技术领域
[0001] 本
发明属于消防逃生演练及评价技术领域，更具体而言是一种对演练者的消防逃生技巧进行训练及演练效果进行明确的评价的系统和方法。
背景技术
[0002] 目前，国内高校及各中小学多采用集体训练的模式对学生的消防逃生能
力进行训练。消防演练的内容主要包括报警程序启动后人员疏散、灭火演练、抢险救护等环节。同
时针对特殊的场景进行具有针对性的练习。例如：灭火训练，浓烟逃生训练，急救训练。
[0003] 但在训练过程中，由于不可能完全还原实际环境，且缺少相关的评价体系，这类消防演练达到的效果只是让学生基本熟悉逃生流程，很难对消防逃生训练进行准确的评价。
[0004] 目前国内在消防逃生演练方面的研究主要集中在模拟逃生环境上。现在国内已有较为成熟的消防演练系统，即由
温度采集模
块、烟雾制造模块、RFID路径识别模块以及火焰模拟、红外探测、安全提示、视频监控等辅助设备让体验者有身临其境的感觉。体验者在烟雾弥漫的通道内亲身体验逃生自救的全过程,学习火场逃生的基本方法和技能,提升心理素质。同时体验者可以通过回放观看自己在体验中的表现，进行自我评价，加强对火灾逃生知识的认知。
[0005] 而近几年除了现实演习，市面也出现许多3D模拟的逃生环境。如长春大学于2017年申报的《一种基于VR技术的校园消防演练模拟场景系统》发明
专利。该发明是一种基于VR技术的校园消防演练模拟场景系统，该消防演练模拟场景系统，旨在让学生切身体验消防过程，并在模拟场景中进行消防逃生演练，提高消防灭火技能和快速反应能力。用VR模拟技术取代真实模拟，可避免不必要的危险，但由于其价格较为昂贵，受众较小，难以在各高校及中小学校大规模的使用。
[0007] 一、其多事针对集体火灾疏散的速度进行训练，难以看出学生个人的消防逃生技能。
[0008] 二、模拟逃生环境的消防演练多存在成本较高，时间空间灵活度低等缺点。
[0009] 有鉴于此，本
发明人针对现有的消防逃生演练及其相关评分系统的上述缺陷进行深入研究并提出本方案。
发明内容
[0010] 本发明的主要目的在于克服
现有技术的缺点与不足，提供一种消防逃生演练评价系统，解决现有消防演练逃生系统的评价不够针对性，评价不够明确的问题。
[0011] 本发明的另一目的在于，提供一种消防逃生演练评价方法。
[0012] 为了达到上第一述目的，本发明采用以下技术方案：
[0013] 一种消防逃生演练评价系统，包括红外高度感应模块、
超声波测距模块、计时模块、显示模块以及
单片机控制单元；
[0014] 所述红外高度感应模块设有虚拟烟层示意灯，用于记录消防逃生演练时记录演练者触碰到某一规定高度的次数和时间及设置模拟险情；
[0015] 所述
超声波测距模块，记录演练者消防逃生演练途中是否紧贴
墙壁行走；
[0016] 计时模块，用于采用红外感应记录演练开始与结束的时刻，记录演练时间；
[0017] 单片机控制单元，用于运用单片机控制红外高度感应模块、超声波测距模块、计时模块，并记录每一次演练的相应数据，计算出对应得分；
[0018] 所述单片机控制单元包括
人机交互模块、信息管理模块、测试数据获取模块、
数据处理与评分模块；
[0019] 所述人机交互模块，用于消防演练模式的启动、暂停与结束；逃生演练得分显示，错误动作与错误操作提示；逃生演练测试标准添加、删除与
修改；
[0020] 所述信息管理模块，用于管理测试者个人体质信息、演练情况；管理测试发起人的操作记录，操作权限；数据录入与导出；
[0021] 所述测试数据获取模块，通过高度
传感器获取测试者一次测试中超出高度信息的时间；通过距离传感器获取测试者一次测试中与墙壁掩体的距离信息；记录测试者一次演练的具体时长，将模拟消防演练信息进行保存与分析；
[0022] 所述数据处理与评分模块，用于对获得的数据进行分析与处理，并通过评分系统给出最终的数值，展示在交互界面上；
[0023] 所述显示模块，用于显示测试得分，并对成绩信息进行管理。
[0024] 作为优选的技术方案，所述红外高度感应模块包括一对环境光的适应能力强的红外线发射器与接收管，发射与接收的红外线
信号通过
电路转化为
电信号与单片机进行信息传递，单片机IO口与模块IN口相接，输入脉冲信号，驱动模块检测，模块AO口将反馈信号通过IO口返回给单片，单片机进行计数，以此检测测试者是否超出限制高度，以及根据计数计算超出时间的多少。
[0025] 作为优选的技术方案，所述超声波测距模块包括超声波发射器，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时。
[0026] 作为优选的技术方案，所述超声波测距模块采用IO口TRIG触发测距，给至少10μs的
高电平信号；该所述超声波测距模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。
[0027] 作为优选的技术方案，所述计时模块是使用单片机内部的计时器对某一次演练进行计时，当接收到第一个测距模块的信号反馈后，开始计时，到最后一个模块停止计时，最后将时间信息返回到评分模块中。
[0028] 为了达到上述另一目的，本发明采用以下技术方案：
[0029] 一种生演练评价系统的评价方法，包括下述步骤：
[0030] (1)根据红外高度感应模块反馈的超出高度时长及
频率进行评定此项分数，由于人在火灾浓烟中置身时间越长对身体危害越大，所以此项评分数学模型是随着时间推移分数降低速度越快，最终得到此项评分A；
[0031] (2)根据超声波测距模块反馈的数据，根据偏离安全距离聘礼进行扣分，得到此项评分B；
[0032] (3)根据计时模块测得的逃生演练时长，与最佳逃生时长对比，超出时长响应降低分数，得到此项评分C；
[0033] (4)每一项的总分、
基础分数、权重可通过程序初始化设置，若设置以上模块权重为Q1、Q2、Q3，则最终得分S＝A*Q1+B*Q2+C*Q3。
