一． 烟热模拟训练系统介绍

二． 烟热训练系统设计原理及目的

1. 烟热训练室

2. 监控室

三． **消防支队烟热模拟训练系统设计小结

四、烟热模拟训练系统的基建说明

五、**消防支队烟热模拟训练系统报价

一． 烟热训练系统介绍

对于消防，矿业及工业而言，呼吸防护设备是救援装备中不可或缺的部分。在仿真环境中进行定期训练可让使用者获得经验并提升执行任务时的安全程度。此训练也能测试使用者对抗压力的生理及心理反应。烟热训练系统是理想的用于检测和训练呼吸防护设备使用者的承受压力极限的设备。

烟热训练系统在近20 年内被广泛的用于各国的消防部门。在中国，大连和佛山的消防部门正在使用烟热训练系统。烟热训练系统旨在从烟雾，黑暗，高热及音效系统模拟火灾现场。烟热训练系统格局包括体能训练室，烟热训练室及控制室。.

二．烟热训练系统设计原理及目的

通过模拟实际矿井受灾状态下人员所处环境，通过训练人员的体力和耐力，以及行进状态，从而实现备战状态下人员体能储备及极限状态检测。以下是各个部分的系统原理和建设构成目的。

1. 烟热训练室

1.1原理：

1） 通过烟雾发生器来模拟井下黑暗、可见度为零的灾难状态。烟雾发生器可以在规定的时间将训练室内的烟雾浓度达到要求状态（即可见度为零）。根据训练场所尺寸及安装方式：采用2台壁挂式发烟机，空间尺寸为750*300*220，安装在距地面2.2米的高度，采用4*M12的膨胀螺栓固定。安装位置见平面布置图。

2） 通过大功率的发热机来模拟井下在停电无通风状态下的温度（一般在40-50度）。发热机可以在规定时间内提升训练室内温度达到40-50度。根据训练场所尺寸及安装方式：采用1台2.2KW大功率发热机，空间尺寸为：800*600*450，直接安装在地面，采用6*M16的膨胀螺栓固定。安装位置见平面布置图。

3） 通过加湿机来模拟井下潮湿环境（湿度在40-70%）。加湿机可以的规定时间提升室内的湿度达到60%左右。根据训练场所尺寸及安装方式：采用1台加湿机，主机安装在监控室内，通过PVC管道将雾化水颗粒输送到训练室内，空间尺寸为：450*290*380，直接安装在地面。配置水位保护，自动补水，雾量可调，水质过滤等。使用面积120-200M3，功率300W，电压220V。

 

4） 通过标准CO气样钢瓶用管道输送到训练室，模拟井下有毒气体环境（室内气体浓度小于2%），必须在训练前人工测量训练室CO气体浓度，训练中每隔10分钟有专门人员进行室内气体浓度测量，进入训练室测量及训练人员一律佩带氧呼吸器，严禁无关人员入内，训练结束或者中间有紧急情况时，必须关闭气瓶阀门打开排风设备，直至室内无CO残留。

1.2目的：只有在模拟了井下灾难状态下的环境内训练，才能提高训练人员在真正灾难环境内的适应能力和训练的针对性。

1.3烟热训练室构成及各个部分的功能原理

1）训练器械

原理及目的：采用合理、有效、有针对性的训练器具能够提升训练人员相关的能力（比如：耐力、体力、自制力、反应力、适应力等）。本设计根据现场训练人员所处于的常见灾难状态环境下主要进行耐力，力量，体力以及适应能力训练。

1.1） 耐力训练：采用可变坡度的跑步机作为训练器械，在不同速度，坡度下人员进行步行训练，增加训练人员的耐力。因为受训人员所面对井下灾难后的状态基本是无电环境，所有动力传送装置（比如人行车等都停止），到达受灾区域进行搜救和救援时，基本是步行，而大部分矿井分布范围较广，路径较长，所以需要受训人员耐力要足够，根据这种情况，必须对于受训人员进行耐力训练，以达到受训人员在执行任务时候耐力充沛。

设备介绍：卷动式跑步机及控制器

受试者走在电力驱动的橡胶纤维滚带上。卷动速度可在时速2 至20 公里间调整。此外步行带可在倾斜0 至20 度间调整。安全装置：平顺启动装置及附紧急停止装置的扶手。步行带的控制装置有启动/停止按钮，速度选择器，速度显示器及距离计算仪，倾斜度显示计等。控制装置可安装在单独仪器上或集合在控制台上。

