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1 引言

水域救援是基层民警在日常警务工作中面临极具挑战性的任务类型之一，直接关系到人民群众生命财产安全和基层警务工作的实战效能。据统计，我国每年因溺水事故引发的警情数以万计，基层民警作为水域救援的一线力量，在执行水中救护任务时，不仅要应对复杂多变的水域环境，还需妥善处理溺水者的本能应激反应，如惊慌挣扎、无意识搂抱、反复呛水后的剧烈反应等。在此过程中，既要全力施救，更要防范施救过程中的安全风险，切实保障自身安全。

然而，当前国内民警水中救护训练仍存在明显短板，普遍侧重于对游泳技能、拖带技术等的培养，对溺水现场的心理应激适应训练重视不足。尽管公安部始终强调涉水急救训练的实战化、规范化重要性[1]，但常规训练多在平静的泳池环境中开展，“溺水者”多由同事模拟扮演，其反应相对温和、可控，与真实溺水场景中濒死挣扎的剧烈程度、不可预测性存在较大差异。这种脱离实战的训练模式，致使部分民警在面对真实险情时，易因突如其来的心理冲击出现技术动作变形，错失最佳救援时机。已有研究指出，部分院校及训练单位的水上训练资源有待完善，训练条件的局限性进一步加剧了这一问题[2]。

近年来，人工智能、智能传感技术及可穿戴设备的快速发展，为应急救援训练的革新提供了新的技术路径和支撑。有研究将摩擦电纤维传感器集成于救生衣，实现对落水者身体姿态的实时监测与数据分析；另有研究探索了利用智能眼镜开展远程急救指导的可行性，结果显示，受训民警对该模式的接受度较高，且能有效提升训练效果[3]。这些研究充分表明，将智能感知与生理反馈技术应用于警务水中救护训练领域，具有广阔的应用前景和实践价值。基于此，本文提出利用多样化智能仿生训练器构建沉浸式溺水应激训练系统的构想，旨在通过模拟溺水场景中的真实生理体验和突发状况，帮助民警在安全可控的条件下建立心理应激适应机制、锤炼实战救援技能，切实提升水域救援实战能力。

2 仿生训练器的分类与作用

仿生训练器，是指模拟人体运动方式、生理反应及行为特征的专用模型或设备，广泛应用于教学、训练等场景，核心作用是通过高仿真模拟，降低训练风险、提升训练的针对性和实战性。世界上第一台实用化仿生模拟训练器是1929年美国Edwin Link发明的Link Trainer（林克训练器），主要用于飞行员飞行技能训练，成为现代仿生模拟训练器的起源，为后续各类仿生训练设备的研发奠定了基础。

2.1 当前主流仿生训练器的分类及应用局限

当前市面上的仿生训练器，多应用于基础救援救生及游泳教学领域，大致可分为以下三类，各有优劣且适用场景相对单一。

2.1.1 游泳镜、救生衣类仿生设备

主要适用于儿童水上技巧教学及基础安全知识普及，具备一定的科学设计基础。但仅能实现基础防护或技能辅助，无法模拟真实溺水场景的应激反应，展示和训练效果有限。

2.1.2 浮球滑行、浮球划船设备

多作为水上运动比赛的辅助测试设备，兼具趣味性与刺激性，可提升使用者的水上平衡能力。但聚焦于运动测试，与溺水救援训练的核心需求脱节，难以满足警务训练的实战要求。

2.1.3 泡沫板、泡沫镜设备

主要用于身体素质评估与基础水上运动模拟，有助于使用者全面提升身体协调性和水上适应能力。但同样缺乏应激场景模拟功能，训练针对性不强。

2.2 未来仿生训练器发展趋势

上述仿生设备均以游泳学习和基础救生为核心目标，主要适配儿童及普通大众的基础需求，难以满足基层民警水中救护训练对实战化、应激化的核心要求。因此，本文重点剖析智能仿生呛水口罩、多模态溺水者模拟人、AR战术潜泳眼镜三种专用设备，使学习者体验溺水情景，共同营造高仿真度的溺水救援训练场景。通过多设备协同，让受训民警先沉浸式体验溺水情景，共同构建高仿真度的溺水救援训练场景，填补警务水中救护心理应激训练的空白。

2.2.1 智能仿生呛水口罩

智能仿生呛水口罩（如图1所示）专为受训民警设计，佩戴于面部，核心功能是模拟溺水过程中的生理应激体验，帮助受训者提前适应呛水带来的生理和心理冲击，实现心理脱敏。该口罩内置微型防水水泵、雾化装置及水下压力传感器，可实时监测受训者口鼻处的水压变化，精准判断头部浸入水中的状态。当检测到水压达到预设阈值时，系统可在毫秒级时间内向鼻腔喷射安全可控的沉浸式生理刺激（单次注水量严格控制在0.5毫升以内），同时借助骨传导扬声器，同步播放呛水音效与模拟心跳声，通过“液体刺激+听觉暗示”的双重干预，在确保安全的前提下，诱发受训者产生接近真实溺水的呛水生理反射，还原溺水时的感官体验。

