Автоматизированные системы противопожарной защиты жилых зданий повышенной этажности. Автоматические системы противопожарной защиты
Противопожарная автоматика – представляет собой комплекс технических средств, предназначенный для локализации (блокировки) пожара, его тушения и предупреждениявозникновения внутри помещений различного вида и предназначения. Пожарной автоматикой наиболее часто оборудуют здания (помещения), имеющие повышенную пожароопасность. А втоматика противопожарной защиты предназначена для самостоятельного (автоматического) обнаружения источника возгорания, оповещения людей, управления эвакуацией персонала, автоматического тушения пожара с дымоудалением. Система также может управлять инженерным, технологическим оборудованием внутри зданий, объектов.
Виды систем автоматики
Система противопожарной автоматики существуют нескольких видов. Системы первого типа включаются автоматически и затем действуют по определенному алгоритму, так называемые системы автоматической пожарной защиты (САПЗ). Другой тип автоматики и пожарной защиты (УПЗ) приводится в действие человеком-оператором.
Состав систем противопожарной автоматики
Все системы противопожарной автоматики содержат следующие элементы:
- извещатели пожарные;
- устройства, отвечающие за прием данных с датчиков (извещателей);
- пожарные приборы управления;
- технические и технологические средства, используемые для оповещения персонала о пожаре, для управления эвакуацией пребывающих в здании людей;
- системы связи, которые передают извещение о пожаре;
- другие приборы, оборудование, которое используется при построении системы пожарной автоматики, без которых система противопожарной автоматики функционирует ограничено или вообще бездействует.
Причины снижения эффективности применения противопожарных систем
Существует следующие группы причин, которые снижают эффективность использования систем пожарной автоматики:
- Противопожарная автоматика вызывает большое количество ошибочных срабатываний, что приводит к ее отключению или, еще хуже, к имитации нормальной работы датчиков, чем вводят в заблуждение службу безопасности на объекте.
- При отсутствии срабатываний длительное время снижает бдительность пользователей, что в аварийной ситуации может влиять на своевременность и корректность решений оператора при возникновении пожара.
- Смонтированные установки автоматического пожаротушения зачастую отключают из-за опасения протечки реагента во внутренние помещения объекта.
- Ответственные за противопожарную безопасность работники не проверяют состояние системы, а просто отмечают факт проведенной проверки.
Несмотря на вышеприведенные причины, которые снижают эффективность внедрения автоматических систем пожаротушения, они остаются важным фактором, влияющим на безопасность людей и сохранность материальных ценностей в установленном помещении. В большинстве случаев автоматика противопожарной защиты вовремя определяет источник возгорания, оповещает людей, а при наличии активных систем противодействия огню начинает бороться с ним до приезда пожарных расчетов.
(Пoжарная безопасность. №1, 2002 г. C . 98 .)
Изложены концептуальные положения построения автоматизированной системы противопожарной защиты (АСПЗ) подземных сооружений, объединяющей подсистемы противопожарной защиты, газового пожаротушения, оповещения и управления эвакуацией, видеонаблюдения, управления климатом, контроля освещения, использования электроэнергии, воды и других технологических ресурсов. Дано описание взаимодействия этих подсистем, приведены условия, которые необходимо выполнять при проектировании и разработке АСПЗ, а также технология управления этой системой.
В настоящее время происходит изменение приоритетов в сфере обеспечения безопасности и ведущим направлением становится, наряду с защитой жизни и имущества, обеспечение устойчивости функционирования объектов (защита материальных и нематериальных активов, оптимизация инвестиций, управление рисками). Решение этих вопросов не возможно без развития электронных систем безопасности и использования информационных технологий. Очевидно, что для управления системами безопасности и жизнеобеспечения подземных сооружений также необходимы средства автоматизации.
Обеспечение комплексной безопасности подземного сооружения подразумевает осуществление проектных, технических, технологических и организационных мероприятий при минимальных эксплуатационных затратах. В подземном сооружении при помощи специальных технических средств должны быть созданы идеальные климатические и производственные условия для технического персонала и транспортного потока. Кроме того, должен обеспечиваться необходимый уровень защиты от стихийных бедствий и несанкционированного доступа. При этом самым рациональным образом должны расходоваться энергетические и технологические ресурсы.
Применение автоматизированной системы противопожарной защиты (АСПЗ) для подземных сооружений позволит не только обеспечить эффективную противопожарную защиту, но и получить экономию средств за счет уменьшения численности квалифицированного эксплуатационного персонала и рационального использования ресурсов.
