智能楼宇消防教学实训平台开发

张盛开 于吉生 赵婷 张广进 王晓正

摘要：火灾报警控制器是消防系统的重要组成部分。控制器接收火灾探头及手报按钮送来的火灾信号，经过判断输出指令信号，一方面启动火灾声光报警装置;另一方面启动灭火及消防联动系统，用以驱动各种灭火设备及防烟排烟设备等;同时设备会自动记录火灾状况，以备事后查询。消防水泵采用变频器控制方式，由PLC发出控制信号，控制消防水泵的启停。采用RS485通讯方式，把相关数据远程到监控PC和手机上。

关键词：消防控制器;PLC;变频器;消防探头;远程监控

引言

智慧消防是对传统消防的升级，在传统的消防设施上安装传感器、探测器，使这些设施能够联网。联网之后，这些设施就能够实时的被监控，代替了人力，提高了效率。而大数据的应用，会对火灾隐患有着预警作用，可以说极大的解决了消防的问题和漏洞。

1智能楼宇消防教学实训平台构成

本实训平台由全铝合金构成，美观及牢固，可自由根据实地面积排放。单独提供电源，移动方便，活动性大。实训功能强大，可根据实验要求自行排放，大大增加实训功能。模块自由组合联网进行实训，另外可以与监控平台联网，进行扩展实训。系统采用单相220V，50Hz电源供电，不需要特殊电源。

实训平台外型尺寸为1000mm *2000mm*1800mm，如图1所示。首先由40*40铝型材搭建框架，安装背板，模拟楼宇建设房间，安装各种探头，布置楼宇电气线路，安装主机（注意UPS电源上电），安装水箱、管路、水泵及喷淋系统，然后开通网络，对各个模块、探头进行编码;实训平台共 12个房间+1个1楼大厅，每个房间安装一个温感和一个烟感，为节约成本其它不同的传感器均安装在一楼大厅，可以起到仿真的效果。左侧楼层安装主控制器，左下方安装水箱、水泵及喷淋系统。

实训平台CPU分为2部分：消防控制器主机系统和PLC系统。消防主机负责采集消防探头的信号，同时发出相应的控制信号及报警信息。PLC系统主要负责水喷淋设备。

消防探头种类众多，常用的是感温探测器和感烟探测器。感温探测器具有差温式探测器和定温式探测器功能相结合的优点，既可以利用保护区域内温度上升至超过预先设定值时发出报警，同样还可以利用单位时间内温度上升速率超过预定值时发出报警。智能光电感烟探测器，通过不断向保护区域内发射红外光束的方式，来检测火灾的发生，在保护区域内正常且无烟状态下，探测器只能接受到很微弱的红外光束，当保护区域内有火灾发生时，当烟雾浓度上升超过控制器设定值时就会产生报警信号。消防主机及其附属产品如图2所示。

2 电气控制系统组成

本实训平台采用一台64点CPU主机，可以接入64个消防探头等检测。消防主机具有RS232通讯功能，可以和PLC之间传输相关的数据。PLC采用西门子200 SMART系列，变频器采用西门子V20系列。主要电气硬件配置表如表1所示。

实训平台CPU分为2部分：消防控制器主机和PLC。消防控制器连接温感、烟感等多种探测器，以及手动报警器、光栅等多种人为触发报警装置。PLC负责接收消防主机的报警信号，间接控制喷淋水泵工作。本实训平台报警系统网络图如图3所示。

消防主机具有RS232通讯模块，通过RS232转RS485协议转换器与远程云通讯模块相连，PLC具有RS485通讯接口和Profinet通讯接口，可以采用Profinet网络直接与远程云通讯模块相连，两款主机数据传送到云端服务器，可以通过远程PC和手机画面显示数据以及操作现场设备。远程云端访问网络图如图4所示。另外系统画面中可以集成萤石摄像头，可以实时在网页上监控现场的实际场景。

3消防报警系统的工作原理

通过对烟雾、温度等信息的采集，再与探测器的起始设定值进行比较，在确认火灾发生时，将检测到的物理信号转换为电信号传递至区域报警控制器。如果工作人员在现场发现火警，应立即按下对应区域的手动报警按纽。区域报警控制器在接受到火警信号后会产生两方面动作，一方面控制警报器进行声光报警，并同时显示记录火灾发生的地点和时间，并告知在消防室的值班人员，值班人员对火灾显示器进行信号处理，并确定火灾位置;另一方面通知相关人员立即检查火势，并采取相应措施。在消防总控制室中，火灾报警控制器通过RS232通讯在屏幕上显示各个探测区域的工作状态。

消防水泵电控系统采用PLC为核心，消防控制主机检测到报警信号后，主机会发出信号送给PLC，PLC启动变频器，启动水泵进行喷淋操作。

测试消防系统时，可以采用手动模拟仿真的方法，每个探头会对应一个按钮，通过操作按钮测试探头是否正常工作。对于温感可以用吹风机或者热风枪对着探头吹，当温度升高时，报警器会发出声响;而烟感可以采用香烟的形式，当香烟靠近探头时，消防主机会发出报警声音。

4 教学效果

消防系统自动化在高校是一个空白区域，如果消防自动化了解不多，学生择业时会缺少一个就业方向。消防演示实训缩微模型，属于楼宇自动化的一部分，同时结合高压供水系统，与自动化专业知识进一步结合，本平台是一个非常好的实训平台，一来可以扩展学生的知识面，了解日常生活中的消防知识，二来可以增加学生的就业机率，整个实训平台可以提高学生的实践动手能力。

参考文献：

[1]陈小珠. 基于PLC的6层电梯自动控制系统 [J]. 电脑编程技巧与维护，2021

[2]魏有法. 基于PLC的消防聯动报警装置设计 [J].机电技术，2021

[3]兰洲. 基于PLC的消防控制系统设计 [J]. 电气技术，2021

基金项目：营口理工学院大学生创新创业项目（S202114435021）资助。