图 1 智能仿生呛水口罩

Figure 1 Intelligent bionic choking-prevention mask

在安全设计层面，口罩内部专门设置物理防逆流隔膜，从结构上彻底避免液体进入肺部，杜绝窒息风险；微量注水算法经过反复测试优化，确保刺激仅作用于鼻腔黏膜表面，既能有效引发生理反射，又最大限度保障训练安全，全程可由教练实时监控，及时应对各类突发情况。

2.2.2 多模态溺水者模拟人

目前，国内水中救护教学中使用的主流假人多为注水式半身假人，仅能让学员体验救援对象的基础重量，无法模拟真实溺水者的动态反应，训练效果有限。本文探讨的多模态溺水者模拟人（如图2所示），采用模块化设计，全身由金属骨架包裹医用级硅胶外皮构成，主要关节内置微型防水电机（采用IP68级防水密封处理），可在训练池深水区长期稳定运行，动作反应自然流畅，贴近真实人体运动轨迹。

图 2 多模态溺水者模拟人

Figure 2 Multimodal drowning manikin

该模拟人的核心优势是具备多场景行为模拟能力，系统预设多种典型溺水模式，包括恐慌初学者的垂直踩水伴随剧烈挥手、抽筋者的侧卧踢腿与单侧下沉、潜泳昏迷者的直线下沉、二次溺水者的间歇性剧烈咳嗽与虚弱漂浮交替等，教练可通过无线终端，实时切换模式或组合触发，模拟真实救援中复杂多变的现场状况。

“本能抓握机制”是该模拟人的核心创新设计之一。模拟人前臂植入高精度触觉传感器，当受训民警进入感应范围时，系统可随机激活抓握功能，抓握力度覆盖成人正常握力范围，还原溺水者的本能搂抱反应。抓握触发后，模拟人可进入缠绕模式，手臂按溺水者本能轨迹锁扣学员颈部或救生装备，持续时间可根据训练需求设定（数秒至数十秒不等），学员需运用标准破抓技术或触发模拟人身上的紧急释放装置，方可脱困。同时，系统内置力度保护机制，当检测到学员挣扎力度超过安全阈值或生理指标异常时，将自动松脱，切实保障受训民警的训练安全。

在生理仿真方面，模拟人采用密度分层设计：胸腔填充低密度材料模拟肺腔空气，提供正向浮力；腹腔填充高密度配重模拟内脏，产生自然下沉趋势；四肢采用中性浮力材料，还原人体水中漂浮状态。通过更换不同密度的内置配重芯，可模拟儿童、标准成人、肥胖者等不同体型的救援对象，不同体型对应的拖曳阻力存在明显差异，有助于学员体验不同场景下的救援操控难度，提升训练的针对性。[5]

智能反馈系统是该模拟人的另一大特色，可实时记录训练数据，涵盖受训民警接近模拟人的时机、破抓耗时、被缠绕时长、托举稳定性、拖带效率等核心指标，并自动生成数据化分析报告，为教练员评估训练效果、制定个性化训练方案提供客观依据。此外，该模拟人支持多人协同训练模式，可同时部署多台模拟人模拟群体溺水事件，培养受训民警的优先级判断与资源分配能力，进一步贴近实战救援场景。

2.2.3 AR战术潜泳眼镜

在实际水域救援场景中，救援民警常面临水面反光、波浪遮挡视线、夜间低能见度、水下浑浊等复杂视觉环境，同时承受着巨大的心理压力，易出现判断失误。AR战术潜泳眼镜（如图3所示）的应用，旨在让受训民警在安全可控的环境下，获得近似真实救援的主观视觉体验和心理感受，提升复杂环境下的应急处置能力。

图 3 战术潜泳眼镜

Figure 3 Tactical underwater goggles

该装置基于增强现实（AR）技术与微型投影技术，采用高透光率半反半透镜片作为光学组合器：镜片一面反射眼镜内侧微型投影模组生成的虚拟图像，另一面透射外侧真实世界的光线，二者在佩戴者视网膜上叠加融合，确保虚拟信息与真实训练环境保持空间一致性，实现“虚拟场景+真实操作”的沉浸式训练。

AR战术潜泳眼镜具备三大核心功能：一是环境视觉模拟，系统内置丰富的水域场景库，涵盖日间水面反光、夜间低照度、波浪遮挡、水下浑浊及气泡干扰等典型复杂视觉效果，通过实时渲染算法在镜片上精准叠加，还原真实救援中的视觉困境；二是决策训练功能，训练过程中，佩戴者视野内可动态呈现虚拟溺水者、最优救援路径提示、距离方位信息等增强元素，引导受训民警在复杂环境中快速做出科学决策；三是生理反馈联动，镜腿内置高精度心率监测模组，实时采集受训民警的生理指标，根据心率变化动态调节场景复杂度，实现渐进式应激适应训练，帮助受训者逐步提升心理承受能力。