В состав технических средств АСПЗ должны входить: структурированная кабельная система; локальная вычислительная сеть; средства доступа к глобальной корпоративной сети или Интернет; программные и аппаратные средства защиты информации; система оперативной диспетчерской связи и телекоммуникаций, учрежденческая производственная АТС; охранная и пожарная сигнализация; системы: ограничения доступа; управления климатом (Н\/АС - Heating, Ventilation & Air Condition), внутреннего видеонаблюдения (CCTV - Closed Circuit TeleVision); контроля освещения, использования электроэнергии, воды и других технологических ресурсов.
Все подсистемы должны быть слиты воедино и функционировать не сами по себе, а в комплексе с единым стандартным механизмом управления всей инфраструктурой подземного сооружения.
Применение АСПЗ позволяет:
Повышать уровень безопасности и информационного обеспечения;
Проводить всеобъемлющий контроль, управлять и регистрировать состояния объекта;
Автоматически обнаруживать и регистрировать опасные ситуации как на объекте, так и в самой АСПЗ;
Осуществлять автоматизированное управление техническими системами и персоналом;
Обеспечивать полный административный контроль и управление.
Интеграция действий подсистем и использование единого стиля управления будут способствовать упрощению обслуживания системы и расширению ее функциональных возможностей. Например, взаимодействие системы видео наблюдения и охранной сигнализации, пожарной сигнализации и систем управления освещением, климатом, контроля доступа к эвакуационным шлюзам и управления ими позволят при возникновении пожара:
включить аварийное освещение и блокировать все цепи электропитания вблизи источника пожара; предотвратить поступление свежего воздуха к очагу возгорания;
автоматически разблокировать двери для обеспечения оперативной эвакуации людей;
привести в действие подсистемы активной противопожарной защиты;
своевременно обеспечить оповещение экстренных служб города, пожарных подразделений и административно-технического персонала подземного сооружения.
Таким образом, АСПЗ представляет собой совокупность технических подсистем, объединенных по информационному, программному, эксплуатационному и организационному принципам. Ядром всей системы являются средства интеграции и управления, которые должны:
Вести объективный контроль действий персонала с возможностью последующего их анализа;
В случае выявления нештатных (неадекватных, несанкционированных и др.) действий выдавать предупреждающие сообщения и сигналы;
Выдавать оперативную и объективную информацию об обстановке в сооружении;
Выполнять противопожарные и контролирующие функции и выдавать сообщения на центральный диспетчерский пункт при возникновении пожароопасных и других нештатных ситуаций;
Работать в автономном режиме при потере управления от центрального пульта оператора;
Вырабатывать команды и сообщения по управлению всем комплексом технических средств АСПЗ;
Собирать, обрабатывать и архивировать информационные сообщения подсистем, входящих в АСПЗ;
Контролировать техническое состояние и работоспособность подсистем АСПЗ.
Возможны два варианта построения АСПЗ - с централизованным и децентрализованным (распределенным) управлением. Централизованные системы построены вокруг единого вычислительного узла, выполняющего функции управления всеми контрольными точками в сооружении. Данный подход имеет ряд недостатков, характерных и для вычислительных систем. Центральный вычислительный блок становится так называемым единым источником сбоя (single point of failure), т. е. при выходе его из строя прекращают функционировать все подсистемы АСПЗ. Так, в случае террористического акта злоумышленник, получив доступ к центральному контроллеру, сможет управлять всей инфраструктурой сооружения.
Кроме того, при централизованной системе все контрольные точки непосредственно связаны с центральным узлом, т. е. от каждого устройства к центральному контроллеру протягивается выделенный кабель (и в ряде случаев не один). Это существенно усложняет кабельную систему, увеличивает ее протяженность и соответственно стоимость. Устранить эти недостатки позволяет децентрализация систем АСПЗ - распределение функций управления между несколькими контроллерами и использование механизмов передачи информации по общей шине данных.
Объединение всех систем в едином центре управления нецелесообразно еще и по организационным и техническим причинам. Поэтому предлагается создать три основных взаимосвязанных центра интеграции и управления (см. рисунок):
Пост службы противопожарной защиты;
Пост управления энерготехническими системами сооружения;
Центральный диспетчерский пункт связи и телекоммуникаций.
При этом количество дополнительных автоматизированных рабочих мест тех или иных служб и их местоположение могут варьироваться в любых разумных пределах. Особое внимание при создании децентрализованной системы должно быть уделено общесистемному и специальному программному обеспечению, которое должно быть сетевым.
В данной схеме имеется четкое разделение системы на следующие технологические слои:
1 - уровень конечного оборудования (датчики, считыватели, заслонки, нагреватели, извещатели, видеокамеры и т. п.);
2 - уровень управляющего оборудования (контроллеры, зонные панели, телесигнализационное оборудование и т. п.);
3 - уровень систем управления (пульт управления и мониторы видеонаблюдения, системы связи и телекоммуникаций, панели сигнализации, автоматизированные рабочие места для управления системами авторизации доступа и контроля климата);
4 - уровень интеграции подсистем (некоторая платформа управления всем комплексом АСПЗ).
