CC BY
66
D01:10.12845/bitp.37.1.2015.8
Vladimir Bakanov1 mgr inz. Julia Mazur2
Przyjçty/Accepted/Принята: 07.08.2014; Zreœnzowany/Reviewed/Рецензирована: 05.02.2015; Opublikowany/Published/Опубликована: 31.03.2015;
Problemy kompensacji wahan czulosci czujki w normie europejskiej EN 54-7
Detector Sensitivity Fluctuation Compensation - Problems with the European Standard EN 54-7
Проблемы компенсации дрейфа чувствительности извещателя в европейском стандарте EN 54-7
ABSTRAKT
Cel: Celem artykulu jest uzasadnienie koniecznosci wprowadzenia zmian do obowi^zuj^cych mi^dzynarodowych norm dotycz^cych optycznych pozarowych czujek dymu w cz^sci kompensacji wahan ich czulosci.
Wprowadzenie: Poprawa parametrow pozarowej optycznej czujki dymu nie jest mozliwa bez kompensacji wahan czulosci. Brak w dokumentach normatywnych EN-54-1 i EN 54-7 niektorych niezb^dnych definicji, wymagan technicznych i metod kontroli, co stwarza problemy przy probie podwyzszenia jakosci czujek pozarowych. W artykule przedstawiono przyklad budowy testowej komory dymowej optycznej czujki dymu. Zaprezentowano glowne zasady budowy pozarowych czujek dymu. Przedstawiono zaleznosc sygnalu odbiornika od optycznej g^stosci powietrza. Postawiono pytania: co to jest czu-losc optycznej czujki dymu, co to jest wahanie czulosci oraz w jaki sposob jest ono zwi^zane z „zabrudzeniem", co to jest „kompensacja wahan" i „graniczna kompensacja wahan".
Metody: Przeprowadzono analiz^ matematycznej prawidlowosci poziomu sygnalu na wyjsciu odbiornika optycznej czujki dymu od optycznej g^stosci powietrza. Przeprowadzono analiz^ wymagan technicznych i metod kontroli pozarowych czujek z kompensacja wahan czulosci.
Wyniki: Zauwazono wplyw zapylenia komory czujki dymu na czulosc czujki. Postawiono zadanie podwyzszenia precyzji pomiaru czulosci czujki w kanale dymowym. S^ okreslone wymagania do indykacji czujki wielostanowej z kompensacja wahan czulosci: koniecznosc instalowania co najmniej dwoch diod czerwonego i zoltego koloru. Czujka wielostanowa przy osi^gni^ciu granicznej wartosci kompensacji wahan czulosci powinna wygenerowac na swoim wyjsciu sygnal odbierany przez central^ jako sygnal „uszkodzenie czujki", ktory nie moze powodowac zaklocenia przejscia sygnalu „pozar" z kazdej innej czujki w tym samym obszarze wykrywania pozaru.
Wnioski: Sprawdzenie czulosci w kanale dymowym nie zast^pi badania pozarow testowych. Bez wysokiej stabilnosci i po-wtarzalnosci czulosci na poziomie wartosci 0,1 dB/m nie jest zasadne zajmowanie si§ kompensacja wahan takich czujek. Nalezy zwi^kszyc precyzji pomiaru czulosci czujki w kanale dymowym dla czujek z kompensacja wahan czulosci. Konieczne jest wprowadzenie do EN 54-7 nowych zapisow, technicznych wymagan i metod kontroli dla czujek wielostano-wych z kompensacja wahan czulosci.
Slowa kluczowe: efekt Tyndalla, jednostkowa g^stosc optyczna, kompensacja wahan, pozary testowe, norma EN 54-7 Typ artykulu: artykul przegl^dowy
PP „ARTON" Czerniowce, Ukraina; wklad merytoryczny w powstanie artykulu - 60% / PP „ARTON" Ukraine; percentage contribution - 60%;
Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpozarowej im. Jozefa Tuliszkowskiego Panstwowy Instytut Badawczy; Jozefow k/Otwocka; jmazur@cnbop.pl; wklad merytoryczny w powstanie artykulu - 40% / Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute, Poland; percentage contribution - 40%;
D01:10.12845/bitp.37.1.2015.8
ABSTRACT
Aim: The purpose of this paper is to justify the introduction of changes to existing international standards covering optical smoke fire detectors, which utilise sensitivity fluctuation compensation mechanisms.
Introduction: Improving the quality of optical smoke fire detectors is not possible without the incorporation of a responsiveness fluctuation compensation mechanism. Current documentation EN 54-1 and EN 54-7, dealing with normative issues, does not contain necessary definitions, technical requirements and details concerning methods of control. These omissions present problems with the development and improvement of optical smoke detectors. The article illustrates a design of a test smoke flue for an optical smoke detector and includes the main construction principles of fire smoke detectors. It also highlights the dependence of photo detector signals on the optical density of air. The article includes a range of questions: What is "sensitivity of an optical smoke sensor"? What is "sensitivity fluctuation" and how is it associated with "contamination"? What is "fluctuation compensation" and "compensation fluctuation boundary"?
Methods: Analysis of mathematical calculations concerning receiver output signal levels of the optical sensor, in relation to specific optical density of air. Analysis of technical requirements and control methods for fire detectors, which incorporate sensitivity fluctuation compensation.
