图，如图2所示，每个火焰模拟发生装置包括：
至少两个火焰喷口(5和9)，分别设置于装置的上部与下部，其中上部的火焰喷口(9)用于模拟树冠火，下部的火焰喷口(5)用于模拟地表火；
至少两个点火装置(4和8)，分别设置于对应的火焰喷口(5和9)处且通过燃气管道(2)连接到主供气设施上，每一点火装置(4和8)还通过无线连接的方式与控制系统连接，用于通过远程控制点燃对应喷口处的燃气实现火焰模拟；
至少两个带远程控制模块的可调节阀门(3和7)，分别设置于连接对应点火装置(4和8)的燃气管道(2)上且通过电缆线(1)连接到基础供电设施，每一可调节阀门(3和7)的远程控制模块通过无线连接的方式与控制系统连接，用于通过远程控制调节阀门的开度以实现火焰高度或大小；以及
至少两个传感器模块(6和10)，分别设置于对应的火焰喷口(5和9)处且通过电缆线(1)连接到基础供电设施，每一传感器模块(6和10)通过无线连接的方式与控制系统连接，每一传感器模块(6和10)包括压力传感器及/或温度传感器，用于感测火焰喷口处的温度或压力以判断训练人员的扑救情况并反馈给控制系统。
步骤S3：在计算机模拟系统中对火场情况进行计算机仿真模拟，得到所要进行训练的整个林火发展进程的控制参量；
图3为本发明一实施例的模拟逻辑示意图，如图3所示，在本实施例中，其中，步骤S3中对火场情况进行计算机仿真模拟的具体过程为：
步骤S31：将森林火灾的各种影响因素作为输入参量输入计算机模拟系统；
在本实施例中，其中，所述森林火灾的各种影响因素包括：可燃物性质、可燃物含水率、地形坡度及环境风速与风向。其中，可燃物性质及含水率受不同地区气候及季节的影响，在进行模拟时可根据不同情况进行选取；地形坡度可参考以往研究中所划分的形式来进行设置，即为无坡度、15～20°的小坡度、30～35°的中等坡度以及45～50°的大坡度四种形式；风速可根据所模拟的地区情况进行设置，除极端情况，一般风速的取值范围在0～10m/s内。
步骤S32：计算机模拟系统根据预设的算法，对森林火灾火场情况进行模拟，将森林火灾的各影响因素的作用转化为火场外部特征，并作为输出参量；
在本实施例中，其中，所述火场外部特征包括：林火蔓延速度、火线强度及火焰高度。本实施例中这三个外部特征均是根据步骤S31输入的影响因素参量通过算法计算得到，算法可采用现有业内通用算法也可以采用改进算法，本发明不对计算机模拟系统中的算法进行限定。
步骤S33：将火场外部特征细化为每个网格内单个的火焰模拟发生装置的控制参量，以实现根据计算机仿真得到所要进行训练的整个林火发展进程的真实火场情况模拟。
图4a和图4b为发明一实施例中火灾蔓延示意图，参考图4a和图4b并结合图3，在本实施例中，其中，步骤S33具体为：
当计算机模拟系统中判定训练场地中一网格为着火节点，对应网格内的火焰模拟发生装置即作为实际的着火点；由于林火蔓延速度在场地中具体表现为林火向四面蔓延的情况，因此初始时会选取一个节点(即对应网格内的火焰模拟发生装置)作为着火点，着火区域按林火蔓延速度呈椭圆形向外扩散。
根据计算机模拟系统设置对应蔓延情况，包括设置模拟步长，并根据设置的步长值所对应的间隔更新计算机模拟系统中的着火区域，当计算机模拟系统中的任一网格在着火区域内时，判定对应网格内的火焰模拟发生装置需点火；同时预设一燃烧时间阈值，以控制当火焰模拟发生装置的燃烧时间达到所述燃烧时间阈值时，火焰模拟发生装置需熄灭；
根据计算机模拟系统中对应着火区域的火焰高度和火线强度，设置对应网格内的火焰模拟发生装置对应可调节阀门的开度与对应着火区域内点燃的火焰喷口的数量与密度，从而可实现通过远程控制将计算机模拟系统模拟得到的仿真模拟场景在实体训练场地实施。