[0034] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0035] 1、成本低，便携性高：本发明相较于现有技术如VR设备等模拟火灾场景的技术要有更低的成本，且本产品使用的模块都是常用低成本的模块，可任意安装在楼道或
楼梯等场所。
[0036] 2、易操作：本发明操作简单，只要将发明安装在楼道或楼梯处，设置好评分权值及几个简单的设置就可以开始使用，而不像现有技术大多使用到一些上位机的操作，使一般人难以入手。
[0037] 3、适用范围广：本发明适用于各类火灾逃生通道的模拟，且可以供大多数中小学或企业对学生或员工的火灾逃生技能进行训练。
[0038] 4、模型设计科学：本发明的设计主要针对了几个火灾逃生中的关键因素，如烟层高度模拟，逃生时长，安全避障等因素，进行考量和分析。
[0039] 5、强调个人训练：本发明是针对个人在火灾逃生中进行逃生技巧的训练，可以不断对个人的逃生技能进行训练，且通过每一次的评分，可以清楚的看到每一个人的训练成果，并能明显看到进步。
[0040] 6、科学的评分：科学的评分系统对个人逃生技能的进步有着很高的参考价值，可以根据评分对每个人提出一些指导性的意见。
附图说明
[0042] 图2是本发明的实物模型图；
[0043] 图3是本发明单片机控
制模块的原理图；
[0044] 图4是本发明红外高度感应模块的原理图；
[0045] 图5是本发明超声测距模块的原理图。
具体实施方式
[0046] 下面结合
实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0047] 实施例
[0048] 如图1所示，本实施例的一种消防逃生演练评分系统，包括：红外高度感应模块、超声波测距模块、计时模块、显示模块以及单片机控制单元；
[0049] 所述红外高度感应模块设有虚拟烟层示意灯，用于记录消防逃生演练时记录演练者触碰到某一规定高度的次数和时间及设置模拟险情；
[0050] 所述超声波测距模块，记录演练者消防逃生演练途中是否紧贴墙壁行走；
[0051] 计时模块，用于采用红外感应记录演练开始与结束的时刻，记录演练时间；
[0052] 单片机控制单元，用于运用单片机控制红外高度感应模块、超声波测距模块、计时模块，并记录每一次演练的相应数据，计算出对应得分；
[0053] 所述单片机控制单元包括人机交互模块、信息管理模块、测试数据获取模块、数据处理与评分模块；
[0054] 所述人机交互模块，用于消防演练模式的启动、暂停与结束；逃生演练得分显示，错误动作与错误操作提示；逃生演练测试标准添加、删除与修改；
[0055] 所述信息管理模块，用于管理测试者个人体质信息、演练情况；管理测试发起人的操作记录，操作权限；数据录入与导出；
[0056] 所述测试数据获取模块，通过高度传感器获取测试者一次测试中超出高度信息的时间；通过距离传感器获取测试者一次测试中与墙壁掩体的距离信息；记录测试者一次演练的具体时长，将模拟消防演练信息进行保存与分析；
[0057] 所述数据处理与评分模块，用于对获得的数据进行分析与处理，并通过评分系统给出最终的数值，展示在交互界面上；
[0058] 所述显示模块，用于显示测试得分，并对成绩信息进行管理。
[0059] 如图2所示，将装置安装在楼梯道或者走廊墙壁上，设置好高度，并对控制台进行初始化，准备对演练者进行训练测试。在演练者测试过程中虚拟烟雾指示灯会提示烟层高度及红外高度感应的高度，演练者需根据烟雾高度进行逃生演练。
[0060] 演练者触碰到第一个测距模块时开始计时，同时在逃生演练过程中，超声波测距模块会实时检测测试者
肩膀与墙壁的距离，红外高度感应模块也会记录演练者超出设置高度的时间和次数。当到达最后一个测距模块时停止计时，并记录时长，单片机会将所有数据输出并返回到
算法中。
[0061] 计算机算法会对数据进行分析，利用评分公式进行评分，并给出结论和改进的意见，最终记录数据。
[0062] 如图3所示，本实施例中，单片机选用STM32F103/LQFP48芯片，当然本实施例的芯片不限于上述一种，其他类型的芯片只要能达到本发明的目的，也适用于本发明。
[0063] 如图4所示，所述超声波测距模块包括超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时。此模块采用IO口TRIG触发测距，给至少10μs的高电平信号；模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。
[0064] 如图5所示，所述超声波测距模块包括超声波发射器，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时。所述超声波测距模块采用IO口TRIG触发测距，给至少10μs的高电平信号；该所述超声波测距模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。
[0065] 本发明消防逃生演练评价系统的评价方法，包括下述步骤：
[0066] (1)根据红外高度感应模块反馈的超出高度时长及频率进行评定此项分数，由于人在火灾浓烟中置身时间越长对身体危害越大，所以此项评分数学模型是随着时间推移分数降低速度越快，最终得到此项评分A；
[0067] (2)根据超声波测距模块反馈的数据，根据偏离安全距离聘礼进行扣分，得到此项评分B；
[0068] (3)根据计时模块测得的逃生演练时长，与最佳逃生时长对比，超出时长响应降低分数，得到此项评分C；
[0069] (4)每一项的总分、基础分数、权重可通过程序初始化设置，若设置以上模块权重为Q1、Q2、Q3，则最终得分S＝A*Q1+B*Q2+C*Q3.
[0070] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