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
На границе каждого из слоев существует интерфейс взаимодействия устройств выше- и нижележащего уровней. При этом у каждой подсистемы эти интерфейсы в общем случае собственные и преобладает подчинение устройств нижнего уровня устройствам верхнего, т.е. «снизу» поступает информация, а «наверху» принимают решение. Каждая подсистема имеет собственную кабельную проводку, а в ряде случаев кабельные системы нескольких элементов АСПЗ могут прокладываться параллельно друг другу. Каждой границе уровней соответствует отдельная кабельная проводка. Так, конечное оборудование подключается непосредственно к контроллерам. Контроллеры группируются по шлейфам, завязанным на центральную станцию управления. Между системами управления данные передаются по локальной компьютерной сети. Подсистемы имеют различные ограничения по масштабированию, зависящие от используемых интерфейсов взаимодействия устройств. Например, на одном шлейфе может существовать строго определенное число контроллеров и для добавления к системе следующего элемента необходимо установить дополнительный модуль расширения (число которых также обычно лимитировано). Как уже упоминалось, характер взаимодействия устройств в рамках подсистемы - подчиненный (master-slave). Это означает, что контроллеры либо функционируют автономно, либо обмениваются данными с элементом верхнего уровня подсистемы.
Например, центральная станция управления может прочитать данные с устройства и передать ему команду, но между собой контроллеры не взаимодействуют. Интеграция подсистем осуществляется при помощи программного комплекса, который «общается» с каждой подсистемой на ее языке, т.е. необходим программно-аппаратный модуль, который будет обеспечивать интерфейс между станцией управления и конкретной подсистемой. Таким образом, интеграция подсистем - вертикальная. Это означает, что все возможные взаимосвязи между элементами различных подсистем осуществляются через центральную станцию, расположенную на уровне 4. Очевидно, что если этот элемент системы выходит из строя, подсистемы перестают взаимодействовать.
Современный уровень развития технических средств и опыт работы в области автоматизации показывает перспективность использования децентрализованных систем.
АСПЗ, построенная на принципах открытой архитектуры, предполагает наличие «сети управления» и единого протокола взаимодействия всех элементов системы - от привода заслонки до центральной станции.
Принципы построения сетей управления аналогичны принципам построения современных компьютерных сетей. Все компоненты, подобно персональным компьютерам и серверам, подключены к единой кабельной системе и используют общие протоколы передачи данных. Сеть управления также делится на сегменты с различными типами топологий и средами передачи данных. Сегменты объединяются при помощи повторителей, маршрутизаторов и шлюзов. Открытая сетевая архитектура устраняет избыточность кабельной системы, поскольку все устройства разделяют общую среду передачи данных. Масштабируемость подсистем и всего комплекса больше не зависит от ресурсов отдельных компонентов (например, количества свободных слотов расширения в станции управления), а определяется адресным пространством, поддерживаемым протоколом взаимодействия.
Принцип взаимодействия устройств в сети управления - одноранговый. Каждый элемент имеет возможность обмениваться данными с любым другим. Отсутствие подчиненности делает систему более гибкой и устойчивой - выход из строя некоторого элемента не является критичным для работы остальных. Единый протокол взаимодействия, единая кабельная система и сетевая архитектура позволяют добиться прозрачной интеграции всех компонентов АСПЗ. Устройства, принадлежащие к разным подсистемам, могут быть физически подключены к одному и тому же сегменту сети управления.
Центральной станции управления нет необходимости «учить» языки конкретных подсистем. Существует стандартный способ получения данных и управления всеми подсистемами. Это позволит создавать универсальные программные комплексы управления, не ориентированные на конкретное оборудование.
Кроме описанных преимуществ интеграции подсистем существует еще одно - совместимость (interoperability) оборудования различных производителей на сетевом уровне. Основная задача совместимости - не создавать никаких проблем для пользователя.
Реализация АСПЗ для подземных сооружений становится возможной на базе систем с открытой архитектурой, которые позволяют не только использовать преимущества новейших сетевых технологий, но и надежно защищать передаваемые данные. Автоматизированная система противопожарной защиты, имеющая действительно открытую архитектуру, должна:
Разрабатываться в соответствии со стандартами, используемыми в компьютерной индустрии;
Легко интегрироваться с другими приложениями, программами и устройствами;
Уметь работать с существующими стандартами информационных сетей (ТСР/IР, АТМ, FR, Х.25 и др.);
Поддерживать подключение множества устройств (принтеры пропусков, видеооборудование, цифровые камеры и др.);
Предусматривать работу программных приложений АСПЗ с различными типами баз данных;
Поддерживать возможность администрирования и мониторинга АСПЗ посредством WWW - технологий;
Иметь мощный генератор отчетов с предоставлением детальных графических планов и возможностью управления всеми точками доступа.
