技术领域
[0001] 本发明涉及智能救援技术领域，特别是一种基于计算机技术的消防应急演练方法。
相关背景技术
[0002] 在消防应急演练中，流程控制和监控是保障演练顺利进行的关键环节，而传统的消防应急演练大多依赖预设剧本和人为指挥，缺乏系统化的流程管理与自动化监控，演练过程中，各环节衔接不够顺畅，执行标准不统一，难以准确模拟紧急情况下的应急响应，此外演练监控依赖人工观察和视频监控，缺乏实时数据反馈和自动化分析，评估大多依赖主观判断，无法量化参与者表现，在火灾情境中无法适应突发变化，难以真实反映应急响应的动态需求。
[0003] 针对上述问题，部分现有方案对其进行优化，将演练流程控制交由人工指挥，各环节的操作指令由指挥人员依次下达，参与者按顺序执行任务，并安排演练监督员现场观察记录参与者表现，演练结束后根据监控录像和人工记录进行总结和反馈，演练路线基于预设火灾发展路线，参与者按照事先计划进行对应的疏散、灭火等；
[0004] 上述方案虽能完成基本的演练流程，但流程控制依赖人工指挥，容易出现滞后，难以适应火灾中快速变化的情境，且各环节执行时间点和顺序不够精确，无法真实模拟紧急应对情况，此外手动监控和记录具有主观性，反馈不及时，难以实现标准化和量化评估，演练方式灵活性不足，无法应对复杂火灾场景中的突发情况，限制了对参与者真实应急能力的测试和提升，因此亟需一种基于计算机技术的消防应急演练方法来解决此类问题。
具体实施方式
[0089] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0090] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0091] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0092] 实施例1，参照图1，该实施例提供了一种基于计算机技术的消防应急演练方法，包括以下步骤：
[0093] 步骤S1，构建消防应急BPMN流程模型，
[0094] 基于业务流程建模BPMN技术构建涵盖消防应急演练的标准化BPMN模型，该BPMN模型包含多个任务环节和决策节点；
[0095] 每个环节的任务包括：
[0096] 报警与初步响应：包括启动报警，启动应急响应团队，
[0097] 指挥与协调：模拟消防指挥员决策过程，分配应急资源，
[0098] 人员疏散：疏散流程和撤离路线，
[0099] 灭火与控制火势：包括使用灭火设备，评估火势发展，决定灭火策略，[0100] 医疗救援：根据情境安排医疗急救人员进行伤员处理，
[0101] 步骤S1中，构建消防应急BPMN流程模型方式为：
[0102] 定义任务环节和时间节点，对每个环节进行时间估计：
[0103] Ti＝Tbase+α·Ci+β·Di，其中，Ti表示任务环节i的总时间，Tbase表示该任务的基础时间，即在没有任何附加条件下的执行时间，α为任务复杂度系数，包括火势复杂度和撤离路线障碍物，Ci表示任务环节i的复杂度，β为决策影响系数，Di表示任务环节i中需要进行的决策数量，
[0104] 进行资源调配定义：
[0105] 其中，Ri表示任务环节i的资源有效分配率，Ni表示分配到任务环节i的消防人员数量，Ki表示任务环节i所需的标准人员数量，Pi表示任务环节i中可用设备的百分比，
[0106] 进行人员疏散与撤离效率定义：
[0107] 其中，Tevac表示人员从当前地点撤离到安全地点所需的总时间，L表示疏散路线的长度，v表示人员的平均行进速度，γ为拥堵系数，N表示在该路线上的人员数量，
[0108] 进行灭火设备与火势控制关系定义：
[0109] 其中，Tfire表示使用灭火设备控制火势所需时间，E表示灭火设备效能，W表示火势规模，F表示火势蔓延速度，
[0110] 定义医疗救援环节的响应时间：
[0111] 其中，Tmed表示医疗救援任务的响应时间，M表示需要救援的人员数量，A表示当前可用的医疗资源数量，S表示伤员的平均伤情严重程度，
[0112] 具体而言，采用BPMN技术将消防应急演练中的任务环节，包括报警与初步响应、人员疏散、灭火和医疗救援标准化，定义每个环节的执行时间、资源需求和决策节点，提供结构化的基础，有效降低人为指挥的滞后性。
[0113] 步骤S2，集成自动化监控系统，
[0114] 基于步骤S1构建的BPMN模型，将自动化监控系统与BPMN模型集成，自动化监控系统用于实时跟踪演练的执行情况，
