Статьи

К списку статей

Алгоритмы работы дымовых пожарных извещателей. По следам круглого стола

Круглый стол, который прошел в рамках выставки « Охранная и пожарная автоматика» 29 августа 2007 года, посвященный изменениям в НПБ 88-2001*, затронул много наболевших вопросов. К сожалению, отведенного времени не хватило, чтобы обсудить их достаточно подробно. Не все смогли выступить и внести свои предложения...

Например, прозвучало предложение ввести новый пункт: «12.ХХ. Сигналы о неисправности шлейфов сигнализации или извещателей, включенных в шлейф, не должны препятствовать формированию сигналов о пожаре от других шлейфов или извещателей». Конечно, было бы неплохо, но надо заметить, что требования НПБ должны быть технически выполнимыми. Во-первых, неясно, как можно обеспечить формирование сигналов о пожаре от извещателей, если в шлейфе замыкание либо обрыв? Во-вторых, даже если сам шлейф исправен, то, согласно требованиям норм пожарной безопасности, необходимо обеспечить передачу сигнала об изъятии извещателя, который во всем мире формируется путем имитации обрыва шлейфа. Другими словами, требование невыполнимо и делает невозможным выполнение других требований норм, т.е. противоречит действующим нормам пожарной безопасности.
Другой пример - по поводу обязательного запроса состояния адресного пожарного извещателя: «адресным» предложено считать только такой извещатель, который «по запросу с адресного приемно-контрольного прибора … передает извещение о своем состоянии…». Сегодня все согласны с тем, что нормы пожарной безопасности должны содержать требования к выполняемым функциям, а не к конкретным техническим решениям, чтобы добиваться желаемых результатов и одновременно не ограничивать технический прогресс. Применительно к адресным системам сигнализации - неважно: аналоговым, пороговым, радиосистемам - такой функцией является сбор информации от извещателей, что позволяет приемно-контрольному прибору принимать решения о выдаче команд управления. При этом запрос состояния извещателей может быть, а может и не быть. В тех системах, где отсутствует запрос от приемно-контрольного прибора, извещатели самостоятельно выходят на связь. Разрешение конфликтов при выходе на связь одновременно нескольких извещателей обеспечивается конструкторскими решениями, которые вполне жизнеспособны и являются более дешевыми, т.к. связь односторонняя. Ярким примером такой системы сигнализации, созданной более десяти лет назад, является американская радиосистема ОПС SpreadNet компании Intellisense (Волхонский В.В. Устройства охранной сигнализации. - С-Пб., 2001). Система поддерживает одновременно до 8096 извещателей с дальностью действия 1,6 км (1 миля), время доставки сообщений - до 30 с, время обнаружения неисправных извещателей - до 4 мин.
Поэтому в определении адресных извещателей введение обязательного требования к приемно-контрольному прибору делать запрос данных от извещателя является необоснованным, ставящим одних производителей оборудования в исключительные условия по отношению к другим, не менее успешным.
К слову, извещатели в указанной системе умеют контролировать разряд своих батарей. Поэтому они заблаговременно выдают сигнал о необходимости их замены (раз в пять лет) и им не требуется резервный источник питания (вторая батарея), наличие которого за круглым столом предлагают включить в нормы пожарной безопасности в качестве обязательного требования. По сути, предъявляемое к проводным приборам требование автономной работы (в случае аварии) распространили на те приборы, которые изначально являются автономными.
По причине невозможности всестороннего обсуждения такого комплекса проблем на страницах периодического издания, в этой статье мы постараемся рассмотреть детально всего один, но исключительно важный вопрос, связанный с принципами действия и применением дымовых точечных пожарных извещателей.

