Какая классификация систем автоматической пожарной сигнализации существует

Что такое автоматическая пожарная сигнализация в пожарной безопасности

Автоматическая пожарная сигнализация, сокращенно АПС, является комплексным устройством, которое отвечает за обнаружение очагов возгорания и оповещение об их обнаружении. При этом многие модели связаны с системами автоматического пожаротушения. То есть при срабатывании сигнализации пульт ее управления передает сигнал на насосные установки, которые тут же автоматически включаются.

АПС устанавливается во всех помещениях в независимости от их назначения, что закреплено законодательными актами и инструкциями МЧС. При этом здание не может быть сдано в эксплуатацию, если в ней нет противопожарной сигнализации. Поэтому на стадии строительства разрабатывается проект, где отображается вся схема распределения датчиков, связанных между собой шлейфами (участками кабельных трасс).

Основное требование к автоматическим установкам пожарной сигнализации – своевременное обнаружения пожара и оповещение людей о начавшемся возгорании. И чем быстрее автоматика сработает, тем быстрее произойдет эвакуация с минимальными людскими и материальными потерями.

Необходимо обозначить, что сама АПС не является системой пожаротушения. Она – часть системы пожарной безопасности. Сегодня с внедрением охранных систем видеонаблюдения, производители предлагают комплексный подход к решению сразу двух задач. Для этого АПС подключают к каналам видеонаблюдения. И такую сеть называют охранно-пожарной сигнализацией – ОПС.

Охранно-пожарная сигнализация

Состав и виды АПС

Система автоматической пожарной сигнализации – это комплекс, состоящий из нескольких технических элементов:

• датчики,
• кабель,
• пульт управления, он же контрольная панель,
• оповещатели разного типа.

Для сигнализации применяют несколько видов датчиков:

• тепловые, реагирующие на изменение температуры воздуха в помещениях;
• дымовые, срабатывают от задымленности помещений;
• световые, реагируют на колебания светового потока (дневного или искусственного);
• комбинированные, чаще это дымовые и тепловые в одном сенсоре.

Что касается оповещателей, то это или звуковые, или световые приборы. Их чаще используют комбинированно.

Виды пожарной сигнализации

Сегодня производителями и установщиками предлагается три разновидности АПС (пожарной сигнализации):

• неадресные, они же пороговые,
• адресные или адресно-пороговые,
• адресно-аналоговые.

Пороговая

Необходимо сразу обозначить, что сенсоры в автоматической пожарной сети данного типа могут находиться только в двух физических состояниях: норма или пожар. Чтобы перейти от первого ко второму, необходимо, чтобы в конструкции сенсора произошло изменение сопротивления. Именно так и формируется сигнал, исходящий от датчика к пульту управления. Сигнал проходит по шлейфу, в который сенсор был установлен в процессе монтажа.

Но тут есть один нюанс. На одном шлейфе пороговой системы устанавливается до 20 пожарных датчиков, поэтому определить, какой из них сработал невозможно. Панель управления может обозначить номер шлейфа, не более того.

Чтобы увеличить качество автоматизации пороговых АПС, в сенсорные приборы устанавливают добавочное сопротивление. Плюс в конце кабельной трассы монтируется резистор. Таким образом решаются две задачи:

• появляются условия создания двух дополнительных режимов работы: «внимание» (это когда появляются предпосылки возникновения пожара) и «вероятность пожара»;
• появляется возможность снизить образование ложных тревог.

То есть сигнализация запускает режим пожароопасности и пожаротушения только, если сработало одновременно не менее двух сенсоров.

Преимущество пороговых систем: простота монтажа, плюс невысокая цена оборудования. Недостатки – сложность обслуживания, высокая вероятность образования ложных тревог, на которые действует немалое количество разных факторов: пыль, конденсат и прочее.

Пороговая АПС

Адресно-пороговая

Автоматическая пожарная сигнализация и система оповещения данного типа является более совершенной. Все дело в том, что установленный пульт управления запрограммирован на другой алгоритм опроса датчиков. Последним (каждому) присваивается свой собственный уникальный адрес. Поэтому контрольно-приемное устройство отличает каждый прибор, и ни с каким другим его не спутает.

При этом пульт постоянно опрашивает датчики не только на предмет их состояния на пожар, но и на неисправности (конкретные причины). Это удобно в том плане, что обслуживание сводится к минимуму, потому что панель управления сама показывает, какой датчик и по какой конкретно причине не работает. Но и это не все режимы, в которых датчики могут находиться. Кроме «норма», «пожар» и «неисправность» есть и другие режимы, к примеру, «внимание», «запыленность» и прочее. Необходимо добавить, что сенсорные приборы сами переходят из состояния в состояние. Это облегчает определить точное место начала пожара, или какой из них находится в данное время в неисправном состоянии.

В СП5 (своде правил) под номером 13130 есть условия, при которых устанавливается только один датчик автоматической адресно-пороговой пожарной сигнализации.

1. Если здания или сооружения относятся к пятой категории противопожарной безопасности.
2. Если технологическое оборудование при запуске может стать причиной возгорания.
3. Если площадь пожара (планируемая) не больше площади охвата датчиком. Последний параметр указывается производителем в паспорте прибора.

Адресно-аналоговая

По сути, это адресно-пороговая автоматическая сигнализация. Только в ней заложен более качественный алгоритм обработки данных, которые поступают от датчиков к панели управления. При этом пульт управления фиксирует различные факторы, которые могут изменить показания сенсоров, отсеивая их. А это создает условия избежать практически полностью ложных включений.

К положительным аспектам эксплуатации адресно-аналоговых автоматических систем можно отнести возможность работы при обрыве шлейфа. А последние имеют разнообразные форму и конфигурации подключения и распределения по помещениям. Чаще всего установщики используют схемы кольцо, звезда или шина.

К примеру, если произошел обрыв на схеме кольцо, то система тут же автоматически разбивается на два отдельных участка в виде прямолинейных шин. То же самое касается схемы звезда. Кстати, в шлейфы контурного типа устанавливают изоляторы, срабатывающие от короткого замыкания кабеля. Именно они точно указывают, в каком месте произошел обрыв или замыкание. Именно поэтому к преимуществам АПС данного типа относят простоту обслуживания.

Адресно-аналоговая сигнализация

Обобщение

Выбирая АПС (автоматическую пожарную сигнализацию), проектная организация исходит из требований, которые заказчик предъявляет противопожарной безопасности объекта. При этом основное внимание уделяется надежности приобретаемой системы, ее стоимости, а также стоимости монтажных мероприятий, плюс учитывается регламент на проведение обслуживания. И если при проводимых расчетах надежность системы снижается, то проектировщики выбирают сигнализацию с более высоким уровнем надежности.

Иногда на объектах встречаются условия, которые преодолеть просто невозможно. К примеру, архитектурные конструкции не дают возможность провести прокладку кабелей. Или их монтаж экономически невыгоден. В этом случае проектировщики решают сложные задачи, нередко выбирают радикальные меры, которые и в плане исполнения, и в плане будущего обслуживания автоматической пожарной системы становятся сложными, а подчас невыгодными. Один из таких вариантов – использование для питания сигнализации не проводной ток из сети с переменным напряжением, а постоянный с установкой аккумуляторов. Одна из сложностей заключается в том, что блоки питания придется менять по мере их износа.

Классификация АПС

Автоматические установки пожарной сигнализации и системы оповещения представлены разными типами, которые зафиксированы в ГОСТе под номером Р53325-2012. На фото ниже графически эта классификация показана.

Классификация автоматической сигнализации

На рисунке показано, что к видам передачи информации добавилось еще два подраздела: информативность и информационная емкость.

Что значит информативность. По сути, это количество выдаваемых режимов (или извещений): пожар, неисправность, норма и прочее. Здесь три позиции:

• малая информативность – до 3 извещений;
• средняя – от 3 до 5;
• высокая – свыше 5.

Информативная емкость – это показатель, определяющий количество подключаемых шлейфов и датчиков. Здесь также три позиции:

• малая емкость – до 5 шлейфов;
• средняя – от 5 до 20;
• большая – более 20.

Заключение по теме

В статье рассмотрен один вопрос, что такое АПС в пожарной безопасности. Необходимо отдать должное хорошо работающей сигнализации. Ведь АПС при пожаре сообщает людям, что бедствие началось. И это спасает жизнь.

Устройство автоматической пожарной сигнализации

Народная мудрость гласит: «У каждой палки два конца». Эта мудрость в полной мере относится и к огню. Он может согреть, а может стать причиной большого бедствия.