[0115] 步骤S2中，跟踪监测的演练的执行情况包括：
[0116] 个人设备监控：消防人员佩戴GPS定位设备和生物监测设备，用于实时记录位置、行动路径和生理数据(心率、体温、呼吸频率等)，评估人员的体能和应对情况，[0117] 物联网传感器监控：在演练场地安装传感器和摄像头，监控现场温度、烟雾浓度、气流方向、湿度，以及灭火设备的状态(消防水管的水压和水流速、灭火器使用情况等)，[0118] 火情传感器监控：用于实时跟踪火势的蔓延、位置和规模，反馈火灾发展的速度和范围，
[0119] 步骤S2中，自动化监控系统与BPMN模型集成，跟踪演练过程，评估消防员的体能状况和火灾的动态变化，具体的：
[0120] 在消防应急演练中，基于GPS定位设备和生物监测设备评估消防员的体能状态，计算消防员的体力消耗：
[0121] 其中，Ei表示在任务环节i中消防员的体力消耗量，M表示消防员的体重，Hr表示消防员在环节i中的实时心率，Hmax表示消防员的最大心率，Tb表示消防员的当前体温，Tnorm表示正常体温，di表示消防员在环节i中行进的距离，[0122] 采用火灾传感器对火势的蔓延速度、覆盖面积和火源温度进行监控，火势蔓延速度表示为：
[0123] 其中，Vf表示火势的蔓延速度，At表示在时间t时刻火灾的覆盖面积，A0表示火灾初始时刻的覆盖面积，t表示火势从A0蔓延到At所需的时间，
[0124] 基于物联网传感器监测设备的工作状态，包括灭火水流速、水压，灭火设备的水流速率为：
[0125] 其中，Qe表示灭火设备的水流速率，P表示设备的水压，A表示灭火喷嘴的有效面积，R表示灭火设备的阻力系数，
[0126] 基于传感器数据实时调整BPMN模型，当检测到火势蔓延速度超过预期时触发调整：
[0127] 其中，ΔT表示需要紧急调整任务流程的时间间隔，At和A0表示火灾面积变化，Vf表示火势蔓延速度，S表示安全疏散时间，即消防员和人员在危险区域内的最大可承受时间，当ΔT小于预设阈值时将火灾发展速度反馈到BPMN模型，并调整人员疏散路线、灭火方案或资源调配，
[0128] 在监控过程中，同时评估消防员在处理任务中的反应时间：
[0129] 其中，Tr表示消防员的反应时间，Tstart表示任务开始时的基础反应时间，Tcom表示消防员收到指令到执行指令之间的通信延迟，Ci表示任务环节i的复杂度，
[0130] 自动化监控系统与BPMN模型有效集成，实现对消防员体能状况、火灾蔓延、灭火设备状态以及人员反应时间的跟踪反馈，将各任务环节数据量化后，根据实时情况做出动态调整，
[0131] 具体而言，引入自动化监控系统，通过GPS定位设备、生物监测设备、物联网传感器和火灾传感器实时监控参与者的体能状况、设备状态和火灾的动态变化，对各类数据进行量化，方便快速识别问题。
[0132] 步骤S3，基于动态情境调整演练流程，
[0133] 根据自动化监控系统反馈的实时执行情况数据，演练流程将随情境变化进行动态调整，当自动化监控系统检测到火情有显著变化时，BPMN模型中的决策节点立即触发应急策略调整，
[0134] 步骤S3中，显著变化情形包括，火势蔓延、人员疏散路线受阻或灭火设备故障，[0135] 步骤S3中，应急策略调整的具体步骤包括：
[0136] 根据火情的蔓延情况，改变人员撤离路线，
[0137] 根据灭火设备的状态及火势规模，切换灭火方案，
[0138] 根据人员位置和火势变化，重新分配救援资源，
[0139] 步骤S3中，当自动化监控系统反馈实时数据后，根据火情的显著变化对BPMN模型进行动态调整，调整方式为：
[0140] 当自动化监控系统检测到火势蔓延时，对火灾的蔓延速率进行计算，判断当前火情是否超出预设阈值，火势蔓延速率为：
[0141] 其中，vf表示火势的蔓延速率，即火灾覆盖面积随时间的变化率，dA表示火灾覆盖面积的增量，dt表示时间增量，如果vf超过设定阈值，则触发对应应急策略调整，[0142] 如果火势蔓延阻碍了人员原定的疏散路线，则调整疏散路径，采用基于Dijkstra算法的动态路径规划公式，结合火势蔓延速率调整新的疏散路线：
[0143] 其中，Lnew表示动态调整后的疏散路线的最短时间，di表示从当前节点到下一个节点的距离，vi表示人员在该路段的移动速度，λ表示影响火势蔓延的权重系数， 表示火势随时间t变化的总蔓延影响，