Особенностью АСПЗ с открытой архитектурой является то, что каждый элемент системы имеет прикладное целевое назначение. Другими словами, каждый извещатель, преобразователь информации или исполнительное устройство будет иметь свой контроллер, в котором «прошивается» прикладная программа этого устройства и таблица управляющих сигналов. Эти приборы будут объединяться кабелем (парой проводников), обеспечивающим их питание током и одновременный обмен управляющими сигналами. Именно этот кабель и должен служить общей шиной для всех приборов системы. Система - децентрализованная и не имеет главного управляющего центра, четкое взаимодействие шинных приборов будет обеспечиваться построением связей с помощью управляющих и контрольных сигналов в шине и их логической обработкой. Такой принцип позволит получить простой инструмент для гибкого построения надежных систем дистанционного контроля и управления элементами противопожарной защиты, который должен быть доступен персоналу, имеющему подготовку на среднем техническом уровне.
АСПЗ представляет собой децентрализованную шинную систему с событийным управлением и с последовательной передачей данных для управления, контроля и сигнализации. Все подключаемые приборы могут обмениваться информацией через общий канал передачи - шину. Каждый шинный прибор представляет собой устройство, состоящее из контроллера, подключаемого к линии, собственно функционального устройства и программных приложений. Благодаря этому простой выключатель может выполнять функции как простой кнопки, так и регулятора с выдержкой времени и другими дополнительными функциями. Каждому шинному прибору должен быть присвоен уникальный физический адрес, что позволит управлять из любого места датчиком, любым устройством или целой группой исполнительных устройств, независимо от их расположения. При использовании шлюзов возможны дистанционный контроль и управление по телефону или другому средству коммуникации с удаленного компьютера и подключение к сетям локальных / глобальных вычислительных сетей. Применение инструментального программного обеспечения для создания программы визуализации сооружения позволит получить полное отображение информации о состоянии технологических систем от вводных устройств до исполнительных механизмов, управлять ими и фиксировать события и режимы работы в памяти компьютера.
Для подсистемы телевизионного наблюдения основой эффективного функционирования является применение цифровых технологий. Благодаря этому существенно расширяется динамический диапазон камер, что позволяет получать качественное изображение объектов с различной освещенностью, попадающих в поле зрения объектива. Значительно повысит емкость и обеспечит уникальную возможность быстрого поиска применение новых видео - и аудиозаписывающих устройств, использующих жесткие магнитные диски. Оцифровка видеосигнала позволит решить проблемы потери качества при его компрессии, перезаписи и передаче по каналам связи. Применение цифровых видеодетекторов движения, а также систем, идентифицирующих номера автомобилей и дорожные происшествия, существенно повысит комплексную безопасность сооружений. Эти системы позволят в автоматическом режиме обнаруживать аварии, пожары и другие ситуации. На основе анализа видеоизображения станет возможным идентифицировать возгорание в тоннеле. Такая система сработает раньше, чем традиционные извещатели пожарной сигнализации, и позволит быстро оценить сложившуюся ситуацию и принять меры по локализации и ликвидации последствий. Основной задачей видео наблюдения при этом является раннее предупреждение с возможностью визуального контроля оператором центрального диспетчерского пункта управления.
Эффективное функционирование АСПЗ также зависит от организации и работы системы управления ею. При проектировании и разработке системы управления АСПЗ необходимо выполнить следующие условия:
Система управления должна проводить анализ возникающих ситуаций на объектах сооружения и разрабатывать требования по их локализации и ликвидации;
Система управления должна осуществлять выбор соответствующих методов управления, которые бы в наибольшей степени и наилучшим образом соответствовали требованиям обеспечения комплексной противопожарной защиты;
Система управления должна иметь резервный потенциал при обеспечении пожарной безопасности подземного сооружения и необходимую гибкость для того, чтобы можно было безболезненно перейти к новому управленческому стилю, соответствующему возникающей ситуации;
Выработка новых управляющих воздействий в АСПЗ не должна повлечь за собой значительных структурных изменений в системе, приводящих к нарушению выполнения ее целевых функций.
Возрастание требований к системе противопожарной защиты для подземных сооружений ведет к повышению соответствующих требований и к технологии управления АСПЗ. Современное развитие автоматизированных систем требует использования формализованных методов описания и проектирования самой технологии управления подобными системами. В силу комплексного характера технологии управления АСПЗ при ее проектировании необходимо использовать и развивать современные методы системного анализа, принятия решений, многокритериального моделирования.
Технологию управления АСПЗ необходимо рассматривать как:
Последовательность целенаправленных операций по обеспечению противопожарной защиты, определяющих структурность функций управления АСПЗ (ее функциональную структуру);
Совокупность технических средств, с помощью которых реализуются операции управления АСПЗ, подчеркивающие аппаратную структурность технологии;
Совокупность операторов, участвующих в реализации технологии управления АСПЗ и характеризующих ее организационную структуру.