在初始时刻，如图4a中的网格c为着火点所在网格，实体训练场地的网格c及计算机模拟系统的网格c均对应设置为着火点；在当前时刻计算机模拟系统中如图4a所示的着火区域为a、b、c三个网格，此时实体训练场地的a、b、c三个网格在对应时间应点火，即开始训练时将会点燃实体训练场地的a、b、c三个网格中的点火装置以实际展示计算机模拟系统中同一时刻的林火状态；由于本实施例预设步长为一分钟，则计算机模拟系统每分钟更新一次着火区域，在下一分钟计算机模拟系统中得到如图4b的着火区域示意图，以模拟出林火随时间蔓延的状态，此时的着火区域已经从a～c三个网格扩散到了a～p的网格范围，对应实体训练场地的d～p的网格在此时间应点火，即开始训练一分钟后将会点燃实体训练场地的d～p这些网格中的点火装置以模拟这一时间的实际林火状态。
步骤S4：控制系统根据步骤S3的控制参量控制实体训练场地的火焰模拟发生装置，进行实训；
通过控制系统根据模拟结果对火焰模拟发生装置进行调控，可以在实体训练场地实现模拟时得到的森林火场情景，对火焰模拟发生装置的控制包括控制装置点燃的时间、火焰的高度及火焰熄灭的时间。在本实施例中，其中，步骤S4具体包括：
步骤S41：控制系统根据计算机模拟系统中的起始模拟场景点燃对应火焰模拟发生装置的对应点火装置以模拟地表火及/或树冠火，并调整对应可调节阀门的开度以模拟火焰高度；如图4a所示，在本实施例以一个着火点为起始场景，在其他实施例也可以多个着火点作为起始状态以模拟多点林火的场景，本发明不对其进行限制。在网格a、b、c中若对应着火点为地表火则点燃装置下部火焰喷口(5)处的点火装置(4)，若对应着火点为树冠火则点燃装置上部火焰喷口(9)处的点火装置(8)，若二者皆有则对应着火点的两个点火装置同时点燃。火焰高度通过控制系统对可调节阀门(7、3)的远程控制实现，根据模拟计算得到的不同火焰高度，调整阀门开度以调节燃料/燃气的流量即可实现不同火焰高度的现场模拟。
步骤S42：控制系统根据计算机模拟系统中预设模拟步长的蔓延情况，依次点燃不同时间点所蔓延到的着火区域内的所有火焰模拟发生装置的对应点火装置以模拟地表火及/或树冠火，并调整对应可调节阀门的开度以模拟火焰高度。按照预设模拟步长值定时点燃下一时刻的点火装置，例如在下一分钟点燃如图4b所示的网格d～p内的对应点火装置，地表火及/或树冠火的点燃方式与步骤S41相同，在此不做赘述。以此类推，再一下时刻点燃更多网格内的点火装置以模拟林火不断蔓延的状态，以此可以较真实的在实体训练场地实现林火蔓延，从而使受训场景更真实化。
步骤S5：实训人员根据火场实景进行扑救，对应火焰模拟发生装置通过感应方式判断扑救情况，反馈训练情况并远程控制火场。
为达到对参加实训人员进行训练目的，火焰模拟发生装置可通过感应训练人员的扑救行为对火场情况进行反馈控制。训练时实训人员可根据火场情景自由选择扑救工具、扑救战术，也可以按照预定的科目训练，本发明不对训练的扑救方式进行限定。图5为本发明一实施例的控制原理示意图，如图5所示，在本实施例中，其中，步骤S5具体为：
步骤S51：当实训人员开始扑救时，对应火焰模拟发生装置的传感器模块(6和10)感测实训人员的扑救行为，其中，若实训人员采用喷水的方式灭火，则通过压力传感器感测水压变化；若实训人员采用其他工具灭火的方式，则通过温度传感器感测温度变化；
步骤S52：将传感器模块(6和10)的感测值传输到控制系统，控制系统根据感测值判断扑救有效性，具体为：
