CC BY
94
Пожарная автоматика
УДК614.844;654.924.5
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ АДРЕСНЫХ СИСТЕМ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
М. В. Савин, В. Л. Здор
Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России
Рассмотрены основные направления развития технических средств пожарной сигнализации, а также преимущества и недостатки адресных систем.
Одним из факторов, влияющих иа ухудшение обстановки с пожарами, является позднее обнаружение и извещение о возникшем пожаре. В результате пожарные команды и техника прибывают к месту пожара на поздней стадии его развития. В связи с этим целесообразно рассмотреть пути повышения эффективности пожарной автоматики.
Общей причиной низких показателей противопожарной защиты объектов выступает несоответствие комплекса решений по обеспечению пожарной безопасности уровню угроз. Жилой сектор практически не обеспечен техническими средствами для своевременного обнаружения загораний и передачи информации о пожаре, что не позволяет оперативно оповестить пожарные части. В общежитиях, гостиницах и других жилых помещениях отсутствуют первичные средства тушения, столь необходимые для сдерживания развития пожара.
Снижение уровня угроз может и должно быть в значительной степени достигнуто за счет технических и организационных решений.
Основными направлениями развития технических средств пожарной сигнализации в современных условиях являются: производство программируемых приборов на основе микропроцессорных технологий, разработка адресных и аналоговых устройств, применение гибких систем, позволяющих создать конфигурацию и обеспечить алгоритм работы в соответствии с требованиями конкретных защищаемых объектов.
Главным недостатком обычных безадресных приборов и устройств пожарной сигнализации является невозможность идентифицировать извеща-тель, выдавший тревожный сигнал, так как изменение электрических характеристик шлейфа, вызываемое срабатыванием извещателя, практически не зависит от места расположения извещателя в шлей-
фе. Иными словами, приемно-контрольный прибор обнаруживает изменения электрической характеристики шлейфа, а не конкретного извещателя и однозначно определяет шлейф, в котором произошло срабатывание извещателя. Учитывая, что в шлейфе приемно-контрольного прибора может быть установлено несколько десятков извещателей, расположенных в разных помещениях защищаемого объекта, трудно оперативно отследить место возникновения загорания. Данное обстоятельство ведет к снижению эффективности системы пожарной сигнализации с точки зрения, прежде всего, своевременности обнаружения пожара.
Этот недостаток может быть преодолен установкой только одного извещателя в шлейф, что экономически невыгодно, так как ведет к значительному увеличению кабельного хозяйства. Также возможно применение адресных систем пожарной сигнализации, работа которых в большинстве случаев основывается на цифровом обмене информацией между адресным приемно-контрольным прибором и адресуемым извещателем. Основное преимущество адресной техники — возможность однозначно определить, откуда поступает тревожный сигнал. Аналоговая техника позволяет проводить анализ принимаемой от пожарных извещате-лей информации на уровне приемно-контрольного прибора и отслеживать динамику изменения контролируемого фактора на объекте, что, в свою очередь, дает возможность программировать пороги срабатывания системы, значительно снизить вероятность ложной тревоги и повысить надежность работы системы в целом. Применение микропроцессорной техники позволяет также обеспечить постоянную диагностику состояния пожарных изве-щателей, составных элементов системы, линий связи; формировать и фиксировать протоколы со-
бытий; обеспечить работоспособность системы и сохранение информации при исчезновении внешнего энергопитания. К достоинствам адресных систем пожарной сигнализации следует отнести возможность реализации селективного пожаротушения очагов возгорания, т.е. подачу огнетушащего вещества непосредственно на очаг возгорания в зоне его обнаружения, а не на весь объект в целом. Реализуется также возможность комбинированного пожаротушения и локализации очагов возгорания. Поэтому все больший удельный вес на рынке технических средств пожарной сигнализации приобретают адресные приборы.
Обмен информацией между извещателями и адресным приемно-контрольным прибором может осуществляться двумя способами.
При первом варианте адресации извещатель, формирующий тревожное извещение, передает информацию на приемно-контрольный прибор с указанием собственного адреса. При таком методе адресации становится невозможным использование аналоговых извещателей. Кроме этого, приемно-контрольный прибор не в состоянии оценить общее количество извещателей в шлейфе, а также работоспособность извещателей, особенно если последние не имеют функции самотестирования.