Одно из самых эффективных средств предотвращения пожара — автоматическая пожарная сигнализация (АПС).

Назначение автоматической пожарной сигнализации

АПС предназначена для спасения человеческой жизни, здоровья и защиты имущества от пожара. Именно по этому все здания и сооружения должны быть оборудованы средствами пожарной сигнализации. Конечно, есть исключения, но их перечень очень мал и не предполагает в них наличие людей на постоянной основе.

Задача автоматической пожарной сигнализации — обнаружить первичные признаки пожара на ранних стадиях, чтобы люди могли эвакуироваться из опасной зоны и принять меры к локализации пожара.

АПС не только оповещает о месте возгорания, но и управляет инженерными системами, которые должны не допустить развитие пожара и сократить до минимума материальный ущерб.

Элементы автоматической пожарной сигнализации

Система АПС состоит из пяти основных элементов:

• извещатели — обнаруживают первичные признаки пожара и передают тревожный сигнал на прибор управления (приемно-контрольный прибор (ПКП)); — анализирует поступающие от извещателей сообщения и сигнализирует об обнаружении опасных факторов пожара;
• источник бесперебойного питания — обеспечивает электропитание ПКП, в том числе при пропадании основного питания (может быть внешним или встроенным в ПКП);
• исполнительный модуль — в соответствии с алгоритмом активизирует инженерные средства защиты (оповещение, дымоудаление, …) и/или пожаротушения. Может быть встроенным или отдельным устройством;
• соединительные линии — проводные (должны выдерживать прямое воздействие пламени в течение нормативного времени) или беспроводные.

Классификация систем пожарной сигнализации

Существует три основных вида установок автоматической пожарной сигнализации:

• ПОРОГОВАЯ (неадресная) — система различает только состояние шлейфа сигнализации

• простой монтаж;
• совместимость оборудования разных производителей;
• доступная стоимость

• низкая информативность;
• невозможно точно определить место возгорания;
• невозможно проконтролировать работоспособность извещателей;
• наибольшее количество ложных срабатываний из всех систем АПС

• АДРЕСНАЯ — система определяет место возгорания с точностью до извещателя

Достоинства адресной системы

• быстрое определение точного места возгорания;
• кольцевая линия позволяет экономить расходные материалы при монтаже;
• контроль работоспособности извещателей;
• оперативное восстановление работоспособности

Недостатки адресной системы

• стоимость выше, чем у пороговой системы;
• настройка и эксплуатация должны выполняться квалифицированным персоналом;
• возможна несовместимость оборудования разных производителей

• АДРЕСНО-АНАЛОГОВАЯ — точно определяет место возгорания, позволяет контролировать техническое состояние извещателей и регулировать чувствительность

Достоинства адресно-аналоговой системы

• точное определение места возгорания;
• высокая скорость обнаружения опасных факторов пожара;
• постоянный контроль работоспособности оборудования и линии шлейфа (адресной линии);
• возможность отсекать неисправные участки адресной линии, без нарушения работоспособности системы;
• многоблочная структура позволяет экономить расходные материала и рабочее время при монтаже

Недостатки адресно-аналоговой системы

• самая высокая стоимость из всех АПС;
• требует высококвалифицированных специалистов для наладки и квалифицированного эксплуатирующего персонала

Функции элементов автоматической пожарной сигнализации

У каждого элемента АПС своя специализированная функция:

• Извещатели пожарной сигнализации — обнаруживают первичные признаки пожара:

• дым;
• пламя;
• температура.

Для каждого из этих признаков существуют соответствующие пожарные извещатели:

• для дыма — дымовые (оптико-электронные, радиоизотопные), аспирационные;
• для пламени — извещатели пламени;
• для температуры — тепловые;
• комбинированные для обнаружения сразу двух факторов — дыма и температуры;
• ручные извещатели — при визуальном обнаружении признаков пожара.

Какой именно извещатель установить в том или ином помещении определяется техническим заданием на проектные работы или непосредственно проектировщиком в зависимости от того, какими будут первичные признаки пожара.

— контролирует состояние шлейфов и извещателей пожарной сигнализации. ПКП анализирует полученные сигналы и по заложенному в нем алгоритму, запускает те или иные сценарии работы исполнительных модулей.
• Источник бесперебойного питания — должен обеспечить постоянное и устойчивое электроснабжение всей системы АПС при пропадании основного электропитания и повреждения одной из линий питания.
• Исполнительный модуль, чаще всего реле или электронный ключ, на основании команды полученной от ПКП включает/отключает технические системы, предназначенные для оповещения, локализации пожара или его тушения.
• Соединительные линии системы автоматической пожарной сигнализации включают в себя и шлейфы (адресные линии) и линии, соединяющие исполнительные модули с управляемыми им инженерными устройствами.

Следует отметить, что независимо от типа АПС (пороговая, адресная или адресно-аналоговая) требования к соединительным линиям подключаемым к инженерным системам одинаковые:

• постоянный контроль целостности такой линии во всех режимах работы;
• работоспособность таких линий до полной эвакуации всех людей или выполнения инженерным оборудованием своей функции.

Интеграция систем пожарной сигнализации

После обнаружения признаков пожара АПС, по заложенному алгоритму, активирует или отключает инженерные системы объекта.

В случае принятия АПС решения о том, что обнаружен пожар исполнительный модуль может формировать управляющие сигналы на следующие системы:

• отправляет сигнал на пульт централизованного наблюдения или другое место с круглосуточным пребыванием персонала;
• при необходимости отключает электропитание оборудования не участвующего в локализации и тушении пожара;
• активирует систему оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ);
• активирует систему пожаротушения, в случае водяного пожаротушения, открывает электрозадвижку на пожарном водопроводе и запускает станцию пожаротушения;
• отключает приточно-вытяжную вентиляцию, воздуховоды блокируются противопожарными клапанами;
• разблокирует все двери с системой управления доступом (СКУД);
• запускает систему дымоудаления;
• включает подпорную вентиляцию для создания избыточного давления воздуха на путях эвакуации;
• отправляет управляющий сигнал на опускание лифтов на первый этаж;
• опускает противопожарные занавесы (шторы) и противопожарные ворота на автостоянках.

Наконец-то новыми нормативами предусмотрено, что алгоритм действий автоматической пожарной сигнализации при пожаре, должен быть прописан в проектной документации. Набор управляемого АПС оборудования, конечно, может быть разным, в зависимости от объекта.

Заключение

Автоматической пожарной сигнализацией должны быть оборудованы все объекты промышленной, транспортной или гражданской инфраструктуры. Выбор типа системы и применяемых извещателей производится на основании технического задания или непосредственно инженером-проектировщиком исходя из многих, порой не очевидных факторов. Для построения надежной и качественной автоматической пожарной сигнализации обращайтесь к специалистам и тогда Вы сможете значительно снизить риск нанесения ущерба пожаром.

Если статья была Вам интересна поделитесь ею в социальных сетях.

Классификация систем АПС.
Виды пожарных извещателей и их применение.

Система пожарной сигнализации – совокупность технических средств, предназначенных для обнаружения факторов пожара, формирования, сбора, обработки, регистрации и передачи в заданном виде сигналов о пожаре, режимах работы системы, другой информации и, при необходимости, выдачи сигналов на управление техническими средствами противопожарной защиты, технологическим, электротехническим, и другим оборудованием.

Рис.1. Структура системы пожарной сигнализации:

Классификация СПС.

По функциональным возможностям все СПС можно разделить на три класса:

— традиционные пороговые,
— адресные пороговые (неопросные и опросные),
— адресно-аналоговые.

Пороговые системы построены на принципе получения ПКП по шлейфам пожарной сигнализации сигнала тревоги, выданного извещателем по результатам анализа заданных параметров. Достоинством этого способа является простота приемно-контрольного прибора и постоянство его структуры. Однако при использовании таких устройств имеются значительные затраты на кабель и монтажные работы, так как от единственного прибора идет прокладка множества проводов по всему зданию.

Адресные пороговые системы — используют адресацию на уровне отдельных блоков (модулей) СПС. Идеологией построения таких систем является следующий принцип:

• использование широко применяемых типов пожарных извещателей без дополнительных адресных элементов;
• определение зоны обслуживания одним шлейфом с индивидуальным адресом в системе;

В таких системах просто и гибко перенастраиваются имеющиеся функции. СПС строится путем добавления в общую структуру оборудования необходимой модификации.