Results: Identified the influence of smoke detector chamber contamination on the performance of the detectors' sensor. Undertook to improve the accuracy of measurements performed in the smoke detector flue chamber. Described the requirement for a multi-mode detector with sensitivity fluctuation compensation, to include at least two diode indicators, coloured red and yellow. When a multi-mode detector achieves a 'boundary' reading for its sensitivity fluctuation compensation, the system should generate, at the signal exit point, information, which is relayed to the control centre, indicating a "sensor malfunction", which in turn should not 'disrupt' the flow of signals indicating "fire" from any other sensor linked to the same fire detection circuit.
Conclusions: Sensitivity test of the detector flue cannot replace fire test checks. Without high stability and recurrence of sensitivity at a value of 0.1 dB / m it is pointless to bother with fluctuation compensation for detectors. For detectors with a sensitivity fluctuation compensation, it is necessary to improve the accuracy of sensor responsiveness in the flue chamber. There is a need to enhance EN 54-7 with new provisions, technical specifications and control mechanisms for multi-mode detectors with sensitivity fluctuation compensation.
Keywords: Tyndall effect, specific optical density, fluctuation compensation, test fires, standard EN 54-7 Type of article: review article
АННОТАЦИЯ
Цель: Целью статьи является обоснование необходимости введения изменений в действующие международные стандарты на дымовые оптические пожарные извещатели в части компенсации дрейфа их чувствительности. Введение: Повышение качества дымового оптического пожарного извещателя не возможно без компенсации дрейфа его чувствительности. Отсутствие в нормативных документах EN 54-1 и EN 54-7 некоторых необходимых определений, технических требований и методов контроля создает проблемы на пути этого способа повышения качества пожарных извещателей. В статье приведен пример построения камеры дымового сенсора дымового оптического пожарного извещателя. Изложены основные принципы построения дымовых пожарных извещателей. Приведена зависимость сигнала фотоприемника от удельной оптической плотности воздуха. Поставлены вопросы: Что такое „чувствительность дымового оптико-электронного извещателя"? Что такое „дрейф чувствительности" и как он связан с „запыленностью"? Что такое „компенсация дрейфа" и „предельная компенсация дрейфа"?
Методы: Проведен анализ математической закономерности уровня сигнала на выходе фотоприемника дымового оптического извещателя от удельной оптической плотности воздуха. Проведен анализ технических требований и методов контроля пожарных извещателей с компенсацией дрейфа чувствительности.
Результаты: Выявлено влияние запыленности камеры дымового сенсора извещателя на чувствительность извещателя. Поставлена задача повышения точности измерения чувствительности извещателя в дымовом канале. Определены требования к индикации многорежимного извещателя с компенсацией дрейфа чувствительности: необходимости как минимум двух индикаторов красного и желтого цветов свечения. Многорежимный изве-щатель при достижении предельного значения компенсации дрейфа чувствительности должен формировать на своем выходе сигнал, воспринимаемый ППКП, как сигнал „Неисправность извещателя", который не должен препятствовать прохождению сигнала „Пожар" от любого извещателя в той же зоне обнаружения пожара. Выводы: Проверкой чувствительности в дымовом канале нельзя подменить испытания по тестовым пожарам. Без высокой стабильности и повторяемости чувствительности на уровне значения 0,1 дБ/м не имеет особого смысла заниматься компенсацией дрейфа таких извещателей.
Необходимо повысить точность измерения чувствительности извещателя в дымовом канале для извещателей с компенсацией дрейфа чувствительности.
СЕРТИФИКАЦИЯ, ОДОБРЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ 001:10.12845/Ьйр.37.1.2015.8
Необходимо введение в ЕМ 54-7 новых положений, технических требований и методов контроля по многорежимным извещателям с компенсацией дрейфа чувствительности.
Ключевые слова: эффект Тиндаля, удельная оптическая плотность, компенсация дрейфа, тестовые пожары, стандарт ЕМ 54-7
Вид статьи: обзорная статья
1. Wprowadzenie
Poprawa parametrow pozarowej optycznej czujki dymu nie jest mozliwa bez kompensacji wahan czu-losci. Brak w dokumentach normatywnych EN-54-1 i EN 54-7 niektorych niezbfdnych definicji, wymagan technicznych i metod kontroli, co stwarza problemy przy probie podwyzszenia jakosci czujek pozarowych. W artykule przedstawiono przyklad budowy testowej komory dymowej optycznej czujki dymu. Zaprezento-wano glöwne zasady budowy pozarowych czujek dymu.
Przedstawiono zaleznosc sygnalu odbiornika od optycznej g^stosci powietrza. Postawiono pytania: co to jest czulosc optycznej czujki dymu, co to jest wa-hanie czulosci oraz w jaki sposob jest ono zwi^zane z „zabrudzeniem", co to jest „kompensacja wahan" i „graniczna kompensacja wahan".