Проектирование АСПЗ с открытой архитектурой будет сводиться к топологическому формированию набора шинных приборов с привязкой их к конкретным объектам по иерархическому принципу. Такой подход позволит 4" легко разобраться в топологии всей системы и в функциях, выполняемых шинными приборами. Затем будет создана структура Шинных управляющих сигналов, которая также является иерархической. Следующий этап - собственно построение управляющих связей системы с заданием параметров шинных приборов. Другими словами, каждый сигнал связывается с выходом шинного прибора, который должен его формировать, и входом исполнительного устройства, которое должно его отработать. Для логической обработки сигналов они передаются на входы блоков логики, а далее уже другие сигналы с выхода логических блоков поступают на входы соответствующих исполнительных устройств. Окончательная настройка достигается посредством параметрирования устройств и приборов, т. е. выбором варианта программного обеспечения из базы данных сервера и оптимизацией параметров функционирования прибора. Задаются алгоритм отработки управляющих сигналов шины и начальная установка каждого шинного прибора.
Таким образом, относительная простота и невысокая стоимость проектирования и установки, а также возможность поэтапного наращивания системы с открытой архитектурой делает ее привлекательной и оптимальной для решения задач обеспечения противопожарной защиты подземных сооружений.
Общий принцип построения автоматических и автоматизированных систем управления противопожарной защиты основывается на теории управления и регулирования техническими системами и на основных понятиях и определениях измерительной техники. Создание таких систем стало возможным благодаря развитию инженерных систем пожарной автоматики и систем пожаротушения.
Современные автоматические системы управления противопожарной защитой представляют собой технические сложные системы и комплексы, в состав которых входят автоматические системы пожарной сигнализации, системы речевого оповещения и управления эвакуацией, системы пожаротушения и системы противодымной защиты.*
Существует три типа структур, на базе которых строятся системы противопожарной защиты (рис. 5.15):
Распределенные;
Централизованные;
Древовидные.
Распределенная система как правило строится на базе сетевой связи и может объединять в сеть как разные по своему назначению системы (автоматическую систему пожарной сигнализации, охранную систему, систему управления контролем доступа и др.), так и однотипное оборудование одной системы, например несколько адресно-аналоговых станций пожарной сигнализации с централизованным управлением.
Каждая техническая система в таком объединении работает автономно и может обмениваться информацией с другими системами через их единое программное поле. При выходе из строя любой отдельной технической системы или главного сервера оставшиеся технические системы распределенной структуры остаются работоспособными и выполняют свои прямые функции в соответствии с заложенной в них индивидуальной рабочей программой.
Централизованные (сосредоточенные) структуры, как правило, используются при построении станций пожарной сигнализации, которые должны иметь единый центр управления своими многочисленными шлейфа- ми сигнализации и оповещения. Автоматическая станция пожарной сигнализации, построенная на базе современноймикропроцессорной техники с большим объемом памяти и возможностью программирования любой логики работы своих периферийных устройств, должна обеспечивать сверхнадежную работу своим адресным шлейфам сигнализации в едином информационном поле станции.
Рис. 5.15. Три типа структур, на базе которых строятся системы противопожарной защиты
Древовидная структура объединяет две выше описанные структуры. Она позволяет добиться максимальной надежности в управлении комплексной системой пожарной безопасности.
Древовидная структура состоит из множества автономно работающих подсистем, информационно замкнутых на единый центр сбора информации и второй контур централизованного управления.
В состав автоматических и автоматизированных систем управления активной противопожарной защиты входят:
1) средства для получения информации - устройства сбора информации;
2) средства для передачи информации - линии (каналы) связи;
3) средства для приема, обработки информации и выдачи управляющих сигналов нижнего уровня - локальные приемные электротехнические устройства, приборы и станции;
4) средства для использования ин формации - автоматические регуляторы и исполнительные механизмы;
5) средства отображения и обработки информации, а также автоматизированного управления верхнего уровня - центральный пульт управления или автоматизированное рабочее место оператора.
Устройства сбора информацииили первичные преобразователи и сенсоры это:
Автоматические пожарные дымовые и тепловые точечные извещатели, линейные оптические и линейные кабельные пожарные извещатели, аспирационные пожарные извещатели и датчики открытого пламени;
Газоанализаторы (на метан, пропан, СО и СО 2 и др.);
Телевизионные камеры разного назначения и спектральной чувствительности;
Сенсоры (датчики) контроля и сигнализации силы, давления, массы, расхода, уровня и др.
Первичный преобразователь (сенсор) непосредственно или косвенно воспринимает измеряемую величину и формирует информативный параметр измерительного сигнала. Первичные преобразователи могут быть активны ми или пассивными элементами измерительной системы. Активные первичные преобразователи требуют дополнительных источников энергии.