尺寸： 长2300mm 

宽800mm 

高1350mm 

滚带表面： 长1600mm 

宽500mm 

电动数据： 220V/50Hz, 最大2000W 20A(对于保险丝而言)

 

1.2） 力量训练：采用数码拉力器作为训练器械，可以调整在力量不同下的力量训练，能够计量受训人员的规定时间内的拉力完成次数。因为受训人员所面对井下搜救任务时候，受困人员基本处于不能行动状态（受伤，昏迷等），需要受训人员能够及时把受困人员救援到安全可以治疗的位置，这就需要受训人员有足够的力量运送伤员，而且会存在伤员处于矸石、设备等杂物下，需要受训人员尽快解救受困人员，需要足够的力量移开伤员身上的物体。根据这种情况，必须对于受训人员进行力量训练，以达到受训人员在执行任务时候能够有足够的力量救援伤员。

设备介绍：数码拉力器

此装备含一个系有绳索的重锤及把手，经由吊举滑轮可升降一定程度，其功能为测试使用者的体能压力状态。侧边滑轮可防止绳索在突然偏滑脱离滑轮。当使用者拉动把手升降重锤时每次消耗约490Nm(50kpm)的能量。

输入理论工作量及单次拉举量的电子预选计数控制单位位于一个控制箱内(例如位于动态压力测试计旁)，较大型的系统可以在控制台上看到。

漆面： 天蓝色，RAL 5007 

尺寸： 宽320mm 

深400mm 

高2200mm 

 

1.3） 适应力训练：采用可变化巷道为训练器械，可以调整在坡度和形状不同下的适应训练，能够计量受训人员在规定时间内的行进完成次数。因为受训人员所面对井下搜救任务时候，实施救援的场所和路径在井下是有各种类型和状态的，需要救援人员行进状态不断根据路径状态改变（比如爬行，侧行等），受困人员基本处于不能行动状态（受伤，昏迷等），需要受训人员能够及时把受困人员救援到安全可以治疗的位置，这就需要受训人员能够在足够短的时间达到救援场地，所以针对井下复杂的环境状态，必须要进行救援人员的适应力训练。

设备介绍：可变巷道训练器

此装备可以模拟各类尺寸偏小的坡度可变的巷道（0-45度），巷道内行进方式为爬行或者侧行根据巷道摆放形式不同，内部采用摩擦系数较大的塑胶铺成，方便人员行动。外侧有手扶爬梯，人员在下部进入上部走出进行计量，可以自动计算人员规定时间内的行走次数。

漆面： 天蓝色，RAL 5007 

尺寸： 宽1000mm 

深1400mm 

高3000mm 

 

根据安装场所及现场要求采用双训练巷道复合安装，见下图：

 

 

1.4） 自制力训练：采用大分贝扩音器和高强度镭射灯光系统，可以模拟灾难区域的各种噪音和各种视觉冲击，让受训人员在各种干扰下完成训练。因为灾难状态下的环境对于受训人员主要要心理上的影响和身体上的影响，如何才能让救援人员正确快速的解救受困人员，良好的心理素质是必不可少的，所以针对井下复杂的环境状态，必须要进行救援人员的自制力训练。

 

1.5） 反应力训练：主要是采用各种栅网构造路径及通过地板下压力传感器元件构成步进跟踪系统，由于场地限制，本系统不做设计。

2）安全防护系统

原理及目的：为监测系统提供真实可靠数据以便及时调整训练室环境状态，设备运行状态以及受训人员所在设备运行状态，可以使受训人员安全可靠的进行训练。

2.1）温度传感器

监测训练室的环境温度，被作为控制参量和反馈参量进入计算机控制系统，当训练开始时候，计算机采集训练室温度环境与训练设定环境想比较，如果环境温度小于设定温度，计算机发出指令运行发热机是环境温度迅速到达指定温度，如果训练结束或者中间受训人员需要救助时候，计算机根据操作人员的指令关闭发热机打开排热风机，迅速将训练室温度降低到室外温度。