Во втором случае адресный приемно-контроль-ный прибор циклически опрашивает все находящиеся в шлейфе сигнализации извещатели. Извеща-тель, к которому в данный момент обращается приемно-контрольный прибор, формирует ответ, в состав которого входит информация о текущем состоянии извещателя и, в случае применения аналоговых извещателей, о текущем значении контролируемого извещателем физического фактора пожара.
Второй способ адресации имеет определенные преимущества перед первым. Приемно-контроль-ный прибор в процессе опроса извещателей контролирует факт их наличия в шлейфе и работоспособности. Конфигурация шлейфа может быть древовидной, что иногда бывает экономически выгодно с точки зрения расхода кабельной продукции. Действительно, при возникновении обрыва в таком шлейфе или короткого замыкания извещатели, расположенные на неисправном участке шлейфа сигнализации, перестанут отвечать на запрос прием-но-контрольного прибора и информация об этом отразится на органах индикации прибора, т.е. прибор осуществляет контроль целостности шлейфа сигнализации посредством опроса адресных устройств, находящихся в шлейфе.
Большинство предприятий-изготовителей, производящих современные адресные системы пожарной сигнализации, отдают предпочтение второму способу адресации.
Обмен информацией наиболее распространенных адресных систем ведется последовательным кодом, то есть информация передается при помощи кодированной последовательности импульсов. Наиболее часто питание извещателей и обмен информацией осуществляются по одной двухпроводной линии, однако нередко для цепей обмена информацией и питания извещателей используются разные проводные линии. В двухпроводных шлейфах последовательность импульсов накладывается (прибавляется) к постоянной составляющей, предназначенной для питания извещателей. В трех- и четырехпроводных линиях информация и напряжение питания передаются по отдельным проводам.
Следует отметить, что наличие импульсных сигналов в шлейфе повышает чувствительность системы к воздействию электромагнитных помех, так как импульсные и наведенные электромагнитные помехи могут восприниматься устройствами как полезные сигналы. Наиболее простым способом снижения влияния электромагнитных помех является увеличение амплитуды передаваемых импульсов. Однако импульсные сигналы в шлейфе, особенно фронты импульсов, вызывают повышенный уровень собственного излучения шлейфа, что может нарушать работу других электронных устройств. Данный факт ограничивает возможность повышения амплитуды импульсных сигналов.
Для одновременного снижения влияния внешних электромагнитных помех и уменьшения уровня собственного излучения шлейфа в системах пожарной сигнализации следует использовать экранированные провода. Безусловно, это увеличивает стоимость кабельного хозяйства, однако является наиболее оптимальным методом решения вопросов электромагнитной совместимости адресных систем.
Помимо применения экранированных проводов, для снижения уровня собственного излучения шлейфа используют формирователи "колоколо-образных" импульсов (спектр таких импульсов в области высоких частот ограничен), а в целях повышения достоверности обмена применяются избыточные коды, например коды с добавочным битом четности.
В адресных системах каждый извещатель имеет свой индивидуальный адрес. Фирмы-производители адресных извещателей используют различные методы его установки. Наиболее известным способом является установка адреса при помощи микропереключателей (либо перемычек), конструктивно расположенных либо в самом извещателе, либо в розетке, в которую устанавливается извещатель. Альтернативным способом служит внесение кода адреса в энергонезависимую память извещателя, осуществляемое при программировании всей системы либо конкретного извещателя.
Наиболее часто адресные приемно-контрольные приборы являются программируемыми устройствами. При конфигурировании системы в программу адресного приемно-контрольного прибора вносится информация о количестве установленных в его шлейфе адресных извещателей, их адресах, а нередко и типе. Основным алгоритмом работы таких систем является поочередное циклическое опрашивание прибором каждого извещателя, установленного в шлейфе. С этой целью прибор формирует кодовую посылку, в состав которой входит код адреса опрашиваемого извещателя. Извещатель, "опознавший" свой адрес, передает в шлейф информацию о своем состоянии ("Норма", "Пожар", "Неисправность" и др.). Остальные извещатели в данный момент не отвечают.
Адресные шлейфы пожарной сигнализации могут быть либо радиального, либо кольцевого типа. Шлейфы радиального типа берут свое начало от приемно-контрольного прибора и обычно оканчиваются оконечным элементом, чаще всего резистором. Кольцевые шлейфы возвращаются в приемно-контрольный прибор, образуя петлю.
Основным преимуществом кольцевых шлейфов является сохранение работоспособности всех абонентов шлейфа при его обрыве, т.к. приемно-контрольный прибор осуществляет контроль состояния адресных устройств как со стороны выхода шлейфа, так и со стороны входа. При этом обрыв шлейфа сопровождается сигналом неисправности, формируемым прибором.
