消防救援綜合訓(xùn)練智能監(jiān)測系統(tǒng)探究

齊方忠 陳元明 張華忠 鄧許庚 張洪星 杜吉生 宋志強(qiáng) 楊勇

摘要：消防訓(xùn)練過程的數(shù)據(jù)鏈，過程數(shù)據(jù)，訓(xùn)練效果的監(jiān)測和分析對于后期的數(shù)據(jù)分析和訓(xùn)練方法的改進(jìn)有著重要的意義。通過對這些數(shù)據(jù)有效的記錄，分析可以達(dá)到科學(xué)實訓(xùn)，有效評估，改進(jìn)作訓(xùn)方式方法的目的。本文主要簡述了綜合訓(xùn)練智能監(jiān)測系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了整個系統(tǒng)的組成、原理、功能等，旨在為消防救援綜合訓(xùn)練智能監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)建提供參考。

關(guān)鍵詞：消防救援;智能監(jiān)測;系統(tǒng)設(shè)計;數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：E251? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)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(yè)幾經(jīng)變革，現(xiàn)已逐步形成機(jī)制完善、體制健全的重要行業(yè)。特別是在當(dāng)前“全災(zāi)種，大應(yīng)急”的背景下踐行“對黨忠誠、紀(jì)律嚴(yán)明、赴湯蹈火、竭誠為民”的訓(xùn)詞要求，作為國家隊、主力軍的國家綜合性消防救援指戰(zhàn)員必須體、技能綜合素質(zhì)全面過硬。

目前的現(xiàn)狀是：基于消防指戰(zhàn)員體技能訓(xùn)練、監(jiān)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(guān)單位和企業(yè)較多，但大多都以基于單一科目訓(xùn)練或測試科目的數(shù)據(jù)采集為主，系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)采集、分析、評估為一體的設(shè)備較少且技術(shù)狀態(tài)良莠不齊，針對消防訓(xùn)練系統(tǒng)的定制化訓(xùn)練裝備更是不足。目前尚未形成具有集成綜合性消防員訓(xùn)練檢測設(shè)施平臺的器具和機(jī)構(gòu)。

結(jié)合目前國內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展和趨勢：使用大數(shù)據(jù)和云處理技術(shù)的智能管理平臺，將復(fù)雜多變的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭啥攘康臄?shù)據(jù)模型，通過全方位數(shù)據(jù)和信息分析，形成直觀的數(shù)據(jù)結(jié)果，達(dá)到數(shù)字化、系統(tǒng)化的智能管理。因此，未來國家綜合性消防救援教育訓(xùn)練智能管理平臺的應(yīng)用和創(chuàng)新，將是今后消防救援行業(yè)發(fā)展的一個重要方向。

二、系統(tǒng)研究的必要性

（一）適應(yīng)教學(xué)訓(xùn)練改革的迫切需要

當(dāng)前，國際上許多消防領(lǐng)域的專家學(xué)者都致力于數(shù)字化綜合訓(xùn)練研究，他們認(rèn)為使用數(shù)字化的技術(shù)手段對消防員訓(xùn)練過程實施監(jiān)控，有助于觀察消防指戰(zhàn)員對訓(xùn)練任務(wù)的反應(yīng)，借助參訓(xùn)人員的訓(xùn)練效果，適時優(yōu)化訓(xùn)練計劃，以減少過度訓(xùn)練和損傷風(fēng)險。數(shù)字化訓(xùn)練能夠監(jiān)控消防指戰(zhàn)員在每次訓(xùn)練中的急性反應(yīng)和長期訓(xùn)練過程中的慢性適應(yīng)，密切關(guān)注訓(xùn)練疲勞的產(chǎn)生以避免出現(xiàn)過度訓(xùn)練，保證根據(jù)預(yù)期訓(xùn)練目標(biāo)設(shè)置的訓(xùn)練負(fù)荷不超過消防指戰(zhàn)員所能承受的范圍，并將訓(xùn)練實況及時反饋給組訓(xùn)者和參訓(xùn)者，促進(jìn)訓(xùn)練的積極性，從而提升工作效率。早在19世紀(jì)，就有田徑和游泳項目的教練員，通過手動記錄訓(xùn)練日記的方式，對運(yùn)動員日常訓(xùn)練和競技比賽的過程進(jìn)行實施監(jiān)控，并以此對運(yùn)動員身體狀態(tài)和競技水平進(jìn)行量化和分析，這為后來數(shù)字化綜合訓(xùn)練的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