当压力传感器在任一已点燃的火焰喷口感测到水压达到预设水压阈值并持续一预设喷水时间时，则判定实训人员在该火焰喷口的扑救有效，即该火焰喷口已被扑灭；及/或
当温度传感器在任一已点燃的火焰喷口感测到温度低于预设温度阈值并持续一预设降温时间时，则判定实训人员在该火焰喷口的扑救有效，即该火焰喷口已被扑灭；
步骤53：当控制系统判断任一火焰喷口已被扑灭时，控制对应可调节阀门完全关闭，以使对应喷口的火焰停止喷射，并将对应喷口的扑救情况记录存储；
步骤S54：若任一火焰喷口在所述燃烧时间阈值内没有被认定为已被扑灭，则控制系统在所述燃烧时间阈值到达时控制对应可调节阀门完全关闭，以使对应喷口的火焰停止喷射，并将对应喷口的扑救情况记录存储。
在本实施例中，其中，在步骤S54后还可以包括：
步骤S55：结合计算机仿真模拟的林火情况与记录存储的喷口扑救情况，得到实训人员的训练结果。
本发明另一实施还提供了一种森林火灾应急扑救的仿真训练装置，用于实现前述的训练方法，其包括：
一计算机模拟系统，设置有与实体场地的网格一一对应的网格，用于通过计算机算法对林火状态进行仿真模拟；
一控制系统，与所述计算机模拟系统连接，用于根据林火状态的仿真模拟控制实体场地的林火仿真模拟；
多个火焰模拟发生装置，分别设置于实体场地的每个网格内并与所述控制系统连接，用于在实体场地进行林火仿真模拟并向所述控制系统反馈实训人员的扑救情况；
其中，所述控制系统还包括存储模块用于记录存储。
在本实施例中，其中，每个火焰模拟发生装置包括：
至少两个火焰喷口(5和9)，分别设置于装置的上部与下部，其中上部的火焰喷口(9)用于模拟树冠火，下部的火焰喷口(5)用于模拟地表火；
至少两个点火装置(4和8)，分别设置于对应的火焰喷口(5和9)处且通过燃气管道(2)连接到主供气设施上，每一点火装置(4和8)还通过无线连接的方式与控制系统连接，用于通过远程控制点燃对应喷口处的燃气实现火焰模拟；
至少两个带远程控制模块的可调节阀门(3和7)，分别设置于连接对应点火装置(4和8)的燃气管道(2)上且通过电缆线(1)连接到基础供电设施，每一可调节阀门(3和7)的远程控制模块通过无线连接的方式与控制系统连接，用于通过远程控制调节阀门的开度以实现火焰高度或大小；以及
至少两个传感器模块(6和10)，分别设置于对应的火焰喷口(5和9)处且通过电缆线(1)连接到基础供电设施，每一传感器模块(6和10)通过无线连接的方式与控制系统连接，每一传感器模块(6和10)包括压力传感器及/或温度传感器，用于感测火焰喷口处的温度或压力以判断训练人员的扑救情况并反馈给控制系统。
本发明提出的森林火灾应急扑救的仿真训练方法及训练装置，能够针对不同可燃物性质、地形和天气情况对森林火灾造成的影响，全面考虑不同影响下的火场情况，为训练人员提供接近实际林火情景的仿真训练场景，并能够从实战角度进行综合模拟训练，以满足实战的难度需求，同时保证训练火场的可控性，最大程度的保证了训练时人员安全。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照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实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种森林火灾应急扑救的仿真训练方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：对训练场地进行网格划分，并将训练场地中的网格与控制系统中的节点一一对应；
