Статьи

К списку статей

Звуковые системы оповещения о пожаре

В предыдущем номере журнала были подробно рассмотрены световые системы оповещения. В этой статье приведены основные принципы построения звуковых систем оповещения, анализируется отечественная и зарубежная нормативная база, даны практические рекомендации по выбору типа звукового сигнала, параметров кабеля линии связи, числа оповещателей и т.д. Некоторые положения носят общий характер и будут полезны при проектировании речевых систем оповещения. Звуковой и световой-звуковой способы оповещения о пожаре в виде сирен и стробоскопов используются в системах первого и второго типа по НПБ 104-03 «Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях». Непосредственно система оповещения состоит из определенным образом расставленных в помещениях оповещателей и линий связи, по которым обеспечивается питание устройств автоматического контроля работоспособности. Система должна обеспечивать требуемые уровни сигналов оповещения не только в нормальных условиях, но и главное - при пожаре. При выборе оборудования и расчете системы рекомендуется учитывать влияние экстремальных условий, например изменение падения напряжения при нагревании проводников линии связи и возможность контроля линий связи.
Уровень звуковых сигналов оповещения
Уровни звуковых сигналов обычно задаются в децибелах, сокращенно - дБ. Связано это со спецификой восприятия уровня звуковых сигналов: уменьшение амплитуды звукового сигнала в 2 раза воспринимается как незначительное изменение громкости, а именно, всего лишь на 3 дБА. Значительное изменение громкости сигнала - это изменение уровня в 10, 100, 1000 раз, что соответствует 10, 20, 30 дБА. При расчетах намного удобнее пользоваться децибеллами, а не привычными для многих «разами». Так, например, вместо значений 80-100 дБА потребовалось бы оперировать с числами 108-1010. В качестве примера в табл. 1 приведены типовые уровни шума от различных источников.
Типовые уровни шума от различных источников
Для эффективной работы системы оповещения при пожаре требуется достаточно высокий, но не чрезмерный уровень звуковых сигналов. Для исключения отрицательных последствий воздействия на людей сигнал не должен значительно превышать требуемый уровень. По НПБ 104-03, в любой точке защищаемого помещения уровень сигнала не должен превышать120 дБА. Сертифицированные по НПБ 77-98 «Технические средства оповещения и управления эвакуацией пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний» оповещатели должны обеспечивать уровень звукового давления на расстоянии 1 м в диапазоне от 85 до 110 дБА. В звуковых оповещателях, предназначенных для эксплуатации в условиях высокого уровня шума, предельно допустимый уровень звукового давления может быть увеличен до 120 дБА.
По НПБ 104-03, для обеспечения четкой слышимости звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать уровень звука не менее, чем на 15 дБА выше допустимого уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении (измерение проводится на расстоянии 1,5 м от уровня пола). В защищаемых помещениях, где люди находятся в шумозащитном снаряжении, или с уровнем звука шума более 95 дБА звуковые оповещатели должны комбинироваться со световыми, допускается использование световых мигающих оповещателей. Также в зданиях, где находятся (работают, проживают, проводят досуг) глухие и слабослышащие люди, требуется использование световых или световых мигающих оповещателей. В спальных помещениях звуковые сигналы СОУЭ должны иметь уровень звука не менее, чем на 15 дБА выше уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении, но не менее 70 дБА (измерения проводятся на уровне головы спящего человека). Параметры звуковых оповещателей, их количество и расстановка должны обеспечивать уровень звука в соответствии с требованиями во всех местах постоянного или временного пребывания людей. Настенные звуковые оповещатели, как правило, должны крепиться на высоте не менее 2,3 м от уровня пола, но расстояние от потолка до оповещателя должно быть не менее 150 мм.
Данные требования достаточно хорошо сочетаются с национальными стандартами других стран, однако в зарубежной нормативной базе можно найти дополнительный материал по вопросам, которые еще не отражены в российских нормах. Например, по NFPA72 глава 6 (NFPA72 - Национальный свод нормативов и правил по пожарной безопасности США, редакция 1993 года), звуковые оповещатели устанавливаются практически в тех же пределах относительно уровня пола (не менее 90’’) и от потолка (не менее 6’’) c учетом отношения один дюйм 1’’ = 25,4 мм. Однако данное требование заменяется соответствующим требованием по установке стробоскопических устройств, если сигнализационная система предусматривает установку комбинированных световых стробоскопических и звуковых устройств.
