CC BY
11Зыков В. и., Аевчук М. С., кокшин В. В., копылов Н. П.
живучесть БЕСПРОВОДНЫХ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ
Рассматриваются вопросы живучести систем пожарной безопасности на объектах энергетики, которые в свете выхода «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности», национальных стандартов и сводов правил становятся особенно актуальными. Представлены результаты анализа наиболее распространенных структур построения систем, а также ряд аргументов в пользу утверждения о том, что на объектах энергетики «пожарная сигнализация обязана сохранять свою работоспособность и после начала пожара».
Ключевые слова: система радиоканального мониторинга, объекты энергетики, пожарная безопасность, проводные линии связи, радиоканал, технические требования, живучесть системы, надёжность.
Zykov V., Levchuk M., Kokshin V., Kopylov N.
SURVIVABILITY OF WIRELESS SYSTEMS OF MONITORING OF FIRE SAFETY ON THE OBJECTS OF POWER
The article considered the questions of survivability of systems of fire safety on the objects of power, which become particularly relevant in the light of publishing of «Technical regulations about the requirements of fire safety», national standards and sets of rules. In the article are also presented the results of the analysis of the most widespread structures of creation of systems, and number of arguments in favor of the statement that on the objects of power «the fire alarm system is obliged to keep the working capacity and after the fire started».
Keywords: : system of radio channel monitoring, objects of power, fire safety, wire communication lines, radio channel, technical requirements, survi-vability of system, reliability.
Знергетика является одной из главных отраслей в экономике государства, так как обеспечивает жизнедеятельность населения и про-
мышленных объектов. Стабильно функционирующая энергетическая система -признак экономически развитого государства. Объекты энергетики должны бесперебойно обеспечивать население и промышленные объекты электричеством и теплом. Аварии, поломки, выходы из строя любой электростанции влекут за собой многомиллионные потери из-за упущенной выгоды. Поэтому одной из главных задач обеспечения деятельности энергетических объектов является контроль над процессами, протекающими при производстве энергии.
Повышение уровня автоматизации и внедрение новых энергонасыщенных технологий в промышленности, на транспорте и на объектах энергетики в условиях широкого использования горючих веществ и материалов сопровождается большим количеством пожаров и наносимым ими ущербом.
Важную роль в снижении тяжести последствий от пожаров на объектах энергетики играет раннее обнаружение и оперативная передача сообщения о пожаре, обеспечивающие своевременное принятие мер по его ликвидации. От оперативности и надёжности каналов связи в системе управления пожарными подразделениями зависят количество человеческих жертв и материальный ущерб от пожаров. В решении этой проблемы актуальным является повышение живучести систем пожарной безопасности и, в частности, систем пожарной сигнализации, оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре на объектах энергетики, аварийного освещения на путях эвакуации и т. п.
В настоящее время законодательство, в первую очередь, говорит
об обязательном наличии системы оповещения на защищаемом объекте, даже в случае отсутствия на нем систем сигнализации и пожаротушения. Это объясняется тем, что при пожаре самое главное - своевременно эвакуировать людей из всех помещений объекта. Однако сложность эвакуации (или её общее время) в значительной степени зависит от характера объекта. Трудности при эвакуации людей из социально значимых объектов (больницы, дома престарелых, интернаты и т. п.) просто обязывают системы пожарной безопасности быть работоспособными (живучими) до осуществления полного процесса эвакуации.
Живучесть системы - это параметр, характеризующий способность системы пожарной сигнализации функционировать в процессе развития пожара в течение всего времени, необходимого для эвакуации людей из здания в безопасную зону.
Согласно положениям Европейского стандарта БЭ 5839-1:2002 «Разработка, монтаж, ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание систем пожарной сигнализации», в качестве каналов передачи информации между компонентами систем (приёмно-контрольными приборами, пожарными извещателями, устройствами оповещения и т. д.) могут быть использованы беспроводные и проводные сети. При использовании последних особое внимание в данном стандарте уделено требованиям к обеспечению живучести систем пожарной сигнализации как при их нормальном функционировании, так и после возникновения пожара. В многоэтажных зданиях или зданиях, в которых установлены многоступенчатые системы оповещения о пожаре, способность системы пожарной сигнализации обеспечить получение сигналов от удаленных автоматических и ручных пожарных извещателей даже после возникновения пожара является важным моментом в обеспечении пожарной безопасности и гарантией того, что сигналы об эвакуации людей во всех зонах оповещения
защищаемого объекта энергетики будут получены.