2. Testowa komora dymowa
Punktowa optyczna pozarowa czujka dymu w swo-jej konstrukcji wykorzystuje efekt Tyndalla: rozprasza-nie swiatla w srodowiskach koloidalnych [1]. W celu zabezpieczenia normalnej pracy czujki nalezy chronic optyczno-elektroniczny sensor przed oswietleniem ze-wn^trznym, pochodz^cym z naturalnych i sztucznych zrodel swiatla. Jest wiele roznych konstrukcji komor dymowych dla czujki pozarowej. Przykiad jednej z takich konstrukcji przedstawia ryc. 1.
Ryc. 1. Konstrukcja komory dymowej czujki pozarowej: 1 - obwod komory, 2 - reflektory, 3 - przeszkoda, 4 - nadajnik podczerwieni, 5 - odbiornik [21] Fig. 1. Design of the smoke chamber of the fire detector:
1 - circumference of the chamber, 2 - headlights, 3 - obstruction, 4 - the IR transmitter, 5 - receiver [21]
Komora dymowa zwykle wykonana jest z czarnego plastiku, a w jej obwodzie zbudowane jest nieprze-zroczyste dla swiatla „ogrodzenie", maj^ce maly opor przed strumieniem powietrza, co pozwala na przeni-kanie dymu do srodka komory. Nadajnik podczerwieni i odbiornik znajduj^ si£ pod pewnym k^tem wzgl^dem siebie. Poniewaz intensywnosc rozproszonego swiatla jest najwi^ksza w kierunku strumienia swiatla, to ten k^t jest rozwarty: 120-135°.
Aby wyeliminowac bezposrednie oswietlenie odbiornika przez nadajnik podczerwieni, w komorze pomiaro-wej znajduje s% przeszkoda z takiego samego czarnego plastiku. Wewn^trz komory pomiarowej znajduje si^ rowniez reflektory ukierunkowuj^ce promieniowanie podczerwieni tak, aby w czystym powietrzu na odbiornik trafiala tylko znikoma cz^sc tego rozproszonego promieniowania. Fakt obecnosci impulsow malej am-plitudy na wyjsciu odbiornika, zsynchronizowanych z impulsami promieniowania podczerwieni, tzw. syg-nalu tla, w czujkach inteligentnych moze sluzyc jako potwierdzenie zdolnosci do pracy komory pomiarowej (wspolnie z nadajnikiem podczerwieni i odbiornikiem).
Przy malych koncentracjach produktow spalania w powietrzu mozna uwazac, ze amplituda impulsow na wyjsciu odbiornika jest zwi^zana z g^stosci^ optyczn^ powietrza prawem liniowym [19]: Ua = Am + B (1)
gdzie:
Ua - amplituda impulsow na wyjsciu odbiornika; m - jednostkowa g^stosc optyczna powietrza; A - wspolczynnik proporcjonalnosci; B - stala skladowa.
Niektorzy producenci pozarowych czujek dymu s^ zdania, ze stala skladowa B we wzorze (1) zalezy nie tylko od konstrukcji samej komory pomiarowej, ale jej wartosc zmienia si^ w czasie w zaleznosci od za-brudzenia scianek wewn^trznych komory pomiarowej w procesie eksploatacji wyrobu.
Problem kompensacji zapylenia czujek dymu nie jest nowy, niejeden raz byl poruszany przez rosyjskich autorow [2],[3]. Wiele spornych kwestii zostalo pod-niesionych rowniez na forach internetowych www.0-1. ru [4-6] podczas dyskusji nad tym problemem. Jego korzenie ukryte s^ gl^biej, anizeli mog^ to zobaczyc
D01:10.12845/bitp.37.1.2015.8
programisci opracowuj^cy tylko oprogramowanie dla urz^dzen mikroprocesorowych i nieznaj^cy fizycznych zasad pracy pozarowych czujek dymu. Temat jest ak-tualny rowniez z uwagi na to, iz w normie europejskiej EN 54-7 [7] brakuje metody pomiaru parametrow pozarowych czujek dymu, w ktorych wg deklaracji pro-ducenta realizowana jest funkcja kompensacji wahan czulosci. Brak w ww. normie rowniez opisu procedury pracy tzw. czujek trzyfunkcyjnych po osi^gnifciu gra-nicznej wartosci kompensacji wahan.
Przeprowadzona pod tym k^tem analiza pokazala, ze sam problem kompensacji wahan czulosci pozarowej czujki dymu sklada sif z kilku jednakowo waznych i nie-rozwi^zanych standardowo zagadnien, ktore w rzeczywi-stosci okresj dzisiejsze wymagania stanu technicznego tego komponentu systemow sygnalizacji pozarowej:
- co to jest „czulosc optyczna czujki dymu";
- co to jest „wahanie czulosci" oraz jak ono jest zwi^zane z „zabrudzeniem";
- co to jest „kompensacja wahan" i „graniczna kompensacja wahan".
S4 to glowne, ale nie wszystkie pytania, dotycz^cego przedmiotowego zagadnienia.
3. Czulosc czujki dymu
W normie EN 54-7 nie zawarto definicji pojfcia „czulosc optycznej czujki dymu", brak tej definicji rowniez w normie EN 54-1 [8]. Tymczasem to pojfcie jest szeroko wykorzystywane na przyklad w pkt. 4.8 i 5.18 tejze normy. Na pewno mozna zinterpretowac czulosc czujki jako jej prog zadzialania (patrz pkt. 3.1.1), poniewaz punkt 5.1.5 normy, na ktory powo-luje sif wskazane odniesienie, w normie europejskiej nazywa sif: measurement of response threshold value - „pomiar wartosci progu zadzialania".
