秦冬冬　王曙東

摘要：礦山救護(hù)隊(duì)是煤礦搶險(xiǎn)救災(zāi)的主要力量，目前國(guó)內(nèi)礦山救護(hù)隊(duì)訓(xùn)練手段單一，訓(xùn)練局限于常規(guī)的體能訓(xùn)練，不能有效訓(xùn)練隊(duì)員應(yīng)對(duì)煤礦井下突發(fā)災(zāi)害時(shí)的應(yīng)急反應(yīng)能力。該文設(shè)計(jì)了一種礦井救災(zāi)模擬演練系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過(guò)電氣控制與監(jiān)測(cè)監(jiān)控手段營(yíng)造礦井災(zāi)害時(shí)期的高溫濃煙和缺氧等災(zāi)害環(huán)境以及聲光特性，訓(xùn)練受訓(xùn)人員在礦井火災(zāi)、瓦斯爆炸、冒頂和水災(zāi)等災(zāi)害環(huán)境下的應(yīng)急救援能力和心理素質(zhì)。系統(tǒng)在陜西陜煤彬長(zhǎng)集團(tuán)救援中心成功應(yīng)用，取得了良好的現(xiàn)場(chǎng)使用效果。

關(guān)鍵詞：礦山救護(hù)隊(duì)；應(yīng)急救援；災(zāi)害模擬；遠(yuǎn)程監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）18-0217-04

礦井火災(zāi)、瓦斯與煤塵爆炸、瓦斯突出、冒頂以及水災(zāi)等災(zāi)害是煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的主要災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。礦山救護(hù)隊(duì)是處理礦山災(zāi)害事故的專業(yè)隊(duì)伍，礦山事故的突發(fā)性和災(zāi)難性使災(zāi)害救援工作困難重重，礦山救護(hù)隊(duì)?wèi)?yīng)急救援能力的不足不但影響搶險(xiǎn)救災(zāi)工作的順利進(jìn)行，還會(huì)導(dǎo)致救護(hù)隊(duì)員自身身亡情況的出現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1949至2005年，我國(guó)礦山救護(hù)隊(duì)指戰(zhàn)員犧牲案例239起犧牲506人。其中由于指揮失當(dāng)或是自身應(yīng)急救援能力不足導(dǎo)致的傷亡人數(shù)占傷亡總數(shù)的61.75%。救災(zāi)指揮人員指揮能力欠缺、救護(hù)隊(duì)員身體和心理承受能力差、對(duì)應(yīng)急救援設(shè)備不熟悉、災(zāi)害處理方法不得當(dāng)是造成救護(hù)隊(duì)員自身傷亡事故的主要因素。因此，迫切需要研究一套現(xiàn)代化的救災(zāi)模擬演練系統(tǒng)，模擬并營(yíng)造災(zāi)害環(huán)境，全面訓(xùn)練救護(hù)隊(duì)員的心理和身體素質(zhì)，提高救護(hù)隊(duì)員和救災(zāi)指揮人員的應(yīng)急救援能力，最大程度降低因?yàn)榫茸o(hù)隊(duì)員自身因素導(dǎo)致的傷亡事故。

山東科技大學(xué)、煤科總院以及中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等國(guó)內(nèi)研究單位相繼對(duì)礦山救護(hù)隊(duì)?wèi)?yīng)急救援訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行了研究，但設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不能營(yíng)造礦井火災(zāi)及爆炸時(shí)期的缺氧環(huán)境，不能形象模擬礦井火災(zāi)及瓦斯爆炸時(shí)的聲光特性，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)聲光模擬的同步。另外，現(xiàn)有的系統(tǒng)子系統(tǒng)間通訊協(xié)議不同，系統(tǒng)復(fù)雜。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)礦山救護(hù)隊(duì)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)研究的不足，作者開(kāi)展了救災(zāi)模擬演練系統(tǒng)的研究。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)功能