Алгоритм работы и основной недостаток пороговых извещателей

В настоящее время наибольшее распространение получили дымовые извещатели, действие которых основано на эффекте рассеяния света. Эти извещатели имеют простую конструкцию, что позволяет при относительно невысокой стоимости получить хорошие технические характеристики.
Основой извещателя является оптическая камера (рис. 1), прозрачная для воздушных потоков и защищенная от внешних источников света. Светодиод и фотоприемник расположены внутри нее таким образом, что прямое излучение от светодиода не попадает на фотоприемник благодаря непрозрачной перегородке (рис. 1а). Внутренняя поверхность камеры выполнена светопоглощающей, поэтому отраженное от стенок излучение так же почти не попадает на приемник. При появлении дыма свет рассеивается на нем (рис. 1б), и сигнал на фотоприемнике резко возрастает аналогично тому, как это происходит, когда свет фар вдруг наталкивается на полосу тумана.
Извещатели имеют высокую чувствительность, что достигается благодаря большому отношению « сигнал-шум », т.е. отношению сигналов при наличии и отсутствии в камере дыма. Так, извещатели выдают сигнал «Пожар» при уровне задымленности, незаметном для глаза (соответствует поглощению излучения 1-4% на каждый метр), и могут уверенно различать даже более низкие концентрации дыма.
Простейшие пожарные извещатели этого типа, так называемые пороговые извещатели, до сих пор занимают основную долю рынка дымовых извещателей - до 80-90%. Пороговыми их называют потому, что они выдают сигнал «Пожар» при превышении уровнем задымленности некоего заданного порогового значения, и это единственное, что они умеют делать.
Сам по себе пороговый принцип определения критического уровня задымленности не содержит в себе ничего плохого - точно так же работают линейные извещатели и даже большинство адресно-аналоговых, которые сначала точно измеряют величину уровня задымленности, а затем опять же сравнивают ее с заданным порогом.
В чем же основной недостаток пороговых извещателей, из-за которого они навлекают на себя столько критики? Этот изъян заложен в самом принципе работы извещателя и заключается в отсутствии признаков его работоспособности: в дежурном режиме извещатель не выдает никаких сигналов (рис. 1), т.е. отсутствие сигнала считается нормой. В результате невозможно отличить состояние «Норма» от состояния «Неисправность», и мы никогда не знаем реальное состояние системы пожарной сигнализации. С этим, по-видимому, связана печальная статистика пожаров, 50% которых происходит на объектах, оборудованных пожарной сигнализацией.
а) - в дежурном режиме; б) - при задымлении

Рис. 1. Устройство и принцип работы оптической камеры дымового извещателя: а) - в дежурном режиме; б) - при задымлении

Алгоритмы адресно-аналоговых извещателей

В 70-80-е годы с развитием микроэлектроники появились сложные логические микросхемы, в том числе интегральные аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Это стало основой для создания извещателей нового типа, которые входили в состав адресной системы пожарной сигнализации, измеряли величину уровня задымленности и преобразовывали его в цифровой код. Мощности логических микросхем еще не хватало для обработки информации внутри извещателя, а процессоры были дорогими и требовали мощного питания, поэтому код по цифровой линии связи передавали на приемно-контрольный прибор (ПКП ), оснащенный мощным процессором, способным обработать информацию от всех извещателей.
Такие извещатели, которые сами не принимают никаких решений, а лишь передают данные о задымленности на приемно-контрольный прибор, стали называть «адресно-аналоговыми».
Немного о терминологии. По определению «аналоговый» сигнал означает «изменяющийся непрерывно», в отличие от цифрового (дискретного) сигнала, который изменяется скачкообразно. Для понимания необходимо различать два последовательных процесса: собственно измерение задымленности и передачу информации от извещателя на приемно-контрольный прибор. Схематично способ измерения и передачи сигнала на приемно-контрольный прибор для извещателей разного типа показан на рисунке 2. В адресно-аналоговых извещателях (рис. 2б) измерение уровня задымленности осуществляется аналоговым способом, а передача сигнала на приемно-контрольный прибор - цифровым. В пороговых неадресных извещателях (рис. 2а) - наоборот, измерение сигнала дискретное (цифровое), а передача на приемно-контрольный прибор - аналоговая. Поэтому словосочетание «адресно-аналоговый», хотя и прижилось благодаря своей благозвучности, но вносит некоторую путаницу в понятия, потому что слова «адресно-аналоговый», по определению, относятся к передаче данных на приемно-контрольный прибор, тогда как эта передача производится вовсе не аналоговым, а цифровым способом.
Блок-схемы извещателей с различными (аналоговым и цифровым) способами измерения и передачи сигналов. АЦП - аналого-цифровой преобразователь

Рис. 2. Блок-схемы извещателей с различными (аналоговым и цифровым) способами измерения и передачи сигналов. АЦП - аналого-цифровой преобразователь