Jednak w pkt 5.18 czulosc pozarowej czujki dymu rozpatruje sif jako zagadnienie ogolnikowe, dotycz^-ce nie tylko dymu bawelnianego, i nie w dokladnie okreslonych w pkt. 5.1.5 warunkach pomiaru tej czulosci.
Intuicyjnie wiadomo, ze mifdzy czulosci^ czujki na dym bawelniany w kanale dymowym i czulosci^ na pozary testowe istnieje okreslona korelacja. Lecz jaka ona jest? Jaki jest sens mowienia o kompensacji zabrudzenia dla czujki dymu z czulosci^ 0,19 dB/m w kanale dymowym, jesli taki wyrob w ogole nie przechodzi badan pozarow testowych, na przyklad TF-5? Opublikowanych badan tego rodzaju prak-tycznie nie ma, a znane publikacje tylko czfsciowo omawiaj^ problem [9-11]. Poniewaz pojfcia „wahanie" i „kompensacja wahan" s^ zwi^zane z liczbo-wymi wartosciami, to najbardziej wlasciwe bfdzie zatrzymanie sif na interpretacji czulosci czujki z jej wartosci^ progu zadzialania.
Jezeli w procesie produkcji seryjnej udalo sif osi^g-n^c stabilnosc i powtarzalnosc czulosci w granicach (0,1+0,02) dB/m w kanale dymowym, to z duzym prawdopodobienstwem takie czujki przejd^ badania we wszystkich pozarach testowych. I tylko po tym mozna przejsc do rozwi^zania problemu kompensacji wahan czulosci czujki dymu.
4. Wahanie
Na powtarzalnosc czulosci w dlugich odstfpach czasowych wplywa mnostwo czynnikow. A wplyw czynnikow jest rozny w zaleznosci od ich wielkosci, od warunkow atmosferycznych oraz rodzaju pomiesz-czen. Dzialanie tych czynnikow moze byc regularne, okresowe albo przypadkowe. Przyklady mozliwych zmian czulosci w czasie przedstawia ryc. 2.
Ryc. 2. Zmiana czulosci czynnikow w czasie [19] Fig. 2. Changing of the sensitivity of factors at the time [19]
СЕРТИФИКАЦИЯ, ОДОБРЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ DOI:10.12845/bitp.37.1.2015.8
Obnizenie czuiosci czujki (krzywa 1) moze bye spo-wodowane „starzeniem sif" nadajnika podczerwieni, gdy w procesie eksploatacji wyrobu zmniejsza sif moc promieniowania z powodu stopniowego wzrostu bez-posredniego spadku napifcia na diodzie podczerwieni niskiej jakosci.
Wpiyw temperatury otaczaj^cego powietrza rowniez moze wpiywac na moc nadajnika podczerwieni. W tym przypadku (patrz krzywa 2) wpiyw bfdzie okresowy, prowadz^cy do wzrostu i do spadku czuiosci czujki.
Krzywa 3 pokazuje, jak na tle procesow losowych wystfpuje regularne zwifkszenie czuiosci czujki, na przyklad na skutek gromadzenia sif pyiu na wewnftrz-nych sciankach komory pomiarowej, gdy szczegolnie zwifksza sif intensywnosc rozpraszania promienio-wania podczerwieni.
Niewskazane jest zwifkszenie czuiosci czujki do wartosci 0,05 dB/m, poniewaz zwifksza sif
prawdopodobienstwo faiszywego zadziaiania po-przez przypadkowe lub regularne elektromagnetycz-ne zakiocenia lub zwyczajnie poprzez zwifkszenie koncentracji pyiu w powietrzu. Przy normalnej koncentracji pyiu gfstosc optyczna powietrza moze osi^gac wartosc nie wifksz^ 0,02 dB/m, jak na po-ziomie bifdu pomiarowego przyrz^du. Wiasnie na podstawie ww. lub mniejszych wartosci otrzyma-nych z urz^dzenia pomiarowego zaczynaj^ sif ba-dania w kanale dymowym oraz w komorze pozarow testowych.
Najmniejsze cz^steczki pyiu w powietrzu zwykle nie s^ widoczne, ale to nie znaczy, ze ich nie ma. Wiasnie w komorze pomiarowej s^ wykrywane drobne cz^stecz-ki produktow spalania oraz pyiu. Jak dzifki efektowi Tyndalla w komorze pomiarowej mozna „zobaczyc" niewidzialne cz^steczki, graficznie przedstawiono na ryc. 3 [12].