Основным способом обеспечения надёжной работы проводных систем пожарной сигнализации является использование огнеупорных кабельных сетей. Тот же Европейский стандарт регламентирует типы помещений, в которых прокладка проводных сетей систем пожарной сигнализации должна выполняться с помощью огнеупорных кабелей, испытанных по следующей методике. «...Для обеспечения надёжной работы системы пожарной сигнализации в случае возникновения пожара огнеупорные кабели должны соответствовать требованиям классификации РН 120 при тестировании согласно БЫ 50200 и не выходить из строя при проведении следующего теста: кусок кабеля одновременно подвергается воздействию огня при температуре 930 °С и механическим ударам в течение 60 минут, затем в течение следующих 60 минут подвергается воздействию струи воды из распылителя и механическому воздействию.»
Достаточно жёстко регламентируются требования к параметру живучести проводных систем противопожарной защиты в новом основополагающем Федеральном законе в области пожарной безопасности № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [2].
В соответствии со ст. 82 [2], «кабели и провода систем противопожарной защиты, систем обнаружения пожара, оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре, аварийного освещения на путях эвакуации, аварийной вентиляции и противодымной защиты, автоматического пожаротушения, внутреннего противопожарного водопровода, лифтов для транспортирования подразделений пожарной охраны в зданиях, сооружениях и строениях должны сохранять работоспособность в условиях пожара в течение времени, необходимого для полной эвакуации людей в безопасную зону». А в соответствии со ст. 103 [2], «в системах пожарной
сигнализации, применяемых на объектах, перечисленных ниже, используются кабельные системы, состоящие из кабелей повышенного уровня огнестойкости:
1. В зданиях без спринклеров (или части зданий), в которых в случае пожара предполагается эвакуация людей в четыре этапа или более.
2. В зданиях без спринклеров высотой выше 30 м.
3. В помещениях без спринклеров, в которых пожар в одной части здания может повредить проводную систему, связанную с зонами, удалёнными от места пожара».
Примерами подобных объектов могут служить большие больницы с централизованным управлением системами оповещения, эвакуации и организацией многоэтапной эвакуации, крупные промышленные объекты, а также крупные энергетические комплексы.
В современных условиях повысить эффективность оперативного реагирования подразделений пожарной охраны и аварийно-спасательных служб на возникновение пожаров и локальных ЧС невозможно без изменения технологии сбора, обработки и передачи информации персоналу.
Применение радиоканальных систем раннего обнаружения пожаров и других аварийных и тревожных ситуаций обусловлено проблемами, связанными с контролем и обеспечением противопожарной
3 ни--<> —В
2 1Я1- 1 о- "1! 1—, - —я -о
1 ТТТ1 Пожарный пост '-~ о1 ГШ
Рисунок 1. Горизонтальная структура: О - коммутационные боксы, муфты, коробки; ■г. - кабельная сеть; — - шлейфы сигнализации
защиты объектов энергетики, территориально разнесёнными производствами, линиями электропередачи, теплосетями, газовыми сетями и т. п.
Ранее в задачи систем пожарной сигнализации входило только обнаружение первичного очага возгорания, после чего предполагалась быстрая и полная эвакуация людей. Однако практика показывает, что очень часто, особенно при крупных пожарах, быстрая эвакуация людей не происходит. Поэтому на сегодняшний день подходы к построению систем пожарной сигнализации должны меняться. На необходимость этого показывает и тревожная статистика последнего времени по последствиям крупных пожаров в России.
Следует рассмотреть несколько наиболее распространённых структур построения систем пожарной сигнализации, принимая во внимание, прежде всего, их надёжность и живучесть. Проанализируем основные структуры построения систем пожарной сигнализации:
- с горизонтальной структурой (рис. 1);
- с распределённой структурой (рис. 2);
- с кольцевой структурой (рис. 3);
- беспроводные системы с динамической маршрутизацией (рис. 4).