目前，大部分國(guó)內(nèi)礦山救護(hù)隊(duì)日常訓(xùn)練均局限于常規(guī)的體能訓(xùn)練，無(wú)法對(duì)隊(duì)員的應(yīng)急救援能力進(jìn)行正對(duì)性的訓(xùn)練。根據(jù)救護(hù)大隊(duì)?wèi)?yīng)急演練需求，設(shè)計(jì)的救災(zāi)模擬演練系統(tǒng)必須具備災(zāi)害模擬訓(xùn)練功能、缺氧環(huán)境營(yíng)造功能、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化控制功能以及音頻廣播對(duì)講和視頻監(jiān)控功能。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠在短時(shí)間內(nèi)營(yíng)造礦井火災(zāi)及瓦斯爆炸時(shí)高溫濃煙的災(zāi)害環(huán)境，實(shí)現(xiàn)救護(hù)大隊(duì)日常煙熱訓(xùn)練的電氣化、數(shù)字化和自動(dòng)化；系統(tǒng)能夠模擬礦井瓦斯及瓦斯爆炸的聲光特性，訓(xùn)練受訓(xùn)人員心理承受能力；系統(tǒng)應(yīng)具備缺氧環(huán)境模擬功能，訓(xùn)練救護(hù)隊(duì)員救災(zāi)過(guò)程中正確操作氧氣呼吸設(shè)備，以及在缺氧環(huán)境下正確搶救傷員；此外，系統(tǒng)還應(yīng)具備頂板事故模擬功能以及障礙訓(xùn)練功能，訓(xùn)練救護(hù)隊(duì)員應(yīng)對(duì)冒頂?shù)韧话l(fā)災(zāi)害時(shí)的應(yīng)急反應(yīng)能力以及對(duì)進(jìn)行復(fù)雜災(zāi)害地形的適應(yīng)能力；作為現(xiàn)代化救災(zāi)模擬演練系統(tǒng)，系統(tǒng)需集合遠(yuǎn)程控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及多媒體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控控制以及自動(dòng)控制。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的從功能上分為三層結(jié)構(gòu)：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、控制層和信息層。系統(tǒng)主要由上位機(jī)服務(wù)器、顯示設(shè)備、PLC、采集總線和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的包括數(shù)字視頻攝像頭、音頻終端、發(fā)煙機(jī)、產(chǎn)熱裝置、溫度變送器、汽化裝置和聲光裝置等；控制層由PLC通過(guò)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的邏輯關(guān)系，自動(dòng)控制訓(xùn)練室內(nèi)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)與中央控制層的數(shù)據(jù)通訊；信息層由中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)、監(jiān)控軟件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。監(jiān)控軟件的上位機(jī)可以顯示訓(xùn)練流程和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警和數(shù)據(jù)設(shè)定等功能，也可以和可編程邏輯控制器PLC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，控制和改變現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。利用IFix組態(tài)軟件將這些功能可視化，實(shí)現(xiàn)將整個(gè)訓(xùn)練流程和進(jìn)度的直觀顯示。通過(guò)三層結(jié)構(gòu)的結(jié)合最終實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)場(chǎng)訓(xùn)練環(huán)境中設(shè)備的啟停信息以及環(huán)境中氣體濃度及溫度信息實(shí)時(shí)的采集到上位機(jī)監(jiān)控界面，實(shí)時(shí)顯示，發(fā)出指令控制。

系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)選擇遠(yuǎn)程控制時(shí)，用戶通過(guò)監(jiān)控軟件像信息層發(fā)送控制信息，控制層根據(jù)收到的信息層控制信息控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、傳感器數(shù)據(jù)等信息反饋給控制層，控制層一方面根據(jù)反饋的信息自動(dòng)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，另一方面將設(shè)備層反饋的信息發(fā)送至信息層，用戶根據(jù)收到的信息實(shí)時(shí)向控制層發(fā)送控制信息，完成整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)就地控制時(shí)，用戶可直接通過(guò)控制層控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備啟停。

根據(jù)三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將救災(zāi)模擬演練系統(tǒng)分為音頻網(wǎng)絡(luò)廣播對(duì)講子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)以及災(zāi)害模擬訓(xùn)練子系統(tǒng)。音頻網(wǎng)絡(luò)廣播對(duì)講子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)以及災(zāi)害模擬訓(xùn)練子系統(tǒng)均通過(guò)信息層的通信網(wǎng)絡(luò)相互通信。

音頻網(wǎng)絡(luò)廣播對(duì)講子系統(tǒng)分為對(duì)講和廣播兩個(gè)部分，調(diào)度室音頻上位機(jī)上的控制軟件通過(guò)演練系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)和模擬巷道內(nèi)的用戶終端實(shí)現(xiàn)對(duì)講和廣播功能。

