Модернизация охранной сигнализации университета

Система охранно-пожарной сигнализации представляет собой сложный комплекс технических средств, служащих для своевременного обнаружения возгорания и несанкционированного проникновения в охраняемую зону. Как правило, охранно-пожарная сигнализация интегрируется в комплекс, объединяющий системы безопасности и инженерные системы здания, обеспечивая достоверной адресной информацией системы оповещения, пожаротушения, дымоудаления, контроля доступа и др[21].

Структура охранно-пожарной сигнализации

В зависимости от масштаба задач, которые решает охранно-пожарная сигнализация, в ее состав входит оборудование трех основных категорий:

-оборудование централизованного управления охранно-пожарной сигнализацией (например, центральный компьютер с установленным на нем ПО для управления охранно-пожарной сигнализацией; в небольших системах охранно-пожарной сигнализации задачи централизованного управления выполняет охранно-пожарная панель);

-оборудование сбора и обработки информации с датчиков охранно-пожарной сигнализации: приборы приемно-контрольные охранно-пожарные (панели)

-сенсорные устройства - датчики и извещатели охранно-пожарной сигнализации[22,25].

Система охранной сигнализации в составе охранно-пожарной сигнализации выполняет задачи своевременного оповещения службы охраны о факте несанкционированного проникновения или попытке проникновения людей в здание или его отдельные помещения с фиксацией даты, места и времени нарушения рубежа охраны.

Система пожарной сигнализации предназначена для своевременного обнаружения места возгорания и формирования управляющих сигналов для систем оповещения о пожаре и автоматического пожаротушения.

Отечественные нормативные документы по пожарной безопасности строго регламентируют перечень зданий и сооружений, подлежащих оснащению автоматической пожарной сигнализацией [16]. В настоящее время весь перечень организационно-технических мероприятий на объекте во время пожара имеет одну главную цель -- спасение жизни людей. Поэтому на первое место выходят задачи раннего обнаружения возгорания и оповещения персонала. Решение этих задач возложено на пожарную сигнализацию, основные функции которой получение, обработка, передача и представление при помощи технических средств в заданном виде потребителям информации о пожаре на охраняемых объектах[31].

Основные функции пожарной сигнализации обеспечиваются различными техническими средствами. Для обнаружения пожара служат извещатели, для обработки и протоколирования информации и формирования управляющих сигналов тревоги - приемно-контрольная аппаратура и периферийные устройства.

Кроме этих функций, пожарная сигнализация должна формировать команды на включение автоматических установок пожаротушения и дымоудаления, систем оповещения о пожаре, технологического, электротехнического и другого инженерного оборудования объектов. Современная аппаратура охранно-пожарной сигнализации имеет собственную развитую функцию оповещения. Несмотря на то, что системы оповещения о пожаре выделены в самостоятельный класс оборудования, на базе технических средств пожарной сигнализации достаточно многих производителей можно реализовывать системы оповещения 1 и 2 категории [31].

Извещатели охранно-пожарной сигнализации

Для получения информации о тревожной ситуации на объекте в состав охранно-пожарной сигнализации входят извещатели, отличающиеся друг от друга типом контролируемого физического параметра, принципом действия чувствительного элемента, способом передачи информации на центральный пульт управления сигнализацией. По принципу формирования информационного сигнала о проникновении на объект или пожаре извещатели охранно-пожарной сигнализации делятся на активные и пассивные.

Активные извещатели охранно-пожарной сигнализации генерируют в охраняемой зоне сигнал и реагируют на изменение его параметров.

Пассивные извещатели реагируют на изменение параметров окружающей среды, вызванное вторжением нарушителя или возгоранием.

Каждая охранно-пожарная сигнализация использует охранные и пожарные извещатели, контролирующие различные физические параметры. Широко используются такие типы охранных извещателей, как инфракрасные пассивные, магнитоконтактные, извещатели разбития стекла, периметральные активные извещатели, комбинированные активные извещатели. В системах пожарной сигнализации применяются тепловые, дымовые, световые, ионизационные, комбинированные и ручные извещатели.