Наверное, имелось в виду, что на приемно-контрольный прибор здесь передается измеренное аналоговое значение, хотя и в цифровом виде. Если это действительно так, то решающее значение имеет не то, каким способом передают сигнал, а то, каким способом его измеряют - дискретным или аналоговым. Давайте этот вывод запомним и вернемся к нему позже.
С появлением адресно-аналоговых извещателей возникло много ожиданий, связанных с достижением нового качества системы за счет групповой обработки в приемно-контрольном приборе информации от разных извещателей для построения полей распространения задымленности. Однако в действительности реализовать такой механизм не удалось, т.к. для этого потребовалось бы установить в каждом помещении большое количество извещателей для расчета эпюр направлений и скоростей движения фронта задымленности. При этом неясен выбор критериев для формирования сигнала о пожаре - что считать пожаром? Если тот же самый порог задымленности, как требуют НПБ, то все остальное теряет смысл. Более того, трудно найти столько специалистов для построения математических моделей помещений, к тому же модели могут легко меняться при перестановке мебели, при проветривании, открывании дверей, работе кондиционеров и т.п.
В связи с этим групповая обработка информации для построения полей задымленности осталась нереализованной и приемно-контрольный прибор по-прежнему анализирует раздельно информацию от каждого извещателя. Это создало предпосылки для проведения полной обработки сигнала непосредственно в извещателе, что более соответствует современным представлениям о делегировании и разделении полномочий между компонентами системы пожарной автоматики.
Продолжение статьи
В. Овчинников, к.т.н., генеральный директор компании «Юнитест»
"Алгоритм Безопасности" № 6, 2007 год.




Дымовые пожарные извещатели

Внешний вид ИПД 3.1М Внешний вид ИПД 3.1М
Извещатель пожарный дымовой оптико-электронный
245

Производитель Артон
Внешний вид ИПДЛ-Д-II/4Р исп.5 Внешний вид ИПДЛ-Д-II/4Р исп.5
Извещатель пожарный дымовой линейный двухпозиционный, рабочая дальность действия 100 м, Uпит.=8...28 В, Iпотр.=60 мА, -40...+50°C, IP65
8 980

Производитель Полисервис
Внешний вид ИПДЛ-52 СМД (8-80) Внешний вид ИПДЛ-52 СМД (8-80)
Извещатель дымовой оптический линейный, 2-х проводный, однопозиционный, дальность от 8...80 м, U-шс.10...30В, I-потр. 0.7 мА, IP40, t-раб.-30...+55°С, 135х120х105 мм
12 180

Производитель ИВС-Сигналспецавтоматика
Внешний вид ИПДЛ-52 СМД (8-100) Внешний вид ИПДЛ-52 СМД (8-100)
Извещатель дымовой оптический линейный, 2-х проводный, однопозиционный, дальность от 8...100 м, U-шс.10...30В, I-потр. 0.7 мА, IP40, t-раб.-30...+55°С, 135х120х105 мм
14 028

Производитель ИВС-Сигналспецавтоматика
Внешний вид ДИП-3СУ Внешний вид ДИП-3СУ
215

Производитель Ирсэт
Внешний вид ДИП-141 Внешний вид ДИП-141
Извещатель пожарный дымовой оптико-электронный для обнаружения загораний
231

Производитель Рубеж
Внешний вид ИП-212-90 Один дома-2 Внешний вид ИП-212-90 Один дома-2
Дымовой пожарный извещатель с системой самотестирования
278

Производитель Юнитест
Внешний вид ИПД 3.4 Внешний вид ИПД 3.4
Извещатель пожарный дымовой оптико-электронный автономный, сирена встроенная 85дБ, питание от батареи 9 В типа "Крона" (опция)
393

Производитель Артон
Внешний вид Артон-ДЛ Внешний вид Артон-ДЛ
Извещатель пожарный дымовой оптический линейный, двухпозиционный, дальность от 10...100 м, 2-х провод., U-пит.8...28В, I-потр.2 мА, t-раб.-30...+55°C, 67х100 мм
2 600

Производитель Артон
Внешний вид ИПДЛ-52 М (8-80) Внешний вид ИПДЛ-52 М (8-80)
Извещатель дымовой оптический линейный однопозиционный (8-80 метров)
12 180

Производитель ИВС-Сигналспецавтоматика
Найдено товаров: 167
1 2 3 4 5

Возврат к списку

Создание проекта системы видеонаблюдения всего за несколько минут;
Все РЕАЛЬНО: в т.ч. сектора наблюдения, параметры кабельных трасс;
Загрузка готовых планов и их масштабирование;
Спецификация обрудования и смета создается автоматически;
Дружелюбный интерфейс;
Индивидуальные настройки программы и оборудования.
Техподдержка встроена непосредственно в программу.
Регистрация занимает одну минуту.

ОТ ЗАПРОСА ДО ОФОРМЛЕННОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ - 15 МИНУТ