Опыт российских и европейских специалистов показывает, что необходимо обеспечивать работоспособность систем
Рисунок 2. Распределённая структура: О - расширители шлейфов; -=. - РБ-485; — - шлейфы сигнализации
1 3
< 2
1— 1
Пожарный пост
Рисунок 3. Кольцевая структура: - - кольцевая линия
пожарной сигнализации, установок пожаротушения, систем оповещения людей о пожаре, систем вентиляции и кондиционирования, аварийной вентиляции и ды-моудаления, управления пожарным водопроводом, систем управления лифтами на всё время, необходимое для эвакуации людей из зданий и помещений.
Устройства большинства систем пожарной безопасности соединены между собой проводами и кабелями, но их соединение возможно и другим способом, например, с помощью волоконной оптики или радиоканала. При этом жизненно необходимо, чтобы все соединения нормально функционировали в условиях пожара. Это особенно важно при наличии кабельных соединений приёмно-контрольного оборудования с ручными и автоматическими пожарными изве-
Рисунок 4. Беспроводная структура с динамической маршрутизацией:
_ радиорасширители;
- радиоканал (основной маршрут); ----- радиоканал (резервный маршрут)
щателями и устройствами оповещения о пожаре.
В больших зданиях или в зданиях энергетических комплексов, где установлены системы пожарной сигнализации со сложной структурой построения, способность системы обеспечить приём сигналов от удалённых пожарных автоматических и ручных извещателей во время пожара является важным фактором для службы пожаротушения и гарантией того, что сигналы об эвакуации людей в соответствующих зонах оповещения будут активированы.
Для примера приведём время эвакуации людей из небольшой сельской поликлиники и из служебных зданий или помещений крупного объекта энергетики. В первом случае эвакуация проходит за 5-10 минут, а во втором - может занимать десятки минут. Однако за этот промежуток времени большая часть обычных проводов пожарной сигнализации может выйти из строя, и начнётся неконтролируемое распространение пожара. При этом не представляется возможным и оперативное управление эвакуацией людей из помещений загоревшегося здания объекта энергетики.
Вместе с тем даже применение огнеупорных кабелей не является гарантией передачи сообщений о загорании, особенно в случае частичного обрушения конструкций здания во время пожара. Единственный способ решения проблемы постоянного контроля распространения пожара - это применение «многосвязанных» систем, то есть систем, у которых есть резервные маршруты доставки тревожных сообщений о загорании.
Простейшим примером применения принципа многосвязанности в системах охранной и пожарной сигнализации является использование кольцевых линий связи (см. рис. 3). У каждого устройства в кольце «коэффициент многосвя-занности» равен двум, то есть имеется один основной маршрут доставки сообщений и один резервный. Более надёжными
и живучими являются беспроводные системы, применяющие алгоритмы динамической маршрутизации, когда каждый «узел» системы в случае повреждения основного канала связи может выбирать из десятка резервных вариантов (см. рис. 4). Естественно, часть оборудования по мере развития пожара может выходить из строя, но та часть помещений здания, где ещё нет открытого огня, будет под постоянным контролем, что позволит отслеживать динамику развития пожара и принимать адекватные меры по спасению людей и имущества.
На основании вышеизложенного можно говорить о существенном повышении уровня живучести беспроводных систем пожарной сигнализации в случаях возникновения пожаров и чрезвычайных ситуаций. Появилась уникальная возможность непрерывного получения сигналов (тревожных сообщений) о возгорании в помещениях до тех пор, пока существует хотя бы один пожарный извещатель. Помимо этого, появляется возможность оперативного управления эвакуацией людей до тех пор, пока существует хотя бы одно устройство речевого оповещения.
Таким образом, живучесть выше у таких систем пожарной сигнализации, которые используют кольцевую структуру линий связи (рис. 3) или беспроводную структуру с динамической маршрутизацией (рис. 4). Беспроводные технологии (например, радиоканальные системы передачи тревожных сообщений) обеспечивают высокий уровень живучести, являются по-настоящему «неперегораемыми».
Вместе с тем, на объектах энергетики существует множество индустриальных помех. Поэтому радиоканальные системы передачи тревожных сообщений о загораниях на объектах энергетики должны быть устойчивы к воздействию микросекундных импульсных помех большой энергии по [3] и наносекундных импульсных помех по [4]. Системы радиоканального мониторинга, подключённые к распределительным электрическим
сетям переменного тока, должны быть устойчивы к нелинейным искажениям.
