消防救援綜合訓練智能監測系統探究

齊方忠 陳元明 張華忠 鄧許庚 張洪星 杜吉生 宋志強 楊勇

摘要：消防訓練過程的數據鏈，過程數據，訓練效果的監測和分析對于后期的數據分析和訓練方法的改進有著重要的意義。通過對這些數據有效的記錄，分析可以達到科學實訓，有效評估，改進作訓方式方法的目的。本文主要簡述了綜合訓練智能監測系統，詳細介紹了整個系統的組成、原理、功能等，旨在為消防救援綜合訓練智能監測系統構建提供參考。

關鍵詞：消防救援;智能監測;系統設計;數據分析

中圖分類號：E251? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2021）03-0010-02

一、探究的主要背景

我國消防救援行業幾經變革，現已逐步形成機制完善、體制健全的重要行業。特別是在當前“全災種，大應急”的背景下踐行“對黨忠誠、紀律嚴明、赴湯蹈火、竭誠為民”的訓詞要求，作為國家隊、主力軍的國家綜合性消防救援指戰員必須體、技能綜合素質全面過硬。

目前的現狀是：基于消防指戰員體技能訓練、監測和考評體系方向的綜合性研究尚處于起步階段，開展類似研究和平臺搭建的相關單位和企業較多，但大多都以基于單一科目訓練或測試科目的數據采集為主，系統具備數據采集、分析、評估為一體的設備較少且技術狀態良莠不齊，針對消防訓練系統的定制化訓練裝備更是不足。目前尚未形成具有集成綜合性消防員訓練檢測設施平臺的器具和機構。

結合目前國內外的技術發展和趨勢：使用大數據和云處理技術的智能管理平臺，將復雜多變的數據信息轉變為可度量的數據模型，通過全方位數據和信息分析，形成直觀的數據結果，達到數字化、系統化的智能管理。因此，未來國家綜合性消防救援教育訓練智能管理平臺的應用和創新，將是今后消防救援行業發展的一個重要方向。

二、系統研究的必要性

（一）適應教學訓練改革的迫切需要

當前，國際上許多消防領域的專家學者都致力于數字化綜合訓練研究，他們認為使用數字化的技術手段對消防員訓練過程實施監控，有助于觀察消防指戰員對訓練任務的反應，借助參訓人員的訓練效果，適時優化訓練計劃，以減少過度訓練和損傷風險。數字化訓練能夠監控消防指戰員在每次訓練中的急性反應和長期訓練過程中的慢性適應，密切關注訓練疲勞的產生以避免出現過度訓練，保證根據預期訓練目標設置的訓練負荷不超過消防指戰員所能承受的范圍，并將訓練實況及時反饋給組訓者和參訓者，促進訓練的積極性，從而提升工作效率。早在19世紀，就有田徑和游泳項目的教練員，通過手動記錄訓練日記的方式，對運動員日常訓練和競技比賽的過程進行實施監控，并以此對運動員身體狀態和競技水平進行量化和分析，這為后來數字化綜合訓練的發展奠定了基礎。

（二）契合新時期消防救援“實戰化”訓練的迫切需要

隨著數字化技術的廣泛應用，數字化實時監控已成為“練為戰”教學訓練中不可或缺的重要組成部分。特別是在國外消防員的體、技能訓練過程中，不進行數字化監控的現象是沒有的，并且體、技能監控系統的復雜性和投入成本正在與日俱增。數字化訓練趨勢已經促使當代教練員將制定訓練計劃的主要依據從個人記憶、經驗和觀點等主觀判斷逐漸轉變為“實戰化”訓練負荷數據的客觀分析結論。許多現代化訓練理論與監控技術也因“數字化”技術應運而生;如“訓練窗”理論，基于速度的力量訓練法，“高強度間歇”耐力訓練的實時訓練負荷分析，基于心率變異性（HRV）的競技狀態監控，基于神經肌肉功能的競技狀態監控等。

我國基于消防指戰員體、技能訓練和考評體系方向的研究尚處于起步階段，開展類似研究和平臺搭建的相關單位和企業較多，但大多都以基于單一科目訓練或測試科目的數據采集為主，系統具備數據采集、分析、評估為一體的設備較少且技術狀態良莠不齊，針對消防訓練系統的定制化訓練裝備更是不足。目前尚未形成具有集成綜合性消防員訓練檢測設施平臺的器具或機構。

（三）填補國家消防救援教育訓練的迫切需要

當前綜合訓練受人員、場地、安全等限制，需要解決訓練對硬件設施的依賴。通過引入智能化綜合訓練設備來解決空間和安全的限制，通過智能化手段來解決訓練效果評估和檔案建立的全程跟蹤。實現“部局——總隊（院校）——基層”三個層面的數據互聯互通，實時獲取各層級訓練情況，遠程在線監考和數據匯總評價分析，最終為消防救援工作提供“科學、高效、規范”的智能化方案，結合科目考核要求進行設備優化調整以及分析手段的演進，達到考核教學相結合，逐步推出實用高效的訓練監測系統和教研結合訓練體系。