Применение пороговых ПКП с адресацией модулей позволяет, помимо снижения количества кабельной продукции, значительно уменьшить трудозатраты на монтажные работы. Кроме того, при поэтапном выполнении монтажных работ (например, при реконструкции объекта), когда оборудование пожарной сигнализации отдельных зданий предполагается через некоторое время, применение указанных систем позволяет наращивать структуру СПС путем установки модулей соответствующего функционального назначения только на вводимых объектах.

Второе направление — опросные адресные приборы, модули, блоки и извещатели пожарной сигнализации.

К достоинствам таких систем можно отнести высокую точность определения места пожара, надежность и достоверность получения сообщения, высокую степень реакции системы на устранение или предотвращение нештатной ситуации, более высокую защищенность ПКП от блокирования шлейфа (при коротком замыкании или обрыве) и экономию кабеля при монтаже.

Адресно-аналоговые системы – это системы, главное отличие которых состоит в разделении функций принятия решения о тревоге. Если в пороговых и адресных системах критерии тревоги определяются исключительно техническими характеристиками ПИ, заданными заводом-изготовителем или установленными (запрограммированными) при монтаже, то в адресно–аналоговых системах предусмотрена возможность корректировать работу системы в целом в зависимости от характеристики объекта. Адресно-аналоговая система в реальном масштабе времени производит сбор и обработку данных о состоянии объекта и системы. В этих системах используются извещатели, способные выдавать информацию о тех параметрах, которые контролирует извещатель и о его состоянии в данный момент. Обработка этих параметров происходит в контрольной панели, которая принимает необходимые решения и реализует запрограммированный алгоритм по взаимодействию с другими компонентами системы, осуществляя необходимый контроль правильности его исполнения с использованием принципов адресной идентификации.

Пожарные извещатели (ПИ).

Выбор извещателя в зависимости от типа помещений и условий эксплуатации.

Автоматические пожарные извещатели по типу передачи сигналов делятся:

двухрежимные извещатели с одним выходом для передачи сигнала как об отсутствии так и наличии признаков пожара;
многорежимные извещатели с одним выходом для передачи ограниченного количества (более двух) типов сигналов о состоянии покоя, пожарной тревоги или других возможных состояний;
аналоговые извещатели, которые предназначены для передачи сигнала о величине значения контролируемого ними признака пожара, или аналогового/цифрового сигнала, и который не является прямым сигналом пожарной тревоги.

Условное обозначение пожарных извещателей должно состоять из следующих элементов: ИП Х1Х2Х3-Х4-Х5.

Аббревиатура ИП определяет наименование «извещатель пожарный». Элемент Х1 — обозначает контролируемый признак пожара; вместо Х1 приводят одно из следующих цифровых обозначений:

Элемент Х2Х3 обозначает принцип действия ПИ; вместо Х2Х3 приводят одно из следующих цифровых обозначений:

Элемент Х4 обозначает порядковый номер разработки извещателя данного типа.

Элемент Х5 обозначает класс извещателя.

Выбор типа извещателя, к сожалению, достаточно часто производится исходя из его стоимости, а не по критерию максимального уровня защиты людей от пожара и обеспечения ограничения материальных потерь при защите имущества. Рекомендации, приведенные в нормах, весьма ограниченны и не учитывают современных технологий обнаружения очагов различного типа. Использование традиционных пороговых систем также ограничивает возможности оптимизации характеристик обнаружения. Очевидно, наибольшие возможности по обеспечению раннего обнаружения пожароопасной обстановки при отсутствии ложных тревог имеет адресно-аналоговая система при условии использовании максимального спектра адресно-аналоговых извещателей. В настоящее время широкое применение получили мультисенсорные извещатели (не путать с комбинированными), например, дымовые и газовые СО-извещатели с тепловым сенсором для корректировки чувствительности, а также дымовые-газовые СО с тепловым сенсором.

ФАКТОРЫ ПОЖАРА

Пожар сопровождается различными процессами, в том числе и имеющими разрушительный характер, такими как обугливание, деформация и растрескивание строительных конструкций, наличием высоких температур и раскаленного ядовитого дыма. Но эти факторы при пожаре проявляются слишком поздно, для того чтобы быть использованными для предотвращения гибели людей или имущества. Цель пожарной сигнализации – обнаружение факторов, которые возникают на ранней стадии развития очага пожара, чтобы было достаточно времени для проведения эвакуации людей и принятия мер для локализации очага и предотвращения дальнейшего развития пожара в разрушительную стадию. К сожалению, не существует единого фактора, который возникал бы на ранней стадии развития всех видов очагов и который мог бы быть использован для создания универсального пожарного детектора. Каждый вид очага сопровождается различными факторами на начальном этапе развития в зависимости от характера продуктов сгорания и условий формирования очага. Могут возникать горящие аэрозоли (сгорание испаренного топлива), частицы дыма, токсичные газы, а также тепло в виде конвективной струи горячих газов при наличии излучаемой составляющей.

ТИПЫ ОЧАГОВ

Возможна классификация очагов в зависимости от окружающей среды, в которой они могут возникнуть, по факторам, которые будут обеспечивать их максимально раннее обнаружение. Так, очаги могут быть разделены на два основных типа – быстрое горение, которое характеризуется появлением огня сразу же после зажигания, и медленное горение, при котором на начальной стадии пламени может не быть совсем, но будет значительное выделение дыма или угарного газа СО. Эти основные виды очагов могут быть далее разделены на типы зажигания, горючесть материала и относительную доступность топлива и кислорода. Быстрые открытые очаги образуют, как правило, аэрозоли, возникает пламя и выделяется тепло. При этом дым, как правило, состоит из невидимых частиц малого размера и может присутствовать в виде дымки над огнем, но бывает и видимым, часто темного цвета, особенно при горении жидких углеводородов или пенопласта.

Медленно горящие-тлеющие очаги, как правило, имеют более высокие уровни видимого дыма, который состоит из частиц большего размера и из токсичных газов с низкими температурами и малых уровней теплового излучения. Дымы могут различаться по цвету, но для большинства тлеющих очагов из твердых углеводородных материалов наиболее вероятно наличие дыма белого цвета на начальном этапе. Описание типов очагов как с быстрым, так и с медленным горением может вводить в заблуждение, поскольку некоторые медленные очаги могут достигать опасных масштабов быстрее, чем быстрые, и они часто могут быть более опасными для жизни из-за высокого уровня токсичных газов. При пожарах в 2011 г. в России вследствие воздействия продуктов горения погибло 8378 человек (70,0% от общего числа погибших), а от воздействия высокой температуры – 898 человек (7,5%) [1]. Таким образом, требуется обеспечить минимальное время обнаружения и быстрых очагов, и медленных. Следует отметить, что реальные очаги, как правило, являются сложными системами, сочетающими в себе элементы обоих типов очагов. Хотя встречаются случаи, когда на ранних стадиях пожара происходит только тление, то для открытых очагов менее вероятно, чтобы огонь быстро не распространился на прилегающий материал, который образует видимый дым и токсичные продукты при горении.
Пожары химических реактивов, которые ограничены одним видом топлива, могут противоречить этим общим закономерностям, например, у фосфора чрезвычайно быстрое горение, и одновременно создается очень плотный белый дым. В подобных случаях необходимо использовать дополнительную информацию для выбора наиболее подходящего типа детектора.

НОРМАТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Рекомендации по выбору типа извещателя в зависимости от назначения защищаемого помещения и вида пожарной нагрузки приведены в таблице М.1 Приложения М к СП 5.13130.2009 [2] и ограничены тремя типами автоматических извещателей: дымовым, тепловым и пламени. Для большинства помещений указаны 2–3 типа извещателей без указания приоритетов, комментарии для выбора оптимального типа извещателя отсутствуют. Таблица М.1 практически без изменений уже около 30 лет переписывается из исходной таблицы Приложения 3 СНиП 2.04.09-84 [3] в НПБ 88-2003 и далее в СП 5.13130.2009, несмотря на широкий спектр газовых, аспирационных и мультисенсорных извещателей отечественных и зарубежных производителей.

