Перейти на Sec.Ru
Рейтинг@Mail.ru

11 мая 2012

Пожарный мониторинг и пожарные извещатели

Игорь Неплохов
Технический директор по ПС
компании ADT Security Solutions, к.т.н
.

Статья опубликована в Каталоге «ОПС Охранная и охранно-пожарная сигнализация Периметральные системы»-2012

20 июня 2011 г. введены в действие Изменения № 1 к своду правил СП 5.13130.2009 "Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования", в которых впервые установлено требование об автоматической передаче извещений о пожаре в подразделения пожарной охраны на объектах класса функциональной опасности Ф 1.1 и Ф 4.1, на объектах без круглосуточного дежурства и на других объектах при наличии технической возможности (п. 14.4). Очевидно, введение пожарного мониторинга существенным образом повысит пожарную безопасность.

Нередко запоздалые вызовы пожарных после безуспешных попыток самостоятельного тушения пожара приводят к значительному материальному ущербу и даже к человеческим жертвам. Естественно, с любого объекта, на котором нет круглосуточного дежурства, сигнал пожарной тревоги должен передаваться в пожарную часть, иначе могут пострадать и окружающие объекты.

Требования к извещателям с пожарным мониторингом

Конечно, для реализации пожарного мониторинга к пожарным извещателям должны предъявляться дополнительные требования для исключения ложных тревог при обеспечении высокой чувствительности, которым не всегда соответствует уже смонтированное оборудование. Действительно, к объектам классов Ф 1.1 и Ф 4.1 относятся здания детских дошкольных и общеобразовательных учреждений, начального и среднего профессионального образования, домов престарелых и инвалидов, больниц и т.д. Эти объекты часто защищаются дешевыми пороговыми извещателями, склонными к ложным срабатываниям. Используемые на практике в пороговых безадресных системах способы повышения достоверности сигнала "Пожар" не только не приводят к желаемому результату, но значительно снижают уровень пожарной безопасности. Формирование сигнала "Пожар" по двум извещателям из трех, разнесенных на значительные расстояния, в неустойчивых двухпороговых шлейфах с перезапросами приводит к потере драгоценного времени при обнаружении пожара.

С другой стороны, не менее важно обеспечение работоспособности пожарных извещателей, а именно: наличие высокого уровня чувствительности для раннего обнаружения загорания. И здесь имеется еще большая проблема, которая усугубляется отсутствием современного оборудования для тестирования пожарных извещателей и нормативных требований по техническому обслуживанию. К тому же нередко инсталляторы "скручивают" заводскую установку чувствительности для "защиты" от ложняков, то есть выводят извещатели из строя еще до начала эксплуатации. Причем, при отсутствии защиты от электромагнитных помех извещатель может давать ложные срабатывания даже практически при нулевой чувствительности.

Наличие ложных тревог говорит вовсе не о высокой чувствительности извещателя, а о низком уровне разработки. И если ложнящие извещатели в конце концов можно заменить на другой тип, то извещатель, не реагирующий на дым, может годами мигать светодиодом в дежурном режиме и успешно тестироваться от кнопки или от «отвертки». Причем снижение чувствительности у дешевых извещателей – процесс закономерный, происходит со всеми извещателями одновременно, и выполнение требования установки не менее двух-трех извещателей в помещении не спасает от необнаружения пожара.

В Изменениях № 1 к своду правил СП 5.13130.2009 для объектов с пожарным мониторингом "рекомендуется применять технические средства с устойчивостью к воздействиям электромагнитных помех не ниже 3-й степени жесткости по ГОСТ Р 53325-2009" и "при этом должны обеспечиваться мероприятия по повышению достоверности извещения о пожаре, например передача извещений "Внимание", "Пожар" и др.". Эти дополнительные требования говорят не только о необходимости повышенного уровня защиты от помех, но и о применении адресно-аналоговых систем, либо как минимум адресных двухпороговых для формирования сигнала «Внимание» на ранней стадии обнаружения загорания. Было бы логично еще и увеличить в несколько раз наработку на отказ извещателей и приборов для этих объектов.