災(zāi)害模擬訓(xùn)練子系統(tǒng)分為高溫濃煙模擬子系統(tǒng)、爆炸及火災(zāi)聲光模擬子系統(tǒng)、缺氧環(huán)境模擬子系統(tǒng)、頂板災(zāi)害模擬訓(xùn)練子系統(tǒng)以及災(zāi)害模擬訓(xùn)練評(píng)估子系統(tǒng)。高溫濃煙模擬子系統(tǒng)能夠短時(shí)間內(nèi)營(yíng)造高溫濃煙的災(zāi)害環(huán)境，訓(xùn)練受訓(xùn)人員的身體承受能力；爆炸及火災(zāi)聲光模擬子系統(tǒng)能夠形象模擬井下火災(zāi)及瓦斯爆炸時(shí)的聲光特性，給受訓(xùn)人員強(qiáng)大的視聽(tīng)沖擊，訓(xùn)練受訓(xùn)人員心理承受能力；缺氧環(huán)境模擬子系統(tǒng)能夠?qū)⑹苡?xùn)空間的氧氣濃度降到15%以下，訓(xùn)練受訓(xùn)人員在低氧的災(zāi)害環(huán)境下正確操作氧氣呼吸設(shè)備；頂板災(zāi)害模擬訓(xùn)練子系統(tǒng)能夠利用輕質(zhì)材料模擬災(zāi)害救援時(shí)突發(fā)的頂板災(zāi)害事故，訓(xùn)練受訓(xùn)人員針對(duì)井下突發(fā)事件的應(yīng)急反應(yīng)能力；災(zāi)害模擬訓(xùn)練子系統(tǒng)根據(jù)考核人員對(duì)受訓(xùn)人員訓(xùn)練完成質(zhì)量打分以及現(xiàn)場(chǎng)采集的模擬訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合考量，給出受訓(xùn)人員訓(xùn)練成績(jī)。進(jìn)行災(zāi)害模擬訓(xùn)練時(shí)應(yīng)根據(jù)具體救護(hù)大隊(duì)救援基地的實(shí)際情況設(shè)置相應(yīng)的訓(xùn)練設(shè)施，如金屬柵欄障礙訓(xùn)練設(shè)施、體能訓(xùn)練設(shè)施、驗(yàn)力器等。系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)圖如圖1所示。endprint

1.3系統(tǒng)通訊

系統(tǒng)通訊采用TCP/IP通訊協(xié)議，系統(tǒng)各子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程設(shè)備均通過(guò)以太網(wǎng)線與交換機(jī)相連，以太網(wǎng)交換機(jī)將數(shù)據(jù)集中后通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，并由光纜傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的地面光電轉(zhuǎn)換器將光信號(hào)再轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸給地面交換機(jī)，地面交換機(jī)再根據(jù)數(shù)據(jù)包的接收端IP地址將數(shù)據(jù)分發(fā)給各個(gè)上位機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程通訊。系統(tǒng)整體通訊設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

系統(tǒng)工作時(shí)，系統(tǒng)上位機(jī)以及終端采集的音頻信號(hào)經(jīng)聲卡處理后經(jīng)編碼電路轉(zhuǎn)換為帶IP地址的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，視頻采集卡采集的視頻數(shù)字信號(hào)流經(jīng)編碼電路編碼后同樣轉(zhuǎn)化為帶lP地址的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包根據(jù)目標(biāo)主機(jī)根據(jù)IP地址實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)和處理。PLC的控制信息流和傳感器數(shù)據(jù)流通過(guò)以太網(wǎng)擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的信息交換。

1.4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、PLC技術(shù)以及光纖傳輸技術(shù)設(shè)計(jì)，子系統(tǒng)之間均采用TCP/IP協(xié)議通訊，因而系統(tǒng)所用設(shè)備必須具備以太網(wǎng)通訊功能。音頻網(wǎng)絡(luò)廣播對(duì)講子系統(tǒng)采用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端，能夠?qū)崿F(xiàn)地面呼叫中心和遠(yuǎn)程求救終端的雙向通訊。視頻監(jiān)控子系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)字紅外攝像設(shè)備，不但能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)字視頻信號(hào)，還能夠?qū)崿F(xiàn)黑暗環(huán)境下的視頻監(jiān)控。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理圖如圖3所示。

