Без ложной скромности

27 августа 2018, 16:22    781

Комбинированные пожарные извещатели стали недешевой, но неотъемлемой частью современных адресно-аналоговых пожарных систем с низким процентом ложных срабатываний. Пока в российском сегменте мультисенсоров доминируют зарубежные производители. Однако отечественные вендоры  настолько привыкли считать рынок пожарных извещателей своей вотчиной, что, несомненно, скоро
догонят и усовершенствуют технические решения конкурентов. 

Стратегия создания любой современной системы пожарной сигнализации заключается в обеспечении максимально раннего обнаружения очага возгорания при минимальном количестве ложных срабатываний.

Такой подход в сочетании с применением автоматических средств пожаротушения позволяет свести к минимуму материальный ущерб и исключить человеческие жертвы. Успехи в реализации этой стратегии во многом зависят от прогресса в создании пожарных извещателей. Одним из наиболее высокотехнологичных решений в этой области считаются комбинированные, или мультисенсорные, датчики.

Комбинированный (мультисенсорный) извещатель — устройство, в котором объединены две и более технологии распознавания очага пожара.

КОМБИНИРОВАННЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ПОЖАРНЫЕ ИЗВЕЩАТЕЛИ

Достоверное раннее обнаружение очага в реальных условиях представляет собой сложную техническую задачу. Трудности обусловлены различными типами горения (6 типов по ГОСТ Р 50898-96), приходится также учитывать состояние извещателей (загрязнение, изменение характеристик сенсоров) и негативное влияние среды (запыленность, пар, иней). Кроме того, распознавание затрудняется тепловыми и электромагнитными помехами действующего оборудования как внутри контролируемых зон, так и снаружи.

При таких условиях обеспечить раннее обнаружение без ложных срабатываний применением одной технологии распознавания удается далеко не всегда.

Например, оптоэлектронный извещатель дыма может ошибочно выдать сигнал «пожар» при появлении пыли, но не «заметить» открытого бездымного пламени, а температурный датчик не отреагирует на медленно тлеющие материалы в больших помещениях. 

Эффективность или оптимальность автоматического пожарного извещателя рассматривается как суммарный показатель двух характеристик — чувствительности и помехоустойчивости. Первая определяет скорость обнаружения очага возгорания, а от второй зависит количество ложных срабатываний. Соответственно, повышение любой из характеристик будет прогрессом в области пожарных извещателей. При этом характеристики тесно взаимосвязаны.

Любая попытка повысить чувствительность (для более раннего обнаружения) делает детектор более восприимчивым к помехам и, как следствие, требует дополнительных мер по защите от ложных срабатываний. В целом контроль по дополнительным признакам помогает решить проблему раннего обнаружения. Но не все так просто.

Таблица 1 показывает, что, группируя различные типы сенсоров по схеме «И» (последовательно), можно добиться повышения помехоустойчивости. Однако такая схема будет срабатывать по последнему достигшему порога сигналу, что может слишком затянуть время распознавания, а то и вовсе исключить срабатывание. В связи с этим, увы, простое объединение сенсоров по схеме «И» не решает проблемы.

В результате совершенствование комбинированных датчиков идет тремя путями. Первый наиболее простой и короткий — объединение по схеме «ИЛИ» (параллельно). Больших достижений это не сулит, но в ряде случаев позволяет существенно выиграть время при обнаружении пожара. Например, если предполагается появление двух признаков, но неизвестно, какой возникнет раньше, то комбинированный детектор сработает по первому, достигшему порога. Извещатели такого типа недороги и широко представлены на рынке отечественными и зарубежными производителями.

Другой путь повышения эффективности извещателя предполагает организацию сложных вариантов с логической схемой «И». В частности, один из способов заключается в автоматическом снижении порога по второму признаку, если есть рост контролируемого параметра по первому. Такой прием позволяет компенсировать недостатки схемы «И». Применение сложной мажоритарной логики с увеличением числа анализируемых признаков также может дать существенный эффект увеличения обнаруживающей способности и/или снижения вероятности ложного решения.