В условиях высокого уровня шума звуковое оповещение неэффективно и система должна строиться на базе стробоскопов и комбинированных свето-звуковых устройств. В НПБ 104-03 указано, что в защищаемых помещениях, где люди находятся в шумозащитном снаряжении, или с уровнем шума более 95 дБА звуковые оповещатели должны комбинироваться со световыми. По NFPA72, в помещениях с работающим механическим оборудованием должен быть обеспечен уровень сигнала оповещения не менее 85 дБА, в отличие от уровня 75 дБА для других помещений.
NFPA72 в дополнение к «общему» режиму эксплуатации системы оповещения регламентирован так называемый «адресный» режим, который используется для постов дежурных медицинских сестер, постов службы охраны и т.д. В отличие от «общего» режима, требования для «адресного» режима значительно ниже: уровень сигнала оповещения должен быть не менее, чем на 10 дБА выше среднего уровня фонового шума и не менее, чем на 5 дБА выше максимального уровня шума продолжительностью, по крайней мере, 60 с, но не менее 45 дБА. На эти требования можно ориентироваться при расчете системы оповещения обслуживающего персонала по сигналам предупреждения о пожароопасной ситуации, формируемым, например, адресно-аналоговыми и лазерными аспирационными системами пожарной сигнализации.
Понятие акустического фона окружающей среды
В табл. 2 в качестве иллюстрации даны примеры уровня шума по NFPA72 (приложение A 6.3.2). Одновременно отмечается, что приведенные данные, указанные в таблице, не могут заменять собой результаты действительных измерений, выполняемых на месте установки. Применительно к процедуре выполнения таких измерений в том же приложении A 6.3.2 указано следующее: «При выполнении оценки уровней фоновых шумов с целью установления повышенного уровня звукового сигнала, при котором устройства оповещения будут функционировать должным образом, определение средних значений уровней звукового сигнала для различных источников должно проводиться в течение продолжительного отрезка времени. Приборы для измерения уровня шумов (шумометры) средней ценовой категории (по американским понятиям) оснащены необходимой функцией, обычно обозначаемой как «LEQ» - эквивалентный шумовой уровень. Например, LEQ для человеческой речи в условиях тихого помещения приведет к плавному повышению значения, регистрируемого на приборе, с плавным понижением пикового значения через достаточно продолжительное время после того, как человек закончит свою речь. Полученные значения для LEQ могут быть использованы неверно в ситуациях, для которых характерно существенное колебание уровня шумов фонового окружения в течение 24-часового периода времени. В этой связи определение значения LEQ должно выполняться в течение периода, равного полному периоду занятости, или использования данного помещения».
Приборы для измерения уровня шумов (шумометры)
Вид звуковых сигналов пожарных оповещателей
В НПБ 104-03 отмечается, что звуковые сигналы оповещения должны отличаться по тональности от звуковых сигналов другого назначения, более подробные требования отсутствуют. В NFPA72 указано, что с целью устранения возможной неправильной интерпретации, когда могут существовать определенные сомнения в том, является ли подаваемый тревожный сигнал свидетельством возникновения чрезвычайной ситуации, связанной с пожаром, стандартизован вид звукового сигнала для использования в системах пожарной сигнализации. Вид сигнала периодический, каждый период состоит из трех импульсов с паузами: звуковой сигнал - 0,5 с, пауза - 0,5 с, звуковой сигнал - 0,5 с, пауза - 0,5 с, звуковой сигнал - 0,5 с, пауза - 1,5 с (рис. 1). Таким образом, период звуковых сигналов составляет 4 с. По NFPA72, общая минимальная продолжительность сигнала оповещения - 180 с, по НПБ 104-03, СОУЭ должна функционировать в течение времени, необходимого для завершения эвакуации людей из здания.
Временная диаграмма стандартного сигнала оповещения для пожарных сигнализаций: Рис. 1. Временная диаграмма
стандартного сигнала оповещения
для пожарных сигнализаций:
(a) - звуковой сигнал «включен»
в течение 0,5 с % 10%;
(b) - звуковой сигнал «выключен»
в течение 0,5 с % 10%;
(c) - звуковой сигнал «выключен»
в течение 1,5 с % 10%
[(c) = (a) + 2(b)].
Общая продолжительность периода равна 4 с % 10%
Данный вид звукового сигнала в настоящее время имеется практически в любом звуковом пожарном оповещателе европейского и американского производства. Например, в настенных звуковых оповещателях EMA1224В4R (рис. 2) и в потолочных цокольных оповещателях DBS1224B4W (рис. 3) производства компании «КАС», английской «сестринской» компании «Систем Сенсор», имеется по четыре типа звуковых сигналов, в том числе стандартный, обозначенный как 800Hz DIN tone.
Систем Сенсор Рис. 2. Настенный звуковой оповещатель EMA1224В4R
Производство компании «КАС» Рис. 3. Потолочный оповещатель серии DBS1224B4W
Расчет падения напряжения
Ошибка при выборе сечения проводников линии связи с оповещателями - одна из основных причин, по которой реальный уровень звукового сигнала может значительно отличаться от расчетного. В NFPA72, глава 6, присутствует требование учета падения напряжения в рамках установки или модификации линий связи сигнализационных систем. В NFPA72, глава 9, в справочной таблице «Свойства проводников» приводятся значения сопротивления проводников различного сечения из меди и алюминия. Необходимо отметить, что величины сопротивления даны для температуры 75° C (167° F), а не для нормальных условий. С повышением температуры сопротивление проводников растет, для меди температурный коэффициент сопротивления равен 0,0039. Соответственно, при увеличении температуры медного проводника с 20 до 75° C его сопротивление повышается в 1,2145 раза, т.е. примерно на 20%.
При одинаковой длине линии связи для оповещателей с большим суммарным током потребления необходимо пропорционально увеличивать сечение проводников кабеля. Различия здесь могут быть значительными, например для оповещателей с током потребления 300 мА необходимо выбирать сечение в 20 раз больше, по сравнению с 15 мА оповещателями. В связи с этим ведущие производители постоянно работают над снижением тока потребления оповещателей, что приводит также к общему снижению электропотребления в режиме «Пожар». Так, настенный звуковой оповещатель EMA1224В4R компании «КАС» обеспечивает уровень сигнала 103 дБА при напряжении питания 24 В и токе потребления 11 мА.
Оценку напряжения на оповещателе и величину падения напряжения на линии связи можно получить по закону Ома. Необходимо знать следующие параметры:
  • эквивалентное сопротивление всех оповещателей, подключенных к линии связи;
  • сопротивление проводников линии связи;
  • напряжение источника питания оповещателей.
Напряжение источника питания оповещателей
Рис. 4. Эквивалентные схемы подключения оповещателя
Для эквивалентной схемы, приведенной на рис. 4, исходя из сопротивления оповещателя Rоп, примерно равного отношению номинального напряжения питания к току потребления оповещателя Rоп ~ Uном / Iоп, можно рассчитать напряжение на оповещателе и величину падения напряжения на линии связи:
Uоп = UипRоп/(Rоп + Rлс), (1)
{Uлс = Uип - Uоп, (2) где Uоп - напряжение на оповещателе; Uлс - падение напряжения на линии связи; Uип - напряжение источника питания; Rоп - сопротивление оповещателя; Rлс - сопротивление проводников линии связи.
Некоторые производители рекомендуют выполнять расчет, исходя из падения напряжения не более 10%. То есть до 21,6 В для оповещателей, рассчитанных на номинальное напряжение 24 В, и до 10,8 В для оповещателей на 12 В. При формировании допустимого снижения напряжения питания оповещателей в процентах соответствующее сопротивление линии связи можно вычислить по формуле:
Rлс = Rоп{%/(100 - {%), (3)
где {% - величина снижения напряжения питания оповещателей в процентах.
Если оповещатели имеют широкий диапазон напряжений питания, можно допустить большее падение напряжения питания на линии связи, однако при этом необходимо учитывать снижение уровня звукового сигнала. Например, напряжение питания оповещателя ЕМА1224B4R от 9 до 33 В при 24 В, уровень сигнала 103 дБА на расстоянии 1 м, а при 12 В уровень сигнала 97 дБА. Снижение уровня на 6 дБА объясняется тем, что снижение напряжения в 2 раза при одинаковом внутреннем сопротивлении оповещателя вызывает снижение тока в 2 раза, 2 х 2 = 4 раза, что равносильно 3 дБ + 3 дБ = 6 дБ. В любом случае не допускается снижение напряжения питания до нижнего уровня диапазона напряжений питания оповещателя, указанного в технической документации.
Выражения (1-3) можно использовать для нескольких оповещателей, при этом в качестве Rоп необходимо использовать эквивалентное сопротивление оповещателей Rэоп. При параллельном включении n однотипных оповещателей Rэоп равно:
Rэоп = Rоп/n. (4)
Точный результат в этом случае будет получен, если длина линии связи до первого оповещателя значительно превышает длину связи между извещателями. В других случаях расчетное значение падения напряжения будет несколько больше, чем реальная величина, т.е. будет обеспечен некоторый запас по напряжению.
Продолжение статьи
И. Неплохов, к.т.н., эксперт
"Алгоритм Безопасности" № 2, 2006 год.



Системы оповещения и трансляции

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
Внешний вид Jack (ш), моно, 6,3мм Внешний вид Jack (ш), моно, 6,3мм
Разъем для межблочного соединения
21

Производитель Inter-M
Внешний вид RCA (штекер) Внешний вид RCA (штекер)
Штекер RCA (тюльпан) под пайку.
30

Производитель Inter-M
Внешний вид XLR штырь-разъем Внешний вид XLR штырь-разъем
Разъем для межблочного соединения
49

Производитель Inter-M
Внешний вид XLR гнездо-разъем Внешний вид XLR гнездо-разъем
Разъем для межблочного соединения
49

Производитель Inter-M
Найдено товаров: 958
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