В некоторых случаях в адресных шлейфах возможно включение радиальных ответвлений без установки на концах ответвлений оконечных элементов. Целостность шлейфа и его ответвлений в этом случае подтверждается наличием ответа от всех адресных устройств, включенных в шлейф.
Более простым вариантом адресации извещате-лей является токовый способ. При этом способе тревожный сигнал от извещателя формируется при помощи "сухого" контакта, последовательно с которым (при нормально разомкнутом контакте) или параллельно которому (при нормально замкнутом контакте) устанавливается резистор. Номиналы резисторов в извещателях отличаются друг от друга в 1,5-2 раза, а следовательно, сила тока в шлейфе будет зависеть от того, какой извещатель сработал. В момент срабатывания извещателя приемно-кон-трольный прибор определяет значение силы тока, протекающего в шлейфе, и однозначно определяет сработавший извещатель. Несмотря на простоту, построенные по данному принципу адресные шлейфы имеют два существенных недостатка. Во-первых, адресное пространство (количество адресов в шлейфе) существенно ограничено сопротивлениями проводов шлейфа и утечки между про-
водами и, как правило, не превышает десяти. Во-вторых, прибор может однозначно определить только первый сработавший извещатель, т.к. проводимости (сопротивления) шунтирующих резисторов при срабатывании нескольких извещателей будут суммироваться.
В то же время существуют способы получения адресной системы пожарной сигнализации, построенной на безадресных приемно-контрольных приборах. Одним из таких способов является создание "клетчатой" структуры шлейфов. Принцип ее построения требует наличия нестандартных из-вещателей с двумя независимыми каналами выдачи информации о срабатывании (например, два "сухих" контакта).
С целью расширения функциональных возможностей программируемых адресных систем, использующих для обмена информацией цифровые коды, в состав систем включают различные адресные модули. Сточки зрения приемно-контрольного прибора, модули являются такими же абонентами шлейфа, как и адресные пожарные извещатели, т.е. каждый модуль имеет свой индивидуальный адрес.
На защищаемых адресной системой пожарной сигнализации объектах далеко не всегда требуется адресное определение каждого установленного из-вещателя. Так, например, в больших помещениях, таких как холлы, залы, вестибюли и т.д., в которых в зависимости от их площади и высоты должно быть установлено несколько извещателей, достаточно иметь один адрес на все установленные в этом помещении извещатели. Учитывая, что адресные извещатели имеют более высокую стоимость по сравнению с безадресными, применение в больших помещениях нескольких безадресных извеща-телей не только логично, но и выгодно экономически. Приведенный пример далеко не единственный, когда наряду с адресными извещателями целесообразно использовать безадресные. Применять для защиты объекта два приемно-контроль-ных прибора (один — адресный, другой — безадресный) нецелесообразно.
В связи с этим большинство фирм-производителей адресных систем пожарной автоматики предусматривают в составе системы модули контроля безадресного шлейфа, включающиеся в адресный шлейф и имеющие свой конкретный адрес. В то же время от этого модуля отводится обыкновенный безадресный шлейф. Срабатывание любого безадресного извещателя, включенного в безадресный шлейф, приводит к тому, что модуль при опросе приемно-контрольным прибором передает в адресный шлейф тревожный сигнал. Безусловно, определить, какой из извещателей в безадресном шлейфе модуля сработал, невозможно. Однако приемно-контрольный прибор однозначно определяет адрес
модуля, в шлейфе которого извещатель выдал тревожный сигнал. Кроме передачи в адресный шлейф тревожного извещения, модуль осуществляет контроль целостности безадресного шлейфа и передачу информации о неисправности шлейфа в случае обнаружения обрыва или короткого замыкания.
С целью сохранения работоспособности хотя бы части устройств шлейфа при возникновении короткого замыкания адресные системы пожарной сигнализации комплектуются модулями-изоляторами, устанавливаемыми на протяжении шлейфа. Эти модули обеспечивают отключение той части шлейфа, в которой обнаруживается короткое замыкание, поэтому чем чаще будут установлены модули-изоляторы в шлейфе, тем выше будет его "живучесть". В радиальных шлейфах работоспособность будут сохранять те устройства шлейфа, которые расположены между приемно-контрольным прибором и изолятором, установленным до места возникновения короткого замыкания. В кольцевом шлейфе работоспособность будет сохранена у всех устройств шлейфа, за исключением расположенных между двумя изоляторами, локализующими место короткого замыкания.