Каждый тип извещателя имеет свой перечень основных технических характеристик, определяемых соответствующими стандартами[28]. В то же время, даже однотипные извещатели имеют отличия в конструктивных особенностях составных частей, удобстве эксплуатации, надежности, уровне дизайна, что учитывается при выборе того или иного прибора или фирмы-производителя.

Тепловые пожарные извещатели

Одним из первых тепловых пороговых пожарных извещателей (ИП) было устройство на основе металлической скрученной полосы, которая под действием высокой температуры разматывалась и замыкала контакты электрической цепи (т.е. работали они на основе изменения под действием температуры формы или объема материала - жидкости или пружины). Примером одного из первых дифференциальных (реагирующего на скорость изменения температуры) ПИ может служить датчик, состоящий из массивной цинковой рамы и тонкой цинковой пластины. При медленном повышении температуры увеличение размеров рамы и пластинки происходят одновременно. Но при быстром повышении температуры размер пластинки увеличивается быстрее, поскольку рама имеет большую теплоемкость. При этом замыкается контакт эклектической цепи - ПИ сработал. Простота изготовления тепловых пороговых ПИ и их дешевизна предопределили их большое распространение. Правда срабатывают они, когда пожар уже разросся до угрожающих размеров: к примеру в помещении с высотой потолка 3,5 метра тепловой извещатель с порогом 72°С сработает при очаге 7,5 кв. м.(!).

Первый автоматический ПИ был разработан в 60-годах и это был тепловой максимальный ПИ ДТЛ. Он состоял из двух проводников, спаянных специальным сплавом (сплав Вуда был разработан еще в конце 18 века), разрушающимся под воздействием температуры и вследствие этого размыкающим электрический контакт. Поскольку сплав разрушался, то ДТЛ необходимо было менять после срабатывания. Другой разработкой был ИП105-2/1, использующий геркон с герметизированными контактами и двумя кольцевыми магнитами. При повышении температуры магниты теряют свои свойства, что приводит к переключению геркона и размыканию электрической цепи. Применение геркона позволило сделать ПИ многоразовым, в отличие от ДТЛ.

Надо иметь в виду, что эффективность тепловых ПИ сама по себе крайне низкая. А эффективность максимального извещателя даже в рамках тепловых ПИ самая низкая, поскольку такой ПИ обеспечивает выдачу сигнала «Пожар» только при достижении температуры некоторого порога (температуры срабатывания). Для большинства отечественных датчиков этот порог составляет (70-72)°С. Согласно [14] такие ПИ рассчитаны на работу в помещениях с условно нормальной температурой 35°С. Дифференциальный или максимально-дифференциальный ПИ более эффективны, поскольку они способны обеспечить выдачу тревожного сигнала на более ранней стадии развития пожара при условии наличия быстрого повышения температуры. Однако наличие двух термоэлементов (один на плате, один вынесен как можно дальше) и необходимость обработки сигналов от них вызывает определенное удорожание извещателя.

Важным этапом в истории развития тепловых ПИ стало появление линейных тепловых извещателей. Основное их преимущество - возможность защиты одним сенсором протяженного пространства. Наиболее простым вариантом такого ПИ является термокабель с двумя проводниками, изолированными слоем материала, разрушающегося под действием температуры. В месте возникновения локального перегрева термокабеля изолированные проводники замыкаются, что регистрируется блоком обработки. За исключением возможности контроля протяженного пространства, термокабель такого типа не имеет преимуществ перед обыкновенными точечными максимальными ПИ.