В таблице 2 в качестве примера приведены расчетные значения вероятности обнаружения очага пожара и вероятность ложного срабатывания объединенных сенсоров при равновероятном появлении анализируемых признаков.

Третий путь основан на применении сложных алгоритмов анализа по двум и более признакам. Для этого сигналы каждого канала переводятся в цифровую форму, далее определяется функция, по которой они изменяются во времени, затем эта функция анализируется, сравнивается с шаблонами (сигнатурами) пожаров, после чего принимается решение.

При проектировании автоматических пожарных сигнализаций применяются все три типа комбинированных извещателей. Исследования подтвердили, что объединение в одном извещателе сенсоров различного типа повышает эффективность распознавания при снижении процента ложных тревог. Например, в США в 2008–2009 годах эксперты NFPA (National Fire Protection Association — Национальная ассоциация противопожарной защиты) после серии экспериментов пришли к выводу: «как правило, двойные детекторы тлеющего очага и открытого пламени реагируют раньше, чем ионизационный и фото-электрический сенсоры по отдельности».

В России идея применения комбинированных извещателей также считается прогрессивной. По мнению профессора кафедры пожарной автоматики Академии ГПС МЧС России доктора технических наук Анатолия Членова, применение комбинированных извещателей позволяет объединить положительные качества отдельных видов одноканальных извещателей и в значительной степени исключить их недостатки.

В Европе комбинированные извещатели тоже завоевывают популярность, и все крупные компании разрабатывают и производят их различные варианты. К настоящему времени компании прошли путь от первых простейших пороговых конструкций дым/тепло до мультисенсорных адресно-аналоговых микропроцессорных детекторов с полностью цифровым обменом информацией (протокол АР200) между извещателем и ПКП. Максимальное число технологий распознавания, объединяемых в одном извещателе, достигает четырех.

АДРЕСНЫЕ И АДРЕСНО-АНАЛОГОВЫЕ КОМБИНИРОВАННЫЕ ИЗВЕЩАТЕЛИ

На российском рынке представлены неадресные, адресно-пороговые (адресные) и адресно-аналоговые комбинированные извещатели. Неадресные системы ПС имеют множество недостатков и считаются устаревшими, поэтому они для таких систем в данном обзоре не рассматриваются. 

Деление на адресные и адресно-аналоговые проводится по функции передачи значения контролируемых величин в ПКП. Если такая возможность не предусмотрена, то извещатель относят к просто адресным, если схема извещателя обеспечивает передачу контролируемых величин, то его следует считать адресно-аналоговым. При этом передаваться может как аналоговый, так и цифровой сигнал. Подавляющее большинство новой адресно-аналоговой продукции поддерживает цифровые протоколы обмена.

В частности, адресно-аналоговые извещатели производства компаний System Sensor, Honeywell, ESMI, Notifier, Labor Strauss, FCI работают по полностью цифровому протоколу АР200. Извещатели компании Bosch, разработанные для сетей LSN, также имеют встроенные цифро-аналоговые преобразователи и контроллеры для последовательной передачи данных в ПКП.

Важным моментом, характеризующим новые протоколы обмена и, соответственно, извещатели под них, нужно считать работу по прерываниям. Обмен по прерыванию делает ненужным постоянный циклический опрос всех извещателей, который практикуется в адресно-аналоговых пожарных сигнализациях предыдущего поколения. Контрольный прибор быстро определяет извещатель, выставивший сигнал прерывания, и считывает с него всю информацию о состоянии контролируемой зоны. Такой режим значительно разгружает линии, не требует высоких скоростей передачи и в итоге позволяет сделать сами линии намного длиннее.