Линии (каналы) связи - это физическая среда, по которой передаются сигналы. Системы для передачи информации в зависимости от использования той или иной линии связи (среды передачи) могут делиться на системы, использующие:
Проводные линии связи;
Беспроводные линии связи (радиосвязь);
Оптические линии связи (оптоволоконные).
Локальные приемные электротехнические устройства, приборы и станции - это безадресные, адресные и адресно-аналоговые станции, приборы и устройства пожарной сигнализации. Элементной базой, на которой строятся современные приемные устройства автоматической пожарной сигнализации, является микроэлектроника и микропроцессорная техника. Информационные сигналы, идущие по линиям (каналам) связи от первичных преобразователей к автоматическим приемным устройствам пожарной сигнализации, могут иметь аналоговые величины или дискретную (цифровую) форму.
Аналоговые сигналы могут принимать в заданных границах любые значения. Дискретные сигналы в заданных границах могут принимать лишь некоторое конечное число значений (квантование по уровню или по времени). Цифровые сигналы представляют собой частный случай дискретных сигналов, каждому значению которых соответствуют определенные комбинации символов некоторого кода (например, двоичной системы).
Аналоговые сигналы обмена информацией между первичными преобразователями (датчиками) и приемной станцией используются, в основном, в безадресных системах пожарной сигнализации. В адресных и адресно-аналоговых системах пожарной сигнализации аналоговый сигнал первичного преобразователя (датчика) преобразуется в цифровой сигнал или код (специализированный протокол обмена) с помощью наиболее распространенных способов преобразования (кодирования) - широтноимпульсной или время- импульсной модуляции.
Функциональные задачи адресно-аналоговой станции пожарной сигнализации:
активизация процессов измерения;
автоматическая проверка измерительных систем;
самодиагностика;
автоматическое проведение циклов измерений;
приведение в действие дисплеев, печатающих устройств и т.д.;
запоминание и хранение результатов измерения;
передача данных центральной ЭВМ;
определение отклонений от предписанных значений;
включение тревожной сигнализации;
проверка достоверности;
осуществление управления исполнительными механизмами по заранее заданному математическому алгоритму;
гибкое программирование параметров работы.
Устройствами ввода базы данных (адресов пожарных извещателей и адресных блоков контроля и управления) может быть клавиатура прибора или специализированная программа.
Автоматические регуляторы и исполнительные механизмы - это управляемые технические устройства систем пожаротушения и инженерных систем пожарной автоматики и диспетчеризации.
Центральный пульт управления (ЦПУ), или автоматизированное рабочее место оператора - это центр контроля и управления верхнего уровня на базе персонального компьютера, который имеет три режима работы:
Автоматический;
Ручной (дистанционный);
Дежурный (тестовый режим).
Функциональные задачи ЦПУ:
объединение охранных систем объекта в единую сеть с одним программным полем;
объединение территориально рассредоточенных контролируемых объектов;
дистанционный сбор информации;
удобное отображение датчиков и извещателей в виде графических объектов;
регистрация, архивирование тревожных сигналов;
управление и контроль состояния оборудования;
формирование сигналов управления оборудованием в ручном и автоматическом режимах;
реализация алгоритмов автоматического управления;
самодиагностика;
возможность использования различных каналов связи.
В некоторых случаях, при участии человека (оператора) в управлении работой инженерными системами или процессом пожаротушения с применением камер телевизионного наблюдения, которые позволяют видеть и контролировать происходящие события, имеется возможность отказаться от части информационных сигналов, контролирующих работоспособность системы.
Чем больше информации получает система контроля и управления на базе адресно-аналоговой станции пожарной сигнализации отехническом состоянии исполнительных механизмов инженерных систем в дежурном режиме или при чрезвычайной ситуации, тем надежнее и эффективнее система противопожарной защиты объекта. Будущие поколения систем АСУ противопожарной защиты будут высоко интеллектуальными, легко адаптирующимися к любым условиям эксплуатации и режимам работы. Первичные преобразователи (сенсоры, датчики) будут с распознаванием образов и возможностью анализа состава вещества. Объем информации об окружающей обстановке, поступающий от сенсоров в систему управления по каналам связи АСУ, перейдет из количественной составляющей в качественную.