Около 15 лет тому назад были определены здания и помещения, которые должны защищаться только дымовыми извещателями. В приложении А (обязательное) СП 5.13130.2009 сказано: «Здания и помещения, перечисленные в пунктах 3, 6.1, 7, 9, 10, 13 таблицы 1, пунктах 14–19, 26–29, 32–38 таблицы 3, при применении автоматической пожарной сигнализации следует оборудовать дымовыми пожарными извещателями». Это, во-первых, здания, где необходимо защитить от пожара людей: общежития, специализированные жилые дома для престарелых и инвалидов, здания общественного и административно-бытового назначения, помещения административного и общественного назначения встроенные и пристроенные, здания предприятий торговли и помещения предприятий торговли, встроенные и встроенно-пристроенные в здания другого назначения, выставочные залы и здания выставочных павильонов. Во-вторых, здания с радиоэлектронным оборудованием и средства связи: технические цеха оконечных усилительных пунктов, промежуточных радиорелейных станций, передающих и приемных радиоцентров, аппаратные базовых станций сотовой системы подвижной радиосвязи и аппаратные радиорелейных станций сотовой системы подвижной радиосвязи, помещения главных касс, помещения бюро контроля переводов и зональных вычислительных центров почтамтов, узлов почтовой связи, автозалы АТС, где устанавливается коммутационное оборудование квазиэлектронного и электронного типов совместно с ЭВМ, используемой в качестве управляющего комплекса, устройствами ввода-вывода, помещения электронных коммутационных станций, узлов, центров документальной электросвязи, выделенные помещения управляющих устройств на основе ЭВМ автоматических междугородных телефонных станций, помещения для размещения электронно-вычислительных машин, работающих в системах управления сложными технологическими процессами, связных процессоров (серверные), архивов магнитных и бумажных носителей, графопостроителей, печати информации на бумажных носителях (принтерные) и для размещения персональных ЭВМ на рабочих столах пользователей. В-третьих, архивы и хранилища: помещения хранения и выдачи уникальных изданий, отчетов, рукописей и другой документации особой ценности (в том числе архивов операционных отделов), помещения хранилищ и помещения хранения служебных каталогов и описей в библиотеках и архивах помещения хранения музейных ценностей, помещения обработки, сортировки, хранения и доставки посылок, письменной корреспонденции, периодической печати, страховой почты, помещения (камеры) хранения багажа ручной клади и склады горючих материалов в зданиях вокзалов и аэровокзалов, помещения для хранения горючих материалов или в горючей упаковке при расположении их под трибунами в крытых и открытых спортивных сооружениях, в зданиях крытых спортивных сооружений, помещения производственного и складского назначения, расположенные в научно-исследовательских учреждениях и других общественных зданиях, а также съемочные павильоны киностудий.

Подразумевается, что дымовые извещатели обеспечивают более раннее обнаружение по сравнению с тепловыми извещателями и пламени. Однако их принцип действия и низкие требования ГОСТ Р 53325 по защите от помеховых воздействий определяют большую вероятность ложных тревог, что приводит к необходимости не только дополнительных затрат оборудования, но и значительных затрат времени для повышения достоверности сигналов. Требование обнаружения очага пожара одновременно двумя извещателями, разнесенными на значительное расстояние при работающих системах вентиляции и кондиционирования, весьма проблематично. К тому же до сих пор в нормы не введены требования о необходимости установки канальных дымовых извещателей на вытяжную вентиляцию, в которую уходит большая часть дыма, быстро распространяясь по всему зданию при пожаре. В результате, несмотря на использование дымовых извещателей, раннее обнаружение очагов не обеспечивается.

КЛАССИЧЕСКИЕ ПОЖАРНЫЕ ИЗВЕЩАТЕЛИ

Оптические дымовые извещатели могут работать с использованием эффекта оптического рассеяния дыма или затемнения. На сегодняшний день эффект затемнения используется в линейных дымовых извещателях, а в точечных дымовых извещателях наиболее широко используется эффект рассеяния света. При использовании светодиода и фотодиода ИК-диапазона под определенным углом в дымовой камере эти извещатели эффективны при обнаружении видимых частиц дыма. Невидимые дымы в виде аэрозолей с частицами значительно меньших размеров плохо обнаруживаются оптическими дымовыми детекторами. Уровень рассеивания ИК-излучения на частицах меньшего размера значительно уменьшается. Это означает, что оптические детекторы эффективны только при обнаружении очагов, определенных ранее как медленное горение. С другой стороны, имеется целый класс материалов, например, резина и битумные материалы, которые при горении образуют черный дым, частицы которого также имеют значительно меньше рассеивающих свойств, чем у белого дыма, и обнаружение таких очагов дымовыми оптическими извещателями будет значительно большей эквивалентной оптической плотности по сравнению с белыми дымами.

Принцип действия точечных оптических дымовых извещателей определяет высокую вероятность ложных тревог при наличии в защищаемом помещении пыли, пара, аэрозолей и т. д. Это обстоятельство существенно ограничивает область применения дымовых извещателей, и, несмотря на возможности альтернативных вариантов выбора извещателей, из-за отсутствия рекомендаций производится замена на более дешевые тепловые извещатели, которые значительно снижают уровень пожарной защиты людей и оборудования. По этим же причинам тепловые извещатели широко используются во взрывоопасных зонах, хотя во взрывоопасной обстановке тепловой извещатель вряд ли успеет сработать до взрыва от очага пожара.

Тепловые извещатели по логике работы можно разделить на два типа: максимальные, которые переходят в режим „пожар“ при нагреве сенсора детектора до фиксированной температуры, и дифференциальные, которые переходят в пожар при условии скорости повышения температуры выше определенной величины. Как правило, в тепловых извещателях используется комбинация дифференциального и максимального каналов, что определяет их название как максимально-дифференциальные тепловые извещатели. Такая комбинация позволяет обнаружить пожар при низких температурах, где дифференциальный канал даст сигнал тревоги раньше, чем канал фиксированной температуры. С другой стороны, очевидно, дифференциальный тепловой извещатель не обнаруживает пожар с достаточно медленным нарастанием температуры, в этом случае только тревога по превышению фиксированной температуры обеспечивает обнаружение пожара.

При большинстве пожаров тепловое обнаружение не такое быстрое, как обнаружение дыма, так как на ранней стадии пожары обычно характеризуются меньшим повышением температуры по сравнению с более поздними этапами. Тем не менее в тяжелых условиях, где присутствуют аэрозоли, пыль, дым или даже экстремальные температуры, исключается возможность использования детекторов дыма для обнаружения пожара. В этих зонах тепловой извещатель может обеспечить приемлемую, хотя и значительно менее чувствительную альтернативу. Тепловые детекторы также используются там, где риск пожара или последствий пожара считается низким, так как тепловые извещатели, как правило, дешевле, чем детекторы дыма.

Извещатели пламени в состоянии обнаружить мерцание инфракрасного излучения, выделяемого пламенем, в контролируемом диапазоне частот. Это в сочетании с использованием узкой оптической полосы пропускания делает извещатель невосприимчивым к источникам помех ИК-диапазона. Эти извещатели достаточно дорогостоящие, по сравнению с дымовыми извещателями. Они не обнаруживают тлеющие очаги, да и пламя они обнаруживают только в прямой видимости, что определяет ограничения в их использовании. С другой стороны, они практически незаменимы при защите открытых площадей и высоких помещений, благодаря высокой чувствительности их дальность достигает 50 м, и при обеспечении широкой диаграммы направленности они позволяют защитить большие площади.

Извещатели газовые СО (угарного газа) работают по принципу окисления газа монооксида углерода до двуокиси углерода. Эта химическая реакция включает в себя несколько стадий, которые происходят на каталитических поверхностях в сенсоре СО. Реакция требует обмена электронами, который создает небольшой электрический ток внутри сенсора. Заход газа в сенсор ограничен для того, чтобы весь угарный газ на поверхности катализатора постоянно окислялся. Это означает, что скорость транспортировки окиси углерода на каталитической поверхности определяется градиентом концентрации между ними и внешней средой. В результате выход сенсора является функцией концентрации окружающей атмосферы, а не концентрацией газа движущегося мимо детектора.

Угарный газ может быть использован для обнаружения большинства типов углеводородных очагов, но его самое большое преимущество обеспечивается при обнаружении медленно развивающихся тлеющих очагов, когда конвекционный поток, поднимающий образующийся дым к детектору, крайне слабый. При этих условиях обычное обнаружение дыма произойдет, когда концентрация ядовитого угарного газа будет опасной для человека. Благодаря высокой мобильности молекул газа угарному газу не требуется потока нагретого воздуха для подъема к детекторам. Распространение монооксида углерода в помещении происходит за счет броуновского движения частиц.

Детекторы угарного газа являются устойчивыми к ложным тревогам и эффективными для обнаружения большинства очагов углеводородов. Но они неприменимы в зонах, где основной опасностью является загорание электрического оборудования. Несмотря на то что при пожарах с участием электрооборудования образуется угарный газ, образование видимых продуктов в процессе горения делает более оптимальным выбор оптических дымовых извещателей или высокочувствительных детекторов дыма. Также в категорию областей, не допускающих использования газовых извещателей СО, относятся помещения, где производится зарядка аккумуляторов, так как это приводит к образованию высокой концентрации водорода, что может привести к ложным тревогам.

