CC BY
25УДК 614.842.4, 621.3 DOI 10.25257/FE.2021.1.19-23
БУТКО Вячеслав Сергеевич
Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: info@academygps.ru
БЕСПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ПОЖАРНОГО МОНИТОРИНГА КРИТИЧЕСКИ ВАЖНЫХ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
В статье анализируются вопросы обоснования необходимости повышения уровня противопожарной защиты критически важных объектов нефтегазовой отрасли за счёт использования беспроводных систем мониторинга пожарной безопасности защищаемых объектов. Подобные системы позволяют осуществлять контроль противопожарного состояния объектов нефтегазовой отрасли с высокой степенью надёжности, значительно повысить оперативность реагирования на пожары и чрезвычайные ситуации с помощью передачи данных о состоянии защищаемого объекта в режиме реального времени.
Ключевые слова: нефтегазовая отрасль, критически важные объекты, беспроводная система мониторинга, пожарная безопасность, пожарная сигнализация, каналы связи.
Критически важные объекты (КВО) нефтегазовой отрасли являются сооружениями высокой технической сложности и социально-экономической важности, что обуславливает необходимость непрерывного мониторинга их противопожарной защиты в режиме реального времени с помощью высоконадёжных систем передачи тревожных сообщений о загораниях и ЧС [1]. Данные системы способны обнаружить возгорание, и в автоматическом режиме обеспечить доставку тревожного сообщения непосредственно диспетчеру пожарно-спасательной части (ПСЧ) или объектовой пожарной части. Раннее обнаружение пожара и передача сообщения о нём позволяет значительно уменьшить время свободного распространения пожара и, как следствие, снизить материальные убытки [2-5].
Высылка пожарно-спасательных подразделений должна осуществляться по сообщению о пожаре
или ЧС, полученному от объектовой системы пожарной сигнализации или других датчиков по радиоканалу или другим каналам связи (каналы сотовой связи GSM, GPRS, выделенные и занятые телефонные линии связи, оптоволоконные каналы, IP-сеть). При этом диспетчер ПСЧ или объектовой пожарной части должен осуществлять круглосуточное дежурство и находиться в постоянной готовности к организации экстренного реагирования на срабатывания датчиков контроля системы радиоканального мониторинга пожарной безопасности КВО, сигнализирующих о пожарах и ЧС различного вида (рис. 1).
В настоящее время большинство КВО нефтегазовой отрасли находится под охраной автоматических установок пожарной сигнализации (АУПС), уровень надёжности которых не позволяет утверждать о полном обеспечении противопожарной защиты данных объектов. Существующая практика
Рисунок 1. Передача сообщения о пожаре с КВО диспетчеру ПСЧ или объектовой пожарной части по различным каналам связи Figure 1. Transmitting fire alarm signal from CF to the dispatcher of FRB or object fire station by different communication channels
© Бутко В. С., 2021
19
разработки, проектирования, монтажа и обслуживания проводных установок пожарной сигнализации свидетельствует о том, что имеют место ложные срабатывания систем сигнализации и отдельные ошибки при их подключении.
Невысокий уровень должной работы АУПС обусловлен их значительной инерционностью и выходом из строя при потере питания, наличием человеческого фактора и другими причинами [4, 6, 7]. Эти факторы могут повлечь за собой невозможность срабатывания систем автоматического оповещения персонала и систем пожаротушения, что приводит к комплексному сбою всех систем противопожарной защиты объекта нефтегазовой отрасли.
Повышение уровня надёжности противопожарной защиты на подобного рода объектах возможно в результате использования современных беспроводных систем пожарного мониторинга (БСПМ). При этом в БСПМ должно обеспечиваться резервирование каналов, двусторонний протокол передачи данных с квитированием сигнала, криптозащищённость и многие другие функции, создающие условия безопасной эксплуатации данных систем при пожаре. Под безопасной эксплуатацией БСПМ понимается способность беспроводной (радиоканальной) системы выполнять свое основное назначение - обеспечивать передачу сообщения о пожаре по радиоканалу в течение заданного промежутка времени [8].