2.2）氧气传感器

监测训练室的环境氧气浓度，被作为控制参量和反馈参量进入计算机控制系统，当训练开始后，计算机采集训练室环境氧气浓度，如果小于安全浓度，计算机发出指令运行轴流风机进行通风。

2.3）CO传感器

监测训练室的环境CO浓度，被作为控制参量和反馈参量进入计算机控制系统，当训练开始后，计算机采集训练室环境CO浓度，如果大于安全浓度，计算机发出指令运行轴流风机进行通风并报警提示（CO怎么增加根据现场自己情况）。

2.4）手动切换系统

可以手动停止所有动力设备，只有在操作台进行。

 

2.5）应急照明系统(共1 套) 

此系统用于主电源失效时,让受训者从黑暗及烟雾中的训练室内安全疏散出来。在紧急发电机运作时，所有非必须负载(例如加热区)会自动因电源供应失效而关闭。仅有对讲机系统，照明系统及紧急通风系统仍维持运作。

2.6）通风系统

训练完成后，训练室内的烟雾必须清理。紧急状况时空气中的异物必须立刻排除(例如:30 次空气交换量)。此系统可供应100%新鲜空气，并含有以下配备: 

- 有防护格的供气系统，排气扇以及可调整出气口的空气输送管道。

- 有排气收集管道的排气系统，排气扇以及防护格。

- 有快速反应叶片控制系统的气密叶片，可防止训练时烟雾溢出。

- 装备在控制台内的控制监视系统。

DIN 14093 设计, 换气根据体积, 30 次/小时，包含排气系统及控制系统。

2.7）气密系统

气密系统可以防止烟雾或刺激物的外漏

2.7.1） 气密门

若在训练室内要使用烟雾或刺激性气体，会预先安装气密门，其目的是防止这些物质扩散到邻近的房间内。根据现场实际情况将原有木门改为钢制防盗门并在门框周围增加橡胶类密封垫，加强训练室密封。

框架： 带有墙夹的钢架门：加厚钢架，在右边或左边开启的部分周边有橡皮密封

表面： 简装

尺寸： 宽1000mm 

高2000mm 

可选项：带有层压安全玻璃观察窗口的气密门

2.7.2） 气密观测窗

除了气密门之外，使用烟雾的训练室必须有气密观察窗口。

框架： 带有墙夹的钢架，简装

窗玻璃：带有一圈气密橡皮套的层压安全玻璃

尺寸： 高1000mm 

宽1000mm 和1500mm，交叉部分可以是2000mm 

2.7.3 ）卷式光线隔离窗帘

隔离光线的铝制卷帘可用于使训练室保持黑暗。

2.监控室

2.1监控系统

原理及目的：采用计算机系统集中控制（中央集控系统）以及各类传感器，控制器等构成整个系统的监测和控制环节。其构成图见下：

 

2.1.1测控系统原理

本系统采用多总线参数采集控制系统，将训练室内所有动力设备（发烟机，发热机，轴流风机）的动力参数的采集和控制，将所有训练器械（跑步机，数码拉力器，可变巷道）的各种计量参数的采集和控制，将所有环境传感传感器参数采集及安全保护，将所有环境模拟控制等都通过各种采集控制通道与工业计算机计算机交互。

2.1.2测控系统目的

本系统实现了监测人员在监测室对受训人员状态及训练室内各种训练设备，训练环境，动力设备的实时监控，对于安全保护可以实现自动切换，有效的保证了受训人员的安全和设备运行安全。

2.1.3测控系统（集中控制系统）构成及各个部分的功能原理

1）动力设备监控系统

将各个动力设备的开关量采集进入计算机，并在计算机上显示设备运行状态，设备操作分为计算机自动操作和操作台远程手动操作。

2）训练设备监控系统

将各个训练器械的参数采集进入计算机并显示，每个训练机械都有相应的训练呼叫器可以通知计算机进行数据记录和记数，从而统计受训人员的训练记录。

2.1.4声光模拟系统

采用计算机存储各类现场噪音通过扬声器输出，音量以及音效通过计算机调整；采用计算机控制各个镭射灯频闪模拟现场视觉冲击效果，程序自动分为强、中、弱光效果，可以很好的模拟实际视觉冲击。