[0144] 在火情发展超出预期时对灭火策略进行调整：对灭火设备的效能进行监控，判断是否切换灭火策略：
[0145] 其中，Textinguish表示灭火所需的时间，Wf表示火灾的当前热能或火势大小，Ecurrent表示灭火设备的当前效能，δ表示灭火设备效能的衰减率，t表示灭火设备持续使用的时间，当Textinguish超过预设阈值时，切换灭火设备或策略，[0146] 步骤S3中，进行实时的调整资源分配：
[0147] 在火势蔓延或设备故障时，重新分配设备资源：
[0148] 其中，Ri表示在任务环节i的资源满足率，Navailable表示当前可用的资源数量，演练人员也视为资源数量，Nrequired表示任务环节i所需的标准资源数量，η表示火势蔓延的紧急影响系数，vf表示火势蔓延速率，Vmax表示预设的最大火势蔓延速率，当Ri低于1时，表示当前资源不足，需立即进行调整，
[0149] 在整个演练过程中，实时计算综合风险评估函数，判断是否需要立即触发应急策略调整：
[0150] 其中，Frisk表示综合风险评估函数，值越高，风险越大，α表示火势蔓延速率的权重系数，β表示疏散路线调整影响的权重系数，γ表示灭火时间偏差的权重系数，θ表示资源分配不足的权重系数，Loriginal表示原定疏散路线的长度，当Frisk超过预设阈值时，BPMN模型中的决策节点自动触发应急策略调整，改变疏散路线、灭火策略或资源调配，
[0151] 具体而言，当监控系统检测到火势蔓延超出预设值、疏散路线受阻或设备故障时，BPMN模型中的决策节点会自动触发应急策略调整，调整不仅包括任务切换，还包括疏散路线的重新规划、灭火设备的切换以及资源的重新分配，动态优化疏散路线和灭火策略。
[0152] 步骤S4，数据反馈与演练评估，
[0153] 在演练的整个过程中，自动化监控系统持续收集参与者和场景数据，包括反应时间、灭火设备的操作情况以及人员疏散效率，并对参与者和场景数据进行分析并反馈到BPMN模型中，生成分析报告，
[0154] 步骤S4中，分析报告内容包括：
[0155] 每个任务环节的执行时间点及完成度，
[0156] 参与者在灭火和疏散任务中的操作是否符合标准流程，
[0157] 基于生理传感数据、反应速度和任务完成效率，量化评估参与者的应急表现，[0158] 步骤S4中，数据反馈与演练评估方式为：
[0159] 收集并分析参与者的反应时间：
[0160] 其中，Tr表示参与者的实际反应时间，Tbase表示基础反应时间，κ表示任务复杂度的权重因子，C表示任务的复杂度级别，复杂度越高，反应时间越长，Sp表示预先设定的参与者经验水平，Hr表示当前的心率，Hmax表示参与者的最大心率，Tdelay表示高强度任务下的额外反应延迟，
[0161] 评估设备的操作效率：
[0162] 其中，Eop表示灭火设备的操作效率，Pused表示设备实际使用的功率，Pmax表示设备的最大功率，top表示设备操作的实际时间，tfail表示设备在极限条件下的故障时间，η表示设备的操作熟练度系数，如果top接近tfail，设备操作效率会显著下降，
[0163] 计算人员疏散效率：
[0164] 其中，Eevac表示人员疏散效率，Lopt表示最优疏散路线长度，Lactual表示实际疏散路线长度，vavg表示参与者的平均行进速度，vmax表示在正常情况下的最大移动速度，Ncrowd表示疏散过程中遭遇拥堵的人数，Ncap表示疏散路线的最大容量，
[0165] 基于反应时间、灭火设备操作和疏散效率数据，进行加权综合反馈整体演练表现：
[0166] 其中，Ptotal表示演练的综合绩效评分，α表示反应时间的权重因子，Tr为实际反应时间，Ttarget为目标反应时间，β表示灭火设备操作的权重因子，Eop为灭火设备操作效率，γ表示疏散效率的权重因子，Eenac为疏散效率，
[0167] 形成最终的演练表现评分，并反馈到BPMN模型中；
[0168] 具体而言，自动化监控系统持续收集参与者的反应时间、设备操作情况和人员疏散效率数据，形成综合评估函数，最终生成量化的分析报告，消除了传统演练中依赖主观判断的弊端，为每个参与者提供详细表现反馈，并生成演练的综合绩效评分。
[0169] 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限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