Одной из основных проблем при использовании проводных систем обнаружения пожаров на КВО нефтегазовой отрасли являются ложные
срабатывания, которые чаще всего возникают в результате воздействия электромагнитных импульсов от энергетических установок и грозовых разрядов на шлейфы проводных систем пожарной сигнализации [9, 10]. Проведённые исследования показали, что проводные системы в большей степени подвержены воздействию помех по сравнению с радиоканальными, так как проводная линия связи (шлейф) одновременно является хорошей приёмной антенной для электромагнитных помех, способных навести импульсную помеху, от которой не спасают даже помехозащищённые коды [4, 11, 12].
Длина антенны в современных беспроводных (радиоканальных) системах не превышает 5 см и в значительно меньшей степени подвержена воздействию импульсных помех. Поэтому вероятность ложного срабатывания детекторного устройства в БСОП будет во много раз меньше по сравнению с проводными системами пожарной сигнализации (рис. 2).
Результаты анализа статистических данных по пожарам на объектах показывают, что в случае отключения системы АУПС или её неисправной работы (отказы и ложные срабатывания) риск гибели людей и материальный ущерб от пожара значительно возрастают [4].
Защита КВО беспроводными системами мониторинга пожарной безопасности объектов с автоматической передачей по радиоканалу сигнала о возгорании непосредственно диспетчеру ближайшей ПСЧ или непосредственно объектовой пожарной части,
Проводной детектор
Беспроводной детектор
Рисунок 2. Воздействие импульсной помехи на проводные линии связи и помехоустойчивость радиоканала Figure 2. Impact of impulse hindrance on wired lines of communication and radio channel immunity
Сообщение о пожаре 1ранспортное по телефону время
15 мин 10 мин
Время
Транспортное время 10 мин
6(b)
Время
Рисунок 3. Этапы развития пожара на объектах при передаче тревожных сообщений в ПСЧ: а - по телефону; б - автоматический вызов Figure 3. Fire development stages at facilities when transmitting alarm signals to a fire and rescue brigade:
a - by phone; b - automatic call
без участия технического персонала объекта, даст возможность сократить до 1 мин среднее время сообщения о пожаре и снизить время свободного развития пожара на 10-15 мин. Подобное сокращение времени свободного развития пожара практически исключает гибель людей на пожаре (рис. 3).
Передача сигнала в БСОП технически реализуется за счёт организации основной частью радиооборудования радиосети для передачи сигналов о пожарах. На защищаемом объекте установлены пожарные извещатели, приёмно-контрольные приборы (ПКП) и радиоканальный приёмопередатчик (РППД), обеспечивающий передачу сообщений о пожаре по радиоканалу в ближайшую ПСЧ или диспетчеру пожар-но-спасательных подразделений (ПСП) МЧС России с обязательной расшифровкой адреса каждого изве-щателя. У диспетчера ПСЧ устанавливается радиоканальный приёмопередатчик и сервер с выносным видеотерминалом. Структурная схема построения беспроводной системы мониторинга пожарной безопасности объектов представлена на рисунке 4.
Радиооборудование включает в себя элементы системы, обеспечивающие обнаружение пожара
на объекте и автоматическую передачу сигнала непосредственно диспетчеру ближайшей ПСЧ с одновременным информированием о направлении распространения пожара [4, 13, 14].
Рассматриваемая система должна обеспечивать определённый алгоритм функционирования. При срабатывании одного из пожарных извещателей на объекте сигнал по радиоканалу в пределах территории защищаемого объекта поступает на один из приёмно-контрольных приборов. В случае отсутствия дочерних ПКП, объектовый ПКП функционирует самостоятельно. Таким образом, при поступлении сигнала тревоги от пожарного извещателя на ПКП вырабатывается специальный сигнал для включения объектового радиоканального передатчика, который формирует сигнал для его последующей передачи по радиоканалу диспетчеру ПСЧ. При этом на экране дисплея у диспетчера отображается адрес сработавшего адресного пожарного извещателя и поэтажная планировка защищаемого объекта (рис. 5).
При поступлении тревожного сигнала диспетчер ПСЧ немедленно принимает решение по оперативному реагированию на принятое сообщение.
