Перейти на Sec.Ru
Рейтинг@Mail.ru

11 февраля 2014

Адресно-аналоговые системы – наивысший уровень защиты (часть 2)

Игорь Неплохов
Технический директор по ПС компании "Пожтехника", к.т.н.

Опубликовано в Журнале "Системы безопасности" № 6, 2013

 

Адресно-аналоговые системы позволяют обнаружить пожароопасную ситуацию и пресечь ее развитие на ранней стадии по сигналу предтревоги, когда еще не требуется эвакуация людей. Раннее обнаружение загорания на порядок повышает уровень пожарной защиты и должно учитываться при расчете пожарного риска. Кроме того, использование адресно-аналоговых систем может рассматриваться в качестве компенсирующих мероприятий при разработке СТУ. На любом объекте независимо от его размеров адресно-аналоговая система при пожаре минимизирует непосредственный материальный ущерб и потери, связанные с эвакуацией людей, прерыванием производственного процесса и собственно с профессиональным тушением пожара. Этими несомненными преимуществами объясняется тот факт, что за рубежом адресно-аналоговых систем выпускается в несколько раз больше по сравнению с неадресными системами. Причем несмотря на отсутствие в зарубежных нормах нашего непонятного требования установки не менее 3 неадресных пожарных извещателей в одном помещении

 

В первой части статьи (см. "Системы безопасности" № 5/2013) были рассмотрены недостатки неадресных систем и преимущества адресно-аналоговых систем. Во второй части более подробно рассмотрим широкие возможности адаптации адресно-аналоговых систем к условиям эксплуатации и помеховым воздействиям при использовании мультисенсорных извещателей в различных режимах с выбором уровня чувствительности и сплит-режимов с их автоматическим переключением в рабочие и нерабочие часы и дни. Приведены результаты экспериментальных исследований мультисенсорных извещателей в различных режимах по стандартному тестовому очагу TF8 – горение декалина С10Н18.

 

Мультикритериальные режимы обработки информации

Адресно-аналоговое построение системы обеспечивает возможность одновременной обработки информации по нескольким факторам. В мультикритериальном режиме дополнительная информация используется для повышения эффективности обнаружения очагов по одному основному фактору.

 

Повышение эффективности дымового извещателя

На практике в адресно-аналоговых панелях применяется обработка показаний дымового сенсора с учетом изменения температуры по тепловому сенсору в режиме HPO – High Performance Optical – высокоэффективный оптический. Тепловой канал не используется самостоятельно, информация о температуре применяется только для расширения возможностей дымового оптико-электронного сенсора по открытым очагам.

Испытания дымовых оптико-электронных извещателей по очагам различных типов показывают снижение их эффективности при обнаружении открытых очагов по сравнению с радиоизотопными дымовыми извещателями. Это существенный недостаток классических оптических дымовых извещателей, поскольку открытые очаги быстро развиваются и представляют собой наибольшую опасность. Чувствительность увеличивается при обнаружении повышения температуры окружающей среды, и тем самым сокращается время обнаружения открытых очагов, таких как горение пластика, легковоспламеняющихся жидкостей и т.д. Данный алгоритм обработки информации позволяет эффективно обнаруживать открытые очаги. Причем в этом алгоритме информация от теплового сенсора отдельно не анализируется, и только тепловое воздействие без дыма не классифицируется как пожароопасная ситуация.

 

Повышение эффективности газового СО-извещателя

Другой пример мультикритериальной обработки в газовом СО-извещателе с тепловым каналом – это режим Compensated CO (компенсированный СО). Информация по концентрации угарного газа СО анализируется также с учетом изменения температуры окружающей среды по тепловому сенсору. И также чувствительность по газовому каналу СО повышается с увеличением температуры окружающей среды. Известно, что газовые извещатели СО обнаруживают тлеющие очаги значительно лучше, чем дымовые извещатели, поскольку при тлении всегда сначала образуются значительные концентрации угарного газа, опасные для здоровья и жизни человека, а потом появляется достаточный для обнаружения уровень дыма. Скрытое тление при ограничении доступа кислорода извещатели СО обнаруживают в несколько раз быстрее дымовых извещателей.

