本项目将发挥虚拟仿真的优势，充分发挥仿真实验教学的安全性、可重复性、灵活性、先进性，利用可视化技术，直观展示火灾探测报警与消防联动系统基本构成及工作原理, 加深学生对火灾自动报警及消防联动系统的工程设计理念的理解，不仅可以节省大量时间和费用，避免了操作实际设备可能带来的危险目的，还能有效提高学生工程实践能力创新能力。

火灾检测报警及消防联动系统的工作，可以视为由如下状态形成的系列状态转换。即正常巡检—发生火情—报警—多系统联动—持续灭火等五个状态。首先由学生根据场景/环境设计对应消防设备、数量，然后在此基础上针对五个状态设定每个状态对应的参数、控制方法及控制动作、联动内容，最后通过设备联动到达火情时及时通报、及时动作、正确动作、及时灭火的效果，并记录温感探测器、烟感探测器、防排烟系统、喷淋系统等系统的各项重要参数，描绘曲线，对比历史数据，达到锻炼学生设计思维和提升操作能力的目的。

知识点：共4个

1. 掌握火灾探测报警系统的组成及功能

2．掌握应急联动系统的组成及功能

3．掌握消防联动控制系统的组成及功能

4. 掌握火灾探测报警及消防联动系统工程设计方法

针对火灾探测报警与消防联动系统火灾探测报警与消防联动系统规模大、子系统多、控制逻辑复杂等特点，需要执行重点体现“虚实结合、交互式、可视化”的实验教学方法，依托基于苏州科技大学建筑电气与智能化专业虚拟仿真实验教学平台，学生可在实验室、教室、图书馆等场所通过远程登录方式，共享实验教学仿真资源，灵活、自主开展实验项目内容，进行大型公共建筑火灾探测报警与消防联动系统的设备认识、设备选型、系统虚拟接线、系统运行与联动等重要实验内容；促进本科生提高实践能力，锻炼创新精神。

（1）基础型实验

重点使学生掌握《建筑公共安全技术》课程中火灾探测报警与消防联动系统基础理论和基本技术，使学生熟悉火灾探测报警与消防联动系统中的各子系统的构成、理解各子系统及元器件的工作原理、熟悉系统元器件选择、并仿真该系统的工作流程。实验中，以虚拟现实等技术多维还原系统组成、实验原理、操作环境等，增加互动，以改变传统教学过程中的“重理论讲解，轻实验操作”等问题。

（2）综合型实验

在基础实验的基础上，要求学生根据场景在虚拟仿真环境中配置不同设备及其参数，仿真火灾发生时，各相关联动系统响应状态，并做记录及分析。

（3）创新型实验

创新型实验通过“虚实结合”的方式，以实验仿真联动实际消防系统，要求学生将虚拟仿真环境、组态软件和实际实验系统三者相结合，实现仿真与实际消防系统互动，加深学生对火灾探测报警与消防联动系统的认识，并培养学生创新应用能力。

实验步骤如下：

（1）学生交互性操作步骤，共 10步

（2）交互性步骤详细说明

（1）实验方法描述：

该实验项目采用虚实结合，通过虚拟仿真系统与实际系统双向同步互动的方式，为学生提供简捷直观、随时互动的操作方式。该实验过程可以视为由五大部分组成，具体包括：

正常巡检

正常状态没有火灾发生，系统进行正常巡检，感烟探测器每3秒闪烁一次并在虚拟仿真系统中显示。

发生火情

一旦探测器探测到火源—火焰燃烧，温度持续升高—当室内温度升高到设定温度时（设定温度与场景相关），火灾探测器被触发，探测信号传回消防控制器，火灾探测器常亮并在虚拟仿真系统中直观显示火情大小，如图2。

图2火情发生虚拟仿真模拟效果图

报警

控制器收到探测器信号后，同一报警区域内两只独立的火灾探测器进行相互确认后，通过联动型火灾报警控制器启动所有火灾声光警报器，虚拟仿真系统和实际系统同时发出声光报警信号并在屏幕上闪烁。

多系统联动（以自动喷水灭火系统中湿式和干式灭火系统为例）

联动系统接收到控制命令后，开启联动灭火命令。以自动喷水灭火系统中的湿式和干式灭火系统为例，当系统中湿式报警阀压力开关的动作信号触发时，直接控制启动喷淋消防泵，且联动控制不应受消防联动控制器处于自动或手动状态影响。