0--0--0-0--0--0-
Объект энергетики -►I ПКП (2)
Т—^
—---->
ПКП (2) ТТ-
о-о--о->
Пожарные извещатели (1)
X_А1
/\
ПКП (2)
РППД (3)
Диспетчер ПСЧ МЧС России
>v
/ч
РППД (3)
Рисунок 4. Структурная схема построения беспроводной системы раннего обнаружения пожаров на КВО нефтегазовой отрасли Figure 4. Block diagram for designing a wireless early fire detection system at critical facilities of gas and oil industry: 1 - fire detectors; 2 - receiving and control devices; 3 - radio channel transmitter
Радиоканальный приёмопередатчик
Рисунок5. Фрагмент поэтажной планировки защищаемого объекта, отображаемый у диспетчера ПСЧ
Figure 5. Floor plan fragment of the facility under protection, displayed at the dispatch console in a fire and rescue brigade
В случае необходимости диспетчер может перезвонить на объект дежурному с целью уточнения информации о загорании и последующего принятия решения на высылку сил и средств к месту пожара. При этом в системе регистрируется факт поступления сигнала о срабатывании конкретного пожарного извещателя на объекте и автоматически включается запись разговора диспетчера ПСЧ с дежурным на защищаемом объекте [15].
Обязательным условием функционирования беспроводной системы пожарного мониторинга
объектов защиты является применение двустороннего радиоканала, что позволяет существенно расширить функциональные возможности системы автоматической пожарной сигнализации в области непрерывного контроля состояния самой системы, в частности, контроля за исправностью шлейфа системы пожарной сигнализации.
В качестве заключения изложим ряд выводов.
1. Анализ статистики ложных срабатываний систем пожарной сигнализации защищаемых объектов показывает, что минимальное количество ложных срабатываний наблюдается при оборудовании объектов беспроводной системой пожарного мониторинга с двусторонним протоколом.
2. Широкое применение беспроводных систем пожарного мониторинга объектов защиты оказались востребованы на рынке современных систем безопасности в силу следующих особенностей: независимость от наличия проводных линий (шлейфов) в системах пожарной сигнализации; быстрота развертывания в конкретных условиях организации радиосети; относительно низкая стоимость центрального и объектового оборудования.
3. Беспроводные системы мониторинга объектов защиты могут быть использованы для защиты практически любого КВО нефтегазовой отрасли, являясь надёжной альтернативой традиционным проводным системам пожарной сигнализации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фалеев М. И., Короткий Г. А., Шахраманьян М. А. О дальнейшем совершенствовании организации экстренного реагирования на ЧС с учётом преобразования ГПС // Технологии гражданской безопасности. 2004. № 3. С. 22-26.
2. Бутко В. С., Зыков В. И. Беспроводный мониторинг обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений критически важных объектов // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2020. № 2. С. 6-15. 001:10.25257/РБ.2020.2.10.6-15
3. Зыков В. И., Левчук С. А., Иванников А. П. Система радиоканального мониторинга комплексной безопасности объектов в составе ЦУКС // Пожарная безопасность в строительстве. 2011. № 3. С. 24-30.
4. Иванников А. П., Бутко В. С., Манило И. И., Журавлев Д. Е. Функционирование радиоканальных средств пожарной сигнализации на объектах энергетики [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности. 2016. № 5 (69). Режим доступа: Шр8://шшш.еМЬгагу.ги/Кет.азр?1<1=29203293 (дата обращения 11.12.2020).
5. Попов А. П., Нехорошев С. Н., Романов А. С., Попов А. Г. Центры обработки телефонных вызовов как основа для дальнейшего развития единой дежурно-диспетчерской службы // Технологии гражданской безопасности. 2004. № 3. С. 46-50.
6. Зыков В. И. Пожарный мониторинг - взгляд МЧС России // Системы безопасности. 2013. № 5. С. 136-139.