Кроме того, системы радиоканального мониторинга пожарной безопасности объектов энергетики должны быть рассчитаны на круглосуточную непрерывную работу, а приборы, входящие в состав системы, - восстанавливаемыми и обслуживаемыми изделиями. При этом среднее время восстановления должно быть не более 6 часов, а средний срок службы приборов системы составлять не менее 10 лет.
Испытания технических средств (приборов) системы на устойчивость к нелинейным искажениям в сети переменного тока проводят следующим образом. К напряжению сети электропитания основной частоты последовательно добавляют синусоидальные напряжения с действующим значением, указанным в таблице, и частотой от 100 Гц до 5 000 Гц при шаге изменения 100 Гц.
До и после проведения испытаний на помехоустойчивость технических средств (приборов) системы проводят проверки выполнения основной функции или измерения основного параметра прибора в соответствии с требованиями [3, 4].
Технические средства системы радиоканального мониторинга должны быть устойчивы к электростатическим разрядам. Испытательные напряжения контактного и воздушного электростатических разрядов должны соответствовать [5]. При этом на каждую выбранную точку изделия
Тестовые значения искажающего сигнала и диапазон частот
Нелинейные искажения в сети переменного тока
Амплитуда искажающего сигнала, В Динамический диапазон частот, Гц
10 100-5 000
20 100-5 000
35 100-5 000
должно быть произведено не менее 10 разрядов положительной и отрицательной полярности. Рекомендуемый временной интервал между разрядами - 1 с.
Технические средства системы должны быть также устойчивы к радиочастотному электромагнитному полю в диапазоне от 80 до 1 000 МГц в соответствии с [6].
Индустриальные радиопомехи от технических средств системы радиоканального мониторинга должны соответствовать нормам индустриальных радиопомех от оборудования информационных технологий класса Б по [7] (пп. 5.1, 6.1), а также класса А при приведении в эксплуатационной документации предупреждающей надписи: «Внимание! Настоящее изделие не предназначено для использования в жилых, коммерческих, производственных зонах с малым электропотреблением, при подключении к низковольтным распределительным электрическим цепям (бытовой обстановке), так как может нарушать функционирование
других технических средств в результате создаваемых радиопомех».
В заключение авторы приходят к следующим выводам.
1. Анализ европейской и российской законодательной базы в области обеспечения пожарной безопасности показывает, что особое внимание необходимо уделять повышению параметра живучести и помехоустойчивости систем пожарной безопасности объектов энергетики.
2. Выбор способа построения системы безопасности должен проводиться с учётом особенностей объекта энергетики, чтобы обеспечить стабильную работу системы не только при её нормальном функционировании, но и в случае возникновения пожара или ЧС.
3. Применение современных беспроводных (радиоканальных) систем пожарной сигнализации на объектах энергетики позволяет обеспечить раннее обнаружение пожара и в значительной степени повысить их живучесть в условиях развития пожара.
ДИТЕРАТУРА
1. Зыков В. И. и др. Система пожарного мониторинга на объектах энергетики с использованием термомагнитных газоанализаторов кислорода // Пожары и ЧС. - 2012. - № 3. - С. 64-70.
2. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
3. ГОСТ Р 51317.4.5-99. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии. Требования и методы испытаний.
4. ГОСТ Р 51317.4.4-2007. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к наносекундным импульсным помехам. Требования и методы испытаний.
5. ГОСТ Р 51317.4.2-99. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний.
6. ГОСТ Р 51317.4.3-99. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю. Требования и методы испытаний.
7. ГОСТ Р 51318.22-99 (СИСПР 22-97). Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные от оборудования информационных технологий. Нормы и методы испытаний.
8. Приказ МЧС России № 743 от 28 декабря 2009 г. «О принятии на снабжение в системе МЧС России ПАК "Стрелец-Мониторинг"».
9. Зыков В. И., Левчук С. А. Концепция построения комплексной радиоканальной системы адресного мониторинга безопасности объектов. -М.: МЧС России, 2008.
10. Зыков В. И., Левчук М. С., Иванни-ков А. П. Система радиоканального мониторинга комплексной безопасности объектов в составе ЦУКС // Пожарная безопасность в строительстве. -2011. - № 3. - С. 24-30.