Однако при возникновении открытых очагов выделение угарного газа СО незначительно и газовые извещатели не обнаруживают эти очаги, что является их существенным недостатком и значительно ограничивает область применения. Для устранения этого недостатка в режиме Compensated CO производится оценка результатов измерения концентрации СО с учетом изменения температуры окружающей среды. Данный алгоритм обеспечивает возможность обнаруживать открытые очаги с эффективностью дымовых извещателей при отсутствии ложных тревог при воздействии пыли, пара, аэрозолей и т.д.

 

Определение мультикритериальных детекторов и мультисенсорной обработки информации в адресно-аналоговых панелях появилось в американском стандарте NFPA 72 2013 г.: "3.3.66.12* Мультикритериальный детектор – устройство, которое содержит несколько сенсоров, реагирующих на различные физические факторы, такие как тепло, дым и выделяющиеся от очага газы, или использует более одного сенсора, чтобы обнаружить один и тот же фактор. 

Этот детектор способен формировать только один сигнал тревоги от сенсоров, применяемых либо самостоятельно, либо в комбинации. Выходной сигнал детектора – результат математической оценки, определяемый, когда сигнал тревоги является обоснованным. Оценка может быть выполнена или в детекторе, или в панели. Этот детектор приписывается к одному типу, который определяет основную функцию детектора (SIG-IDS)"

 

Почему указывается, что детектор приписывается только к одному контролируемому фактору, несмотря на наличие сенсоров других типов? Это позволяет ограничить объем сертификационных испытаний только по одному типу, а не по нескольким, как у комбинированных детекторов, и, кроме того, делает предельно понятной расстановку таких детекторов. Например, дымовой адресно-аналоговый извещатель с тепловым сенсором при мультикритериальной обработке в режиме HPO остается дымовым извещателем с улучшенными характеристиками обнаружения открытых очагов, что подтверждается при сертификационных испытаниях. Но никаких оснований требовать установки таких извещателей по нормам тепловых нет, в отличие от комбинированных дымовых-тепловых.

Если адресно-аналоговые газовые СО-извещатели с тепловым сенсором при мультикритериальной обработке в режиме ССО пройдут все испытания на тестовые очаги для дымовых извещателей, то также могут быть установлены по нормам дымовых извещателей. Очевидно, в приведенных примерах при мультикритериальной обработке не обеспечивается защита дымового канала от помеховых воздействий. Наличие сенсоров только двух типов не позволяет более достоверно идентифицировать пожароопасную ситуацию. Максимально широкие возможности по повышению достоверности сигналов "Пожар" с расширением спектра обнаруживаемых очагов предоставляется при одновременном анализе оптической плотности среды, концентрации угарного газа СО и температуры.

 

Высокодостоверные режимы обработки информации

Примером мультисенсорных алгоритмов обработки удельной оптической плотности среды, концентрации угарного газа и температуры, полученных от адресно-аналогового дымового-СО-теплового детектора, являются экспертные алгоритмы – универсальный мультисенсорный (Universal Multi-Criteria Sensor) и высокодостоверный (Resilient Mode) режимы.

Раннее обнаружение различных очагов пожара при минимуме ложных тревог в тяжелых условиях эксплуатации – ценное качество пожарного детектора, компенсирующее его высокую стоимость при эксплуатации на многих объектах, где ложная тревога связана со значительными прямыми финансовыми убытками или с косвенными через имиджевые потери, да и на любом объекте частые ложные тревоги исключают адекватную реакцию при пожаре.

Набор сенсоров – дымовой, СО и тепловой (рис. 1) – является универсальным для защиты различных объектов при отсутствии ложных срабатываний даже в сложных условиях при наличии помеховых воздействий. Выявление сочетания сравнительно небольших концентраций дыма с некоторым повышением температуры окружающей среды обеспечивает высокую достоверность обнаружения открытых очагов на ранней стадии. 

