Статьи

К списку статей

Звуковые указатели пожарных выходов

В системах оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях, по нормам пожарной безопасности НПБ 104-03, используются звуковые, речевые и световые способы оповещения. Информация о путях эвакуации и о расположении пожарных выходов передается при помощи визуальных средств: световых мигающих указателей, световых оповещателей «Выход», статических и динамических указателей направления. Однако использование визуальной информации при пожаре затруднено даже на стадии относительно небольшого задымления. Многочисленные зарубежные исследования показывают, что один из наиболее характерных типов поведения человека в случае возникновения пожара - это покинуть здание тем же маршрутом, по которому он в него вошел. Но такой способ редко бывает наиболее быстрым и безопасным и часто становится вообще невозможным, например, при отключении лифтов. В таких условиях многие люди не способны быстро найти близлежащий выход и в некоторых случаях проходят мимо хорошо видимых пожарных выходов. Зрение является одним из главных способов восприятия окружающей среды (по некоторым оценкам до 83% того, что мы запоминаем, является визуальной информацией), неудивительно, что практически все эвакуационные знаки пожарной безопасности - аварийное освещение, указатели аварийных выходов и флюоресцирующие статические указатели - предполагают только зрительное восприятие. Насколько эффективны такие указатели, если часть здания полностью или частично заполнена дымом или если у человека имеются проблемы со зрением?

Недавно был разработан новый тип оповещателей - звуковой указатель пожарного выхода, который во многих случаях значительно повышает эффективность системы эвакуации. Обычные звуковые оповещатели с постоянной или линейно изменяющейся звуковой частотой не могут использоваться для этой цели. В помещении звуковые сигналы отражаются от стен, потолка, пола, окружающих предметов, что обычно не позволяет даже примерно определить расположение звукового оповещателя. В отличие от нормальных ошибок в данном случае возникают аномальные ошибки определения направления на звуковой источник, характеризующиеся значительной величиной, что не позволяет быстро найти пожарный выход. Для исключения этого эффекта был синтезирован специальный вид звукового сигнала: широкополосный шумовой звук, который можно назвать направляющим звуком. Расположение такого звукового источника легко и быстро определяется органами слуха человека практически в любых условиях. Установленные в определенных местах, направляющие звуковые оповещатели являются указателями эвакуационных выходов. Кроме того, дополнительные звуковые сигналы передают информацию о дальнейшем направлении пути эвакуации: в горизонтальном направлении, вверх или вниз по лестнице. Вид звуковых сигналов позволяет человеку интуитивно определить их значение даже в стрессовой обстановке.
Все используемые ранее звуковые сигналы при эвакуации представляют собой сигналы тревоги, оповещающие людей о надвигающейся опасности. Они не дают информации ни о направлении к ближайшему пожарному выходу, ни о месте его расположения. Такая цель и не ставится при их использовании, необходимо лишь озвучить на требуемом уровне все помещения, где могут находиться люди.
Человек слышит широкий диапазон частот, примерно от 20 Гц до 20000 Гц, который условно можно разделить на три части: диапазон низких, средних и высоких частот. Речь занимает диапазон примерно от 500 Гц до 3,5 КГц. Наиболее слышимые частоты в области 2-3 КГц относятся к средним частотам. Обычно в этом диапазоне частот работают звуковые оповещатели. Возможности локализации источника звукового сигнала в большой мере зависят от диапазона частот и от условий окружающей среды. Определение расположения источника звуковых сигналов в горизонтальной плоскости возможно по разнице в уровне сигнала, по временной задержке сигнала и по сдвигу фаз. При расположении источника прямо перед слушателем звуковые сигналы воспринимаются обоими ушами с одной громкостью, одновременно и, соответственно, разность фаз равна нулю. Если источник расположен справа от слушателя, то громкость звука правого уха будет больше, чем левого, звук достигнет правого уха раньше и, соответственно, появляется задержка по времени (рис. 1).
Конечно, это упрощенная модель, которая не может объяснить слуховые возможности человека. Разница по времени прихода сигнала может определяться по сравнительно коротким сигналам или по сигналам со сложным спектром. По непрерывному одночастотному сигналу возможно определить разность фаз, которая зависит от частоты сигнала. Однозначное измерение разности фаз в двух точках обеспечивается только в пределах 0° - 180°, к тому же, при частотах выше 1 КГц, даже в этом секторе одному значению разности фаз будет соответствовать несколько направлений прихода сигнала. Если рассматривать каждое ухо в виде точки, то невозможно объяснить, каким способом человек определяет расположение источника звука спереди, сзади или сверху (рис. 2).
Вид звуковых сигналов при расположении источника справа При расположении источника спереди, сзади или сверху сигналы правого и левого уха одинаковы

Рис. 1. Вид звуковых сигналов при расположении источника справа

Рис. 2. При расположении источника спереди, сзади или сверху сигналы правого и левого уха одинаковы