步骤S2：在训练场地中设置火焰模拟发生装置；
步骤S3：在计算机模拟系统中对火场情况进行计算机仿真模拟，得到所要进行训练的整个林火发展进程的控制参量；
步骤S4：控制系统根据步骤S3的控制参量控制实体训练场地的火焰模拟发生装置，进行实训，其中，对火焰模拟发生装置的控制包括控制装置点燃的时间、火焰的高度及火焰熄灭的时间；
步骤S5：实训人员根据火场实景进行扑救，对应火焰模拟发生装置通过感应方式判断扑救情况，反馈训练情况并远程控制火场。
2.根据权利要求1所述的森林火灾应急扑救的仿真训练方法，其特征在于，在步骤S1中，所述对训练场地进行网格划分包括对实体训练场地的网格划分及计算机模拟系统中的网格划分，实体训练场地中划分的网格与计算机模拟系统中划分的网格一一对应且均对应到控制系统中的一个控制节点。
3.根据权利要求2所述的森林火灾应急扑救的仿真训练方法，其特征在于，步骤S2具体为在实体训练场地的每个网格中设置一火焰模拟发生装置，每个火焰模拟发生装置包括：
至少两个火焰喷口，分别设置于装置的上部与下部，其中上部的火焰喷口用于模拟树冠火，下部的火焰喷口用于模拟地表火；
至少两个点火装置，分别设置于对应的火焰喷口处且通过燃气管道连接到主供气设施上，每一点火装置还通过无线连接的方式与所述控制系统连接，用于通过远程控制点燃对应喷口处的燃气实现火焰模拟；
至少两个带远程控制模块的可调节阀门，分别设置于连接对应点火装置的燃气管道上且通过电缆线连接到基础供电设施，每一可调节阀门的远程控制模块通过无线连接的方式与所述控制系统连接，用于通过远程控制调节阀门的开度以实现火焰高度或大小；以及
至少两个传感器模块，分别设置于对应的火焰喷口处且通过电缆线连接到基础供电设施，每一传感器模块通过无线连接的方式与所述控制系统连接，每一传感器模块包括压力传感器及/或温度传感器，用于感测火焰喷口处的温度或压力以判断训练人员的扑救情况并反馈给控制系统。
4.根据权利要求3所述的森林火灾应急扑救的仿真训练方法，其特征在于，步骤S3中对火场情况进行计算机仿真模拟的具体过程为：
步骤S31：将森林火灾的各种影响因素作为输入参量输入计算机模拟系统，其中，所述森林火灾的各种影响因素包括：可燃物性质、可燃物含水率、地形坡度及环境风速与风向；
步骤S32：计算机模拟系统根据预设的算法，对森林火灾火场情况进行模拟，将森林火灾各影响因素的作用转化为火场外部特征，并作为输出参量，其中，所述火场外部特征包括：林火蔓延速度、火线强度及火焰高度；
步骤S33：将火场外部特征细化为每个网格内的单个火焰模拟发生装置的控制参量，以实现根据计算机仿真得到所要进行训练的整个林火发展进程的真实火场情况模拟。
5.根据权利要求4所述的森林火灾应急扑救的仿真训练方法，其特征在于，步骤S33具体为：
当计算机模拟系统中判定训练场地中一网格为着火节点时，对应网格内的火焰模拟发生装置即作为实际的着火点；
根据计算机模拟系统设置对应蔓延情况，包括设置模拟步长，并根据设置的步长值所对应的间隔更新计算机模拟系统中的着火区域，当计算机模拟系统中的任一网格在着火区域内时，判定对应网格内的火焰模拟发生装置需点火；同时预设一燃烧时间阈值，以控制当火焰模拟发生装置的燃烧时间达到所述燃烧时间阈值时，火焰模拟发生装置需熄灭；
根据计算机模拟系统中对应着火区域的火焰高度和火线强度，设置对应网格内的火焰模拟发生装置对应可调节阀门的开度与对应着火区域内点燃的火焰喷口的数量与密度。
6.根据权利要求5所述的森林火灾应急扑救的仿真训练方法，其特征在于，步骤S4具体包括：