高溫濃煙模擬訓(xùn)練子系統(tǒng)采用產(chǎn)熱裝置和濃煙發(fā)生裝置營(yíng)造高溫濃煙災(zāi)害環(huán)境，產(chǎn)熱裝置在120立方的密閉訓(xùn)練室內(nèi)的升溫速率可以達(dá)到1.2℃/Min，通過(guò)溫度傳感器和PLC使煙熱訓(xùn)練室溫度自動(dòng)控制在40-45攝氏度之間；濃煙發(fā)生裝置發(fā)煙速率噴煙速率達(dá)到20000立方英尺份鐘，20秒內(nèi)即可將80立方的密閉訓(xùn)練空間內(nèi)充滿濃煙。由于模擬用的煙霧是物理加熱方式產(chǎn)生的，無(wú)毒無(wú)味，沒(méi)有顆粒物，因而傳統(tǒng)的煙霧濃度傳感器并不能有效測(cè)定訓(xùn)練時(shí)的煙霧濃度，所以，本系統(tǒng)采用時(shí)間分級(jí)的方法來(lái)區(qū)分煙霧訓(xùn)練等級(jí)，即以噴煙時(shí)間20秒、40秒、60秒3個(gè)級(jí)別作為濃煙訓(xùn)練分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

爆炸及火災(zāi)聲光模擬子系統(tǒng)采用大功率LED光源以及頻閃光源模擬瓦斯燃燒機(jī)爆炸的光特性，采用火焰模擬光源模擬井下可燃物燃燒時(shí)產(chǎn)生的明火，通過(guò)音頻剪輯，制作模擬井下爆炸、火災(zāi)以及冒頂?shù)葹?zāi)害的音頻文件，利用聲光控制器控制實(shí)現(xiàn)聲光模擬的同步，形象模擬煤礦井下火災(zāi)及爆炸的聲光特性。

缺氧環(huán)境模擬子系統(tǒng)采用液氮絕熱存儲(chǔ)和瞬間大流量汽化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)體積存儲(chǔ)下，快速、安全、穩(wěn)定降低較大空間內(nèi)氧氣濃度的目的。系統(tǒng)由液氮絕熱瓶、液氮汽化器、電磁閥、氧氣傳感器、PLC、配電箱以及上位機(jī)組成，子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。設(shè)子系統(tǒng)外置汽化器汽化流量為Q（m3/h），密閉訓(xùn)練時(shí)體積為V立方，將密閉空間內(nèi)氧氣濃度降到15%以下所用的時(shí)間為T（min），則T=24Q/V。當(dāng)汽化器汽化流量為100m3/h，訓(xùn)練室體積為120立方時(shí)，將室內(nèi)氧氣濃度降到15%時(shí)所用時(shí)間為28.8min。當(dāng)訓(xùn)練室體積很大時(shí)，只需要配備大流量的汽化器即可。

頂板災(zāi)害模擬訓(xùn)練子系統(tǒng)通過(guò)電磁冒頂模擬裝置以及輕質(zhì)材料塊實(shí)現(xiàn)對(duì)冒頂災(zāi)害的模擬。使用時(shí)配合紅外線傳感器以及PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，子系統(tǒng)能夠人為或者根據(jù)傳感器信號(hào)觸發(fā)冒頂災(zāi)害模擬電磁裝置。

系統(tǒng)控制系統(tǒng)采用PLC集中自動(dòng)控制，PLC根據(jù)反饋的傳感器數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)環(huán)境模擬的自動(dòng)控制，使訓(xùn)練環(huán)境溫度、氧氣濃度和能見(jiàn)度等參數(shù)維持在要求范圍內(nèi)。借助PLC的以太網(wǎng)擴(kuò)展模塊，集中控制系統(tǒng)具備了遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化控制功能，訓(xùn)練基地局域網(wǎng)或者遠(yuǎn)程英特網(wǎng)用戶終端獲得授權(quán)后均可遠(yuǎn)程查看，指揮災(zāi)害模擬訓(xùn)練。實(shí)際模擬救災(zāi)演練時(shí)，訓(xùn)練指揮人員可以配合音頻和視頻通訊實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬訓(xùn)練過(guò)程的全方位監(jiān)控，訓(xùn)練救災(zāi)指揮人員應(yīng)急救援的指揮能力，減少?zèng)Q策失誤。