 

 

Рис. 1. Конструкция дымового-СО-теплового извещателя:

1, 2 – светодиод и фотодиод оптического канала; 3 – СО-сенсор;

4 – тепловой сенсор; 5, 6 – светодиод и фотодиод дистанционного ИК-канала

 

Наличие газового канала СО позволяет повысить эффективность обнаружения тлеющих очагов и распознавать дым, исключив ложные тревоги от пара, аэрозолей, театрального дыма, пыли. Повышение оптической среды при отсутствии угарного газа СО позволяет точно классифицировать помеховые воздействия, не связанные с пожароопасной обстановкой и т.д.

Кроме того, обеспечивается расширение спектра обнаруживаемых очагов, например, кроме четырех типов тестовых очагов для дымовых извещателей, адресно-аналоговые дымовые-СО-тепловые детекторы в мультисенсорных режимах Universal и Resilient обнаруживают с двойным запасом по времени стандартный тестовый очаг TF8 (горение декалина С10Н18) – низкотемпературный очаг с черным дымом. Этот очаг обнаруживается также в мультикритериальном режиме НРО по дымовому и тепловому сенсорам (см. таблицу).

 

Таблица. Обнаружение тестового очага TF8 (горение декалина С10Н18)

в зависимости от режима обработки

Режим

детектора

Время

активации, с

Параметры

m, дБ/м

Y, отн. ед.

?Т, °С

СО, ppm

Режим 0

– мультисенсорный

универсальный

1

375

0,924

3,572

4,5

18,3

2

370

0,983

3,053

4,6

17,8

3

425

1,072

3,924

4,6

19,2

4

379

0,905

3,647

4,5

18,0

Режим 1

– мультисенсорный

высокодостоверный

1

520

1,168

4,214

4,8

20,7

2

475

1,108

3,950

5,1

20,2

3

520

1,168

4,214

4,8

20,7

4

444

1,056

3,760

4,6

19,4

Режим 3

– HPO

мультикритериальный

(дымовой с тепловым)

1

515

1,188

4,308

4,8

20,5

2

475

1,108

3,950

5,1

19,6

3

515

1,188

4,308

4,8

20,5

4

440

1,054

3,840

4,6

19,4

Окончание теста

1047

1,925

6,009

6,3

33,9

Чтобы получить возможность использования обработки информации по нескольким сенсорам, к адресно-аналоговому мультисенсорному детектору предъявляются требования высокой точности измерения величин контролируемых факторов в реальном масштабе времени. Для обеспечения этого требования дымовая камера должна иметь хорошую вентилируемость при малых скоростях воздушных потоков. Любая дымовая камера имеет какое-то аэродинамическое сопротивление, и для исключения обтекания воздушными потоками пожарного извещателя корпус имеет вертикальные пластинки, которые направляют воздушные массы в дымовую камеру, к сенсору СО и термистору (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Вертикальные направляющие дымо-газо-теплозахода

адресно-аналогового извещателя

 

Кроме того, тепловой сенсор должен быть практически безынерционным, то есть иметь минимальную массу для точного измерения изменения температуры. Без выполнения этих требований обеспечить раннее обнаружение загораний невозможно, поскольку начальные этапы развития пожароопасной ситуации сопровождаются незначительными выделениями тепла и слабыми воздушными потоками. Пожарные извещатели небольших размеров, обтекаемой формы с малой площадью дымозахода и с тепловыми сенсорами значительной массы длительное время не обнаруживают ни наличие дыма, ни повышение температуры, причем эти недостатки конструкции не могут быть скомпенсированы никакими схемотехническими решениями. А низкая точность измерения различных факторов не позволяет получить достоверную общую оценку обстановки.