2.2通讯及视频监控系统

2.2.1通讯系统

对于“控制讲话”的功能，控制台提供一个带有音量控制的麦克风并沿着训练路径装设的数个扩音器的喇叭。训练人员头部防具中安装

单个扩音器可用控制台上的对应按钮启动。对于“控制接收”功能，沿着训练路径装设的扩音器也可以当成对讲机使用，可将讯息返回到控制台上的音量控制扩音器。为了确保在穿着空气呼吸器时也能进行清晰的对话，此电子装备的设计特别注重良好的通话声音质量及通讯可靠性。为了确保能在训练时收到任何紧急呼救讯号，系统可在整个训练过程中切换为“接收”状态。

麦克风及扬声器, 扬声器输出功率25W, 可连接5 个传声器, 可单独控制, 及单个声道控制器. 与录像机连接. 控制台安装. 柱压式扬声器, 安装于训区域, 可同时作扬声器及麦克风.

训练人员装备蓝牙通讯器，可以与控制台进行通话的接收和发送。

 

2.2.2 视频监控系统

系统训练室安装2台红外摄象机，每台仪器安装1台近距红外摄象机组成视频监测系统，能够全方位掌握训练室内及训练人员的状况。所有图象均可以进入大容量图象计算机切换显示，实时跟踪每个受训人员的状态，并进距离观测受训人员与设备状态，最到1人1监测的全方位观测。

 

系统构成如下：

1） 图象采集计算机

2） 桌面显示器系统，融断式电流接触器, 发光式控制按键控制, 可与摄像机相连. 

3）红外式摄像机(CCD) 

4） 红外灯，300W 灯及光线滤器

5） 红外灯控制系统，安装于控制台

6） 摄像机保护罩

7） 照明引导系统, 以便在黑暗中对受训者进行适当导向,外表为不锈钢

8） 控制键，控制指向照明系统

。

三．**消防支队烟热模拟训练系统设计小结

综上所述，根据现场场地状况以及现场提出的训练要求及资金投入效果等，设计本系统构成采取了以下原则：

1） 充分利用实际训练室空间，实现1小队（7人）同时训练测试，保证训练项目和强度符合矿山救护的要求。

2） 针对实用性，针对性测试训练，采用力量，耐力，适应力及自制力训练结合，人体基本参数测试构成训练系统基本条件。

3） 根据资金状况，尽可能实现物尽其用，系统全部自动测控。

本训练测试系统构成和实现主要包括下面部分：

1） 发烟系统：采用2台自动发烟机组成发烟系统，能够在规定时间内发生无毒烟雾，达到可见度为零的训练要求。

2） 发热系统：采用1台大功率发热机组成发热系统，能够在规定时间内产生热量，达到训练室内50度左右高温训练环境。

3） 加湿系统：采用1套加湿系统，能够在规定时间内制造雾状水到训练室内，使训练室湿度达到训练要求，40-70%的高湿训练环境。

4） 视频系统：训练室安装2台红外摄象机，每台仪器安装1台近距红外摄象机组成视频监测系统，能够全方位掌握训练室内及训练人员的状况。

5） 训练系统：采用力量训练和耐力训练相结合的训练方案，根据训练室实际空间，采用2台可调节数码记数拉力器，2台可变坡数字跑步机，2台模拟巷道训练器，能够实际训练人员的体力和耐力。