СТАНДАРТЫ

В России, Европейском союзе и США нет отдельных стандартов по комбинированным извещателям, требования к ним изложены в общих нормативах по средствам пожарной автоматики. В ЕС ориентируются главным образом на национальный немецкий стандарт EN-54, в США это серия UL (UL 268 и др.), в РФ — это ГОСТ Р 53325-2012, Нормы пожарной безопасности (НПБ) и Свод правил СП 5.13130.2009 с Изм.№1. В ГОСТ Р 53325-2012 комбинированные пожарные извещатели выделены в отдельный вид при классификации по виду контролируемого признака пожара — п.4.1.1.3. Требования и программа испытаний для них определяются в соответствии с требованиями к извещателям, входящим в их состав.

Следует отметить устаревшие положения СП 5.13130 2009 года. В соответствии с ними проектировщики должны ставить комбинированные извещатели в случае, если не определен преобладающий признак пожара, а в остальных ставятся некомбинированные извещатели по преобладающему признаку. Таким образом полностью игнорируется возможность более раннего и достоверного обнаружения пожара с помощью мультисенсорных извещателей.

ВИДЫ КОМБИНИРОВАННЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЕЙ

Как уже сказано выше, основная цель объединения сенсоров в комбинированный датчик — снижение количества ложных срабатываний при более раннем обнаружении тревожного события. Исходя из этого используются различные комбинации сенсоров (см. рис. 1).

Комбинированные извещатели  дым/тепло 
Первая по популярности комбинация сенсоров. Дымовой канал современных комбинированных извещателей отличается оптической камерой, не дающей отраженного сигнала от стенок, конструкция предусматривает автоматический контроль запыленности, компенсацию дрейфа, индикацию состояния и режима работы и пр. В последних разработках компаний Bosch и Siemens применяются оптоэлектронные сенсоры нового типа. Они позволяют фиксировать излучение, рассеянное не только крупными дымовыми частицами тлеющих очагов (черный дым), но и мельчайшими частичками светлого дыма открытого пламени. Сенсоры ASA компании Siemens контролируют сигнал по двум углам рассеяния (60 и 120 °С), дымовые сенсоры с технологией Dual-Ray контролируют сигнал рассеяния на двух частотах ИК-спектра. В том и другом случае используется зависимость интенсивности рассеянного излучения от размеров частиц, угла рассеивания и частоты излучения. Благодаря такой конструкции и микропроцессорной обработке сигналов извещатели обеспечивают раннее обнаружение с высокой степенью достоверности.

Тепловой канал комбинированных сенсоров, как правило, максимально дифференциальный* и обеспечивает контроль по величине и скорости увеличения температуры. Seconet, Jablotron или System Sensor, выпускают изделия с возможностью независимого контроля по каждому из каналов. Благодаря микропроцессорной обработке сигналов комбинированные извещатели дым/тепло обеспечивают раннее обнаружение с высокой степенью достоверности.

Извещатели дым/СО и тепло/СО

Комбинированные датчики с таким набором сенсоров появились благодаря прогрессу в разработке детекторов угарного газа. В большинстве конструкций используются электролитические датчики с относительно небольшим сроком службы, но в ближайшее время ожидается появление коммерческих вариантов полупроводниковых детекторов СО. Это позволит заметно улучшить конструкцию комбинированных извещателей с сенсором обнаружения угарного газа.

Применение канала СО существенно расширяет возможности распознавания очагов горения. Контроль по угарному газу позволяет более достоверно определять факт горения. Например, повышение температуры, сопровождаемое ростом концентрации СО, уже никак не может оказаться помехой.
Извещатели с каналом СО на российском рынке предлагают Bosch, «Плазма-Т», ESMI, Siemens, Esser, System Sensor и ряд других. 

Комбинированные извещатели дым/тепло/СО

Извещатели такого типа относят уже к мультисенсорным, или мультикритериальным. Извещатели дым/тепло с современными оптико-электронными и тепловыми максимально дифференциальными сенсорами сами по себе достаточно эффективны, но добавление третьего канала по угарному газу сводит вероятность ложных срабатываний почти к нулю. Извещатели такого типа для российского рынка выпускают Tyco (FC460PС, ZETTLER 850PC), Esser (модель 802473 в серии IQ8Quad) и Siemens (OOHC740ASA).