В качестве примера автоматической системы, в которой есть все элементы автоматического управления, контроля и самодиагностики, можно привести аспирационные пожарные извещатели типа «VESDA», в состав которых входит механическая и электронная части (см. рис.5.16.). Приемными устройствами аспирационных установок являются пластмассовые трубы длиной до 100 метров с просверленными в них в определенном порядке небольшими заборными отверстиями. В трубах с помощью роторного двигателя создается разряженное пространство для забора внешнего воздуха с целью анализа на дым. Ведется контроль скорости движения потока воздуха для определения закупорки отверстий при загрязнении. Отобранный воздух проходит фильтрацию на пыль и другие примеси, и только малая часть попадает в лазерный анализатор контрольного прибора, где сравнивается с эталоном чистого воздуха. Установка контролирует и компенсирует пылевой фон атмосферы. Данные установки, как аспирационные дымовые пожарные извещатели, хорошо зарекомендовали себя в качестве систем пожарной сигнализации в условиях сильной запыленности защищаемого объекта, а также при защите помещений с высокими потолками, где обслуживание на большой высоте обыкновенных дымовых пожарных извещателей не представляется возможным.
Рис.5.16. Аспирационные пожарные извещатели.
Все большее распространение в скором времени получат роботизированные комплексы систем пожаротушения, и не только там, где в силу определенных условий жизни человека угрожает опасность.
Чем качественней и современней оборудование пожарной сигнализации, тем меньше затрат на его эксплуатацию и меньше вероятность отказа техники при пожароопасных ситуациях.
Автоматизированные системы противопожарной защиты монтируют в жилых зданиях высотой 10 и более этажей.
Автоматизированная система противопожарной защиты зданий повышенной этажности предназначена для автоматического обнаружения пожара, подачи сигнала о возникновении пожара, защиты от воздействия опасных факторов пожара людей в течение всей продолжительности пожара и обеспечения условий для его тушения. Она устанавливается, как правило, на каждую секцию здания.
Основными элементами системы противопожарной защиты здания повышенной этажности являются:
автоматические устройства обнаружения пожара и передачи сигнала о его возникновении и неисправности систем на диспетчерский пункт (автоматические пожарные извещатели, приемные станции, линии связи);
оборудование систем противодымной защиты путей эвакуации (вытяжные вентиляторы, вентиляторы подпора воздуха, этажные дымовые клапаны, приемные каналы) ;
оборудование систем внутреннего противопожарного водоснабжения (пожарный водопровод, пожарные насосы, электрозадвижки, пожарные краны с рукавами и стволами и др.);
устройства автоматического, дистанционного и местного управления оборудованием системы противодымной защиты и внутреннего противопожарного водоснабжения (шиты управления, промежуточные реле, пакетные переключатели, магнитные пускатели и др.).
Автоматические датчики устанавливают в прихожих квартир: они электрически связываются с приемной станцией управления и сигнализацией типа «Сигнал-12».
В зданиях предусматривают специальную вытяжную шахту, которая на каждом этаже сообщается с коридорами квартир посредством клапана дымоудаления, снабженного электроприводом; в верхней части этой шахты устанавливают вытяжной вентилятор.
Для создания необходимого подпора воздуха в шахте, исключающего возможность перетекания дыма при пожаре с одного этажа на другой, предусмотрен приточный вентилятор, перед которым установлен приемный клапан, снабженный электроприводом. Электроприводы вентиляторов и дымовых клапанов электрически связаны с приемной станцией управления «Сигнал-12».
При возникновении очага пожара в квартире срабатывает датчик, который передает электрический сигнал в приемную станцию «Сигнал-12», где он фиксируется на лицевой панели загоранием лампочки соответствующего этажа и звуковым зуммером.
Одновременно автоматически открывается заслонка дымового клапана того этажа, где возник пожар, включается в работу вытяжной и подпорный вентиляторы, открываются приемный клапан вентилятора подпора и электрозадвижка на обводной линии водомера и начинает работать пожарный насос; проникающий из квартиры в коридор дым удаляется через вытяжную шахту.
Пожаротушение осуществляется от системы внутреннего пожарного водоснабжения, состоящей из двух пожарных насосов, злектрозадвижки на обводной линии водомера, пожарных стояков, ответвлений на каждом этаже с пожарными кранами, шлангами и стволами. Противопожарное оборудование на каждом этаже зданий размещается в коридоре в специальной нише.
Пожарные насосы запускаются в работу автоматически при срабатывании квартирных датчиков пожара или вручную от кнопок, установленных на этажах здания, а также от местных включающих устройств, размещенных вблизи самих насосов.
Наладка, ремонт и эксплуатация автоматических систем противопожарной защиты регламентируется «Инструкцией по эксплуатации и ремонту автоматизированных систем противопожарной защиты в жилых домах повышенной этажности» (Л.: ОНТИ ЛНИИ АКХ, 1985), где приведены устройство системы и указания по техническому ее обслуживанию. Обслуживание автоматических систем противопожарной защиты должны производить специализированные организации по «Нормам затрат труда на обслуживание и ремонт автоматических систем противопожарной защиты жилых зданий повышенной этажности» (М.: ОНТИ АКХ, 1979).