Ryc. 3. Drobne cz^steczki produktow spalania oraz pylu [19] Fig. 3. Small particles of combustion products and dust [19]
W procesie eksploatacji czujki, wskutek osadzenia sif kurzu na poziomej piaszczyznie jednej z wewnftrz-nych scianek tej komory zwifksza sif prawdopodobienstwo faiszywego zadziaiania takiej czujki, jezeli serwis/ przegl^d techniczny nie bfdzie przeprowadzany regu-larnie. Nawarstwiony wewn^trz sensora dymu kurz podczas nieoczekiwanego gwaitownego podmuchu powietrza moze spowodowac „burzf pyiow^" wewn^trz komory do tego stopnia, ze jednostkowa gfstosc optyczna powietrza przekroczy wartosc progu zadziaiania czujki. Istnieje rowniez ryzyko wyst^pienia sytuacji, gdy wifksza cz^stka pyiu „przyklei sif" bezposrednio do bariery znajduj^cej sif pomifdzy odbiornikiem a nadajnikiem podczerwieni, stwarzaj^c wtorne zrodio promieniowania, widoczne dla odbiornika, przy czym
amplituda impulsu na jego wyjsciu przekroczy wartosci progowe. Stopniowy wzrost czuiosci czujki spowo-dowany jest wzrostem intensywnosci rozproszonego swiatia podczerwieni w wyniku nagromadzenia sif kurzu prowadz^cego do zmiany koloru z czarnego na szary jednej ze scianek komory. Jednak takie piynne zwifkszenie czuiosci - jest to tylko jeden z mozliwych sposobow rozwoju procesu wewn^trz komory pomiarowej podczas eksploatacji czujki.
Jezeli odbiornik „widzi" zmianf koloru na jednej ze scianek komory pomiarowej, czy to oznacza, ze zostaia ona zle skonstruowana? Czy w takim przypadku wady projektowe powinny byc usuwane metod^ przepro-gramowania procesora? W rzeczywistosci przeciez s^ czujki, na przykiad 850РН czy 830РН, u ktorych niski
D01:10.12845/bitp.37.1.2015.8
poziom sygnalu tla pozwolil na wykonanie wewn^trz-nej cz^sci komory dymu z szarego plastiku w kolorze pylu. To oznacza, ze osadzanie si^ pylu na sciankach komory koloru szarego nie znieksztalca wyników po-miarowych optycznej g^stosci srodowiska. Jak podkre-sla autor publikacji [13]: w trakcie eksploatacji owych czujek w pomieszczeniach biurowych w ci^gu 1,5 roku poziom tla u nich w ogóle si^ nie zmienil.
Oczywiscie mozna wyeliminowac wplyw tempe-ratury otoczenia, doprowadzaj^c wspólczynnik tej zaleznosci blisko wartosci jeden, przy pomocy nie-skomplikowanych technik projektowania obwodów. Na przyklad poprzez zmiany pr^du plyn^cego przez diodf podczerwieni mozna skompensowac wplyw temperatury na calym obwodzie pomiarowym czujki [14] w calym zakresie roboczych temperatur wyrobu.
Poprzez dobór wysokiej jakosci diod podczerwieni, których moc promieniowania praktycznie si^ nie zmienia w czasie, mozna calkowicie wyeliminowac obnizanie si£ czulosci czujek w trakcie ich eksploatacji.
5. Kompensacja
Oczywiscie, mozna rozwi^zac problem kompen-sacji wahañ czulosci drog^ programowania, stosuj^c w czujkach wspólczesne mikroprocesory z niezalezn^ od pr^du pami^ci^. Dlatego szczególowo zatrzymamy si^ na zasadach przetwarzania sygnalu przez mikropro-cesor optycznej czujki dymu, której schemat blokowy przedstawia ryc. 4.
Ryc. 4. Schemat blokowy mikroprocesora [19] Fig. 4. The block diagram of the microprocessor [19]
Z pierwszego wyjscia O1 mikroprocesora CPU sygnal trafia na przetwornik napifcie-pr^d U/I, który steruje prac^ nadajnika podczerwieni. Rozproszone w komorze pomiarowej promieniowanie jest mierzone przez odbiornik skladaj^cy sif z diody i zasilacza. Z od-biornika sygnal okreslonej amplitudy trafia na wejscie analogowe IN mikroprocesora CPU. Po przetworzeniu sygnalu przez wbudowany analogowo-cyfrowy przetwornik zaczyna sif jego obróbka i analiza. Wyniki koñcowe pracy mikroprocesora CPU wyprowadzane s^ na jego wyjscia O2 i O3 w postaci sygnalów logicznych „alarm" i „uszkodzenie".
Zadanie, które powinien wykonac program kom-pensacji wahañ, realizowane w mikroprocesorze - jest to zapewnienie stalej czulosci czujki przy róznych czynnikach, wplywaj^cych na powoln^ zmianf amplitudy sygnalu, trafiaj^cego na jego wejscie analogowe. W procesie eksploatacji poziom sygnalu tla na wyjsciu odbiornika w czystym powietrzu moze sif zmieniac (zarówno wzrastac, jak i malec). Takie zmiany spowodowane s^ na przyklad, osadzeniem sif pylu na sciankach komory pomiarowej lub starzeniem sif
podzespolow elektronicznych, w pierwszej kolejnosci diody nadajnika podczerwieni. Przy czym niekto-re zmiany wplywaj^ na obydwa wspolczynniki A i B z liniowego rownania (1), inne tylko na wspolczynnik B - staly skladnik rownania.