В зонах, где основная опасность возникает от легковоспламеняющихся химических веществ, в особенности от жидкого топлива, пожар обычно сопровождается высокими температурами с образованием сильного шлейфа дыма и умеренными уровнями угарного газа. Для защиты от таких пожаров лучше использовать дымовые детекторы либо, если окружающая среда непригодна для эксплуатации детекторов дыма, тогда использовать тепловые детекторы.
Предусматривается, что детектор CO не будет использоваться в условиях, где присутствует достаточно высокая концентрация водорода или паров углеводорода. Там, где, вероятно, будет долгосрочное воздействие или высокий уровень воздействия химического вещества, рекомендуется проверять правильность работы детекторов СО до их установки.

В последнее время в технических статьях и рекламных материалах по пожарным извещателям появились новые термины, которые не определены в отечественной нормативной базе. К аналоговым, интерактивным и интеллектуальным извещателям добавились мультикритериальные и мультисенсорные пожарные извещатели. Чем они отличаются друг от друга и какие дополнительные функции имеют?

Комбинированные пожарные извещатели по ГОСТ Р 53325

Начнем с простейшего случая – с комбинированных пожарных извещателей, хотя даже здесь есть различные понятия в отечественных и зарубежных нормативах. По ГОСТ Р 53325-2009 п.3.13, «извещатель пожарный комбинированный (ИПК): Автоматический ПИ, реагирующий на два или более физических факторов пожара». Самый распространенный комбинированный пожарный извещатель – это дымовой-тепловой типа ИП 101/212, реагирующий на дым и на тепло. В пыльных зонах вместо низкоэффективных тепловых извещателей в последние годы все чаще стали использоваться значительно более эффективные газовые СО – тепловые комбинированные извещатели типа ИП 101/435. Про логику работы в определении ГОСТ Р 53325-2009 ничего не говорится, но как правило, в отечественных извещателях подразумевается простейшая логика «ИЛИ». В новой версии ГОСТ Р 53325 это прямо указано в определении комбинированного извещателя: «извещатель пожарный комбинированный; ИПК: Автоматический ИП, реагирующий на два или более физических факторов пожара, с алгоритмом работы по логической схеме «ИЛИ». Соответственно, такие извещатели должны отвечать минимум требованиям по каждому типу извещателей в отдельности, то есть в наших примерах – по дымовому извещателю и по тепловому или по газовому СО и по тепловому.

Таким образом, отечественный комбинированный пожарный извещатель по ГОСТ Р 53325 – это, как правило, два разнотипных извещателя, собранных в одном корпусе с общим выходом и индикацией. Такой комбинированный извещатель по эффективности является эквивалентом двух соответствующих одноканальных пожарных извещателей. При этом стоимость комбинированного извещателя соответственно меньше, по сравнению с суммой одноканальных извещателей. Однако логика «ИЛИ» определяет суммирование вероятностей ложных тревог по каждому каналу, что является явным недостатком комбинированных пожарных извещателей.

Мультисенсорные и мультикритериальные пожарные извещатели в ГОСТ Р 53325 не определены. Кроме того, необходимо отметить, что введение в определение комбинированного пожарного извещателя конкретной логики работы оставляет неопределенными широкий класс современных и значительно более эффективных по сравнению с примитивными извещателями с логикой «ИЛИ», которые используют корреляционную обработку различных факторов пожара, элементы теории распознавания образов, функции максимального правдоподобия и т.д.

Комбинированные пожарные детекторы по NFPA 72-2013

Определение в американском стандарте NFPA 72 значительно расширяет понятие комбинированного извещателя: «3.3.66.4* Комбинированный детектор. Устройство либо реагирует более, чем на один фактор пожара или используется более одного принципа обнаружения одного из этих факторов. Типичными примерами являются сочетание теплового детектора с детектором дыма или комбинация скорости нарастания и фиксированной температуры в тепловом детекторе. Это устройство прописывается для каждого используемого типа сенсора. (SIG-IDS)». Как видно из приведенного определения, в комбинированном извещателе возможно не только использование контроля различных факторов, но и различные способы обнаружения одного фактора пожара. В определении приведен пример максимально-дифференциального пожарного извещателя, который по ГОСТ 53325 не является комбинированным. К комбинированным пожарным извещателям по NFPA 72 так же относятся дымовые извещатели с использованием различных технологий обнаружения дыма, например, двухволновые дымовые извещатели с инфракрасным и синим светодиодами или с различными углами оптопар.

С другой стороны, можно отметить, что в определении комбинированного извещателя по NFPA 72 отсутствуют ограничения по алгоритмам обработки информации, полученной по различным каналам пожарного извещателя. Таким образом, к комбинированным извещателям по NFPA 72 относятся все извещатели с двумя и более разнотипными сенсорами для контроля различных факторов и все извещатели с контролем одного фактора пожара различными технологиями, независимо от алгоритмов обработки информации – от примитивной логики «ИЛИ» до сложнейших алгоритмов с использованием банка данных по массе различных очагов и помеховых воздействий.

Мультикритериальные пожарные детекторы по NFPA 72-2013

Определение мультикритериального детектора по NFPA 72 включает в себя требование о наличии сложного алгоритма обработки информации в сравнении простейшей логикой «ИЛИ», и кроме того, выделяется основной обнаруживаемый фактор: «3.3.66.12* Мультикритериальный детектор – устройство, которое содержит несколько сенсоров, которые реагируют на различные физические факторы, такие как тепло, дым и выделяющиеся от очага газы, или используется более одного сенсора, чтобы обнаружить один и тот же фактор. Этот детектор способен формировать только один сигнал тревоги от сенсоров, используемых либо самостоятельно, либо в комбинации. Выходной сигнал детектора – результат математической оценки, определяемый, когда сигнал тревоги является обоснованным. Оценка может быть выполнена либо в детекторе, либо в панели. Этот детектор приписывается к одному типу, который определяет основную функцию детектора. (SIG-IDS)».

Примером мультикритериального дымового детектора является дымовой детектор с тепловым сенсором (рис. 2а) с обработкой информации в режиме HPO – High Performance Optical – высокоэффективный оптический. Тепловой канал в этом случае не используется самостоятельно, информация о температуре используется только для расширения возможностей дымового оптико-электронного детектора. Чувствительность дымового канала изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. 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. Очевидно, обнаружение открытых очагов ввиду быстрого распространения пожара должно быть максимально быстрым. Для устранения этого недостатка в режиме HPO производится повышение чувствительности по дыму при обнаружении повышения температуры окружающей среды. Данный алгоритм обработки информации позволяет обнаруживать открытые очаги с эффективностью радиоизотопного извещателя при обеспечении высокой достоверности тревоги.

Рис. 2а. Конструкция дымового-теплового адресно-аналогового извещателя:
1, 2 – светодиод и фотодиод оптического канала; 3 – тепловой сенсор

Другой пример мультикритериального извещателя – газовый извещатель угарного газа СО с тепловым сенсором (рис. 2б) и с обработкой информации в режиме Compensated CO – компенсированный СО, в котором чувствительность по газовому каналу СО зависит от изменения температуры окружающей среды. Известно, что газовые извещатели СО хорошо обнаруживают тлеющие очаги, поскольку тление сопровождается образованием значительных концентраций угарного газа, опасных для здоровья и жизни человека. Скрытое тление при ограничении доступа кислорода извещатели СО обнаруживают значительно раньше дымовых извещателей. Однако они не реагируют на открытые очаги, что является их существенным недостатком, который значительно ограничивает область применения газовых СО извещателей. Для устранения этого недостатка в режиме Compensated CO производится оценка результатов измерения концентрации СО с учетом изменения температуры окружающей среды. Данный мультикритериальный газовый СО-детектор с тепловым сенсором позволяет обнаруживать открытые очаги с эффективностью дымового извещателя при отсутствии ложных срабатываний от пыли, пара, аэрозолей и т.д.