Наработка на отказ

Величина MTBF (Mean (operating) Time Between Failures) – среднее время работы между отказами – достаточно просто определяется в процессе испытаний. Предположим, в течение 1 года тестировались 1000 извещателей и за это время 10 шт. вышло из строя. Тогда MTBF будет равно 1 год х (1000 шт./10 шт.) = 100 лет или 876 580 ч, то есть примерно 900 тыс. ч. Соответственно вероятность выхода из строя извещателя в течение года эксплуатации равна 10/1000 = 0,01, то есть за один год выходит из строя 1% извещателей. А в течение 10 лет – среднего срока службы извещателей, можно вполне обоснованно прогнозировать отказ не менее 10% извещателей. Соответственно если на 10 лет эксплуатации формируется ЗИП в размере 10% от общего числа извещателей, то эти извещатели должны иметь наработку на отказ порядка 100 лет или 900 тыс. ч.

Рис. 1 Распределение плотности вероятности отказа аппаратуры

На чем основаны данные соотношения? На рис. 1 показано типовое распределение плотности вероятности отказа электронной аппаратуры. На этом графике можно выделить три области: I - приработка изделий, на этом этапе происходит отказ ненадежных элементов, выявление дефектов сборки и т.д.; II -- период эксплуатации, соответствующий наименьшей вероятности отказа изделий; III - происходит рост вероятности отказов изделий в результате старения элементов. Использование высококачественных комплектующих, высокий уровень технологии производства, тестирование режимов элементов через контрольные контактные точки, электрическая тренировка извещателей позволяют полностью перенести эту область на производство. И тогда вероятность отказа извещателей в ближайшие годы сохраняется на постоянном уровне, что и позволяет вычислить величину наработки на отказ, как было показано выше.

Очевидно, этап старения элементов извещателя должен начинаться за пределами срока службы извещателей, то есть режим работы элементов должен быть выбран исходя из сохранения параметров извещателя в течение не менее 10 лет. Приведенная в ГОСТ Р 53325 величина средней наработки извещателей на отказ не менее 60 тыс. ч (6,85 года) не сочетается со средним сроком службы извещателей, который должен быть не менее 10 лет. Кроме того, при наработке на отказ, равной 60 тыс. ч и двух годах гарантии на извещатели, примерно 30% вышедших из строя извещателей будут заменены по гарантии. А остальные 70% откажут в течение следующих 5 лет.

Таким образом, если ориентироваться на приведенную в паспортах на отечественные дымовые извещатели среднюю наработку на отказ не менее 60 тыс. ч, то с учетом замены извещателей в течение двух лет по гарантии необходимо рассчитывать на приобретение порядка 70% извещателей на замену в послегарантийный период.

Наработка на отказ современных европейских дымовых детекторов может достигать астрономических величин – порядка 5 млрд ч, но это, конечно, не значит, что они проработают 5700 лет, это значит, что за год эксплуатации из 5700 детекторов откажет всего лишь 1 шт. Соответственно величина отказов за год составляет 0,0175%, и за 10 лет эксплуатации - 0,175%. В ЗИП на 10 лет эксплуатации достаточно положить 0,2% детекторов, то есть из расчета 2 детектора на каждую тысячу установленных.

Так, возможно, и отечественные дымовые извещатели реально имеют на несколько порядков большую наработку на отказ по сравнению с указанной в паспортах? Увы, к сожалению, наоборот, большая часть дымовых извещателей имеет наработку на отказ даже меньше 60 тыс. ч, и только благодаря отсутствию контроля чувствительности в процессе эксплуатации не фиксируются их отказы. Здесь необходимо учитывать два существенных момента. Во-первых, результаты, полученные при испытании образцов в течение 1-3 лет, дают достоверную величину наработки на отказ в пределах 10 лет только лишь при условии начала процесса старения элементов более чем через 10 лет (рис. 1). Во-вторых, при испытаниях на надежность отказом устройства считается не только выход из строя, обусловленный нарушением функционирования, но и отклонение параметров его работы от требуемых. Понижение чувствительности извещателя, очевидно, также считается отказом извещателя.