Жилищно-эксплуатационные организации обязаны обеспечить сохранность приборов и оборудования систем противопожарной защиты.
В настоящее время для специалистов в области противопожарной автоматики не является секретом тот факт, что полноценную противопожарную защиту объекта невозможно осуществить без объединения всех компонентов противопожарной автоматики в единый слаженно работающий комплекс. Ушли в прошлое времена, когда считалось достаточным вывести, скажем, на систему вентиляции и дымоудаления единый для всего объекта сигнал об обнаруженном пожаре и ограничиться этим. Строительный бум на территории нашей страны, массовое возведение гипермаркетов, строительство современных гостиниц, многофункциональных комплексов заставляют более гибко подходить к задаче управления противопожарной автоматикой, искать оптимальные решения защиты людей и материальных ценностей. Именно эта разветвленность алгоритмов управления вентиляцией, огнезадерживающими клапанами, лифтами, средствами оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре, системами пожаротушения, заставляет применять более интеллектуально насыщенные средства управления АППЗ.
Обычно формулируют три приоритетных требования к АППЗ при пожаре:
- Как можно более раннее обнаружение возгорания .
- Выдачу всех необходимых сигнало в для задействования автоматических противопожарных средств объекта. Это и подпор воздуха в шахтах лифтов и на лестничных клетках, и отключение общеобменной вентиляции, и включение систем дымоудаления, и управление клапанами, и принудительное опускание лифтов, и закрытие автоматических противопожарных дверей, и запуск автоматических установок пожаротушения (АУПТ) .
- Детальное информирование о пожарной ситуации на объекте и дежурного персонала, и остальных присутствующих в здании людей.
При этом часто забывают о том, что системы АППЗ наибольшую часть времени проводят в дежурном режиме и не производят всех вышеописанных действий.
Главным достоинством системы пожарной сигнализации (ПС) в этом случае является сведение к минимуму числа ложных срабатываний, которые среди прочих негативных моментов могут повлечь за собой и материальный ущерб.
Опыт работы показывает, что ложное срабатывание ПС может повлечь за собой потери, исчисляемые десятками и сотнями тысяч долларов. Так, например, реагирование на блики от солнца "бюджетных" извещателей пламени на одном из нефтеналивных пирсов вызвало ложный пуск мониторов системы пенного пожаротушения. Мало того, что был израсходован запас дорогостоящего пенообразователя, еще нужно было отмывать от пены танкер и пирс, а процесс налива нефти был остановлен почти на сутки. Другим примером является остановка систем вентиляции на большом объекте – при снятии управляющего сигнала и последующем одновременном запуске может возникнуть перегрузка сети и выход из строя питающих трансформаторов и фидеров. Также приводит к ощутимым материальным потерям и ложный запуск системы порошкового или аэрозольного пожаротушения.
Подобных примеров можно привести множество, но общим для всех является вывод о необходимости повышения достоверности обнаружения пожара. Задача повышения вероятности правильного обнаружения входит в противоречие с приведенной выше главнейшей функцией системы ПС – ранним обнаружением и, как следствие, высокой чувствительностью. К решению данной задачи разные производители подходят по разному, но общий путь у всех один – разработка высокотехнологичных и достоверных методик обнаружения. Важно, чтобы высокая чувствительность извещателей не оборачивалась ложными тревогами из-за отличных от пожара причин. Следует признать, что простейшие извещатели не в состоянии обладать одновременно и высокой чувствительностью, и низкой вероятностью ложной тревоги.
Следующей является проблема сохранения работоспособности АППЗ в дежурном режиме. Действительно, при применении традиционных релейных модулей множество цепей запуска остаются бесконтрольными в дежурном режиме. Зачастую на большом объекте применяются километры кабелей лишь для того, чтобы обеспечить доставку управляющего сигнала до компонентов систем вентиляции, дымоудаления и т.п. При этом их целостность никак не контролируется, а периодический ручной контроль в процессе проведения регламентных работ не дает желаемого результата, поскольку применяется только для исполнительных устройств. В силу т.н. "человеческого фактора" комплексная проверка производится крайне редко. К тому же при такой проверке в большинстве случаев приходится визуально убеждаться в правильной отработке команд исполнительными устройствами. Эту проблему можно решить, применяя адресные управляющие модули с контролем цепей пуска и обязательной обратной связью о выполнении команды, подтверждающей правильность работы исполнительных компонентов АППЗ . На практике подобное оборудование применяется крайне редко или по причине нераспространенности на рынке специализированных систем, или по причине высокой стоимости реализации этих функций при помощи традиционных блоков управления.
Если говорить про детализацию информации о срабатывании систем ПС , то что греха таить, до сих пор даже на больших объектах применяются традиционные пороговые извещатели, ради экономии большими группами объединенные в шлейфы. Ни о какой информативности тут не может быть и речи.