步骤S41：控制系统根据计算机模拟系统中的起始模拟场景点燃对应火焰模拟发生装置的对应点火装置以模拟地表火及/或树冠火，并调整对应可调节阀门的开度以模拟火焰高度；
步骤S42：控制系统根据计算机模拟系统中预设模拟步长的蔓延情况，依次点燃不同时间点所蔓延到的着火区域内的所有火焰模拟发生装置的对应点火装置以模拟地表火及/或树冠火，并调整对应可调节阀门的开度以模拟火焰高度。
7.根据权利要求6所述的森林火灾应急扑救的仿真训练方法，其特征在于，步骤S5具体为：
步骤S51：当实训人员开始扑救时，对应火焰模拟发生装置的传感器模块感测实训人员的扑救行为，其中，若实训人员采用喷水的方式灭火，则通过压力传感器感测水压变化；若实训人员采用其他工具灭火的方式，则通过温度传感器感测温度变化；
步骤S52：将传感器模块的感测值传输到控制系统，控制系统根据感测值判断扑救有效性，具体为：
当压力传感器在任一已点燃的火焰喷口感测到水压达到预设水压阈值并持续一预设喷水时间时，则判定实训人员在该火焰喷口的扑救有效，即该火焰喷口已被扑灭；及/或
当温度传感器在任一已点燃的火焰喷口感测到温度低于预设温度阈值并持续一预设降温时间时，则判定实训人员在该火焰喷口的扑救有效，即该火焰喷口已被扑灭；
步骤S53：当控制系统判断任一火焰喷口已被扑灭时，控制对应可调节阀门完全关闭，以使对应喷口的火焰停止喷射，并将对应喷口的扑救情况记录存储；
步骤S54：若任一火焰喷口在所述燃烧时间阈值内没有被认定为已被扑灭，则控制系统在所述燃烧时间阈值到达时控制对应可调节阀门完全关闭，以使对应喷口的火焰停止喷射，并将对应喷口的扑救情况记录存储。
8.根据权利要求7所述的森林火灾应急扑救的仿真训练方法，其特征在于，在步骤S54后还包括：
步骤S55：结合计算机仿真模拟的林火情况与记录存储的喷口扑救情况，得到实训人员的训练结果。
9.一种森林火灾应急扑救的仿真训练装置，用于实现权利要求1～8任一项的训练方法，其特征在于，包括：
一计算机模拟系统，设置有与实体场地的网格一一对应的网格，用于通过计算机算法对林火状态进行仿真模拟；
一控制系统，与所述计算机模拟系统连接，用于根据林火状态的仿真模拟结果控制实体场地的林火仿真模拟；
多个火焰模拟发生装置，分别设置于实体场地的每个网格内并与所述控制系统连接，用于在实体场地进行林火仿真模拟并向所述控制系统反馈实训人员的扑救情况；
其中，所述控制系统还包括存储模块用于记录存储。
10.根据权利要求9所述的森林火灾应急扑救的仿真训练装置，其特征在于，每个火焰模拟发生装置包括：
至少两个火焰喷口，分别设置于装置的上部与下部，其中上部的火焰喷口用于模拟树冠火，下部的火焰喷口用于模拟地表火；
至少两个点火装置，分别设置于对应的火焰喷口处且通过燃气管道连接到主供气设施上，每一点火装置还通过无线连接的方式与所述控制系统连接，用于通过远程控制点燃对应喷口处的燃气实现火焰模拟；
至少两个带远程控制模块的可调节阀门，分别设置于连接对应点火装置的燃气管道上且通过电缆线连接到基础供电设施，每一可调节阀门的远程控制模块通过无线连接的方式与所述控制系统连接，用于通过远程控制调节阀门的开度以实现火焰高度或大小；以及
至少两个传感器模块，分别设置于对应的火焰喷口处且通过电缆线连接到基础供电设施，每一传感器模块通过无线连接的方式与所述控制系统连接，每一传感器模块包括压力传感器及/或温度传感器，用于感测火焰喷口处的温度或压力以判断训练人员的扑救情况并反馈给控制系统。
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