 

Мультирежимность обработки аналоговой информации

Адресно-аналоговое построение позволяет использовать широкий набор режимов обработки аналоговых величин контролируемых факторов, вплоть до формирования по аналоговой информации от одного извещателя трех виртуальных разнотипных извещателей с различными адресами.

 

Режимы обработки для извещателей с тремя сенсорами

От дымо-СО-теплового адресно-аналогового детектора информация в панели может обрабатываться в 7 режимах:

  • Режим 0 – универсальный мультисенсорный (Universal Multi-Criteria Sensor).
  • Режим 1 – высокодостоверный мультисенсорный (Resilient Mode).
  • Режим 2 – тепловой максимально-дифференциальный, класс A1R.
  • Режим 3 – мультикритериальный HPO дымовой с тепловым сенсором.
  • Режим 4 – мультикритериальный газовый с тепловым сенсором CCO.
  • Режим 5 – токсичный газ СО (по EN 50291).
  • Режим 6 – мониторинг качества воздуха на автостоянке (Car Park Monitoring).

Универсальный мультисенсорный режим (Universal Multi-Criteria Sensor) обеспечивает скорейшее обнаружение широкого спектра пожароопасных ситуаций при обработке информации по всем трем сенсорам. Высокодостоверный мультисенсорный режим (Resilient Mode) – более высокую устойчивость к помеховым воздействиям и раннее обнаружение различных очагов пожара при минимуме ложных тревог в тяжелых условиях эксплуатации. Причем в этих двух режимах панель идентифицирует воздействие пара, пыли и аэрозолей как помеховые воздействия и исключает ложные тревоги. Режим 2 тепловой A1R – стандартный режим обработки температуры по тепловому сенсору с характеристиками теплового максимально-дифференциального извещателя класса A1R. Мультикритериальные режимы HPO (High Performance Optical) – высокоэффективный оптический – по дымовому и тепловому сенсору (газовый СО сенсор не используется) и компенсированный газовый СО (Compensated CO) по газовому СО и тепловому сенсору (дымовой сенсор не используется) были рассмотрены выше.

В режиме 5 контроля токсичного газа используется только газовый сенсор, и могут программироваться пороги концентрации угарного газа – 30, 45, 50, 90 и 100 ppm (рис. 3). В режиме 6 мониторинга состава воздуха на автостоянке адресно-аналоговый детектор работает в сплит-режиме и представляется в системе в виде трех виртуальных извещателей (Split Device) с различными адресами, которые приписываются к различным зонам. По двум адресам обеспечивается контроль токсичного газа с запрограммированными порогами в диапазоне от 25 до 100 ppm с дискретом 5 ppm, по первому адресу – порог предтревоги (по умолчанию 25 ppm), по второму – порог тревоги (по умолчанию 75 ppm) по концентрации угарного газа СО, а по третьему адресу формируется виртуальный тепловой пожарный извещатель класса A1R. 

 

Рис. 3. Программирование порогов

контроля токсичного газа

 

Адресно-аналоговый дымо-СО-тепловой извещатель может конфигурироваться и в других сплит-режимах – рассматриваться как три виртуальных извещателя – сплит-устройство, но с некоторыми ограничениями. Если по адресу А определен какой-либо из режимов пожарного извещателя 0, 1, 2, 3 или 4, то по адресам В и С также могут быть выбраны только режимы пожарного извещателя – любые режимы из 0, 1, 2, 3 или 4. Если по адресу А выбран режим 5 (токсичный газ СО), то по адресам В и С могут быть выбраны только режимы 2 и 3, то есть без использования сенсора СО. Это ограничение появляется из-за того, что сенсор CO не может быть использован одновременно для контроля токсичного газа и для обнаружения пожара, поскольку в этих режимах величина концентрации угарного газа СО измеряется в различных диапазонах.