Wybor algorytmu kompensacji jest trudnym zada-niem. Jednoczesnie nalezy miec na uwadze, ze kompensacja nie moze byc prowadzona nieskonczenie. Przy wyjsciu badanego sygnalu wejsciowego za ustalone granice mikroprocesor zobowi^zany jest sformowac sygnal wyjsciowy „uszkodzenie" podczas osi^gnif-cia granicznej kompensacji wahan lub sygnal „alarm pozarowy", jezeli wzrost sygnalu wejsciowego bfdzie wyprzedzal prfdkosc jego kompensacji.
Wlasnie dlatego norma europejska EN 54-7 w punk-cie 4.8 oraz w zal^czniku L zaleca wprowadzenie funkcji kompensacji wahan w celu utrzymania stalej czulosci czujki w czasie. Tworcy niniejszego dokumentu norma-tywnego uwazaj^, ze kompensacja osi^gana jest poprzez zmianf progu zadzialania czujki w celu rownowaze-nia wahan amplitudy sygnalu na wyjsciu odbiornika, przede wszystkim skierowanego w stronf jej wzrostu.
СЕРТИФИКАЦИЯ, ОДОБРЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ
Jednak ujçta w programie obrobki mikroprocesora tylko taka kompensacja wahan moze obnizac czuiosc czujki. Przy powolnym rozwoju pozaru zwiçkszenie jednostkowej gçstosci optycznej powietrza tez bçdzie powolne, a pracuj^cy mechanizm kompensacji moze doprowadzic do pojawienia siç sygnaiu „uszkodzenie" zamiast „alarmu pozarowego". Cel wymagan punktu 4.8 a) - kompensacja nie powinna obnizac czuiosci do niedopuszczalnego poziomu w warunkach zadymienia od powoli rozwijaj^cego siç ogniska pozaru.
Dla speinienia tego celu w normie przyjmuje siç, ze rozwoj pozaru, ktory stwarza powazne zagrozenie dla zycia lub mienia, zostanie przeprowadzony tak, ze gçstosc optyczna powietrza ulegnie zmianie z prçd-kosci^ nie mniejsz^ niz A/4 na godzinç, gdzie A -wartosc nominalna progu zadziaiania czujki, np. 0,1 dB/m. Dla mniejszych prçdkosci zmiany jednostkowej gçstosci optycznej nie wymagaj^ sprawdzenia pogor-szenia czuiosci czujki. Istnieje ograniczenie w pkt. 4.8 b) wskazuj^ce na wymaganie, zeby dla wszystkich prçdkosci zmian wartosc progu czuiosci nie wzrastaia bardziej niz 1,6-krotnie w porownaniu z pocz^tkowym poziomem ksztaitowania sygnaiu alarmu w przypadku braku kompensacji.
Tym samym we wskazanym punkcie sformuiowa-no specyfikacje wymagan dla czujek posiadaj^cych funkcjç kompensacji wahan czuiosci, natomiast w normie nie zawarto metody ich sprawdzenia. Mozliwe, ze 15-20 lat temu nw. wniosek rowniez odzwiercied-lai poziom rozwoju techniki pomiarow parametrow optyczno-elektrycznych:
„Ze wzglçdu na to, ze praktycznie nie jest mozliwe przeprowadzenie badania w warunkach bardzo po-wolnego wzrostu stçzenia dymu, oceny reagowania czujki w zblizonych warunkach mozna dokonac na podstawie analizy programu (oprogramowania) i (lub) przeprowadzenia testow fizycznych i symulacji" [20].
Jednak obecnie takie uzasadnienie niemoznosci przeprowadzenia testow pozarowych czujek dymu, posiadaj^cych funkcjç kompensacji wahan czuiosci, wygl^da archaicznie. Podczas tych testow przeciez nie jest wymagana niska i stabilna prçdkosc laminarnego przepiywu powietrza, wystarczy podtrzymywac w ci^-gu czasu trwania badania (ok. 8h) gçstosc optyczn^ powietrza w komorze testowej i zapewnic jej wzrost z zadan^ prçdkosci^. Oczywiscie w komorze testowej nalezy zapewnic jednorodnosc zadymienia o zroznico-waniu nie wiçkszym niz 0,3 dB/m, dlatego konieczne jest zwiçkszenie precyzji pomiaru [15]. Z tego wynika, ze nie ma szczegolnych trudnosci w stworzeniu sta-nowiska kontroli czujek w warunkach zadymienia od powoli rozwijaj^cego siç ogniska pozaru, natomiast producenci wprowadz^ takiego rodzaju urz^dzenia
DOI:10.12845/bitp.37.1.2015.8
dopiero po ukazaniu siç regulacyjnych wymagan w normie dla tego typu produktu.
6. Graniczna kompensacja wahan
W normie nie sprecyzowano, czy wystarczy spraw-dzac czuiosc w warunkach powoli rozwijaj^cego siç ogniska pozaru, czy wymagane jest sprawdzenie ksztaitowania sygnaiow „uszkodzenie" przy osi^gniçciu gra-nicznej kompensacji wahan oraz przy braku sygnaiu tia.
Jednak w tej chwili w EN 54-7 nie zawarto wska-zan, jaki stan powinna przyj^c czujka, jesli w procesie przeprowadzenia kompensacji osi^gnçia wartosc, ktorej wielkosc jest ograniczona norm^. Brak zalecen rowniez w innym standardzie ISO/DIS 7240-7.2 [16]. Zagadnienie kompensacji wahan czuiosci obydwie europejskie normy traktuj^ podobnie.
