本项目以工程实际应用中大型公共建筑作为研究对象，从不同典型建筑的消防系统认知、设计、联动控制出发，通过互动设计与虚拟仿真体验相结合，训练学生创造性地解决消防系统设计问题的能力，进而深入理解消防系统设计知识点背后的科学原理。实验教学目标如下：

（1）知识目标：掌握火灾探测报警系统的型式；掌握不同建筑类型、不同功能用途对火灾探测与消防联动系统的差异及要求；掌握火灾探测报警及消防联动系统工程设计方法。

（2）能力目标：能在实际工程项目中依据所给建筑类型、房间功能、房间基本参数以及火灾典型特征参数等进行火灾自动报警及消防联动系统中各设备的配置及设计。

（3）素养目标：能够充分意识到火灾探测预警的紧迫性，以高度的使命感和责任感完成火灾探测预警、设计和应急响应等工作；在面对复杂的火灾探测、报警和应急响应问题时，能够灵活运用所学知识和技能，提出创新的解决方案。

（4）思政目标：强化法规和标准的遵守，倡导“以人为本，生命至上”的价值理念，以高度的责任感和使命感投身和谐社会、平安中国的建设。

本虚拟仿真实验原理和知识点涉及《建筑公共安全技术》等本科生主干课程，主要从消防系统的工作原理、火灾探测器的选择和分布密度计算以及联动控制逻辑设计三个层面展开。

①消防系统的工作原理

火灾发生时安装在保护区域内现场的火灾探测器将火灾产生的烟雾、热量、光辐射等火灾特征参数以电信号的形式传输至火灾报警控制器，经报警确认判断显示发展火灾报警的探测器部位并记录报警时间，同时启动安装在保护区域现场的火灾警报装置发出声或光警报信号。同时对需要联动的自动消防设施系统，按照预设逻辑对接收的报警信息判断，若逻辑关系成立，则按预设控制逻辑时序启动灭火设备、防火卷帘设备等，工作原理如图2所示。

②火灾探测器的选择和分布密度计算

火灾探测器的设置数量与火灾探测器能有效探测的面积与其能有效探测的单向最大水平距离R有关。设置数量N利用式(1)计算，其中S探测区域的面积、而R与房间的屋顶坡度θ、房间高度h有关，针对不同种类的火灾探测器，其保护半径查GB-50116 2013《火灾自动报警系统设计规范》确定。..

消防联动的系统主要有气体灭火系统、防火卷帘系统、消火栓系统等。以非疏散通道上的防火卷帘为例，防火卷帘所在防火分区内任两只独立的火灾探测器的报警信号作为防火卷帘下降的联动触发信号，联动控制防火卷帘直接下降到楼板面，联动控制原理如图3所示。

实验包含了消防系统认知—系统设计—消防联动三个模块，具体实验内容和操作步骤如下。

模块一、消防系统认知实验

步骤1：构建火灾自动报警及消防联动系统模型

步骤2：构建区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统模型

步骤3：配置火灾探测器的关键参数和计算分布密度

步骤4：消防联动控制子系统关键参数设置

步骤5：消防联动系统设计的关键数据如房间功能、层高、梁高等获取

步骤6：典型建筑适配的系统型式、规范、条文等设计信息的辨识

步骤7：消防系统火灾报警区域和探测区域的划分

模块二、消防系统设计实验

步骤8：不同用途、不同环境、放置不同设备的空间的火灾探测报警设备的设计

模块三、消防系统联动

步骤9：消防联动系统控制逻辑设计