7. Зыков В. И., Поляков Ю. А., Федоров А. В., Кокшин В. В. Беспроводные системы мониторинга и оповещения населения о пожарах и чрезвычайных ситуациях // Пожаровзрывобезопасность. 2016. Т. 25, № 10. С. 67-73. 001:10.18322/РУБ.2016.25.10.67-73
8. Бердочников Р. С., Цховребов М. Г., Лысов А. Р. Система радиоканального мониторинга и рациональное оповещение
населения в ЧС [Электронный ресурс] // Научно-методический электронный журнал «Концепт». 2016. Т. 2. С. 261-265. Режим доступа: https://e-koncept.ru/2016/46066.htm (дата обращения 11.09.2020).
9. Филюшин Ю. И. Аналитическая модель обслуживания вызовов услуги. Универсальный номер доступа интеллектуальной сети связи // Сб. науч. трудов ЦНИИС, 1996.
10. Шаталина И. Е., Бабкин С. А. Использование беспроводных технологий в пожарной сигнализации // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. 2018. Т. 1, № 9. С. 973-975.
11. Зыков В. И., Кокшин В. В., Кривошонок В. В. История создания и совершенствования беспроводных систем мониторинга. Монография / Под общ. ред. проф. В. И. Зыкова. М.: Академия ГПС МЧС России, 2016. 160 с.
12. Зыков В. И., Журавлёв Д. Е. Комплексная система мониторинга пожарной безопасности объектов энергетики // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2019. № 2. С. 9-15. 001:10.25257/РБ.2019.2.9-15
13. Зыков В. И., Левчук М. С., Кокшин В. В., Копылов Н. П. Живучесть беспроводных систем мониторинга пожарной безопасности на объектах энергетики // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2013. № 3. С. 54-59.
14. Евсеев А. Г. Системы контроля систем оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре // Научный альманах. 2016. № 10-3 (24). С. 134-136. 001:10.17117/ na.2016.10.03.134
15. Левчук М. С. Больше объектов меньшими силами: новый двигатель профессиональных беспроводных систем сигнализации в России // Алгоритм безопасности. 2008. № 2. С. 6-8.
Материал поступил в редакцию 26 января 2020 года.
Vyacheslav BUTKO
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: info@academygps.ru
WIRELESS FIRE MONITORING SYSTEM AT CRITICAL FACILITIES OF GAS AND OIL INDUSTRY
ABSTRACT
Purpose. The author of the article substantiates the necessity for increasing fire protection level at critical facilities of gas and oil industry by means of using wireless fire safety monitoring systems. Using such systems for monitoring fire safety at the facilities under protection with automatic radio channel fire alarm signal transmission directly to the dispatcher of the nearest fire and rescue brigade will make it possible to efficiently control fire safety at critical facilities of gas and oil industry and to significantly increase fire and emergency responsiveness as data on the facility condition is transmitted in the real time mode.
Methods. The analysis of functional features of wireless fire monitoring systems at critical facilities of gas and oil industry has been carried out, namely: independence of monitoring systems from wired lines (loops) in the fire alarm systems; rapidity of radio network deployment under specific conditions of its arrangement; relatively low cost of central and object equipment. On the basis of the conducted analysis an option for designing a block diagram of a wireless fire safety monitoring system at critical facilities of gas and oil industry has been proposed.
Findings. Statistics analysis of false alarms at the protected facilities shows that minimum number of false alarms is observed at the facilities equipped with a wireless fire monitoring system with two-way protocol.
Using a two-way radio signal will allow dramatically increasing functional capacities of the fire alarm system in terms of ongoing monitoring its serviceability.
Research application field. We consider it reasonable to include the results of the study into research and development works of research organizations of EMERCOM of Russia and other ministries and agencies taking part in creating systems for providing fire safety at critical facilities of gas and oil industry.
Conclusions. Wireless systems for object's fire safety monitoring can be used for protecting almost any critical facility of gas and oil industry being the alternative to traditional wired fire alarm systems.
Key words: gas and oil industry, critical facilities, wireless monitoring system, fire safety, fire alarm, communication channels.
REFERENCES
1. Faleev M.I, Korotkin G.A., Shakhramanian MA. On further improvement of the organization of emergency response to emergencies, taking into account the transformation of GPS. Tekhnologii grazhdanskoi bezopasnosti (Technologies of civil security). 2004. no 3. pp. 22-26. (in Russ.).