（二）契合新時期消防救援“實戰(zhàn)化”訓(xùn)練的迫切需要

隨著數(shù)字化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字化實時監(jiān)控已成為“練為戰(zhàn)”教學(xué)訓(xùn)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(xùn)練過程中，不進(jìn)行數(shù)字化監(jiān)控的現(xiàn)象是沒有的，并且體、技能監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜性和投入成本正在與日俱增。數(shù)字化訓(xùn)練趨勢已經(jīng)促使當(dāng)代教練員將制定訓(xùn)練計劃的主要依據(jù)從個人記憶、經(jīng)驗和觀點(diǎn)等主觀判斷逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩崙?zhàn)化”訓(xùn)練負(fù)荷數(shù)據(jù)的客觀分析結(jié)論。許多現(xiàn)代化訓(xùn)練理論與監(jiān)控技術(shù)也因“數(shù)字化”技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生;如“訓(xùn)練窗”理論，基于速度的力量訓(xùn)練法，“高強(qiáng)度間歇”耐力訓(xùn)練的實時訓(xùn)練負(fù)荷分析，基于心率變異性（HRV）的競技狀態(tài)監(jiān)控，基于神經(jīng)肌肉功能的競技狀態(tài)監(jiān)控等。

我國基于消防指戰(zhàn)員體、技能訓(xùn)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(guān)單位和企業(yè)較多，但大多都以基于單一科目訓(xùn)練或測試科目的數(shù)據(jù)采集為主，系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)采集、分析、評估為一體的設(shè)備較少且技術(shù)狀態(tài)良莠不齊，針對消防訓(xùn)練系統(tǒng)的定制化訓(xùn)練裝備更是不足。目前尚未形成具有集成綜合性消防員訓(xùn)練檢測設(shè)施平臺的器具或機(jī)構(gòu)。

（三）填補(bǔ)國家消防救援教育訓(xùn)練的迫切需要

當(dāng)前綜合訓(xùn)練受人員、場地、安全等限制，需要解決訓(xùn)練對硬件設(shè)施的依賴。通過引入智能化綜合訓(xùn)練設(shè)備來解決空間和安全的限制，通過智能化手段來解決訓(xùn)練效果評估和檔案建立的全程跟蹤。實現(xiàn)“部局——總隊（院校）——基層”三個層面的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，實時獲取各層級訓(xùn)練情況，遠(yuǎn)程在線監(jiān)考和數(shù)據(jù)匯總評價分析，最終為消防救援工作提供“科學(xué)、高效、規(guī)范”的智能化方案，結(jié)合科目考核要求進(jìn)行設(shè)備優(yōu)化調(diào)整以及分析手段的演進(jìn)，達(dá)到考核教學(xué)相結(jié)合，逐步推出實用高效的訓(xùn)練監(jiān)測系統(tǒng)和教研結(jié)合訓(xùn)練體系。

三、綜合訓(xùn)練智能監(jiān)測系統(tǒng)簡述

（一）綜合訓(xùn)練智能監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成

綜合訓(xùn)練智能監(jiān)測系統(tǒng)通過自主研發(fā)的體系平臺，針對參訓(xùn)員的不同使用特點(diǎn)和需求，結(jié)合智能綜合訓(xùn)練設(shè)備，幫助消防指戰(zhàn)員完成訓(xùn)練中的實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、訓(xùn)練分析、狀態(tài)評估、訓(xùn)練效果等功能，實現(xiàn)對消防指戰(zhàn)員訓(xùn)練質(zhì)量提高和精確量化分析評價，從而實現(xiàn)科學(xué)訓(xùn)練與考核的管理。

綜合訓(xùn)練智能監(jiān)測系統(tǒng)主要由智能監(jiān)測軟件平臺系統(tǒng)，智能監(jiān)測硬件平臺系統(tǒng)組成。智能監(jiān)測平臺主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)分析、電子檔案建立等工作，綜合訓(xùn)練裝置提供訓(xùn)練平臺及數(shù)據(jù)信息的實時成效。

綜合訓(xùn)練裝置將參訓(xùn)員相關(guān)數(shù)據(jù)，如訓(xùn)練啟止時間、參訓(xùn)人員信息、參訓(xùn)人員單次訓(xùn)練強(qiáng)度、消耗能量、體脂成分等信息上報到智能監(jiān)測平臺。智能監(jiān)測平臺接收到相關(guān)數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計錄并形成個人訓(xùn)練檔案，經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)積累形成數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與提供高效的訓(xùn)練實施計劃。

（二）綜合訓(xùn)練智能監(jiān)測系統(tǒng)工作流程

消防救援綜合訓(xùn)練智能監(jiān)測系統(tǒng)工作流程：參訓(xùn)人員攜帶體征監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行體征信息收集，將當(dāng)前的參訓(xùn)人員相關(guān)信息傳送回服務(wù)器，經(jīng)過訓(xùn)練監(jiān)控中心系統(tǒng)平臺通過發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，及時作出判斷，進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)和訓(xùn)練人員的雙向報警和提示。同時將分類記錄參訓(xùn)人員參加的訓(xùn)練科目、訓(xùn)練成績、訓(xùn)練時長以及訓(xùn)練過程中身體狀況的變化形成動態(tài)的歷史記錄和曲線。以便訓(xùn)練組織人員能夠根據(jù)訓(xùn)練的歷史記錄，及時調(diào)整該訓(xùn)練人員的訓(xùn)練項目和訓(xùn)練強(qiáng)度，用以提高日常訓(xùn)練的效率，并通過數(shù)據(jù)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(shè)備和監(jiān)測系統(tǒng)達(dá)到直觀系統(tǒng)的評價以及合理化的建議，快速提高參訓(xùn)人員的訓(xùn)練效果，提高訓(xùn)練人員的參與度和訓(xùn)練熱情。

