（一）研发背景和意义
我国2008年10月28日批准实施的《新消防法》中提到消防工作的八字方针是:预防为主、防消结合。可见，火灾发展前的预防以及火灾发展初期的监控与及时消灭可谓是降低火灾风险、减少人员伤亡和财产损失的重要保障。
而电气防火主要研究的“主动防火”领域主要是指采用火灾自动报警系统、自动灭火系统、防排烟系统、消防水系统等自动消防设施来实现火灾报警和自动灭火。那么深入理解和掌握各电气元件的控制功能和组合应用、模块之间的逻辑关系和地址编码、主备电路的接线方式和运作机制、火灾自动报警系统的工作原理和各组件配合等问题就显得尤为重要。
为了实现上述目的，作为防火工程专业教育的最高学府，我校依据智能建筑行业的发展趋势和特点，结合消防联动控制系统的功能和应用，我们在《电气防火及火灾监控》课程（河北省精品课程）中开设了消防电气类实验与实训教程科目。在学院的大力支持下，课程组研究开发了这套“火灾探测与消防联动实训平台”辅助教学工作。
该平台是我校自主设计研发的实现火灾探测报警与消防设施联动控制功能的实验教学平台，同时能够将工业企业与民用建筑中的消防设施在智慧消防物联网远程监控系统中进行显示和控制，是全国首个消防电气联动控制智慧物联的试验教学环境。
（二）实验台结构和主要模拟功能
消防电气控制系统实验台采用琴台式结构，下部为铁板的箱体，台面为高密度板并敷有橡胶板，上部为网孔板，各类元器件均使用网孔板安装方式，便于学生操作使用，顶部为两台电机用来模拟消防水泵或风机。整个实训台类似于楼宇消防联动系统的“微缩”模型，将火灾自动报警系统和消防联动系统中包含的触发器件、报警装置、警报装置、信号模块、显示装置、电源、电机等布置在消防实验台的两面，如图1、2，达到方便教学、方便观察、方便操作的目的。图1中A为实验台配电箱，上部采用两路电源穿钢管进线，实现消防设备双电源供电的规范要求，内部设有双电源切换装置，如图3所示。为了确保设备和人身安全，两路电源均为三相五线制，并采用接零保护方式，同时配电箱内设有漏电保护器，进一步提高人身安全保护。实验台内部如图四所示，可供老师由图2中A进入。
|
|
图1 实验台正面 Fig.1 Front of experiment table A-配电箱；B-电机 |
图2 实验台背面 Fig.2Posterior surface of experiment table A-进入实验台内部门；B-电机 |
|
|
图3 实验台配电箱 Fig.3Experiment table distribution box A-双电源切换开关；B-漏电保护器 |
图4 实验台内部 Fig.4Experiment table interior A-等电位连接；B-电机分配开关箱；C-信号阀；D-排烟阀 |
根据消防工程实际情况，利用该实验台，教学中《消防电气控制技术》的实训共分为以下五个部分。
1
、火灾探测与消防联动基础
第一部分作为其余各类联动控制的基础，要求学员掌握火灾自动报警系统的相关内容。该系统主要由火灾报警控制、火灾探测器、手动报警按钮、声光训响器、火灾显示盘和各类消防模块等构成，如图5所示。学员需要学会火灾显示盘的功能操作，能够在火灾报警控制器上设置编号，并会设置其火灾信息显示范围；使学员们熟练掌握火灾探测器、手动火灾报警按钮按钮和消防模块等火灾自动报警系统组件的编码、定义及联动方法。
|
图5 火灾自动报警系统 Fig.5Automatic fire alarm system A-火灾报警控制器（联动型）；B-总线隔离模块；C-感温探测器；D-感烟探测器；E-手动报警按钮；F-火灾显示盘；G-信号模块；H-单输入单输出模块；I-强电隔离模块；J-双输入双输出模块；K-火灾声光训响器 |
2、防排烟风机消防联动控制
首先掌握排烟系统电气控制原理，指出各外接端子的功能，在选择所需电气元件后对照主电路和控制电路图进行接线，之后使用手动火灾报警按钮、8300模块、8301模块完成系统接线，最后进行系统联动启停。具体如图6所示。