В 2004 г. Ирина Пивинская в БГТУ "Военмех" проводила ускоренные испытания инфракрасных светодиодов, которые используются в отечественных дымовых извещателях. Было отобрано около двух десятков типов светодиодов десяти различных производителей. Для корректности эксперимента они работали при мощности рассеяния не более чем на 10% от максимально допустимой. Частота импульсов излучения для ускорения процесса старения была повышена в 30 раз –с  1 до 30 Гц. Испытания проводились в течение 120 суток, что было эквивалентно 10 годам.

Оказалось, что в большинстве проверенных извещателей уже через 3 года мощность излучения ИК-светодиодов снижается на 35-60 %, что определяет снижение чувствительности извещателей в 1,5-2,5 раза, а через 10 лет мощность снижается на 50-80% и чувствительность падает в 2-5 раз. Причем использование таких светодиодов наблюдалось во всех без исключения извещателях с низкими ценами и даже в некоторых дорогих извещателях. Только в дорогих извещателях и в отдельных извещателях средней цены использовались более дорогие ИК-светодиоды, обеспечивающие продолжительную стабильную работу. Снижение мощности излучения таких светодиодов за 10 лет составляло 5-10%, что определяло сохранение уровня чувствительности практически на начальном уровне.

Рис. 2 Принцип действия оптико-электронного дымового извещателя

Таким образом, у дешевых дымовых извещателей наработка на отказ может составлять 3 года, и за это время у них уровень чувствительности падает примерно в 2 раза. Однако, несмотря на снижение уровня излучения ИК-светодиода, коэффициент усиления приемного тракта остается прежним, и при отсутствии защиты от помех такой извещатель может периодически выдавать ложные тревоги.

Контроль работоспособности

Значение фонового сигнала фотодиода в дежурном режиме характеризует состояние дымового извещателя. Исходная величина этого сигнала обычно называется уровнем чистого воздуха. Когда поверхность дымовой камеры покрывается пылью, фоновый сигнал на выходе приемного тракта повышается и происходит увеличение чувствительности (рис. 2). При отсутствии технического обслуживания сначала появляются ложные тревоги, а со временем фоновый сигнал может достигнуть порога "Пожар" и извещатель перестает реагировать на сигнал "Сброс" с ППКП (рис. 3).

Рис. 3 Контроль состояния извещателя по величине фонового сигнала

При снижении уровня излучения ИК-светодиода происходит снижение фонового сигнала и уменьшение чувствительности. Устанавливается диапазон изменения фонового сигнала, который соответствует нормальной работе извещателя: максимально допустимое значение фонового сигнала обычно называют верхним уровнем неисправности, а минимально допустимое - нижним уровнем неисправности. Для зарубежных извещателей устанавливаются довольно узкие рамки, что гарантирует стабильный уровень чувствительности. Например, при исходной величине U0 = 1,1В снижение сигнала допускается примерно до 0,8 В, а повышение - до 1,35 В. Этот принцип автоматического контроля работоспособности обычно используется в адресных системах, при достижении верхней или нижней границы извещатель передает на прибор соответствующее извещение.  При сертификационных испытаниях допускается изменение чувствительности извещателей не более чем в 1,6 раза, а допуски изменения чувствительности отечественных извещателей с автоматическим контролем работоспособности при сертификации не проверяются. Естественно, если в извещателях используются ИК-светодиоды, у которых уровень сигнала за 3 года снижается в 2 раза, то порог неисправности будет установлен на уровне, при котором чувствительность извещателя близка к нулю.

Вторая проблема реализации контроля в самом извещателе - довольно высокая вероятность самопроизвольного перепрограммирования энергонезависимой памяти EEPROM в извещателе, в результате которого происходит изменение значений записанных порогов, сбой программы и т.д. Некоторые извещатели заявляются как имеющие автоматическую регулировку чувствительности в зависимости от условий эксплуатации. Очевидно, подобные алгоритмы должны иметь четкие ограничения и сертификационные испытания такие извещатели должны проходить при установлении верхней и нижней границ чувствительности, а не только при заводской установке.