2. Butko V.S. , Zykov V.I. Wireless monitoring of fire safety provision in buildings and constructions of critical facilities. Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya (Fire and emergencies: prevention, elimination). 2020, no. 2, pp. 6-15 (in Russ.) D01:10.25257/FE.2020.2.6-15
3. Zykov V.I., Levchuk M.S., Ivannikov A.P. System of radiochannel monitoring of complex safety of objects as a part of the CCS. Pozharnaja bezopasnost v stroitelstve (Fire safety in construction). 2011, no. 3, pp. 24-30 (in Russ.).
4. Ivannikov A.P., Budko V.S., Manilo I.I., Zhuravlev D.E. The functioning of radio channel resources of fire alarm at power facilities. Tehnologii tehnosfernoj bezopasnosti (Technology of technosphere safety). 2016, iss. 5 (69), pp. 126-132. Available at: https://www.elibrary. ru/item.asp?id=29203293 (accessed dezember 11, 2020). (in Russ.).
5. Popov A.P., Nekhoroshev S.N., Romanov A.S., Popov A.G. Centers for processing telephone calls as a basis for further development of the unified duty and dispatch service. Tekhnologii grazhdanskoi bezopasnosti. (Technologies of civil security). 2004, no. 3., pp. 46-50. (in Russ.).
6. Zykov V. I. Fire monitoring - view of EMERCOM of Russia. Sistemy bezopasnosti (Security systems). 2013, no. 5, pp. 136-139 (in Russ.).
7. Zykov V.I., Polyakov Y.A., Fedorov A.V., Kokshin V.V. Wireless systems of monitoring and warning the population about fire and emergencies. Pozharovzryvobezopasnost (Fire and Explosion Safety). 2016, no. 25 (10), pp. 67-73 (in Russ.). DOI: 10.18322/PVB.2016.25.10.67-73
8. Berdochnikov R. S., Tskhovrebov M. G., Lysov A. R. Sistema radiokanalnogo monitoringa i ratsionalnoe opoveshchenie naseleniia
v ChS. Nauchno-metodicheskii elektronnyi zhurnal «Kontsept». 2016, vol. 2, pp. 261-265. Available at https://e-koncept.ru/2016/46066. htm. (accessed September 11, 2020). (in Russ.).
9. Filiushin Yu.I. Analytical model of service call handling. Universal access number of the intelligent communication network. Sb. nauch. trudov TsNIIS (Collection of scientific works of TSNIIS), 1996.
10. Shatalina I.E., Babkin SA Use of wireless technologies in fire alarm systems. Pozharnaja bezopasnost: problemy i perspektivy (Fire safety: problems and prospects). 2018, vol. 1, no. 9, pp. 973-975 (in Russ.).
11. Zykov V.I., Kokshin V.V., Krivoshonok V.V. Istorija sozdanija i sovershenstvovanija besprovodnyh sistem monitoringa [History of the creation and improvement of wireless monitoring systems]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2016, 160 p.
12. Zykov V.I., Zhuravlev D.E. Mathematical model of comprehensive fire safety monitoring system at power engineering facilities. Pozharnaja bezopasnost: problemy i perspektivy (Fire safety: problems and prospects). 2019. no. 2. pp. 973-975 (in Russ.). DOI:10.25257/FE.2019.2.9-15
13. Zykov V.I., Levchuk M.S., Kokshin V.V., Kopylov N.P. Survivability of wireless fire safety monitoring systems at energy facilities. Pozhary i chrezvychajnye situacii: predotvrashhenie, likvidacija (Fire and emergencies: prevention, elimination). 2013, no. 3, pp. 54-59 (in Russ.).
14. Evseev A.G. Automatic control systems for warning systems and evacuation control in case of fire. Nauchnyj almanah (Scientific almanac). 2016, no. 10-3 (24), pp. 134-136 (in Russ.). DOI:10.17117/ na.2016.10.03.134
15. Levchuk M. More objects with smaller forces. New engine of professional wireless alarm systems in Russia. Algoritm bezopasnosti (The Security Algorithm). 2008, no. 2, pp. 6-8 (in Russ.).
© Butko V., 2021
23