|
图6 防排烟联动系统 Fig.6 Smoke management linkage system A-排烟风机控制箱；B-正压送风机控制箱；C-排烟阀执行器；D-送风阀执行器；E-单输入单输出模块；F-排烟防火阀执行器；G-防火阀执行器；H-单输入单输出模块；I-全自动防火阀执行器；J-感温探测器；K-感烟探测器；L-防火阀温感元件；M-手动火灾报警按钮；N-感烟探测器；O-双输入双输出模块 |
3、消防水系统联动控制
建筑中的水灭火系统很多，包括消火栓系统、湿式喷水灭火系统、雨林系统等等，但从电气控制的角度，其构成类似，区别仅是触发元件和监测元件的不同。因此，水灭火联动控制系统中，各类消防水灭火系统共用一个水泵控制柜，如图7所示。
|
图7 水灭火联动系统 Fig.7 Water fire extinguishing linkage system A-水泵控制箱；B-水流指示器；C-信号模块；D-消火栓按钮；E-信号模块；F-压力开关；G-信号模块；H-电接点压力表；I-感烟探测器；J-感温探测器；K-电磁阀；L-单输入单输出模块；M-浮子式水位控制器；N-信号模块；O-干簧管水位控制器；P-手动火灾报警按钮 |
4、基于PLC的消防联动控制
又称为电气控制实验系统，是为了使学员掌握消防控制柜内部的控制原理，知道弱电如何控制强电的方法，由电气控制实验箱、电机、接触器、继电器、欧姆龙CPM1A可编程控制器等元器件组成。是PLC软件系统与消防联动的交叉运用。要求学员们掌握欧姆龙CPM1A可编程控制器的接线、编程方法以及电气控制方法。如图10、11所示。
图10 电气控制实验箱
Fig.10 Electric control experimental box |
图11 电气控制实验箱内部
Fig.11 Interior of electric control experimental box |
5、其它消防设施的消防联动控制
包括气体灭火控制器、防火卷帘控制器和分励脱扣等设备组件的使用，按照技术规范中的联动控制要求，掌握非消防电源自动切除的方法和接线等。如图9。
|
图9 其他消防联动系统 Fig.9 Others fire protection linkage system A-防火卷帘控制器；B-电动机；C-卷帘限位开关；D-配电箱；E-双输入双输出模块；F-防火卷帘升降按钮；G-单输入单输出模块；H-感烟探测器；I-手动火灾报警按钮；J-感温探测器 |
（三）应用与成果
1、发挥自制实验教学仪器设备在高校创新人才培养和学科建设等方面的重要作用。基于实验台的研发，中国人民警察大学开设《消防电气类实验与实训教程》课程中的核心章节第三章，共设5个科目，对于消防专业学员更深入、更透彻了解消防联动系统提供硬件设备。
2、2017年消防工程系与火灾监控教研室研发的“火灾探测与消防联动控制系统功能检测”课目荣获武警学院第二届“精武杯”技能比武优秀课目。
3、对于其他消防专业院校的消防器材研发提供良好的思路和榜样。
（四）实验台的特色与创新
1、实验台功能齐全，将多种消防联动控制融为一体。改变了传统的需要多个实验场地的教学模式，实验台的亮点为“集中多功能”，在一台设备上就可以完成大部分的检测实验，既能够满足实验的要求，还能够保障学员的安全，既节省了空间，还提高了效率。
2、实验台操作安全，电气火灾隐患直观，可操作性强。
学生可以根据检测结果提出的整改方案，在实验台上实施诸如导线更换、设备维修等实践操作。避免了在真实场景整改过程中可能遇到的破坏建筑墙体、穿管布线、带电维修等问题，也使整改周期大大缩短，在保证消防电气检测真实性的同时节省了实验成本、缩短了整改时间。
3、同时具备产业性、投资性和推广价值。对于各大消防高校甚至企业都有运用学习价值，甚至可以用于消防宣传时的讲解和知识普及。