Techniczne zachowanie czujki jest przewidywal-ne, jezeli proces wzrostu sygnaiu pochodz^cego z op-tyczno-elektronicznego sensora czujki nie zatrzyma siç, a kompensacja bçdzie zakonczona - taka czujka w najblizszej przysziosci przekaze do centrali faiszy-wy alarm pozarowy. Natomiast sama czujka bçdzie wymagaia przegl^du technicznego. Pozostaje pyta-nie, czy po przeprowadzeniu przegl^du technicznego czujka, po stwierdzeniu powrotu sygnaiu do stanu pocz^tkowego lub zblizonego do pocz^tkowego, au-tomatycznie w okreslonym czasie powinna powrocic do trybu dozorowania. Czy taka czujka po przegl^dzie technicznym powinna byc przeprogramowana? Rozni producenci w tym przypadku postçpuj^ odmiennie, lecz oczywista staje siç koniecznosc wyswietlenia na samej czujce stanu przedawaryjnego. Poz^dana jest rowniez mozliwosc przekazania od czujki do centrali zawiadomienia o koniecznosci przeprowadzenia dla niej przegl^du technicznego, tj. raportowania o uszko-dzeniu czujki.
Z przedstawionej w zai^czniku L metodologii wynika, ze procedura kompensacji wahan jest to diugi proces, ktory moze zostac utracony przez jak^kolwiek przerwç w zasilaniu czujki, poniewaz jej mikroproce-sor nie zawiera pamiçci niezaleznej od zasilania lub procedura stosowana do tej pamiçci nie jest chroniona przed przypadkowymi awariami zasilania. Jednak ten warunek nie przeszkadza niektorym producentom reklamowac swoje czujki jako posiadaj^ce „kontrolç zapylenia", pomimo ze w ich produktach s^ stosowane mikrosterowniki nawet bez pamiçci EEPROM.
Wyi^cznie rzeczywiste badanie czujek, w zmienia-j^cych siç warunkach jednostkowej gçstosci optycznej powietrza wg okreslonego programu, jest w stanie zidentyfikowac czujki, ktore faktycznie zapewniaj^ sta-biln^ czuiosc w diugim okresie czasu. Osoby badaj^ce
D01:10.12845/bitp.37.1.2015.8
powinny oceniac parametry tych wyrobow nie na podstawie teoretycznej analizy obwodu i oprogramo-wania, ale wg stanu sygnalow na wyjsciu czujki lub co najmniej na podstawie reakcji czujki w procesie zmiany jednostkowej gfstosci optycznej powietrza otaczaj^cego czujkf.
7. Wskazniki stanu czujki
Czujka powinna diagnozowac swoj stan i sygnalizo-wac go za pomoc^ diod. Dlatego istotnym czynnikiem sluz^cym identyfikacji stanu czujki jest liczba diod oraz kolor ich wyswietlenia.
Zgodnie z mifdzynarodow^ norm^ [17] sygnal uszkodzenia powinien byc zoltego koloru. A to ozna-cza, ze taka czujka powinna zawierac wskazniki (in-dykatory) w roznych kolorach swiecenia: czerwonym i zoltym. Wskazane jest, aby czujka zawierala dwie diody. Poniewaz niewykluczona jest sytuacja, ze po osi^gnifciu wartosci granicznej kompensacji, kiedy nie przeprowadzi sif przegl^du technicznego czujki, przejdzie ona w stan alarmu pozarowego. Z kolei po-wiadomienie, ze czujka przez dlugi czas znajdowala sif w stanie uszkodzenia, powinno pozostac na samej czujce.
Podczas swiecenia sif na czujce dwoch diod - czer-wonej i zoltej, od razu bfdzie wiadomo, jaka jest przy-czyna przejscia czujki w stan alarmu pozarowego.
Jednak obecnosc wielobarwnej indykacji na czujce nie oznacza jeszcze, ze produkt ten spelnia definicjf
wskazan^ w punkcie 3.1.18 EN 54-1:1998: „3.1.18 Czujka wielostanowa (multi-state detector) - czujka z jednym wyjsciem dla ograniczonej liczby stanow stalych (wifcej niz 2) tzn. dla stanow dozorowania, alarmu i innych" [8].
Istotne jest rowniez to, ze czujka wielostanowa podczas osi^gnifcia granicznej wartosci kompensacji wahan czulosci powinna formowac na swoim wyjsciu sygnal odbierany przez centralf jako sygnal „uszko-dzenie czujki", ktory nie moze powodowac zaklocenia przejscia sygnalu „pozar" z kazdej innej czujki w tym samym obszarze wykrywania pozaru.
8. Wnioski
Jest malo prawdopodobne, aby testowaniem czulosci w kanale dymowym mozna bylo zast^pic prze-prowadzenie badan wg pozarow testowych, jednak okreslona zaleznosc widocznie istnieje.
Bez wysokiej stabilnosci i powtarzalnosci czulosci na poziomie o wartosci 0,1 dB/m nie ma sensu zajmo-wac sif kompensacji wahan takich czujek.