三、綜合訓練智能監測系統簡述

（一）綜合訓練智能監測系統構成

綜合訓練智能監測系統通過自主研發的體系平臺，針對參訓員的不同使用特點和需求，結合智能綜合訓練設備，幫助消防指戰員完成訓練中的實時監控、數據采集、訓練分析、狀態評估、訓練效果等功能，實現對消防指戰員訓練質量提高和精確量化分析評價，從而實現科學訓練與考核的管理。

綜合訓練智能監測系統主要由智能監測軟件平臺系統，智能監測硬件平臺系統組成。智能監測平臺主要進行數據的收集、數據呈現、數據分析、電子檔案建立等工作，綜合訓練裝置提供訓練平臺及數據信息的實時成效。

綜合訓練裝置將參訓員相關數據，如訓練啟止時間、參訓人員信息、參訓人員單次訓練強度、消耗能量、體脂成分等信息上報到智能監測平臺。智能監測平臺接收到相關數據后進行數據統計錄并形成個人訓練檔案，經過大量的數據積累形成數據庫并進行數據分析與提供高效的訓練實施計劃。

（二）綜合訓練智能監測系統工作流程

消防救援綜合訓練智能監測系統工作流程：參訓人員攜帶體征監測設備進行體征信息收集，將當前的參訓人員相關信息傳送回服務器，經過訓練監控中心系統平臺通過發送過來的數據進行比對分析，及時作出判斷，進行監控系統和訓練人員的雙向報警和提示。同時將分類記錄參訓人員參加的訓練科目、訓練成績、訓練時長以及訓練過程中身體狀況的變化形成動態的歷史記錄和曲線。以便訓練組織人員能夠根據訓練的歷史記錄，及時調整該訓練人員的訓練項目和訓練強度，用以提高日常訓練的效率，并通過數據的收集和分析形成針對個人定制的檔案文件。通過引入智能化設備和監測系統達到直觀系統的評價以及合理化的建議，快速提高參訓人員的訓練效果，提高訓練人員的參與度和訓練熱情。

四、綜合訓練智能監測系統組成

綜合訓練智能監測系統由：數據采集系統，數據傳輸系統，數據顯示系統，設備管理系統，用戶管理系統，平臺支撐系統，電子檔案管理系統，訓練裝置等分系統組成。

1.“數據采集系統”依托于用戶環境中的設備進行訓練數據信息獲取，訓練過程視頻信息數據獲取，參訓員體征信息獲取，參訓環境信息獲取。依托平臺系統進行下達執行的獲取和執行操作。

2.“數據傳輸系統”依托用戶環境中的物聯網絡，移動網絡，無線網絡進行數據信息的上回傳，配合數據采集終端完成數據信息的獲取和上傳，依托平臺系統完成數據下發。

3.“平臺系統”通過計算模塊，網絡模塊，存儲模塊完成云平臺和大數據平臺的搭建工作。通過數據采集系統，傳輸系統進行大量數據的獲取后進行分析處理工作。

4.“數據顯示系統”包括移動端數據顯示，大屏信息數據顯示，電腦端數據顯示，通過多種手段的信息顯示，方便用戶通過多渠道靈活進行信息獲取和處理操作。

5.“設備管理模塊”實時監控所有設備的運行情況，設備狀態評估，資費情況。新設備的注冊認證，賬號管理，淘汰設備的注銷等工作數據采集模塊實時處理上報數據信息（訓練數據信息、人員信息、人員狀態信息、設備運行狀態信息等），信息分類后將分類的數據上報相關處理模塊。

6.“數據顯示模塊”通過平臺進行顯示信息推送，配合web端，APP端，物聯網終端顯示設備進行相關信息顯示和控制操作。使得用戶可以通過多維度進行信息等獲取和處理，數據處理模塊將收集上來的數據進行分類后發送到不同的業務模塊進行數據處理。進行數據統計、數據分析、數據呈現，將精細化處理后的數據進行數據存儲、數據呈現、報告生成。

7.“權限管理模塊”通過權限精細化管理，使得不同權限的用戶獲取到指定的信息和一定權限范圍內的操作。通過分級權限管理，不同級別的管理員進行相應設備的維護和升級。

五、綜合訓練智能監測系統作用

通過信息化，數字化的手段進行多種類型科目，大量的參訓人員數據，多樣本的差異化數據采集，形成海量數據。依托采集到的有效數據然后進行數據分類和數據分析，完成數據的科學管理和科學分析。通過分析后得到的數據進行數據建模并結合訓練專家意見形成有針對定的報告，為后續參訓人員制定更加合理的訓練計劃，優化科目訓練方式。

在整個系統達到預期效果后，可以通過靈活的訓練項目擴充的方式完善整個參訓系統。力爭實現全科目的信息化、數字化、智能化的建設目標，為科學實訓，練為戰的長遠目標提供系統支撐。

六、結語

總結下來綜合訓練智能監測系統主要完成下述的職能：

1.綜合訓練裝置的使用能掌握消防指戰員基本體技能的訓練考評;

2.通過設備智能化管理來提高消防指戰員體技能訓練的效能;

3.通過精準的檔案化管理實時掌握訓練階段性情況;

4.通過數據分析為后續的作訓工作提供科學指導。

其創新點：實現“部局——總隊（院校）——基層”三個層面的數據互聯互通，實時獲取各層級訓練情況，遠程在線監考和數據匯總評價分析。從而達到教學研一體，將教學、訓練與科研項目緊密結合，為創新提供動力與支撐。

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