消防救援综合训练智能监测系统探究

齐方忠 陈元明 张华忠 邓许庚 张洪星 杜吉生 宋志强 杨勇

摘要：消防训练过程的数据链，过程数据，训练效果的监测和分析对于后期的数据分析和训练方法的改进有着重要的意义。通过对这些数据有效的记录，分析可以达到科学实训，有效评估，改进作训方式方法的目的。本文主要简述了综合训练智能监测系统，详细介绍了整个系统的组成、原理、功能等，旨在为消防救援综合训练智能监测系统构建提供参考。

关键词：消防救援;智能监测;系统设计;数据分析

中图分类号：E251       文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2021）03-0010-02

一、探究的主要背景

我国消防救援行业几经变革，现已逐步形成机制完善、体制健全的重要行业。特别是在当前“全灾种，大应急”的背景下践行“对党忠诚、纪律严明、赴汤蹈火、竭诚为民”的训词要求，作为国家队、主力军的国家综合性消防救援指战员必须体、技能综合素质全面过硬。

目前的现状是：基于消防指战员体技能训练、监测和考评体系方向的综合性研究尚处于起步阶段，开展类似研究和平台搭建的相关单位和企业较多，但大多都以基于单一科目训练或测试科目的数据采集为主，系统具备数据采集、分析、评估为一体的设备较少且技术状态良莠不齐，针对消防训练系统的定制化训练装备更是不足。目前尚未形成具有集成综合性消防员训练检测设施平台的器具和机构。

结合目前国内外的技术发展和趋势：使用大数据和云处理技术的智能管理平台，将复杂多变的数据信息转变为可度量的数据模型，通过全方位数据和信息分析，形成直观的数据结果，达到数字化、系统化的智能管理。因此，未来国家综合性消防救援教育训练智能管理平台的应用和创新，将是今后消防救援行业发展的一个重要方向。

二、系统研究的必要性

（一）适应教学训练改革的迫切需要

当前，国际上许多消防领域的专家学者都致力于数字化综合训练研究，他们认为使用数字化的技术手段对消防员训练过程实施监控，有助于观察消防指战员对训练任务的反应，借助参训人员的训练效果，适时优化训练计划，以减少过度训练和损伤风险。数字化训练能够监控消防指战员在每次训练中的急性反应和长期训练过程中的慢性适应，密切关注训练疲劳的产生以避免出现过度训练，保证根据预期训练目标设置的训练负荷不超过消防指战员所能承受的范围，并将训练实况及时反馈给组训者和参训者，促进训练的积极性，从而提升工作效率。早在19世纪，就有田径和游泳项目的教练员，通过手动记录训练日记的方式，对运动员日常训练和竞技比赛的过程进行实施监控，并以此对运动员身体状态和竞技水平进行量化和分析，这为后来数字化综合训练的发展奠定了基础。

（二）契合新时期消防救援“实战化”训练的迫切需要

随着数字化技术的广泛应用，数字化实时监控已成为“练为战”教学训练中不可或缺的重要组成部分。特别是在国外消防员的体、技能训练过程中，不进行数字化监控的现象是没有的，并且体、技能监控系统的复杂性和投入成本正在与日俱增。数字化训练趋势已经促使当代教练员将制定训练计划的主要依据从个人记忆、经验和观点等主观判断逐渐转变为“实战化”训练负荷数据的客观分析结论。许多现代化训练理论与监控技术也因“数字化”技术应运而生;如“训练窗”理论，基于速度的力量训练法，“高强度间歇”耐力训练的实时训练负荷分析，基于心率变异性（HRV）的竞技状态监控，基于神经肌肉功能的竞技状态监控等。

我国基于消防指战员体、技能训练和考评体系方向的研究尚处于起步阶段，开展类似研究和平台搭建的相关单位和企业较多，但大多都以基于单一科目训练或测试科目的数据采集为主，系统具备数据采集、分析、评估为一体的设备较少且技术状态良莠不齐，针对消防训练系统的定制化训练装备更是不足。目前尚未形成具有集成综合性消防员训练检测设施平台的器具或机构。

（三）填补国家消防救援教育训练的迫切需要

当前综合训练受人员、场地、安全等限制，需要解决训练对硬件设施的依赖。通过引入智能化综合训练设备来解决空间和安全的限制，通过智能化手段来解决训练效果评估和档案建立的全程跟踪。实现“部局——总队（院校）——基层”三个层面的数据互联互通，实时获取各层级训练情况，远程在线监考和数据汇总评价分析，最终为消防救援工作提供“科学、高效、规范”的智能化方案，结合科目考核要求进行设备优化调整以及分析手段的演进，达到考核教学相结合，逐步推出实用高效的训练监测系统和教研结合训练体系。