Aby umozliwic wykrywanie obecnosci wahan czulosci czujki dymu oraz przeprowadzac jego kompensa-cjf, konieczna jest poprawa dokladnosci normatywnej sprzftu pomiarowego.
Istnieje potrzeba wprowadzenia nowych postano-wien do normy europejskiej dot. pozarowych czujek dymu, ktore bylyby zwi^zane z wymaganiami dla czu-jek wielostanowych.
Literatura
[1] Bolshaya Sovetskaya Enciklopediya, t.25, s. 559.
[2] Neplokhov I. G. Chuvstvitel'nost' dymovogo iz-veshchatelya iyego kontrol', „Algorytm Bezopas-nosti" Issue 5, 2007.
[3] Neplokhov I. G. Pozharnyye izveshchateli: trebo-vaniya standartov serii EN54, „Sistemy Bezopas-nosti" Issue 2, 2011.
[4] http://www.0-1.ru/discuss/?id=22065#46 Veb--forum 01-ru [19.05.2013].
[5] http://www.0-1.ru/discuss/?id=19461 Veb-fo-rum 01-ru [06.09.2012].
[6] http://www.0-1.ru/discuss/?id=19416#32 Veb--forum 01-ru [13.01.2013].
[7] EN 54-7:2000/A2:2006 Fire detection and fire alarm systems. Part 7: Smoke detectors. Point detectors using scattered light, transmitted light or ionization.
[8] EN 54-1:1998 Fire detection and alarm systems - Part 1: Introduction.
[9] Fyodorov V.Yu., Butsynskaya T.A., Matematich-eskaya model' obnaruzheniyapozhara dymovymi tochechnymi izveshchatelyami, Internet-zhurnal „Tekhnologii tekhnosfernoy bezopasnosti" Issue 1, 2012.
[10] Bakanov V., Vzglyad na pozarnyye dymovyye izveshchateli cherezprizmu testovykh pozharov Chast' 1, „Sistemy Bezopasnosti", Issue 1, 2010.
[11] Bakanov V., Vzglyad na pozarnyye dymovyye izveshchateli cherez prizmu testovykh pozharov Chast'2, „Sistemy Bezopasnosti" Issue 2, 2010.
[12] Shl Yu., Dymovoy pozharnyy izveshchatel' (op-ticheskaya kamera), http://oruki.ru/publ/sig-nalizacij a/pozharnaj a_signalizacij a/optiches-kaja_kamera_glavnyj_ehlement_dymovogo_ pi/6-1-0-40.
[13] Unikalnyye tekhnologii Tyco, „Algorytm Bezopasnosti" Issue 3, 2013.
СЕРТИФИКАЦИЯ, ОДОБРЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ
[14] Abushkevich V.A., Bakanov V.V., Misevich I.Z., Patent na izobreteniye Rossiyskoy Federacii No. 2306613 „Dymovoy pozharnyy izveshchatel'", byul. 26, 2007.
[15] Bakanov V., Vysokoye kachestvo dymovogo izvesh-chatelya nedostizimo bez povysheniya tochnosti izmereniy, „Algorytm Bezopasnosti" Issue 4, 2012.
[16] ISO/DIS 7240-7.2 Fire detection and alarm systems - Part 7: Point-type smoke detectors using scattered light, transmitted light or ionization.
[17] GOST R MEK 60073-2000 Markirovka I obo-znacheniya organov upravleniya i kontrolnykh ustroystv. Pravila kodirovaniya informacii.
DOI:10.12845/bitp.37.1.2015.8
[18] Fedorov A., Bytcinskaya T., Lukyanchenko A., Tran Dong Hung, Tendentsii razvitiya avtomaticheskikh pozharnykh izveshchateley, "Metody, metodika, apparatura, tekhnika" Issue 2, 2009, p. 112.
[19] Bakanov V., Problema kompensatsii dreyfa chuvstvitel'nostipo DSTUEN 54-7, „Zhurnal TZ Ukraina", No. 3 2013, http://www.arton.com.ua/ downloads/publications/problema_kompens_ dreifa_chystviteln_po_dsty_tz4/ [01-2014].
[20] http://0-1.ru/discuss / http://0-1.ru/discuss/ ?id=10548 Veb-forum 01-ru [13.01.2013].
[21] Bakanov V., Dymovyye optiko-elektronnyye to-chechnyye pozharnyye izveshchateli. Osnovnyye skhemnyye resheniya. Chast' 1.1. Blok-skhemy" [dokument elektr.] http://daily.sec.ru.
* *
Vladimir Bakanov - absolwent Wydzialu Fizyki Uniwersytetu Narodowego w Czerniowcach (Ukraina), autor ponad 100 wynalazkow i ponad 100 artykulow naukowo-technicznych. Ma tytul „Mistrz radiokonstruktor" i „Wynalazca ZSRR", otrzymal medale WOGK ZSRR (Wystawa Osi^gni^c Gospodarki Krajowej Zwi^zku Radzieckiego).
mgr inz. Julia Mazur - absolwentka Wydzialu Informatyki Wyzszej Szkoly Przedsi^biorczosci i Nauk Spolecznych w Ot-wocku, Wydzialu Administracji na Uczelni tazarskiego w Warszawie, autorka i wspolautorka artykulow naukowo-tech-nicznych w czasopismach krajowych i zagranicznych.