Все параметры сигналов по обоим ушам в этих случаях совершенно одинаковы: задержка сигналов и разность фаз равны нулю и уровни сигналов одинаковы. Можно предположить, что наши слуховые органы представляют собой распределенную в пространстве систему.
В помещении звуковые сигналы отражаются от окружающих предметов, что определяет резкое снижение возможностей человека в определении расположения источника звука. Ситуация еще больше ухудшается при наличии в помещении нескольких источников. Например, при воспроизведении одного звукового сигнала через два разнесенных громкоговорителя слушателю будет казаться, что источник расположен точно посредине между ними. Этот эффект используется в стереофонических системах и в домашних кинотеатрах. Все это обуславливает невозможность использования стандартных звуковых оповещателей в качестве указателей пожарных выходов.
Направляющий звук
Путем анализа характеристик различных типов звуковых сигналов был найден сигнал, направление на который с высокой точностью определяется даже в условиях замкнутых пространств сложной конфигурации с высоким уровнем отражений. Это шумовой сигнал с широкополосным спектром, с отношением максимальной частоты к минимальной порядка 10. На рисунке 3 для сравнения приведены спектры стандартного звукового оповещателя на 3 кГц и широкополосного шумового сигнала.
Спектр оповещателя имеет линейчатый характер, максимумы располагаются на частоте 3 кГц и на гармониках. Спектр шумового сигнала напротив - непрерывный и практически равномерный во всем диапазоне звуковых частот.
Было проведено большое количество тестов в различных условиях, и всегда отмечалась высокая эффективность направляющего шумового звука.
Первый тест проводился в относительно большой телевизионной студии студенческого городка Университета Лидса в Англии. Испытуемых поместили в студию, заполненную искусственным дымом, и снимали на инфракрасную камеру. Полагаясь в основном на свою память об окружающей обстановке и двигаясь на ощупь, испытуемые затратили 3 мин 50 с, чтобы найти аварийный выход. А когда были включены звуковые источники широкополосного шума, расположенные непосредственно над выходом, на эвакуацию потребовалось только 15 с.
Один из экспериментов проводился в здании заброшенной школы. После заполнения здания искусственным дымом каждый испытуемый был доставлен в исходную точку движения на втором этаже по внешней пожарной лестнице. Испытуемые не имели информации о расположении помещений в здании и о звуковых устройствах на путях эвакуации. Путь эвакуации был отмечен источниками направляющего звука, расположенными в наиболее важных точках, главным образом над пожарными выходами. Импульсы шумовых сигналов чередовались стандартными звуковыми сигналами пожарной тревоги (рис. 4).
Спектр сигнала звукового оповещателя на 3 кГц (красная линия) и шумового сигнала (синяя линия) Вид стандартного сигнала пожарной тревоги

Рис. 3. Спектр сигнала звукового оповещателя на 3 кГц (красная линия) и шумового сигнала (синяя линия)

Рис. 4. Вид стандартного сигнала пожарной тревоги:

  • (a) - звуковой сигнал «включен» в течение 0,5 с;
  • (b) - звуковой сигнал «выключен» в течение 0,5 с;
  • (c) - звуковой сигнал «выключен» в течение 1,5 с;
[(c) = (a) + 2(b)].
Там, где за пожарным выходом путь эвакуации продолжался вверх по лестнице, широкополосный шумовой сигнал чередовался с сиреной, нарастающей по частоте, что являлось указанием подняться по лестнице (рис. 5).
Там, где дальнейший путь вел вниз по лестнице, в промежутках звучал сигнал сирены, снижающийся по частоте, - указание о необходимости спуститься по лестнице. Кроме того, на различных этапах пути эвакуации шумовые импульсы включались с различной частотой. На первом этапе шумовые импульсы подавались с частотой 1,5 Гц, т.е. примерно через 0,66 с. На следующих этапах частота шумовых импульсов последовательно повышалась и в точке выхода из здания составляла уже примерно 5 Гц, т.е. период их следования сокращался до 0,2 с. Изменение частоты следования шумовых импульсов ясно указывало на продвижение человека к выходу из здания.

Скрытая за панелью лестница даже в нормальных условиях обнаруживается с трудом

Рис. 5. Скрытая за панелью лестница даже в нормальных условиях обнаруживается с трудом

Эффективность использования шумовых сигналов в качестве звуковых указателей точек выхода была очевидна. Никто из испытуемых ни на одном пути эвакуации не ошибся в выборе маршрута выхода. Все испытуемые после теста подтвердили, что повышающиеся и понижающиеся тональности сирен они воспринимали как информацию о наличии лестницы и как указание о дальнейшем направлении движения. Они интуитивно поняли ассоциативное значение каждого звука. Время эвакуации приближалось к периоду времени, которое можно было бы ожидать при эвакуации в условиях идеальной видимости и хорошего знания плана здания. Эти испытания показали, что технология направляющего звука является также важным средством информации для людей, имеющих проблемы со зрением. Обеспечивая информацию по направлению движения, сигналы сняли необходимость предварительного изучения здания, снизили степень неуверенности и полностью устранили ошибки при выборе пути. Вообщем, время эвакуации было существенно сокращено - в некоторых случаях более чем на две трети.
В экспериментах, когда проверялись возможности ориентации в лабиринте, участники проходили через серию комнат в поисках безопасного выхода. В лабиринте были установлены устройства направляющего звука и визуальные указатели, показывающие направление к выходу из лабиринта. Цель исследования заключалась в определении времени нахождения участниками теста безопасного выхода в различных условиях. Звуковые указатели точек выхода были отрегулированы на уровень сигнала 93 дБ(А) и находились на высоте 3,2 фута (0,97 м). Участники эксперимента, которых попросили просто найти выход из комнат, заполненных дымом, потратили на поиски до 124 с (в среднем - 97,8 с). При использовании технологии направляющего звука и визуальных указателей было затрачено минимум 13,3 с (в среднем 51,3 с). Причем при поиске выхода из комнаты без дыма на поиски выхода было затрачено до 14 с, а при включении звуковых указателей выхода и визуальных средств тестируемые вышли к безопасному выходу через 7 с.

