船舶火灾事故与损失呈逐年上升趋势,各种类型船舶火灾、爆炸事故频发,造成了大量的财产损失与人员伤亡。由于船舶消防事故是小概率事件,单纯依靠在实际的消防事故中取得的经验是有限的,传统消防训练机构的训练环境与船舶火灾训练环境差异很大。国内的消防训练系统多采用传统方式,使用真实的燃料如油、柴火等生成消防训练环境,具有污染大,可控性差等不利因素。国外的消防机构根据消防训练的特点,使用燃气作为燃料,配合训练道具和场景的布置来模拟火灾场景,但是并没有针对船舶火灾事故开展消防训练系统的研究。因此,有必要建立一套能逼真地模拟船舶真实火灾环境的消防训练系统。首先,本文以船舶机舱油池火为研究对象,采用火灾动力学分析软件FDS,建立了船舶机舱油池火物理模型,对船舶机舱火灾发展过程进行了研究。根据FDS仿真结果,分析了火源功率、风机流量、舱室体积和消防水对舱室火灾的影响,分别建立了相应的多项式数学模型,为设计消防训练系统、分析船舶火灾危害程度提供了理论基础。其次,针对船舶火灾安全评估,构建了多组火灾场景,以FDS仿真结果为训练样本,采用遗传算法优化支持向量机参数(GA-SVM)理论,建立了船舶火灾的安全评估模型。为了验证本文模型的准确性,分别探讨了支持向量机(SVM)模型和BP神经网络模型对船舶机舱火灾温度的预测效果,仿真结果表明,GA-SVM模型具有较好的泛化能力和预测效果,为船舶火灾温度间接计算及预测提出了一种新方法。然后,针对船舶火灾消防训练,采用多项式对以FDS的仿真结果进行数据拟合,建立了多项式燃烧数学模型和灭火数学模型,在理想条件下(一定的风机流量、忽略消防水损失等因素),实验结果表明这两种模型可以满足某些特定条件的消防训练需要,但存在一定的局限性。鉴于此,提出了基于火场氧气浓度、火盆温度、环境温度以及火源功率的灭火有效性标准,构建了多组火灾场景,验证了这种消防训练灭火有效性标准的准确性。最后以FDS仿真结果,采用GA-SVM模型,建立了不同维数的灭火模型,仿真结果证明,二维灭火模型不但可以缩短模型运行时间,而且可以满足消防训练的精度需求,为消防控制系统设计提供了依据。最后,根据训练系统要求,分别对训练控制系统和监控系统的总体架构进行了设计。采用STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件对自检、点火、燃烧和灭火等控制程序进行了设计。采用力控ForceControl 7.0对训练监控、曲线分析、事件记录和系统设置等功能界面进行了设计。采用OPC技术实现力控与MATLAB之间的信息交互,解决了训练模型控制算法实现的问题。