Рис. 2б. Конструкция газового СО-теплового адресно-аналогового
извещателя: 1 – СО-сенсор в экране; 2 – тепловой сенсор

Адресно-аналоговые пожарные извещатели по ГОСТ Р 53325

В американском стандарте NFPA 72 приведено в 50 раз больше терминов и определений, чем в ГОСТ Р 53325, но определение адресно-аналогового пожарного извещателя есть только в ГОСТ Р 53325: «3.6 извещатель пожарный аналоговый: Автоматический ПИ, обеспечивающий передачу на приемно-контрольный прибор информации о текущем значении контролируемого фактора пожара». Для упрощения обработки результатов измерений в панели обычно формируются линейные шкалы контролируемого фактора в дискретах. На дисплее панели или тестера-программатора текущие значения аналоговых величин отображаются в стандартных единицах и в дискретах. Например, на рис. 3 показаны отсчеты по дымовому-СО-тепловому адресно-аналоговому извещателю в дежурном режиме: температура 24 °C (078 дискретов), удельная оптическая плотность 0 %/м (012 дискретов), концентрация угарного газа СО 0 ppm (024 дискрета), компенсация пыли в дымовой камере 2% (013 дискретов).

Рис. 3. Аналоговые величины дымового-СО-теплового
адресно-аналогового извещателя

Адресно-аналоговое построение системы обеспечивает максимально широкие возможности в выборе программ обработки аналоговой информации извещателей при использовании огромных вычислительных возможностей панели. В отличие от комбинированного извещателя с формированием сигнала тревоги в извещателе с жесткой логикой работы, в адресно-аналоговой панели информация от извещателя может обрабатываться в различных режимах в зависимости от условий эксплуатации и вида пожарной нагрузки, с возможностью переключения режимов работы в рабочие и нерабочие часы, которые условно называются «День» и «Ночь». Соответственно адресно-аналоговый извещатель не может быть однозначно определен, как мультикритериальный или как комбинированный. Классификация с адресно-аналогового извещателя переносится на режим обработки информации в панели. К примеру, аналоговые величины удельной оптической плотности среды и температуры оптического дымового-теплового извещателя могут обрабатываться в панели в следующих режимах:

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.

Чем отличается класс тепловых извещателей A2S по европейскому стандарту EN54-5 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 величиной 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 EN54-5 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 тому подобное.

Кроме того, один адресно-аналоговый дымовой-тепловой извещатель может быть сконфигурирован в виде двух виртуальных извещателей с двумя адресами. 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 смоделирован 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.

Аналоговые величины концентрации угарного газа СО и температуры адресно-аналогового СО-теплового извещателя могут обрабатываться в панели в следующих режимах:

Один адресно-аналоговый газовый СО-тепловой извещатель также может рассматриваться как два отдельных извещателя с двумя различными адресами. По одному адресу можно реализовать газовый СО либо Compensated CO с выбором уровня чувствительности (режим 1 или 3), а по другому – тепловой максимально-дифференциальный извещатель класса A1R либо тепловой максимальный класса A2S (режим 2 и 4). То есть по одному адресу будет сконфигурирован адресно-аналоговый газовый СО извещатель или высокоэффективный газовый извещатель с алгоритмом Compensated CO, а по другому адресу – тепловой максимально-дифференциальный извещатель класса A1R или тепловой максимальный на 60 °C класса A2S.

Мультисенсорные пожарные детекторы по NFPA 72-2013

Определение мультисенсорного детектора по NFPA 72 также включает в себя требование о наличии сложного алгоритма обработки информации, но тип извещателя определяется как у комбинированного извещателя по всем видам контролируемых факторов: «3.3.66.13* Мультисенсорный детектор – это устройство, которое содержит несколько сенсоров, которые раздельно реагируют на физические факторы, такие как тепло, дым или выделяющиеся от очага газы, или использует более одного сенсора для обнаружения одного и того же фактора. Устройство способно генерировать сигналы тревоги от любого сенсора, сконструированного раздельно или в комбинации. Производится математическая оценка выходных сигналов сенсоров для определения, когда сигнал тревоги является обоснованным. Оценка может быть выполнена либо в детекторе или в панели. Этот детектор приписывается к каждому типу для каждого используемого типа сенсора (SIG-IDS)».

Примером мультисенсорного детектора является дымовой-СО-тепловой детектор с экспертными алгоритмами обработки выходных сигналов сенсоров в режимах Universal Multi-Criteria Sensor – универсальный мультисенсорный и Resilient Mode – высокодостоверный. 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 имедживые потери, да и на любом объекте частые ложные тревоги исключают адекватную реакцию при пожаре. Набор сенсоров дымовой, СО и тепловой (рис. 4) 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 обеспечивают высокую достоверность обнаружения открытых очагов на ранней стадии. Наличие газового канала СО позволяет повысить эффективность обнаружения тлеющих очагов и обеспечить защиту от ложных тревог при воздействии 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.

Рис. 4. 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

К 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 извещателя имеет вертикальные пластинки, которые направляют воздушные массы в дымовую камеру, к сенсору СО и к термистору (рис. 5). Кроме того, термистор должен быть практически безинерционным, то есть иметь минимальную массу для точного измерения изменения температуры. Без выполнения этих требований обеспечить раннее обнаружение загораний невозможно, поскольку в начальные этапы развития пожароопасной ситуации сопровождаются незначительными выделениями тепла и слабыми воздушными потоками. Пожарные извещатели обтекаемой формы с малой площадью дымозахода и с тепловыми сенсорами значительной массы длительное время не обнаруживают ни наличие дыма, ни повышение температуры, причем недостатки конструкции не могут быть скомпенсированы схемотехническими решениями.

Рис. 5. Вертикальные направляющие дымо-газо-теплозахода
адресно-аналогового извещателя

Адресно-аналоговое построение позволяет использовать широкий набор режимов обработки аналоговых величин контролируемых факторов, вплоть до формирования на базе одного извещателя трех виртуальных разнотипных извещателей с различными адресами:

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) обеспечивает высокую устойчивость к помеховым воздействиям и раннее обнаружение различных очагов пожара при минимуме ложных тревог в тяжелых условиях эксплуатации. Режим тепловой A1R – это стандартный режим работы теплового максимально-дифференциального извещателя. В мультикритериальном режиме HPO (High Performance Optical) – высокоэффективный оптический – используются только дымовой и тепловой каналы, газовый СО не используется. Причем чувствительность по дымовому каналу изменяется в зависимости от температуры окружающей среды, в результате чего открытые очаги обнаруживаются с эффективностью радиоизотопного извещателя при обеспечении высокой достоверности сигналов тревоги. В режиме компенсированный газовый СО (Compensated CO), наоборот, используются только газовый СО и тепловой каналы. Этот режим обеспечивает наилучшее обнаружение тлеющих и открытых очагов в пыльных зонах. Используется расширенная технология обнаружения угарного газа с увеличением чувствительности при повышении температуры. В режиме контроля токсичного газа могут программироваться пороги концентрации угарного газа 30 ppm, 45 ppm, 50 ppm, 90 ppm и 100 ppm (рис. 6). Режим 6 – мониторинг качества воздуха на автостоянке, в этом режиме извещатель представляется в виде двух виртуальных извещателей с различными адресами: один обеспечивает контроль токсичного газа с выбранным порогом, а второй – тепловой извещатель класса A1R.

Рис. 6. Программирование порогов контроля токсичного газа

Кроме того, один адресно-аналоговый дымовой-СО-тепловой извещатель может рассматриваться как три виртуальных извещателя – сплит-устройство (Split Device) с различными режимами и тремя адресами. По адресу А может быть задан режим 0, 1, 2, 3, 4 или 5. 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 объясняется тем, что сенсор CO не может быть использован одновременно для контроля токсичного газа и для обнаружения пожара, поскольку в этих режимах используются различные диапазоны измерений концентрации угарного газа СО.

Таким образом, мультикритериальные и мультисенсорные алгоритмы обработки информации, которые базируются на результатах экспериментальных исследований, позволяют значительно расширить возможности дымовых и газовых СО-извещателей с тепловыми сенсорами.

Самые широкие возможности по выбору режимов работы имеют адресно-аналоговые извещатели, они могут быть сконфигурированы не только в виде мультикритериальных, мультисенсорных и комбинированных извещателей, но и в виде нескольких виртуальных извещателей с различными адресами и режимами работы.

В качестве универсального извещателя для различных условий эксплуатации и видов пожарной нагрузки с обеспечением раннего достоверного обнаружения пожароопасной обстановки можно использовать 3-канальный адресно-аналоговый пожарный извещатель дымовой-газовый СО-тепловой.

Компенсированный газовый детектор ССО (Compensated CO) [4]. Детектор угарного газа СО обеспечивает наилучшее обнаружение только тлеющих очагов. Пожары, которые уже в начальной фазе имеют открытое горение, не будут обнаружены так же хорошо при использовании детекторов СО. Для защиты от таких опасностей может быть использована расширенная технология обнаружения угарного газа. Это достигается за счет увеличения чувствительности к окиси углерода, если обнаружено повышение температуры.