Один из интересных выводов, вытекающих из проведенных экспериментов, заключается в том, что использование звуковых направляющих сигналов и световых указателей одновременно приводит в результате к более быстрой эвакуации, чем при использовании только световых указателей.

Совместимость с традиционными оповещателями

Существует достаточно много примеров использования направляющего звука, но один из наиболее важных видов применения - это указание путей эвакуации в аварийных ситуациях. Направляющий звук можно применять в зданиях и на других объектах, где в настоящее время установлено аварийное оповещение. Сигналы можно использовать для определения точек выхода и указания направления эвакуации в сложных условиях, таких как большие здания со сложной конфигурацией и т.д. Технология направляющего звука не заменяет традиционных звуковых и световых оповещателей, но достаточно хорошо сочетается с ними. Стандартные звуковые сигналы пожарных оповещателей имеют импульсный вид (рис. 4) и практически не мешают локализации устройств направляющего звука. При распределении традиционных звуковых оповещателей необходимо учитывать зоны озвучивания устройствами Exit Point и установленный на них уровень звуковых сигналов. При сочетании с речевым оповещением возможно разделение оповещения по времени с указанием в тексте технологии использования направляющих звуковых сигналов. При использовании адресно-аналоговых систем пожарной сигнализации возможно включение устройств Exit Point на оптимальных путях эвакуации.

Заключение

Технология направляющего звука незаменима в системах эвакуации при задымлении путей эвакуации и на объектах, где могут присутствовать люди с ослабленным зрением. При нормальной видимости и в сочетании с визуальными средствами оповещения акустические указатели точек выхода обеспечивают значительное сокращение времени эвакуации. Использование комбинации визуальных и звуковых указателей пожарных выходов позволяет достичь требуемого в большинстве случаев уровня безопасности.

И. Неплохов, к.т.н., эксперт компании «Систем Сенсор»
"Алгоритм Безопасности" № 3, 2007 год.



Оповещение и трансляция

Внешний вид Соната-3 (8 Ом) Внешний вид Соната-3 (8 Ом)
Громкоговоритель настенный 3Вт, 8 Ом, 84дБ
406

Производитель Арсенал безопасности
Внешний вид Соната-Т-Л-100-3/1 Вт исп.2 MINI Внешний вид Соната-Т-Л-100-3/1 Вт исп.2 MINI
Громкоговоритель потолочный
587

Производитель Арсенал безопасности
Внешний вид Глагол-Н2-10 Внешний вид Глагол-Н2-10
Оповещатель охранно-пожарный, речевой, настенный, навесной, 10 Вт, номинальное напряжение 30,120В, 102 дБ , 160Гц-15кГц, 180х130х260, пластик
1 256

Производитель Тромбон
Внешний вид Соната-К-120У Внешний вид Соната-К-120У
Трансляционный усилитель 100В, 120Вт
10 058

Производитель Арсенал безопасности
Внешний вид RM-05A Внешний вид RM-05A
Микрофонная панель Inter-M на 5 зон для усилителей серии PAM и PCT, 120-16000 Гц
11 539

Производитель Inter-M
Внешний вид PMU-240N Внешний вид PMU-240N
Цифровой микшер-усилитель, 5 зон, 240 Вт, цифровой мультимедийный проигрыватель, USB, Ethernet, 5 унив., 3 лин. входа, вход АТС
67 701

Производитель Inter-M
Внешний вид PAM-520 Внешний вид PAM-520
Модульный микшер-усилитель, 5 зон, 240 Вт, 2 лин., 4 унив. входа, вход АТС, RM-05A, режим EM, Voice File
81 241

Производитель Inter-M
Внешний вид Jack 3.5 (ш)- Jack 6,3 (г) Внешний вид Jack 3.5 (ш)- Jack 6,3 (г)
Переходник
18

Производитель Inter-M
Внешний вид Jack 3.5 (г)- Jack 6.3 (ш) Внешний вид Jack 3.5 (г)- Jack 6.3 (ш)
Переходник
18

Производитель Inter-M
Внешний вид RCA "тюльпан" (штекер) Внешний вид RCA "тюльпан" (штекер)
Разъем для межблочного соединения
20

Производитель Inter-M
Найдено товаров: 1361
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