Комбинированные извещатели дым/тепло/пламя

Наличие трех каналов распознавания позволяет фиксировать горение всех типов с высокой степенью достоверности. На российском рынке предлагаются извещатели с такой комбинацией каналов разработки компании System Sensor (22051TLE[I]-[IV]), ESMI (также 22051TLE) и «Плазма-Т». Для распознавания по пламени в них используется ИК-сенсор. Устройства поддерживают протокол АР200 (Advanced Protocol).
Комбинированные извещатели дым/тепло/пламя/СО
Четырехканальные комбинированные извещатели производятся компаниями System Sensor и ESMI (модель ESMI 2251CTLE). Извещатель поддерживает цифровой протокол обмена АР200, допускает независимое управление каналами, тонкую настройку по семи категориям помещений, есть режим интерактивного обучения. Извещатели с такой комбинацией сенсоров способны обнаружить пожар в помещениях с дымом, паром, вспышками и т. п. Разумеется, в таких флагманских моделях предусмотрены все мыслимые виды диагностики и сервиса. Единственным исключением в этой модели является отсутствие встроенного изолятора короткого замыкания (КЗ).

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПОРТРЕТ

Комбинированные адресные и адресноаналоговые пожарные извещатели последнего поколения обладают рядом возможностей. Прежде всего это способность раннего обнаружения пожара и высокая помехоустойчивость благодаря цифровой обработке сигналов с помощью встроенного микропроцессора.
Мультисенсорные пожарные извещатели способны точно идентифицировать пожар в сложных условиях — дым, пар, сварка, работающее оборудование.

Наличие нескольких программируемых порогов позволяет применять сигналы предупреждения до объявления системой пожарной тревоги. Поддержка цифровых протоколов обмена и работа по прерываниям позволяют разгрузить проводные линии связи и увеличить в два-три раза их протяженность.
Еще одним важным свойством является обширная программа самодиагностики. Новые модели способны контролировать работоспособность и загрязнение сенсоров с выдачей соответствующих сигналов. Также в них предусмотрена компенсация дрейфа характеристик. Вместе эти свойства значительно упрощают и снижают объемы работ по техобслуживанию.

ИТОГО

Многие производители предлагают несколько вариантов извещателей с одной и той же комбинацией сенсоров. Такая ситуация характерна для крупных компаний, особенно в отношении извещателей дым/тепло.

Например, у Esser только в последней серии IQ8Quad присутствует четыре модификации извещателя дым/тепло. Такое разнообразие внутри одной серии объясняется в основном опциональной установкой изолятора КЗ, классом по температуре срабатывания, вариантами цвета корпуса и другими деталями. Что касается извещателей с одинаковой комбинацией сенсоров, но из разных серий, то здесь разница может быть очень существенной.


Был ли вам полезен данный материал?


Без ложной скромности

Вопрос номера:
Что не так
с пожарной безопасностью?

Герой номера:
Сергей Кададов,
директор департамента надзорной деятельности МЧС России

Продукт номера:
Пожарные мультисенсоры

RUБЕЖ в vk RUБЕЖ на dzen RUБЕЖ на youtube RUБЕЖ в telegram+ RUБЕЖ-RSS

Контакты

Адрес: 121471, г. Москва, Фрунзенская набережная, д. 50, пом. IIIа, комн.1

Тел./ф.: +7 (495) 539-30-20

Время работы: 9:00-18:00, понедельник - пятница

E-mail: info@ru-bezh.ru


Для рекламодателей

E-mail: reklama@ru-bezh.ru

тел.: +7 (495) 539-30-20 (доб. 103)

total time: 0.3004 s
queries: 140 (0.0212 s)
memory: 4 096 kb
source: database
Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение.