Адресно-аналогові пожежні сповіщувачі

Опубліковано в журналі «Системи Безпеки» № 6 за 2003 рік.
В.В. Овчинников
кандидат технічних наук

У процесі розвитку будь-якої техніки настає момент, коли необхідно призупинитися для того, щоб озирнутися і оцінити пройдений шлях, зрозуміти наше місце на ньому і визначити напрямки подальшого розвитку. На мій погляд, такий момент настав сьогодні в області створення технічних засобів пожежної сигналізації. Спробуємо простежити шляхи розвитку цієї техніки і систематизувати те, що створено.

ЗМІСТ:
1. Про класифікацію систем пожежної сигналізації
2. Історія розвитку
3. Чим визначається надійність системи сигналізації?
4. Один пожежний сповіщувач замість двох
5. Висновок

1 . Про класифікацію систем пожежної сигналізації

Сучасні системи пожежної сигналізації (СПС) виконують функції збору і обробки інформації, управління системами автоматичного гасіння пожежі та інженерними системами будівлі. Одним з найважливіших елементів систем сигналізації, яка визначає рівень розвитку цієї техніки, є пожежні сповіщувачі. Сповіщувачі вимірюють величину контрольованого фактора пожежі і передають інформацію на приймально-контрольний прилад (ПКП). У зв'язку з цим класифікація СПС відображає основні принципи роботи сповіщувачів та їх взаємодії з ПКП.

Питання класифікації систем пожежної сигналізації (таблиця 1) вперше порушено в нормах пожежної безпеки НПБ 58-97 «Системи пожежної сигналізації адресні», згідно з якими СПС за принципом отримання інформації про контрольований факторі пожежі поділяються на дискретні (порогові) і аналогові, а за типом зв'язку з сповіщувачем на адресні і неадресні. При цьому адресним, на відміну від неадресного, називається «пожежний сповіщувач, який передає на ПКП код своєї адреси разом з повідомленням про пожежу».

Табл.1. Типи систем пожежної сигналізації і час їх розробки

Неадресні Адресні Порогові (дискретні) 60-ті роки 80-і роки Аналогові 2003р. 80-і роки

У порогових системах сигналізації сповіщувачі визначають перевищення контрольованим фактором пожежі певного жорстко встановленого порогу і передають на ПКП повідомлення про пожежу, при цьому відсутність сигналу вважається умовою нормальної роботи. Аналогові системи сигналізації - більш інформативні, вони проводять математичну обробку виміряної «кількісної характеристики контрольованого фактора пожежі» з метою отримання більш повної інформації про події, що відбуваються.

Питання про визначення аналогового сповіщувача сьогодні є предметом спору, тому зупинюся на ньому докладніше. Термін «аналоговий» відносять до еволюційних фізичним величинам на відміну від дискретних величин, що змінюються стрибкоподібно. Визначення для неадресних аналогових сповіщувачів сьогодні не наведено ні в одному документі. Для адресних аналогових сповіщувачів в НПБ 58-97 зазначено, що вони повинні передавати виміряний ними значення контрольованого фактора пожежі на ПКП, який проводить аналіз даних і приймає рішення про виникнення пожежі. Хочу звернути увагу на протиріччя останньої формулювання наведеного трохи вище визначенню адресного сповіщувача з тих же НПБ 58-97, де фактично сказано, що рішення про виникнення пожежі приймає сповіщувач.

Причиною спірної ситуації очевидно стало те, що визначення намагалися дати не системі сигналізації, а сповіщувача, тобто сповіщувач фактично розглядали як самостійну одиницю, у відриві від системи сигналізації, частиною якої він є. Якщо дивитися з позиції системи як нерозривного цілого, то питання про те, хто приймає рішення - ПКП або сповіщувач, не є принциповим моментом і не впливає на визначення аналогової системи сигналізації та, відповідно, сповіщувача. І дійсно, подивимося схему роботи аналогової системи сигналізації на рис.1. Вона однакова в обох випадках, і питання тільки в тому, де розташувати аналізатор. Сьогодні техніка дозволяє розташувати його і в сповіщувачі - і це дає можливість розвантажити лінії зв'язку від непомірних потоків інформації, збільшити їх перешкодозахищеність і швидкодію системи. Серед сучасних рішень можна знайти приклади систем, в яких аналізатор розташований в ВКП (ESMI, Honeywell), і в яких він розташований в сповіщувачі (Bosch, «інтерактивні сповіщувачі» системи Algo Rex фірми Cerberus).

Серед сучасних рішень можна знайти приклади систем, в яких аналізатор розташований в ВКП (ESMI, Honeywell), і в яких він розташований в сповіщувачі (Bosch, «інтерактивні сповіщувачі» системи Algo Rex фірми Cerberus)

Мал. 1.

