一种姿态识别和训练强度自适应的烟热巷道训练模块

本发明涉及烟热巷道训练的，特别是涉及一种姿态识别和训练强度自适应的烟热巷道训练模块。

背景技术：

1、人们往往存在着消防意识和消防知识的欠缺，缺少应对火灾时的实际消防演练以及对消防技能的培养，从而给自己面对实际发生的火灾时的成功应对带来了极大的安全隐患。

2、消防训练是提升大众消防技能的有效方法，消防烟热训练装置是通过模拟火场烟雾、温度、声响、火光和各种建筑中的门、窗、楼梯、紧急出口、管道等障碍物，使消防员在模拟训练中亲身体验到火场的真实场面，是一套提高胆量、体能、反应能力、心理素质等多种综合能力的训练系统。

3、而在消防烟热通道训练系统中普遍设置有巷道，这种障碍设计一般是固定的，训练人员使用多次后就熟悉烟热通道中的巷道障碍，无法模拟多变的环境，起不到良好效果。同时现有的巷道障碍只能通过压力板确定人的位置，而不能通过压力板识别人体姿态。不能实时监测训练人员在巷道中做的动作是否规范，无法及时的对其进行救援，存在安全隐患。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种姿态识别和训练强度自适应的烟热巷道训练模块，可模拟多种训练障碍，同时可实时识别受训人员的姿态，便于对受训人员进行评判同时保证受训人员的安全。

2、为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：

3、一种姿态识别和训练强度自适应的烟热巷道训练模块，包括用于受训人员训练的巷道主体，所述巷道主体上活动设有用于识别受训人员姿态的矩阵式压感地板，巷道主体的顶部尾端设有用于模拟烟热环境的烟热机构，巷道主体的中部设有传感器，传感器与烟热机构配合设置，巷道主体的前端与后端分别安装有第一光电门与第二光电门。

4、进一步地，还包括有液压缸，液压缸位于巷道主体侧面，液压缸的底部铰接有销轴，巷道主体中安装有滑轨，所述矩阵式压感地板安装在滑轨上，巷道主体的侧面设有限位机构，限位机构用于限制矩阵式压感地板的滑动。

5、进一步地，所述矩阵式压感地板整体呈阶梯状设置，矩阵式压感地板上设有多块压感地板，每块压感地板上设有布置有9个压感单元，每个压感单元的四角均布置有四个压力传感器。

6、进一步地，所述巷道主体上安装有铰链机构，铰链机构与矩阵式压感地板铰接。

7、进一步地，单个压感单元外在压力点位置识别方法包括以下：

8、受训人员w(x,y,f)置于矩形平面的某一位置，且处于平衡状态,则式(1)成立

9、f＝fa+fb+fc+fd                式(1)

10、求得a、b、c、d四个支点的合重心位置,即受训人员w的重心位置；

11、以受训人员w重心的纵坐标值y的推导为例,受训人员重心位置的算法如下：

12、首先,依据合重心原理,e点的重心位置与a、b点相关，得出

13、

14、式中：ae为a、e两点重心的距离；ab为a、b两点重心的距离；

15、依据a、b、e三点的坐标值,式(2)可变形为式(3)所示的关系,即e点的重心位置为

16、

17、式中：y1为e点重心的纵坐标值；l2为a、b两点重心的纵坐标距离；

18、同样的方法,可以得出e、c两质点的合重心位置f,与f、d两质点的合重心位置g，则g点的重心的纵坐标值为

19、

20、式中：g点重心纵坐标值即为a、b、c、d四点的合重心位置,如此,即求得受训人员w的重心的纵坐标值；

21、同理,得到受训人员w的重心的横坐标值为

22、

23、所以压力位置与大小的计算公式如(6)所示

24、

25、进一步地，受训人员姿态分为两脚踩踏(包括站立、蹲)、爬行、其它(匍匐、侧卧、仰卧、趴)三种。

26、由上述技术方案可知，本发明的有益效果：

27、本发明通过设置传感器与烟热机构，烟热机构通过传感器的数据反馈，可以自动调节烟热发生装置的流量、流向从而向巷道主体模拟出特定的烟热环境，便于受训人员的训练；

28、通过将矩阵式压感地板活动的设置在巷道主体上，从而可调节矩阵式压感地板，使得巷道主体可复合巷道障碍、坍塌障碍、斜坡障碍等其他障碍；

29、通过设置矩阵式压感地板，可识别受训人员在巷道主体的姿态，从而可便于后续工作人员根据受训人员的姿态进行评分，以及便于根据受训人员便于根据受训人员的姿态判定受训人员是否安全。

技术特征：

1.一种姿态识别和训练强度自适应的烟热巷道训练模块，包括用于受训人员训练的巷道主体(8)，其特征在于，所述巷道主体(8)上活动设有用于识别受训人员姿态的矩阵式压感地板(6)，巷道主体(8)的顶部尾端设有用于模拟烟热环境的烟热机构(3)，巷道主体(8)的中部设有传感器(4)，传感器(4)与烟热机构(3)配合设置，巷道主体(8)的前端与后端分别安装有第一光电门(1)与第二光电门(2)。

2.根据权利要求1所述的一种姿态识别和训练强度自适应的烟热巷道训练模块，其特征在于：还包括有液压缸(5)，液压缸(5)位于巷道主体(8)侧面，液压缸(5)的底部铰接有销轴(11)，巷道主体(8)中安装有滑轨(10)，所述矩阵式压感地板(6)安装在滑轨(10)上，巷道主体(8)的侧面设有限位机构(9)，限位机构(9)用于限制矩阵式压感地板(6)的滑动。

3.根据权利要求1所述的一种姿态识别和训练强度自适应的烟热巷道训练模块，其特征在于：所述矩阵式压感地板(6)整体呈阶梯状设置，矩阵式压感地板(6)上设有多块压感地板，每块压感地板上设有布置有9个压感单元，每个压感单元的四角均布置有四个压力传感器。

4.根据权利要求3所述的一种姿态识别和训练强度自适应的烟热巷道训练模块，其特征在于：所述巷道主体(8)上安装有铰链机构(7)，铰链机构(7)与矩阵式压感地板(6)铰接。

5.根据权利要求3所述的一种姿态识别和训练强度自适应的烟热巷道训练模块，其特征在于：单个压感单元外在压力点位置识别方法包括以下：

6.根据权利要求5所述的一种姿态识别和训练强度自适应的烟热巷道训练模块，其特征在于：受训人员姿态分为两脚踩踏(包括站立、蹲)、爬行、其它(匍匐、侧卧、仰卧、趴)三种。

技术总结
本发明涉及烟热巷道训练的技术领域，特别是涉及一种姿态识别和训练强度自适应的烟热巷道训练模块，包括用于受训人员训练的巷道主体，所述巷道主体上活动设有用于识别受训人员姿态的矩阵式压感地板，巷道主体的顶部尾端设有用于模拟烟热环境的烟热机构，巷道主体的中部设有传感器，传感器与烟热机构配合设置。本发明通过设置传感器与烟热机构，烟热机构通过传感器的数据反馈，可以自动调节烟热发生装置的流量、流向从而向巷道主体模拟出特定的烟热环境，便于受训人员的训练；通过将矩阵式压感地板活动的设置在巷道主体上，从而可调节矩阵式压感地板，使得巷道主体可复合巷道障碍、坍塌障碍、斜坡障碍等其他障碍。

技术研发人员：刘洋,谢锡坤,张军,李长江,宋俊杰,彭定萍,陈思民,俞仕林
受保护的技术使用者：重庆科技学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12