持续灭火

持续灭火包括持续检测火情参数，连续动作，控制各个联动系统工作直至各火灾探测器检测数据恢复正常。

（2）学生交互性操作步骤说明：

1.配置三维虚拟仿真建筑并完成虚拟接线。虚拟实验平台随机生成三维虚拟仿真建筑环境（如图3）后，学生需在虚拟仿真环境中完成消防设备选型、参数设置，并完成虚拟接线，如图4，即完成该随机虚拟环境的消防系统原理图。

图3模拟火灾场景创建

图4虚拟设备选型与设置

2. 模拟火灾场景。在虚拟仿真实验中，要求学生在虚拟仿真环境中手动改变虚拟系统前端探测温度，烟雾浓度等的变化，记录相关联动系统的触发信号、控制信号、各设备状态反馈信号等，如图5。

图5模拟火灾发生

3. 火情巡检。在配置感温探测器和感烟探测器全部型号、参数、数量的基础上，针对消防联动的控制器设计，要求学生在虚拟仿真环境中至少实现当“任一侧感温探测器报警”且“任一侧感烟探测器报警”或“传递报警信号至消防联动控制器”的功能设计。

4. 声光报警，联动消防应急广播系统。在配置广播系统设施和参数的基础上，设置应急广播联动控制动作，如图6所示。设计联动控制条件，要求在虚拟仿真环境中至少实现”同一报警区域内两只独立的火灾探测器触发”或”一只火灾探测器与一只手动火灾报警按钮的报警信号触发”则“确认火灾”且“通过火灾报警控制器（联动型）启动所有消防应急广播扬声器，播放逃生提示”的命令。

图6虚拟联动消防应急广播系统

5. 联动消防应急照明和疏散指示系统。要求学生在虚拟仿真环境中至少实现”同一报警区域内两只独立的火灾探测器”或”一只火灾探测器与一只手动火灾报警按钮的报警信号”则”火灾确认”且”启动全楼消防应急照明及疏散系统”的功能设计。其中需要学生注意本联动系统由发生火灾的报警区域开始，顺序启动全楼消防应急照明和疏散指示系统。

6. 虚拟环境中要求学生强切非消防电源，消防电源强启，并观察系统变化，如图7所示。

图7虚拟电源切换

7. 联动喷淋系统。学生在虚拟仿真环境中配置感温探测器全部型号、参数、数量的基础上，设置消防联动控制动作。设计湿式报警阀开启控制律，并依据相关规范设计喷淋泵启动条件，如图8。

图8虚拟联动水喷淋

针对消防水泵，设计对应动作，要求在虚拟仿真环境中联动同时反馈信号水流指示器动作信号、信号阀动作信号、压力开关动作信号和喷淋消防泵的启停信号。

8. 联动防排烟系统。学生在虚拟仿真环境中须先分析判断联动条件，然后根据不同条件开启排烟风口、排烟窗或排烟阀，停止该防烟分区的空气调节系统，如图9所示。其中排烟口、排烟窗或排烟阀开启的动作信号与该同一防烟分区内任一火灾探测器或手动报警按钮的报警信号联动触发，启动排烟风机。同时，排烟口、排烟窗或排烟阀、排烟风机开启和关闭信号反馈至火灾报警联动型控制器。

图9虚拟联动防排烟系统设置

学生在虚拟仿真环境中配置烟感探测器型号和参数的基础上，实现防烟的功能设计。要求至少实现当电动档烟垂壁附近的“两只独立的感烟探测器在同一防烟分区内”且“只独立的感烟探测器的报警信号触发”则“降低电动挡烟垂壁”的功能设计。

学生判断风机的联动条件，然后在虚拟仿真环境中根据需求设置实现“加压送风口所在防火分区内的两只独立的火灾探测器报警”或“一只火灾探测器与一只手动火灾报警按钮报警”则“开启送风口、启动加压送风机”的命令，且同步执行“送风口加压送风机开启和关闭信号反馈至火灾报警联动型控制器”的功能设计。

9. 联动防火卷帘系统。针对防火卷帘，在虚拟仿真环境中设计对应控制律，控制器输出一级联动控制信号或二级联动控制信号至卷帘门控制盘，控制盘控制防火卷帘门降至1.2~1.8米或者落至地面，同时卷帘门控制盘输出火卷帘门降至1.2~1.8米或者落至地面的状态反馈信号至火灾报警联动型控制器进行监测。

10. 在虚拟仿真环境中，学生需实现持续喷淋持续灭火。直至恢复正常。

学生通过以上交互性操作，掌握《建筑公共安全技术》、《建筑设备自动化》等核心课程关键知识点。