Що стосується вимірювання «кількісної характеристики контрольованого фактора пожежі», то це роблять і порогові системи сигналізації. Відмінність їх від аналогових тільки в способі логічної обробки сигналу: простому, на перевищення порога, або більш складному, заснованому на спеціальних алгоритмах.

У зв'язку з вищевикладеним для аналогової системи сигналізації можна запропонувати наступне визначення: аналогової називається система пожежної сигналізації, в якій проводиться вимірювання кількісного значення контрольованого фактора пожежі і його логічна обробка по заданим алгоритмам з метою підвищення достовірності виявлення пожежі.

Звертаю увагу, що дане визначення відноситься не до сповіщувача, а до системи пожежної сигналізації. Насправді для нас важливим є виконання функції системою в цілому, а конкретний спосіб розподілу обов'язків між сповіщувачем і ПКП має другорядне значення.

2 . Історія розвитку

Ще одна проблема, характерна для найбільш широко поширених оптичних димових сповіщувачів - це накопичення в процесі експлуатації в робочій камері пилу, що призводить до підвищення рівня нульового сигналу (на пил сповіщувач реагує так само, як на дим), і різниця між новим рівнем нуля і жорстко заданим порогом спрацьовування зменшується. В результаті чутливість сповіщувача до диму зростає, що призводить до помилкових спрацьовувань.

На наступному етапі розвитку техніки в зв'язку з потребою обладнання системами сигналізації все більших і складних за структурою об'єктів з'явилися адресні системи сигналізації. Вони дозволили різко скоротити кількість ліній зв'язку на об'єкті і здійснювати цифровий обмін інформацією між сповіщувачами і ПКП по одній адресній шині. Це був серйозний прорив, який скоротив витрати на монтаж та обслуговування обладнання, зробив реальним створення і підтримання працездатності великих систем сигналізації. Що стосується принципу отримання інформації про контрольований факторі пожежі, то в більшості адресних систем сигналізації він був збережений, а значить, збережені були і всі недоліки, властиві пороговим извещателям - в першу чергу низька надійність систем сигналізації, обумовлена відсутністю на ПКП інформації про працездатність сповіщувача. Проте, сьогодні значна частина великих об'єктів в Росії обладнується адресними пороговими системами сигналізації завдяки вдалому поєднанню переваг адресних систем і низької вартості сповіщувачів. Це, як правило, системи із зовнішнім адресацією, що організовуються за допомогою адресних модулів і міток, до яких підключаються сповіщувачі або цілі шлейфи сигналізації.

Практично одночасно з граничними адресними системами сигналізації були розроблені і адресно-аналогові системи, які будувалися за схемою, показаної на рис.1 зліва. Дійсно, вже якщо була вирішена настільки складне завдання організації цифрового обміну інформацією між ПКП і периферійними пристроями, то прямий сенс використовувати його не тільки для передачі адреси, а й для передачі кількісного значення контрольованого фактора пожежі, виміряного сповіщувачем. У цей момент у розробників виникли запаморочливі очікування досягнення нової якості системи за рахунок отримання цінної інформації про стан об'єкту, що охороняється - тому її необхідно було передати по лініях зв'язку на пульт управління системою для того, щоб ПКП міг детально її вивчати, прогнозувати і контролювати ситуацію на об'єкті . До сих пір виробники в рекламних виданнях декларують незвичайні переваги адресно-аналогових систем сигналізації, які найчастіше зводяться до турботи про курців: «пороги спрацьовування адаптуються до кожного приміщення і змінюються в залежності від часу доби, днів тижня для виключення помилкових спрацьовувань від сигаретного диму» . Але чи варто платити так дорого за ці зручності? Не треба забувати також, що допустимий діапазон чутливості димових сповіщувачів досить вузький: 0,05 ÷ 0,2 дб / м, тому, щоб керувати чутливістю і не виходити за межі діапазону, необхідно сповіщувач перетворити в точний вимірювальний прилад з високою температурною стабільністю і регулярними перевірками - а це теж дороге задоволення.

Інша деклароване перевагу. Якщо розташувати аналізатор в ПКП, то є можливість групової обробки інформації від різних сповіщувачів, наприклад, побудови полів поширення задимленості. Де це може бути потрібно? Може бути, на спеціальних промислових об'єктах, де можливо утримувати персонал, керуючий подібною технікою. Для звичайних об'єктів немає необхідності перевантажувати центральний контролер, організовувати потужні потоки інформації по лініях зв'язку, знижуючи їх перешкодозахищеність - але ж саме так і працює більшість сучасних систем пожежної сигналізації . Спробуємо уявити собі побудовану аналогічним чином систему охоронної сигналізації - ця техніка близька за призначенням і розвивалася паралельно. "Інтелект" в сучасних системах зосереджений в извещателях: вони повністю проводять весь аналіз ситуації, навіть відрізняють тварин вагою 30кг від таких же, але вагою 20кг. Уявіть, якщо цим буде займатися центральний контролер, до якого підключені сотні таких сповіщувачів. Швидкість реакції точно буде втрачена.