Таким образом, введение дополнительно теплового сенсора в детектор СО обеспечивает значительно более широкие возможности по обнаружению широкого спектра очагов по сравнению с извещателем одним-единственным сенсором монооксида углерода. Как будет показано во второй части статьи, компенсированный газовый ССО детектор обнаруживает все стандартные тестовые очаги для дымовых извещателей и может обеспечивать высокий уровень пожарной защиты в тяжелых зонах, где не могут эксплуатироваться дымовые извещатели, в том числе и во взрывоопасных зонах, где в настоящее время используются менее эффективные тепловые извещатели.

Дымовой – газовый СО детектор с тепловым сенсором (рис. 7) является оптимальным решением для большинства объектов, обеспечивает защиту при отсутствии ложных срабатываний при помеховых воздействиях. Выявление сочетания сравнительно небольших концентраций дыма с некоторым повышением температуры окружающей среды обеспечивает высокую достоверность обнаружения открытых очагов на ранней стадии. А наличие газового канала СО позволяет повысить эффективность обнаружения тлеющих очагов и обеспечить защиту от ложных тревог в сложных условиях эксплуатации при наличии пара, аэрозолей, театрального дыма, пыли и т. д. Повышение оптической среды при отсутствии угарного газа СО позволяет точно классифицировать помеховые воздействия, не связанные с пожароопасной обстановкой.

Рис. 7. Мультисенсорный извещатель
1, 2 – светодиод и фотодиод оптического канала;
3 – газовый СО сенсор; 4 – безынерционный тепловой сенсор
5, 6 – светодиод и фотодиод ИК информационного канала

Общие положения при выборе типов пожарных извещателей для защищаемого объекта

Прежде чем перейти к рассмотрению рекомендаций по выбору типа извещателя и установки режима обработки контролируемых факторов, проведем сравнение их эффективности при обнаружении стандартных тестовых очагов для дымового-теплового адресно-аналогового извещателя. В адресно-аналоговой системе выходные сигналы – текущие значения контролируемых факторов в месте установки извещателя, удельной оптической плотности среды и температуры в цифровом двоичном коде – транслируются на пожарную панель. Исследования, проведенные по очагам различного типа, позволяют разработать различные экспертные алгоритмы обработки информации. Критерий эффективности – раннее обнаружение очагов при снижении вероятности ложных тревог при помеховых воздействиях.

Следовательно, критерии определения пожароопасной обстановки относятся к системе «адресно-аналоговый извещатель – адресно-аналоговая панель». К извещателю предъявляются требования высокой точности измерения величин контролируемых факторов в реальном масштабе времени. Для этого дымовая камера должна иметь хорошую вентилируемость, а термистор должен быть безынерционным, т. е. иметь минимальную массу

Рис. 8. Конструкция адресно-аналогового дымового-теплового извещателя

Кроме того, с целью упрощения обработки результатов измерений обычно формируются линейные шкалы контролируемого фактора в дискретах. На дисплее панели текущие значения аналоговых величин индицируются в дискретах и в стандартных единицах.

Алгоритмы работы

Адресно-аналоговое построение системы и вычислительные возможности панели обеспечивают максимально широкие возможности в выборе программ обработки аналоговой информации в зависимости от условий эксплуатации и вида пожарной нагрузки. Кроме того, аналоговость обеспечивает максимальные исследовательские возможности, так как позволяет одновременно проводить вычисления по различным алгоритмам во время проведения одного теста, что определяет возможность сравнения полученных результатов.

Рассмотрим различные режимы обработки аналоговых величин удельной оптической плотности среды и температуры. Два режима – это моделирование дымового извещателя, без использования информации об изменении температуры: классический дымовой и дымовой с дополнительной обработкой Fast Lodgic.

Еще два режима – это совместная обработка информации от дымового и теплового сенсора High Performance Optical (HPO), а так же использование алгоритмов HPO и Fast Lodgic одновременно. В каждом режиме фиксировалось время обнаружения и параметры среды в моменты обнаружения при высокой и низкой чувствительности. Параметры обнаружения при высокой и при низкой чувствительности позволяют оценить минимальное и максимальное время обнаружения очагов.

В неадресных и адресных системах, как правило, решение о формировании извещателем сигнала «пожар» принимается при превышении контролируемого фактора установленного порога. Величина порога паспорте, является прямым указанием на использование простейших алгоритмов принятия решения. Нередко пороговые алгоритмы фактически реализуются и в адресно-аналоговых системах, в этом случае аналоговые величины сравниваются с порогами сигналов и «пожар» в панели. Такое построение обеспечивает высокую достоверность контроля состояния извещателя, но характеристики обнаружения очагов практически не отличаются от пороговых адресных систем.

В адресно-аналоговых системах ведущих мировых производителей используются оптимальные экспертные алгоритмы, которые разработаны по результатам экспериментальных исследований характеристик развития очагов различного типа. Эти алгоритмы развиваются и совершенствуются вместе с техническими средствами и по мере накопления экспериментальных и статических данных. Нередко этим алгоритмам даются названия, как-то: характеризующие процедуру обработки информации. Например, одна из первых версий подобного алгоритма называлась Zetfas fuzzylogic, что в переводе означает «размытая логика».

Значительно более сложный алгоритм Fast Lodgic (быстрая логика) реализует возросшие вычислительные возможности современных процессоров и объемов памяти. Этот алгоритм значительно сокращает время обнаружения быстро развивающихся очагов при одновременном снижении вероятность ложных срабатываний. Анализируется изменение контролируемого фактора во времени, что обеспечивает высокую достоверность сигналов «предтревога» и «пожар».

В режиме HPO (высокоэффективный оптический) повышается чувствительность по дымовому каналу в зависимости от изменения температуры окружающей среды. Испытания дымовых оптико-электронных извещателей показывают их более низкую эффективность по открытым очагам по сравнению с радиоизотопными извещателями. Но как раз именно обнаружение открытых очагов ввиду быстрого распространения пожара должно быть максимально оперативным.

Для устранения этого недостатка в режиме HPO информация об оптической плотности, полученная от извещателя, анализируется в совокупности с изменением температуры в месте установки извещателя. При обнаружении повышения температуры от очага производится формирование сигналов тревоги при меньших уровнях задымления по сравнению с тлеющими очагами. Данный алгоритм обработки информации позволяет обнаруживать открытые очаги с эффективностью радиоизотопного извещателя при обеспечении высокой достоверности тревоги. Наилучшие результаты дает одновременное использование алгоритмов Fast Lodgic и High Performance Optical.

Выбор типа извещателя и режима работы

Выбор типа извещателя зависит от класса помещения и от вида пожарной нагрузки помеховых воздействий. В таблице выбора использованы следующие сокращения:

ОПТИЧ. – дымовой оптический извещатель с тепловым каналом;
НРО – режим работы High Performance Optical;
СО – газовый СО-извещатель с тепловым каналом;
ССО – режим работы Enhanced CO;
А1R – максимально-дифференциальный (60 0 С) тепловой канал по EN54-5;
СR – максимально-дифференциальный (90 0 С) тепловой канал по EN54-5;
A2S – максимальный тепловой канал по EN54-5;
ИОНИЗ. – ионизационный пожарный извещатель, на практике не используется;
ОПТ. ЛИН. – дымовой оптико-электронный линейный извещатель;
АСПИР. – аспирационный дымовой извещатель;
Х – только ручной пожарный извещатель

В некоторых случаях рекомендуется из одного извещателя формировать два виртуальных извещателя с различными режимами. Например, аналоговая информация от дымового-теплового извещателя может обрабатываться с использованием алгоритма HPO, и дополнительно текущие значения температуры обрабатываются по классу A1R теплового извещателя.

Жирным шрифтом выделены типы извещателей и режимы, наибольшим образом соответствующие данному объекту и условиям эксплуатации. Буквы в скобках определяют рекомендуемые настройки чувствительности:

(H) – высокая,
(N) – нормальная,
(L) – низкая.

В извещателях пламени переключение чувствительности в процессе эксплуатации не используется. Знаком # отмечен режим, который не одобрен LPCB. Режимы «день» и «ночь» соответствуют рабочим и нерабочим часам с соответствующими изменениями условий эксплуатации. В простейшем случае смена режима заключается в изменении чувствительности для обеспечения требуемой достоверности сигнала «пожар».