6） 中央集控系统：实现设备，训练器械，训练人员的相关状态调整监测控制，采用2台计算机和模拟开关量采集输出通道构成。

7） 排烟热系统：在完成训练或者处理紧急情况时候，可以迅速的排出训练室内的烟雾和热量，达到安全的环境要求，采用2台轴流风机，一压一排。

8） 训练室环境监测系统：采用远传探测传感器对室内的CO，O2，温度进行监测，以便及时调整系统设备运行工况和对人员安全报警。

9） 声光模拟系统：采用高功率大分贝扩音器2台模拟各种环境的噪音，采用火焰灯和强光镭射灯产生火焰间断强烈光感视觉刺激。

10） 训练系统配备欧姆龙人体特征电子仪器，可以测试人员的血压、脉搏，心跳等。

11） 双向通讯系统：训练人员与测控室采用蓝牙双向通讯系统，可以实现双向对话。

12） 紧急呼救系统：每个训练器械都安装有手动报警按钮，可以及时呼叫测控室。

详细设备列表

序号	名称	型号	单位	数量	备注
1	无毒烟雾发生器		台	2
2	大功率发热机		台	1
3	加湿系统	AT-JS03A	套	1
4	定焦红外摄像仪	HZX-8014	台	8
5	视频自动循环切换控制器	812D八位	套	1
6	大容量图象计算机	PIV3.0/512M/80G	套	1
7	图象数据传输线缆	同轴视频线	米	300
8	摄像仪控制电缆	2*0.75	米	350
9	可调节数码记数拉力器	LT-40	台	2
10	可变坡数字跑步机	DP-188M	台	2
11	工业控制计算机	研华	套	1
12	数字量采集通道系统	PCL-32DI路	套	1
13	数字量输出通道系统	PCL-32DO路	套	1
14	模拟量采集通道系统	PCL-32AI路	套	1
15	模拟量输出通道系统	PCL-8AO路	套	1
16	计算机操作台	1600*800*600	面	2
17	数字传输电缆	2*1	米	800
18	模拟传输电缆	2*1屏蔽	米	500
19	轴流风机	2.2KW	台	2
20	记数呼叫系统	LTA-5	套	7	包括紧急求救
21	CO远传探测传感器	4-20MA/0-10%	套	1
22	O2远传探测传感器	4-20MA/0-100%	套	1
23	温度远传探测传感器	4-20MA/0-100℃	套	1
24	大功率扩音器	25W	台	2
25	强光镭射灯		台	2
26	模拟光控系统	LTY-2.0	套	1
27	加湿系统	AT-JS03A	套	1
28	监控系统软件	MCGS5.5	套	1
29	视频监控软件	MCCN5.0	套	1
30	模拟巷道训练器	LTMH-4	套	2
31	火焰灯		台	4
32	工程附料		宗	1

四、烟热模拟训练系统的基建说明

1. 观测窗的位置及尺寸：观测窗下方距地面1米，观测窗长度中心位于房间中心，尺寸（长*高）3.6米*1.2米。

 

 

 

 

 

2. 通风排烟风机安装孔位置及尺寸：位于训练室南面墙体上下方各1个，开孔尺寸为400MM，安装完毕需要处理安装位置墙面（让基建方进行），2孔的尺寸和距墙体尺寸相同，如下图。

 

 

 

 

3. 电缆沟槽布置及结构形式：所有距离设备2M以上的电缆均为暗敷设，采用电缆沟布置电缆。观测室与训练室之间电缆布置方式如下图：

 

 

 

 

 

 

 

观测室电缆沟俯视图

 

 

 

 

五、**消防支队烟热模拟训练系统单项及系统报价

序号

名称

型号

单位

数量

1

无毒烟雾发生器

台

2

2

大功率发热机

台

1

3

加湿系统

AT-JS03A

套

1

4

定焦红外摄像仪

HZX-8014

台

8

5

视频自动循环切换控制器

812D八位

套

1

6

大容量图象计算机

PIV3.0/512M/80G

套

1

7

图象数据传输线缆

同轴视频线

米

300

8

摄像仪控制电缆

2*0.75

米

350

9

可调节数码记数拉力器

LT-40

台

2

10

可变坡数字跑步机

DP-188M

台

2

11

工业控制计算机

研华

套

1

12

数字量采集通道系统

PCL-32DI路

套

1

13

数字量输出通道系统

PCL-32DO路

套

1

14

模拟量采集通道系统

PCL-32AI路

套

15

模拟量输出通道系统

PCL-8AO路

套

16

计算机操作台

1600*800*600

面

17

数字传输电缆

2*1

米

18

模拟传输电缆

2*1屏蔽

米

19

轴流风机

2.2KW

台

20

记数呼叫系统

LTA-5

套

21

CO远传探测传感器

4-20MA/0-10%

套

22

O2远传探测传感器

4-20MA/0-100%

套

23

温度远传探测传感器

4-20MA/0-100℃

套

24

大功率扩音器

25W

台

25

强光镭射灯

台

2

26

模拟光控系统

LTY-2.0

套

1

27

加湿系统

AT-JS03A

套

1

28

监控系统软件

MCGS5.5

套

1

29

视频监控软件

MCCN5.0

套

1

30

模拟巷道训练器

LTMH-4

套

2

31

火焰灯

台

4

32

工程附料

宗

1

合计(万元)