Однак ейфорія з роками пройшла, і який же сухий залишок? Що реально отримує замовник за свої (немаленькі) гроші, встановивши замість порогової адресно-аналогову систему? Виявляється, є всього лише одна перевага, що має значення на практиці - це можливість досягнення високої надійності функціонування системи сигналізації. Чим вона визначається? Сучасні аналогові сповіщувачі на відміну від порогових здатні проводити самодіагностику: контролювати працездатність оптичного каналу, відстежувати процес накопичення пилу в оптичній камері, а також здатні передавати сигнал про несправності на ПКП. Виявляється, насправді нам не вистачало всього лише однієї одиниці інформації, яку треба передавати на прилад. Варто задуматися, а наскільки необхідно постійно перевантажувати прилад і лінії зв'язку потоками інформації, як це відбувається в адресно-аналогових системах, щоб отримувати інформацію другорядного характеру, яка в переважній більшості випадків виявляється незатребуваною? Тим більше що коштує все це дуже недешево.

Як би відповіддю на це питання з'явилися розроблені недавно неадресні аналогові сповіщувачі «ОДИН ДОМА». Вони володіють внутрішнім інтелектом: коректують чутливість у міру запилення робочої камери, визначають момент виникнення неприпустимого рівня запиленості, отримують інформацію про працездатність всіх вузлів сповіщувача, включаючи димовий канал, передають на ПКП не тільки сигнал про пожежу, але і сигнал про несправності. Сповіщувачі працюють в традиційному шлейфі сигналізації з будь-яким променевим ПКП, передають сигнал «Пожежа» звичайним для цих приладів способом, а для передачі сигналу «Несправність» використовують імітацію несправності шлейфа сигналізації. У разі виявлення несправності сповіщувач розриває шлейф сигналізації, а обрив шлейфу зобов'язаний визначати будь-який пожежний ПКП. Інтелектуальні ПКП останнього покоління навіть вміють розрізняти сигнали про несправності сповіщувача і обриві шлейфу (ПКП «Мінітронік 24»).

При невеликій кількості приміщень таке технічне рішення ненабагато ускладнює ідентифікацію несправного сповіщувача (адже існує ще індикатор самого сповіщувача, а при необхідності і виносний індикатор) і окупається низькою вартістю системи сигналізації.
Аналогові неадресні системи сигналізації є оптимальним рішенням для малих і середніх об'єктів - шкіл, медустанов, офісів, магазинів і т.д., де застосування адресно-аналогових систем економічно не виправдане, а застосування граничних сьогодні вже не забезпечує достатній рівень захисту від пожежі.

Але повернемося до питання надійності.

3 . Чим визначається надійність системи сигналізації?

Характеристикою надійності окремого сповіщувача є час напрацювання на відмову або зворотна йому функція - ймовірність відмови. Зазвичай цей підхід поширюють і на СПС, тобто вважають, що надійність системи сигналізації визначається надійністю входять до неї сповіщувачів, і загальна ймовірність відмови є твором їх ймовірностей відмови.

Це односторонній погляд на проблему, яка враховує участь людини в процесі експлуатації. Поняття надійності СПС якісно відрізняється від поняття надійності сповіщувача тим, що існує можливість відновлення системи шляхом заміни відмовили сповіщувачів на справні. Безумовно, якщо людина не має можливості відновлювати систему, наприклад, вона недоступна тривалий час у зв'язку з умовами виробництва (не обслуговуються або автономні системи, спецвиробництва і т.д.) або це бистропротекающие процеси і т.п., то підхід до оцінки надійності системи тільки за ймовірністю відмови складових її елементів є виправданим. Однак в інших випадках людина в міру виникнення відмов може їх усувати і підтримувати систему в робочому стані. Ефективність цього процесу характеризується часом відновлення системи сигналізації, яке складається з часу виявлення несправності і часу її усунення. Тепер спробуємо порівняти дві ситуації на предмет надійності: в одному випадку система сигналізації побудована на извещателях з дуже малою ймовірністю відмови, але автоматичне виявлення несправності відсутня, а в іншому ми виявляємо несправності практично миттєво. Так як ймовірність відмови ніколи не дорівнюватиме нулю, то в першому випадку на об'єкті будуть присутні в більшій або меншій кількості безконтрольні вийшли з ладу сповіщувачі, і дізнаємося ми про це тільки під час чергової перевірки, тобто через 6 місяців! В одному випадку імовірнісний процес, який ми повністю контролювати не можемо, а в іншому - гарантована працездатність системи в кожен момент часу.