此外，该设备还能为受训民警提供水下视觉引导与生理状态反馈：镜片可投射虚拟“安全救援通道”，标示接近溺水者的最优路径，帮助民警避开危险区域；实时显示呼吸节奏光点，引导民警在紧张状态下保持稳定呼吸，避免因慌乱导致体力快速消耗。当受训者心率超过预设安全阈值时，镜片边缘会闪烁警示光，提醒其主动调节呼吸、平复情绪，确保训练过程中的自身安全。

2.3 技术优势与创新点

本文提出的“人工智能+沉浸式自我体验”训练模式，以三种专用仿生训练器为核心，相较于传统训练模式，具有以下四大技术优势与创新点。

2.3.1 填补心理应激训练空白

传统水中救护训练仅关注“是否具备游泳能力”“是否掌握拖带技巧”等操作层面，忽视了对心理应激能力的培养。而在真实救援中，“是否敢于靠近溺水者”“是否能在慌乱中保持冷静”往往是决定救援成败的关键。该系统通过生理层面的呛水模拟、行为层面的溺水者动态模拟，将心理应激反应具象化、可控化，引导民警在安全条件下完成心理脱敏，有效提升心理承受能力和应急处置定力[4]。

2.3.2 实现训练效果精准量化评估

后台智能系统可实时采集受训民警的生理数据（心率、呼吸频率等）与技术动作数据（破抓耗时、拖带效率等），为训练效果评估提供客观、精准的量化依据。教练员可据此精准识别每位民警的“应激临界点”，针对性制定个性化训练方案，实现“因材施教”，提升训练效能。

2.3.3 构建多重安全防线，确保训练绝对安全

智能仿生呛水口罩的物理防逆流设计、微量注水控制，多模态溺水者模拟人的力度保护机制、紧急释放装置，AR战术潜泳眼镜的生理监测预警，再加上教练全程实时监控，共同构筑了多重安全防线，使高风险的心理应激训练得以在安全可控的范围内开展，彻底解决了传统实战化训练中“安全与效果难以兼顾”的难题。[6]

2.3.4 高度贴合实战需求，提升实战救援能力

该系统通过高仿真模拟真实溺水场景中的生理体验、行为反应和复杂环境，让受训民警在训练中提前熟悉真实救援的各类突发状况，磨炼应急反应能力和胆识，丰富救援经验和应对措施，有效缩短“训练与实战”的差距，确保民警在真实救援中能够从容应对、科学施救。

3 结语

沉浸式溺水应激训练系统的提出，是对传统民警水中救护训练模式的重要补充与革新，契合公安部关于警务训练实战化、规范化、智能化的发展要求，为基层民警水中救护训练提供了新的思路和方案。该系统以先进的智能仿生技术为核心支撑，创新性地将心理适应训练全面纳入技能训练体系，使受训民警能够在高度安全、可控的环境条件下，提前深度体验真实水域救援场景中可能面临的各类应激状态与心理压力。通过常态化模拟训练，可有效帮助民警在心理和生理上做好充分准备，确保其在真实应急救援实战中，始终保持冷静、清醒的判断力，严格执行规范、安全的操作流程，最大限度地保障自身安全和救援成效。

需要特别指出的是，本文探讨的沉浸式溺水应激训练系统，目前仍处于初步构想与设计阶段，其在实际应用中的具体效果、设备可靠性及训练效能，尚需通过后续一系列严谨、科学的实验进行深入验证与优化。未来研究方向将主要聚焦于以下三个关键领域：一是进一步优化呛水、窒息等关键生理刺激的仿真度，使其更贴近真实溺水体验，提升心理脱敏效果；二是深入探索系统在不同水域环境（如静水、流水、浑浊水域、低温水域等）下的传感器适应性及环境模拟精度，扩大训练场景覆盖范围；三是积极推动该系统与虚拟现实（VR）技术深度融合，构建更为丰富、多元且贴近实战的综合性训练场景，进一步提升训练的沉浸感和实战性。本研究期待通过持续、深入的研究与开发，将这一前瞻性构想早日转化为实用、高效的专业训练装备，为切实提升我国基层民警的水域救援综合能力与实战水平、保障人民群众生命财产安全，贡献重要的科技力量。

参考文献

[1] 柴斐，赵青法．公安机关涉水急救训练的思考［J］．公安教育，2024（11）：38-41．

[2] 栾朝霞，宋浚铨，于天宬．基于岗位需求的水上救生教学内容改革研究［J］．社会科学进展，2025，7（6）：524-527．

[3] Aranda-García S，Barcala-Furelos R，Sorribas J，et al．Is it possible to conduct on-site emergency training with a remote expert on an oceanographic vessel? A just-in-place/time proof of concept using smart glasses［J］．Resuscitation Plus，2025，25：101049．

[4] Shrivastava S，Sharma R，Joon R．Cognitive Adaptation Measurement Among Aquatic Workers in Hazardous Environments［J］．TPM – Testing，Psychometrics，Methodology in Applied Psychology，2025，32（S1）：916-920．

[5] 王强．模拟假人救生训练法的实施与效果分析［J］．教育教学研究，2021（3）：45-48．

[6] 李明．数字技术在模拟假人救生中的应用［J］．自动化技术，2022（2）：34-37．