В системах пожарной сигнализации, особенно в выполняющих, кроме функций сигнализации, функции пожаротушения, необходимо осуществлять контроль состояния различных датчиков, выходной сигнал которых определяется состоянием "сухих" контактов. Это датчики положения задвижек, состояния дверей, электроконтактные манометры, сигнализаторы давления и ряд других. В адресных системах прием информации о состоянии датчиков может производиться по тому же шлейфу пожарной сигнализации, в который включены извещатели. С этой целью в состав адресных систем пожарной сигнализации могут входить модули контроля состояния контактных датчиков. Данный модуль, также как и модуль контроля безадресного шлейфа, включается в адресный шлейф и имеет свой адрес. Из модуля выходит шлейф контроля контактного датчика. Аналогично адресному извещателю модуль опрашивается приемно-контрольным прибором и передает на него информацию о состоянии датчика. При программировании прибора вводится информация о том, какой датчик подключен к модулю с определенным адресом, а также о требуемой реакции прибора на срабатывание датчика. В зависимости от необходимости контроля целостности проводной линии связи между модулем и датчиком модуль может передавать на прибор сигнал "Неисправность" при нарушении этой линии. Для этого, как и в безадресных шлейфах пожарной сигнализации, на конце линии (со стороны датчика) устанавливается оконечный элемент, обычно резистор.
Я
Дежурный режим
Тревожный режим
А
пор
А
РИС.1. Электрическая характеристика пороговых пожарных извещателей
Следует отметить, что в модули контроля контактных датчиков нельзя включать пожарные изве-щатели, имеющие в качестве выхода "сухой" контакт, т.к. нарушается одно из требований, предъявляемых к шлейфам пожарной сигнализации, а именно — контроль целостности шлейфа с автоматическим выявлением обрыва и короткого замыкания. Модули же контроля контактных датчиков позволяют контролировать целостность шлейфа с выявлением либо только обрыва (короткое замыкание говорит о срабатывании датчика), либо только короткого замыкания (срабатывание датчика сопровождается обрывом шлейфа).
Необходимо напомнить, что у традиционных извещателей их электрическая характеристика (как правило, электрическое сопротивление) при переходе извещателя из дежурного в тревожный режим скачкообразно изменяется. Иными словами, при достижении контролируемым извещателем фактором среды А некоторого порогового значения Апор электрическая цепь — шлейф пожарной сигнализации, в которую включен извещатель, — резко меняет свои характеристики (рис. 1). Извещатели такого типа называют пороговыми.
В вышеуказанном случае приемно-контроль-ный прибор отслеживает данное изменение и осуществляет формирование тревожного сигнала. Таким образом, принятие решения о пожаре производится извещателем, а приемно-контрольный прибор только получает тревожное извещение и осуществляет соответствующую индикацию и сигнализацию.
Следует отметить, что параметры окружающей среды, в которой функционируют извещатели и приемно-контрольные приборы, а также уровни электромагнитных помех могут существенно различаться. При этом извещатели, как правило, работают в значительно более жестких условиях как в отношении воздействия климатических и механических факторов, так и в отношении уровня помех, что увеличивает вероятность ложной тревоги и необнаружения пожара. Кроме того, значение Апор является параметром извещателя и не может быть оперативно изменено.
Значительно более эффективно применение так называемых аналоговых систем (рис. 2). В таких системах извещатель передает на приемно-конт-
РИС.2. Электрическая характеристика аналоговых пожарных извещателей
рольный прибор текущее значение контролируемого фактора в виде электрического сигнала (например, того же сопротивления). Приемно-контроль-ный прибор анализирует переданное значение, динамику его изменения и принимает решение о наличии или отсутствии пожара.
Так, если контролируемым фактором является температура, то извещатель с приемно-контроль-ным прибором выполняют, по сути, функцию электронного термометра. Извещатели и приемно-конт-рольные приборы такого типа называются аналоговыми.
Наиболее часто приемно-контрольные приборы аналоговых систем выполняются на основе программируемой техники, поэтому в них отсутствует жестко установленное значение порога срабатывания системы и существует возможность задания (программирования) порога для конкретных условий.
Учитывая, что на многих объектах оптимальный порог срабатывания системы может зависеть от множества факторов (времени года, суток, дня недели, параметров окружающей среды и т.д.), возможность адаптивного изменения порога срабатывания программными средствами без замены оборудования или его составных частей является наиболее существенным преимуществом аналоговых систем.