Несоизмеримо большие функциональные возможности по сравнению с адресными системами даже с двухпороговыми извещателями обеспечивают адресно-аналоговые системы, в которых уровень контролируемого фактора каждого извещателя передается на адресно-аналоговый приемно-контрольный прибор. При этом обеспечивается не только высокая достоверность контроля работоспособности каждого канала извещателя, но и производится совместная обработка информации в реальном масштабе времени. Программно-аппаратные мощности панели не сравнимы с микропроцессором извещателя, выбор которого ограничен его стоимостью и током потребления.

Значительно расширяются возможности адресно-аналоговой системы при использовании мультикритериальных извещателей, например с оптико-электронным дымовым, тепловым и газовым СО-каналом. При этом тлеющие очаги обнаруживаются по контролю уровня угарного газа СО на сверхраннем этапе развития очага, значительно раньше обнаружения дымовым извещателем. При обнаружении выделения угарного газа по каналу СО очаг настолько незначительный, что его устранение не требует включения сигнала пожарной тревоги и проведения эвакуации. На многих объектах, где сама эвакуация людей связана с риском для жизни, максимально раннее обнаружение загорания является основным критерием при выборе типа системы пожарной сигнализации. Причем современные технологии позволяют выпускать сложнейшие многоканальные дымовые-тепловые СО-детекторы в габаритах стандартного извещателя (рис. 4).

Рис. 4 Адресно-аналоговый дымовой-тепловой-газовый СО-детектор

a, b – конструкция; с – внешний вид

Таким образом, при реализации пожарного мониторинга с существующим оборудованием на объектах возникают две проблемы: явная – ложные тревоги и скрытая – пропуск сигнала "Пожар" из-за низкой чувствительности извещателей. В "Методике определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности" вероятность эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации принимается равной 0,8. Это означает, что в течение срока службы, равного 10 годам, она полностью не работоспособна 2 года, или в среднем 2,4 месяца каждый год. А по статистике, эффективность работы установок пожарной сигнализации при пожарах еще ниже: в 2010 г. из 981 установки при пожаре задачу выполнили только 703, то есть сработали с вероятностью ниже 0,72! Из оставшихся 278 установок 206 не сработали, 3 не выполнили задачу (в сумме 21,3%) и 69 (7%) не были включены.

В 2009 г. еще хуже - из 1021 установки задачу выполнили только 687, с вероятностью 0,67!!! По остальным 334 установкам: 207 не сработали, 3 не выполнили задачу (в сумме 20,6%) и 124 (12,1%) не были включены. Почему бы не распространить действие СП 5.13130.2009 Приложения О "Определение установленного времени обнаружения неисправности и ее устранения" на пороговые системы? Ведь здесь речь идет не об одном помещении с одним адресно-аналоговым извещателем, а о целых объектах, оставшихся без автоматической противопожарной защиты.

Просмотров: 5101

Ваши комментарии:

Для того, чтобы оставлять коментарии, Вам нужно авторизоваться на Sec.Ru. Если У Вас еще нет аккаунта, пройдите процедуру регистрации.


Автор

Информация

  • Снимай крутую видеорекламу - выкладывай на Sec.Ru!

    Рекламный ролик - один из самых эффективных способов донесения информации. И он отлично подходит для рекламирования любой продукции, в т.ч. и продукции рынка систем безопасности.
    Поэтому редакция Портала решила составить свой рейтинг лучших рекламных видеороликов. Все они разные и все чем-то покоряют: красотой, задумкой, стилем съемки, посылом, необычным финалом.
    Некоторые из них язык не повернется назвать иначе как шедевром короткого метра. Смотрим, наслаждаемся, делаем заметки, учимся творить рекламу правильно.
    Если Вы хотите выложить видеоролик о своей продукции на Sec.Ru, пишите о своем желании на adv@sec.ru!

    Картинка: Jpg, 100x150, 16,47 Кбайт

    Мотор!

Отраслевые СМИ

Все права защищены 2002 – 2018
Rambler's Top100 �������@Mail.ru