 

Режимы обработки для извещателей с двумя сенсорами

Широкие возможности по выбору режимов обработки имеются также при использовании адресно-аналоговых извещателей с двумя сенсорами. Например, аналоговые величины удельной оптической плотности среды и температуры дымо-теплового извещателя могут обрабатываться в панели в следующих режимах:

  • Режим 1 – только дымовой (чувствительность высокая/нормальная/низкая).
  • Режим 2 – мультикритериальный HPO дымовой (чувствительность высокая/нормальная/низкая).
  • Режим 3 – комбинированный: дымовой (чувствительность высокая/нормальная/ низкая) – тепловой максимальный на 60 °C, класс A2S по EN 54-5.
  • Режим 4 – тепловой максимально-дифференциальный, класс A1R.
  • Режим 5 – тепловой максимальный на 60 °C, класс A2S по EN 54-5.
  • Режим 6 – комбинированный: мультикритериальный HPO дымовой (чувствительность высокая/нормальная/низкая) и тепловой максимальный на 60 °C, класс A2S по EN 54-5.

Можно обратить внимание, что в режиме 6 информация об изменении температуры используется двояко: при формировании мультикритериального режима обработки дымового канала и отдельно по стандартному алгоритму теплового извещателя класса A2S. Таким образом, в режиме 6 реализуется одновременно и комбинированный и мультикритериальный извещатель.

 

Почему в ГОСТ Р 53325 нет извещателей класса A2S ?

Чем отличается класс тепловых извещателей A2S по европейскому стандарту EN 54-5 от класса тепловых извещателей А2 по ГОСТ Р 53325? Этот вопрос касается различий методов борьбы с ложными срабатываниями. Тепловые детекторы с индексом S являются прямой противоположностью дифференциальных тепловых извещателей с индексом R.

Если дифференциальные тепловые извещатели должны активизироваться при достаточно быстром нарастании температуры до достижения их максимального порога, то детекторы с индексом S не должны срабатывать при резких скачках температуры, пока ее значение не достигает порога, что подтверждается соответствующими испытаниями. Например, детекторы класса A2S сначала выдерживают при температуре 5 °C, а затем помещают в воздушный поток с температурой 50 °C.

То есть воздействие на детектор класса A2S скачка температуры на 45 °C не должно вызывать ложного срабатывания. В адресно-аналоговой системе данный режим реализуется программно, в режиме 5 тепловой максимальный – на 60 °C, класс A2S по EN 54-5 панель не реагирует на любые скачки температуры, пока ее значение не достигнет величины 60 °C. Такой режим рекомендуется использовать в зонах, где возможны значительные перепады температуры в нормальных условиях, таких как котельные, кухни и т.п.

Кроме того, один адресно-аналоговый дымо-тепловой извещатель может быть сконфигурирован в виде двух виртуальных извещателей с двумя адресами в сплит-режиме. При этом по одному адресу можно реализовать извещатель с режимом 1 или 2, а по второму адресу – извещатель с режимом 4 или 5. То есть по одному адресу будет сконфигурирован дымовой извещатель или мультикритериальный дымовой извещатель НРО, а по другому адресу – тепловой максимально-дифференциальный извещатель класса A1R или тепловой максимальный на 60 °C класса A2S.

Повышение класса извещателя (традиционный пороговый, интеллектуальный с регулировкой чувствительности и контролем запыления, адресно-аналоговый) требует не только усложнения схемотехники, но и более высокого уровня проработки конструкции извещателя, дымовой камеры и оптопары. В противном случае стабильность чувствительности и эффективность извещателя практически не будет отличаться от более простых моделей.

Реализация адресно-аналоговых извещателей требует высочайшего уровня проработки их конструкции, только в этом случае возможно получить преимущества, присущие адресно-аналоговым системам.

Действующая в настоящее время нормативная база не позволяет разделить пожарные извещатели по классам в соответствии с их эффективностью. Необходимо ввести дополнительные требования для проверки стабильности чувствительности и диапазона контролируемой удельной оптической плотности для исключения возможности сертификации "адресно-аналоговых" извещателей, реализующих только принцип действия.

Просмотров: 1434

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