四、綜合訓(xùn)練智能監(jiān)測系統(tǒng)組成

綜合訓(xùn)練智能監(jiān)測系統(tǒng)由：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)，設(shè)備管理系統(tǒng)，用戶管理系統(tǒng)，平臺支撐系統(tǒng)，電子檔案管理系統(tǒng)，訓(xùn)練裝置等分系統(tǒng)組成。

1.“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”依托于用戶環(huán)境中的設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練數(shù)據(jù)信息獲取，訓(xùn)練過程視頻信息數(shù)據(jù)獲取，參訓(xùn)員體征信息獲取，參訓(xùn)環(huán)境信息獲取。依托平臺系統(tǒng)進(jìn)行下達(dá)執(zhí)行的獲取和執(zhí)行操作。

2.“數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)”依托用戶環(huán)境中的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，移動網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的上回傳，配合數(shù)據(jù)采集終端完成數(shù)據(jù)信息的獲取和上傳，依托平臺系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)下發(fā)。

3.“平臺系統(tǒng)”通過計算模塊，網(wǎng)絡(luò)模塊，存儲模塊完成云平臺和大數(shù)據(jù)平臺的搭建工作。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的獲取后進(jìn)行分析處理工作。

4.“數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)”包括移動端數(shù)據(jù)顯示，大屏信息數(shù)據(jù)顯示，電腦端數(shù)據(jù)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(jìn)行信息獲取和處理操作。

5.“設(shè)備管理模塊”實時監(jiān)控所有設(shè)備的運(yùn)行情況，設(shè)備狀態(tài)評估，資費(fèi)情況。新設(shè)備的注冊認(rèn)證，賬號管理，淘汰設(shè)備的注銷等工作數(shù)據(jù)采集模塊實時處理上報數(shù)據(jù)信息（訓(xùn)練數(shù)據(jù)信息、人員信息、人員狀態(tài)信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息等），信息分類后將分類的數(shù)據(jù)上報相關(guān)處理模塊。

6.“數(shù)據(jù)顯示模塊”通過平臺進(jìn)行顯示信息推送，配合web端，APP端，物聯(lián)網(wǎng)終端顯示設(shè)備進(jìn)行相關(guān)信息顯示和控制操作。使得用戶可以通過多維度進(jìn)行信息等獲取和處理，數(shù)據(jù)處理模塊將收集上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類后發(fā)送到不同的業(yè)務(wù)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，將精細(xì)化處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)、報告生成。

7.“權(quán)限管理模塊”通過權(quán)限精細(xì)化管理，使得不同權(quán)限的用戶獲取到指定的信息和一定權(quán)限范圍內(nèi)的操作。通過分級權(quán)限管理，不同級別的管理員進(jìn)行相應(yīng)設(shè)備的維護(hù)和升級。

五、綜合訓(xùn)練智能監(jiān)測系統(tǒng)作用

通過信息化，數(shù)字化的手段進(jìn)行多種類型科目，大量的參訓(xùn)人員數(shù)據(jù)，多樣本的差異化數(shù)據(jù)采集，形成海量數(shù)據(jù)。依托采集到的有效數(shù)據(jù)然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分類和數(shù)據(jù)分析，完成數(shù)據(jù)的科學(xué)管理和科學(xué)分析。通過分析后得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)建模并結(jié)合訓(xùn)練專家意見形成有針對定的報告，為后續(xù)參訓(xùn)人員制定更加合理的訓(xùn)練計劃，優(yōu)化科目訓(xùn)練方式。

在整個系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期效果后，可以通過靈活的訓(xùn)練項目擴(kuò)充的方式完善整個參訓(xùn)系統(tǒng)。力爭實現(xiàn)全科目的信息化、數(shù)字化、智能化的建設(shè)目標(biāo)，為科學(xué)實訓(xùn)，練為戰(zhàn)的長遠(yuǎn)目標(biāo)提供系統(tǒng)支撐。

六、結(jié)語

總結(jié)下來綜合訓(xùn)練智能監(jiān)測系統(tǒng)主要完成下述的職能：

1.綜合訓(xùn)練裝置的使用能掌握消防指戰(zhàn)員基本體技能的訓(xùn)練考評;

2.通過設(shè)備智能化管理來提高消防指戰(zhàn)員體技能訓(xùn)練的效能;

3.通過精準(zhǔn)的檔案化管理實時掌握訓(xùn)練階段性情況;

4.通過數(shù)據(jù)分析為后續(xù)的作訓(xùn)工作提供科學(xué)指導(dǎo)。

其創(chuàng)新點(diǎn)：實現(xiàn)“部局——總隊（院校）——基層”三個層面的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，實時獲取各層級訓(xùn)練情況，遠(yuǎn)程在線監(jiān)考和數(shù)據(jù)匯總評價分析。從而達(dá)到教學(xué)研一體，將教學(xué)、訓(xùn)練與科研項目緊密結(jié)合，為創(chuàng)新提供動力與支撐。

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