Пустые ячейки таблицы соответствуют несовместимым классам помещений и видам пожарной нагрузки. Например, в чистых зонах не могут храниться пыльные виды пожарной нагрузки.

Таблица. Выбор извещателя в зависимости от типа помещений и условий эксплуатации (Часть 1)*

Окружающая среда

Очень чисто и сухо

Слабое воздействие, относительно чисто,

Регулируемая температура

Грязно и дымно в течение дня

Например

Чистые зоны

Дата центры (серверные)

Люксы

Офисы, больницы,

Легкая промышленность,

Жилье,

Пассажирский салон

Склад с дизельными автопогрузчиками и т.п.,

Тяжелая промышленность,

Паром (автомобильная палуба)

Пожарная нагрузка

Тип

Режим

Тип

Режим

Тип

Режим

Ночь

День

Ночь

День

Ночь

День

Электронное оборудование, электрические распределители, электродвигатели, кабельный канал

Аспир. Оптич.

HPO(H)+AS

HPO(H)

Оптич.

HPO(H)

O(N)

Ткани, одежда, мягкая мебель,
бумага, картон, пенопласт,
подстилка для скота,
древесная стружка и т.д.

CCO(N)

CO(N)

CO(L) #

Легковоспламеняющиеся жидкости, краски, растворители,
легковоспламеняющиеся газы, нестабильные химикаты

Профессиональная классификация видов пожарной сигнализации

На современном рынке существует множество производителей пожарных сигнализаций. Для более легкого представления об их разновидностях и функциях. Разберем наиболее часто употребляемые аббревиатуры:

• АУПС – автоматическая установка пожарной сигнализации
• АУПТ – автоматическая установка пожаротушения
• ППКП – прибор приемно-контрольный пожарный
• СОУЭ – система оповещения и управления сигнализацией
• АПС – автоматическая пожарная сигнализация

Классификация систем пожарных сигнализаций

Пожарные сигнализации по своим задачам и функциям, делятся на несколько видов. На практике используются всего три вида. Разница между ними заключается в способах организации контроля шлейфов.

Безадресные (пороговые) системы

Тип системы, основанный на двоичной логике, а именно: «норма» «не норма». Системы такого рода являются самыми дешевыми за счет того, что обладают лишь одним шлейфом передачи данных, то есть не получится узнать, где именно произошло возгорание (если система получает сигнал от одного из 20 датчиков, она не знает, от какого именно датчика поступил сигнал).

При задымлении, повышении температуры или возгорании сигнал с датчика передается на контрольный блок. Контроллер решает логическую задачу: «ниже или выше допустимой отметки поднялась температура/задымление/возгорание?», в случае, если система получает ответ «да» срабатывает сигнализация по заданным ранее параметрам. В случае отрицательного ответа блок остается в бездействии. Далее приведены основные подвиды подобных систем:

1. Трехпороговая

Эта сигнализация работает по принципу измерения силы сопротивления. Если сопротивление, оказываемое датчиком, возрастает – система автоматически активирует функцию оповещения. Трехпороговой ее называют из-за того, что она может фиксировать 3 значения сопротивления: «пожар», «обрыв», «короткое замыкание». Такие типы пожарной сигнализации весьма универсальны и способны применяться в самых разных объектах.

2. Четырехпороговая

Данная система отличается от предыдущей наличием всего двух обобщенных логических команд: «пожар» и «неисправность». Механическое отличие этих двух систем заключается в датчиках. Данные датчики имеют внутренний блок самодиагностики. Подобная сигнализация отличается от трехпороговой более расширенным функционалом. Не рекомендуется установка на больших объектах.

3. Четырехпороговая, конфигурации 2

Данная противопожарная система обладает еще более широким спектром возможностей. Надежность данной системы заключается в ее возможности фиксирования сигнала сразу с нескольких датчиков. Если пожар распространяется по недвижимости, на центральный блок приходят сигналы, оповещающие (условно) о срабатывании уже нескольких датчиков: «пожар 1», «пожар 2», «пожар 3» и так далее.

Проблемы подобного характера решаются с помощью прокладки между ними и центральным блоком более качественного кабеля.

Адресные сигнализации

4. Адресные извещатели, прежде всего, отличаются от своих аналогов наличием функции идентификации каждого датчика отдельно. Таким образом, появляется возможность контроля каждой зоны объекта отдельно. К существенным недостаткам можно отнести более длительное время срабатывания сигнализации.

5. Интерактивные адресные

Эти сигнализации обладают способностью управления чувствительностью датчиков, в остальном они весьма схожи, за исключением невозможности подключения одноканально что, кстати, не так принципиально, как может показаться на первый взгляд.

Адресно-аналоговые

6. Сигнализации типа АУПС и АУПТ

В подобных системах извещатели выполняют лишь одну простую функцию – передача данных текущего значения на контрольный прибор. Далее контроллер производит расчет, сопоставляя его значение со статистическими данными. Кроме этого, извещатели оборудованы функцией самодиагностики, что заметно продлевает их срок службы и повышает надежность. В подобных системах используют качественные компоненты, поскольку требования к ним на порядок выше.

Преимущество подобных типов сигнализации: цена – качество, скорость срабатывания, минимальное количество ложных срабатываний, надежность.

Классификация по типу датчиков

Классификация противопожарных систем не оканчивается лишь на видах сигнализаций. Рассмотрим основные виды датчиков, разберем их положительные и отрицательные стороны.

Дымочувствительные

Данные датчики заслужили звание самых распространенных в мире. Разберемся почему:

1. Цена. Стоят дешевле конкурентов и в то же время хорошо справляются с поставленными задачами.
2. Надежность. Подобные системы отличаются продолжительным временем использования. Из-за простоты конструкции не выходят в отставку без очевидных причин.

Поэтому целесообразнее заранее предусмотреть возможные варианты его эксплуатации.

Из минусов можно отметить высокую чувствительность к дыму. Курить, готовить что-либо в духовой печи или пользоваться плитой рядом с датчиком у вас не получиться.

Теплочувствительные (термальные)

Такие приборы работают по неизмеримому количеству видов технологий, ознакомимся с наиболее распространенными их представителями:

• Изменение электрического сопротивления термоэлемента вследствие его нагрева.
• Возникновение разницы потенциалов на концах двух разных металлов, место соединения которых нагревается.
• Тепловое расширение термочувствительных элементов.
• Объемное расширение жидкости или газа.
• Изменение электромагнитного поля в зависимости от температуры окружающей среды.
• Использование одноразовых вставок, сгорающих или плавящихся при воздействии высокой температуры.
• Изменение упругости рабочего тела при его нагреве.

При выборе также необходимо учитывать необходимую в конкретном случае модификацию.

Датчик обнаружения пламени

Систему подобной категории можно назвать весьма надежной, поскольку она имеет возможность зафиксировать возгорание еще на ранней стадии. Работают такие датчики по принципу обнаружения пламени с помощью ультрафиолетового или магнитного мерцания.

В этом процессе задействованы чувствительные сенсоры (фоторезисторы и фотодиоды), способные воспринимать мерцания на частоте 2-20 Герц.

Такие системы не являются компактными, поскольку обязаны соответствовать международному стандарту защиты от внешней среды, начиная от стандарта IP-65 и выше. Так, что встречаются они преимущественно в металлическом корпусе. Размещать их рекомендуется парно так, как это сводит вероятность ложного срабатывания практически к нулю. Устанавливают их преимущественно на крупных объектах.

Классификация по типу шлейфов

Адресные

Характеризующим признаком такого шлейфа является, прежде всего, система динамически-постоянного опроса датчиков. В случае отсутствия ответа от датчика, система выводит сообщение на цифровую панель. Другими словами осуществляется постоянный контроль состояния извещателей и датчиков, что дает возможность вовремя устранить неполадки системы, тем самым, избегнув последующие риски. Система может отключить выведенный из строя датчик, не отключая при этом все извещатели (распознает каждый датчик отдельно).

Пороговые

Этот вид шлейфов можно назвать классическим, так как системы на их основе не отличаются дороговизной. Конечно, надежностью они тоже не отличились. Частота ложных срабатываний этих сигнализаций в разы выше. Основным отличием от адресных шлейфов является отсутствие способности механизма различать датчики.

Датчики в этих системах могут передавать только 2 сигнала: «внимание» и «вероятность пожара». Работают механизмы на основе пороговых шлейфов по принципу силы напряжения. Когда сила напряжения меняется, контроллер передает на центральный блок соответствующий конкретной ситуации сигнал. К плюсам такой системы можно отнести низкую стоимость установки и их демократичную цену.