2救災(zāi)模擬演練系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1應(yīng)用地點(diǎn)簡(jiǎn)介

陜西陜煤彬長(zhǎng)礦業(yè)有限公司救援中心位于山西省咸陽(yáng)市彬縣，承擔(dān)整個(gè)彬長(zhǎng)礦區(qū)的應(yīng)急救援任務(wù)，擁有國(guó)家礦山應(yīng)急救援二級(jí)資質(zhì)，達(dá)到了國(guó)家特級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化救護(hù)大隊(duì)，是彬長(zhǎng)礦區(qū)重要的應(yīng)急救援基地。

救援中心建有標(biāo)準(zhǔn)化的地下訓(xùn)練模擬巷道，主要由斜井、主巷道、聯(lián)巷、冒頂模擬訓(xùn)練巷道、煙熱訓(xùn)練室、匍匐巷道以及回風(fēng)立井組成。如圖5所示，巷道采用自然通風(fēng)的方式，第一聯(lián)巷和冒頂模擬巷道用于障礙訓(xùn)練和冒頂模擬訓(xùn)練，煙熱訓(xùn)練室用于高溫濃煙訓(xùn)練以及缺氧環(huán)境模擬訓(xùn)練，匍匐巷道用于訓(xùn)練受訓(xùn)人員針對(duì)低矮復(fù)雜地形的適應(yīng)能力。

2.2設(shè)備的安裝及系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)

研究根據(jù)救援中心模擬巷道實(shí)際特點(diǎn)確定了系統(tǒng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)安裝方案，即第一聯(lián)巷布置有金屬柵欄障礙訓(xùn)練設(shè)備，冒頂模擬巷道內(nèi)安裝頂板災(zāi)害電磁模擬設(shè)備，第二聯(lián)巷為集中控制系統(tǒng)和液氮存儲(chǔ)和汽化裝置放置地點(diǎn)；煙熱訓(xùn)練室內(nèi)安裝有爆炸及火災(zāi)模擬光源、煙熱發(fā)生裝置、氮?dú)馀欧殴苈芬约案鞣N傳感器；音頻對(duì)講廣播設(shè)備和視頻監(jiān)控設(shè)備安裝于巷道的各個(gè)地點(diǎn)，做到無(wú)死角全方位監(jiān)控。系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示：

2.3系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行及應(yīng)用效果

系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后進(jìn)行了調(diào)試和運(yùn)行，取得了良好的效果。系統(tǒng)能夠營(yíng)造出40℃以上的環(huán)境溫度，并能短時(shí)可控制造出濃煙，配合播放各種環(huán)境噪音以及釋放模擬災(zāi)害氣體的氮?dú)猓軌虮普婺M煤礦火災(zāi)和瓦斯爆炸的環(huán)境特性。演練系統(tǒng)配合制定的演練方案，并結(jié)合訓(xùn)練設(shè)施，能夠訓(xùn)練受訓(xùn)人員應(yīng)對(duì)煤礦突發(fā)事件的應(yīng)急救援能力，完全能夠滿足救護(hù)大隊(duì)日常模擬訓(xùn)練要求，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果圖如圖6-9所示：

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，通過(guò)對(duì)受訓(xùn)人員心率的實(shí)時(shí)采集分析受訓(xùn)人員的身體及心理素質(zhì)變化情況。正常人心率數(shù)值60-80之間，劇烈運(yùn)動(dòng)或受到驚嚇情況下心率會(huì)出現(xiàn)升高現(xiàn)象。心率的連續(xù)升高可以作為受訓(xùn)人員身體體能狀況的衡量指標(biāo)，心率的突變則可用來(lái)衡量受訓(xùn)人員應(yīng)對(duì)突發(fā)災(zāi)害環(huán)境的恐懼心理變化情況。因而通過(guò)在心率值變化能夠反應(yīng)受訓(xùn)人員在訓(xùn)練過(guò)程中的身體能以及心理變化情況。訓(xùn)練分3個(gè)階段，通過(guò)對(duì)每個(gè)階段個(gè)體樣本訓(xùn)練過(guò)程中的數(shù)據(jù)變化分析訓(xùn)練效果，觀察訓(xùn)練采集的數(shù)據(jù)如圖10、圖11所示：

從圖中可以看出，常規(guī)的體能訓(xùn)練受訓(xùn)人員心率變化幅度較小，沒(méi)有突變，不能有效訓(xùn)練受訓(xùn)人員的心理素質(zhì)；在救災(zāi)模擬訓(xùn)練條件，三個(gè)訓(xùn)練階段受訓(xùn)人員均有明顯的心率突變過(guò)程，表明心理上出現(xiàn)突然的驚慌現(xiàn)象，且三個(gè)階段出現(xiàn)的心率幅度逐漸變小，說(shuō)明通過(guò)3個(gè)階段的訓(xùn)練，受訓(xùn)人員對(duì)突發(fā)事件的心理承受能力顯著提高；從圖中還可以看出，第一到第三階段，同一訓(xùn)練時(shí)間點(diǎn)心率數(shù)值依次降低，訓(xùn)練中心理最大值也出現(xiàn)明顯的下降，說(shuō)明通過(guò)訓(xùn)練，受訓(xùn)人員應(yīng)對(duì)復(fù)雜災(zāi)害環(huán)境的身體承受能力以及心理承受能力明顯提高；從圖中還可以看出，受訓(xùn)人員訓(xùn)練結(jié)束后，心率數(shù)據(jù)第一階段最高，第二階段、第三階段依次降低，說(shuō)明通過(guò)訓(xùn)練，受訓(xùn)人員應(yīng)對(duì)災(zāi)害的身體承受能力顯著提高。

3結(jié)論

研究針對(duì)我國(guó)礦山救護(hù)大隊(duì)模擬訓(xùn)練手段以及礦山救護(hù)大隊(duì)救災(zāi)模擬演練研究的不足開(kāi)發(fā)了一套礦山救護(hù)大隊(duì)救災(zāi)模擬演練系統(tǒng)，并在彬長(zhǎng)集團(tuán)救援中心成功應(yīng)用。主要結(jié)論如下：

1）根據(jù)礦山救護(hù)大隊(duì)日常模擬訓(xùn)練需求確定了救災(zāi)模擬演練系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和功能。即系統(tǒng)由音頻網(wǎng)絡(luò)廣播對(duì)講子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)和音頻對(duì)講子系統(tǒng)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、應(yīng)急救援演練以及災(zāi)害模擬訓(xùn)練等功能。

21結(jié)合工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、光纖傳輸技術(shù)以及PLC自動(dòng)化控制技術(shù)設(shè)計(jì)了救災(zāi)模擬演練系統(tǒng)三大子系統(tǒng)。子系統(tǒng)間均采用以TCP/IP協(xié)議通信，通過(guò)光纖傳輸技術(shù)以及PLC控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化監(jiān)控。

3）設(shè)計(jì)的災(zāi)害模擬訓(xùn)練子系統(tǒng)采用聲、光、熱、煙霧、輕質(zhì)材料以及氣體等手段營(yíng)造了煤礦火災(zāi)和瓦斯爆炸時(shí)期高溫、濃煙以及缺氧的災(zāi)害環(huán)境，并能夠模擬災(zāi)害時(shí)期的聲光特性，訓(xùn)練救護(hù)隊(duì)員在災(zāi)害環(huán)境下的心理和生理承受能力；同時(shí)，系統(tǒng)能夠模擬冒頂、風(fēng)流紊亂等突發(fā)災(zāi)害，訓(xùn)練救護(hù)隊(duì)員以及救災(zāi)指揮人員面對(duì)突發(fā)災(zāi)害時(shí)的應(yīng)急救援能力。

4）設(shè)計(jì)的救災(zāi)模擬演練系統(tǒng)在陜西陜煤彬長(zhǎng)集團(tuán)救援中心成功應(yīng)用，系統(tǒng)能夠快速營(yíng)造礦井災(zāi)害時(shí)期高溫、濃煙以及缺氧的災(zāi)害環(huán)境，并能夠模擬冒頂?shù)绕渌话l(fā)災(zāi)害。通過(guò)對(duì)受訓(xùn)人員心率等訓(xùn)練數(shù)據(jù)的采集分析，系統(tǒng)能夠顯著提高受訓(xùn)人員應(yīng)對(duì)災(zāi)害環(huán)境的心理和身體承受能力，具有良好的實(shí)用性和推廣價(jià)值。endprint