Значительно снизить вероятность ложной тревоги позволяет сравнение показаний двух аналоговых извещателей, расположенных в непосредственной близости друг от друга (наличие значительной разницы в их показаниях может быть обусловлено выходом одного из извещателей из строя). При соответствующей обработке аналогового сигнала от извещателя можно своевременно выявить снижение его функциональных возможностей или выход из строя. Например, постепенная запыленность камеры дымового извещателя будет восприниматься как очень медленный рост задым-ленности окружающей среды, не характерный для пожара. При этом программой приемно-контроль-ного прибора можно обеспечивать стабильность чувствительности извещателя, и при сильной запыленности — формирование сигнала "Неисправность". Слишком резкие, не реальные по скорости
Адресные технические средства пожарной сигнализации
2000 г.
Аналоговые технические средства пожарной сигнализации
2000 г.
РИС.3. Состояние отечественного рынка адресных и аналоговых технических средств пожарной сигнализации
перепады значений контролируемого фактора могут говорить о нарушении в работе извещателя и выходе его из строя.
В адресно-аналоговых системах аналоговый сигнал, характеризующий состояние контролируемого фактора, оцифровывается и передается на адресно-аналоговый приемно-контрольный прибор в виде последовательного цифрового кода, причем разрядность оцифровки определяет точность измеряемого значения контролируемого фактора.
Количество адресных аналоговых и программируемых технических средств пожарной сигнализации на отечественном рынке за прошедшие три года значительно увеличилось, что показано на диаграммах с учетом прогноза дальнейшего развития до 2010 г. (рис. 3).
РИС.4. Станция пожарной сигнализации
Сегодня на российском рынке существует много различных фирм, представляющих адресные и аналогово-адресные системы как отечественных, так и зарубежных изготовителей: Schrack Seconet AG, Австрия (прибор приемно-контрольный и управления пожарный "Интеграл" (рис. 4), извеща-тели пожарные дымовые оптико-электронные серии OSD, SLK-EN, извещатели пожарные тепловые серии DCC-E, DFE; ООО "Систем Сенсор Фаир Детекторс", г. Москва (извещатели пожарные адресные серии "Leonardo"); ЗАО НВП "Болид", г. Королев (система передачи извещений "СПИ-2000А" с извещателем пожарным дымовым оптико-электронным адресным ИП 212-34А "ДИП-34А"); ЗАО "Ровалэнт", г. Минск (система передачи извещений "Интегрированная система охраны 777"); ООО "Сталт", г. Санкт-Петербург (приборы приемно-
контрольные и управления пожарные адресные серии "Посейдон"); ООО ВИП "Синкросс", г. Саратов (адресная система пожарной сигнализации "АСПС 32-23-0300" с адресным пожарным тепловым извещателем ИП 103-1В/П-02) и др.
Предприятием ВИП "СИНКРОСС" в 2001 г. сертифицирован и аттестован комплекс технических средств переменного состава КТС-2000, позволяющий:
• реализовать адресную пожарную сигнализацию с применением любых типов извещателей;
• обеспечить автоматическое управление установками пожаротушения различных типов как отдельно, так и в любом сочетании по заданному алгоритму.
Комплексы АСПС и КТС-2000 предназначены для взрывоопасных зон.
Поступила в редакцию 22.01.04.
Извещатели в искробезопасном исполнении: дымовой радиоизотопный 1151 EIS,
¡2 Самый широкий ассортимент извещателей § в искробезопасном исполнении
см
ОС
5
а
£
со
Е
</>
N ^
О
о
см
ОС g
я с
S
ь
о
X
т >
а
ИЗВЕЩАТЕЛИ МИРОВОГО КАЧЕСТВА ДОСТУПНЫ В РОССИИ!
Специализированное российское предприятие ООО «Систем Сенсор Фаир Детекторс»,
109033,Москва,ул. Волочаевская,д. 40,стр.2, Тел.: (095)937-7982 Факс: (095)937-7983,Е-таН: ¡[email protected]
('S'I LOOttJM еии± ионнАс! 'o/l-OOt/ZZUM виих ионьАс! cSI3L9tS илнч1/еи11нв0эффии
la г
i О а
о s<
о
3
4
5
о
о ь
(D
■о о
X
х г
го м 01 _к
т
pi
н CD Э
ь о п о
Sc
S а ж о S
S
и ь
(Г X
о