三、综合训练智能监测系统简述

（一）综合训练智能监测系统构成

综合训练智能监测系统通过自主研发的体系平台，针对参训员的不同使用特点和需求，结合智能综合训练设备，帮助消防指战员完成训练中的实时监控、数据采集、训练分析、状态评估、训练效果等功能，实现对消防指战员训练质量提高和精确量化分析评价，从而实现科学训练与考核的管理。

综合训练智能监测系统主要由智能监测软件平台系统，智能监测硬件平台系统组成。智能监测平台主要进行数据的收集、数据呈现、数据分析、电子档案建立等工作，综合训练装置提供训练平台及数据信息的实时成效。

综合训练装置将参训员相关数据，如训练启止时间、参训人员信息、参训人员单次训练强度、消耗能量、体脂成分等信息上报到智能监测平台。智能监测平台接收到相关数据后进行数据统计录并形成个人训练档案，经过大量的数据积累形成数据库并进行数据分析与提供高效的训练实施计划。

（二）综合训练智能监测系统工作流程

消防救援综合训练智能监测系统工作流程：参训人员携带体征监测设备进行体征信息收集，将当前的参训人员相关信息传送回服务器，经过训练监控中心系统平台通过发送过来的数据进行比对分析，及时作出判断，进行监控系统和训练人员的双向报警和提示。同时将分类记录参训人员参加的训练科目、训练成绩、训练时长以及训练过程中身體状况的变化形成动态的历史记录和曲线。以便训练组织人员能够根据训练的历史记录，及时调整该训练人员的训练项目和训练强度，用以提高日常训练的效率，并通过数据的收集和分析形成针对个人定制的档案文件。通过引入智能化设备和监测系统达到直观系统的评价以及合理化的建议，快速提高参训人员的训练效果，提高训练人员的参与度和训练热情。

四、综合训练智能监测系统组成

综合训练智能监测系统由：数据采集系统，数据传输系统，数据显示系统，设备管理系统，用户管理系统，平台支撑系统，电子档案管理系统，训练装置等分系统组成。

1.“数据采集系统”依托于用户环境中的设备进行训练数据信息获取，训练过程视频信息数据获取，参训员体征信息获取，参训环境信息获取。依托平台系统进行下达执行的获取和执行操作。

2.“数据传输系统”依托用户环境中的物联网络，移动网络，无线网络进行数据信息的上回传，配合数据采集终端完成数据信息的获取和上传，依托平台系统完成数据下发。

3.“平台系统”通过计算模块，网络模块，存储模块完成云平台和大数据平台的搭建工作。通过数据采集系统，传输系统进行大量数据的获取后进行分析处理工作。

4.“数据显示系统”包括移动端数据显示，大屏信息数据显示，电脑端数据显示，通过多种手段的信息显示，方便用户通过多渠道灵活进行信息获取和处理操作。

5.“设备管理模块”实时监控所有设备的运行情况，设备状态评估，资费情况。新设备的注册认证，账号管理，淘汰设备的注销等工作数据采集模块实时处理上报数据信息（训练数据信息、人员信息、人员状态信息、设备运行状态信息等），信息分类后将分类的数据上报相关处理模块。

6.“数据显示模块”通过平台进行显示信息推送，配合web端，APP端，物联网终端显示设备进行相关信息显示和控制操作。使得用户可以通过多维度进行信息等获取和处理，数据处理模块将收集上来的数据进行分类后发送到不同的业务模块进行数据处理。进行数据统计、数据分析、数据呈现，将精细化处理后的数据进行数据存储、数据呈现、报告生成。

7.“权限管理模块”通过权限精细化管理，使得不同权限的用户获取到指定的信息和一定权限范围内的操作。通过分级权限管理，不同级别的管理员进行相应设备的维护和升级。

五、综合训练智能监测系统作用

通过信息化，数字化的手段进行多种类型科目，大量的参训人员数据，多样本的差异化数据采集，形成海量数据。依托采集到的有效数据然后进行数据分类和数据分析，完成数据的科学管理和科学分析。通过分析后得到的数据进行数据建模并结合训练专家意见形成有针对定的报告，为后续参训人员制定更加合理的训练计划，优化科目训练方式。

在整个系统达到预期效果后，可以通过灵活的训练项目扩充的方式完善整个参训系统。力争实现全科目的信息化、数字化、智能化的建设目标，为科学实训，练为战的长远目标提供系统支撑。

六、结语

总结下来综合训练智能监测系统主要完成下述的职能：

1.综合训练装置的使用能掌握消防指战员基本体技能的训练考评;

2.通过设备智能化管理来提高消防指战员体技能训练的效能;

3.通过精准的档案化管理实时掌握训练阶段性情况;

4.通过数据分析为后续的作训工作提供科学指导。

其创新点：实现“部局——总队（院校）——基层”三个层面的数据互联互通，实时获取各层级训练情况，远程在线监考和数据汇总评价分析。从而达到教学研一体，將教学、训练与科研项目紧密结合，为创新提供动力与支撑。

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