Более широкие возможности дает термокабель, проводники которого выполнены из специального материала, сопротивление которого зависит от температуры. В данном ПИ блок обработки постоянно измеряет сопротивление проводников термокабеля и обрабатывает полученную информацию в соответствии с заданным алгоритмом. Такие ПИ имеют ряд преимуществ по сравнению с рассмотренными ранее. Во-первых, это возможность установки алгоритма работы в блоке обработки (который может быть установлен вне зоны контроля). Во-вторых - наличие так называемого коммулятивного (суммирующего) действия, что позволяет суммировать значения по длине отрезка кабеля, подвергнувшегося нагреву. Теплая струя воздушного потока, от источника возгорания поднимаясь вверх, на высотах около 10 м начинает значительно расширяться из-за смешивания теплого воздуха с более холодным. При этом падает температура восходящей струи, но увеличивается площадь воздушного потока, что делает применение точечных максимальных ПИ неэффективным. При использовании же рассматриваемого термокабеля, каждая его точка прогревается слабее, но на большей длине. И абсолютное изменение сопротивления кабеля остается достаточным для возможности обнаружения очага пожара. Таким образом, высота установки рассматриваемого ПИ оказывает меньшее влияние на его способность обнаружения, чем на точечные тепловые ПИ.

Аналогичными возможностями обладают многоточечные и термобарометрические тепловые ПИ. Многоточечные ПИ представляют собой совокупность точечных ПИ (например, термопар), расположенных в единой электрической цепи, сигнал от которых суммируется и поступает на блок обработки. Термобарометрические ПИ состоят из металлической трубки запаянной с одного конца и подсоединенной другим концом к блоку обработки. В этом случае блок обработки содержит датчик давления. При нагреве трубки давление в ней повышается. Информация об измеренном давлении обрабатывается в соответствии с заложенным алгоритмом, и, при определенных условиях, блок обработки выдает тревожный сигнал.

В любом случае применение тепловых ПИ имеет смысл только тогда, когда наиболее вероятным признаком возникновения пожара является выделяющееся тепло. В нашей стране исторически сложилось, что самым применяемым является тепловой максимальный одноразовый ПИ, что обусловлено только одним - крайне привлекательной ценой. Точно также использование линейного теплового ПИ в кабель-каналах и в подвесном потолке будет оправдано, если термокабель будет буквально опутывать провода. Иначе линейный ПИ не дает принципиальных преимуществ по отношению к точечным максимально-дифференциальным. Само собой, что в таких случаях говорить о какой-либо эффективности систем обнаружения не приходится.

Во всем мире уже давно понятие эффективности системы неразрывно связывают с применяемыми ПИ. Поэтому использование столь любимых у нас тепловых ПИ с порогом (70-72)°С может рассматриваться только для таких помещений, в которых применение других типов ПИ невозможно в виду наличия внешних факторов, способных вызвать их ложное срабатывание. Примером может служить котельная, где дифференциальный канал может давать ложные срабатывания в виду возможных колебаний температур, а более низкий порог использовать нельзя из-за высокой температуры в помещении.

Если обобщить тенденции развития тепловых ПИ, то можно констатировать, что пока еще медленно, но уже наметился переход к максимально-дифференциальным и линейным тепловым ПИ. В мировых тепловых ПИ наметилась их интеллектуализация и применение цифровой обработки, при которой работа осуществляется с одним термоэлементом. При этом дифференциальный канал обеспечивается сравнением текущего значения со значением, хранимым в памяти ПИ, а скорость изменения определяется по встроенному таймеру.

Дымовые пожарные извещатели

Основным признаком возгорания является дым, поскольку в подавляющем большинстве на первой стадии пожара происходит тление материала, сопровождающееся задымлением, а лишь затем образуются открытые очаги пламени и, следовательно, выделение тепла. Поэтому сегодня именно дымовые ПИ являются самыми распространенными в мире.

Исторически сложилось, что первым дымовым ПИ был точечный ионизационный радиоизотопный извещатель, который содержит источник радиоактивного излучения со сверхнизким уровнем излучения, ниже фонового значения. Обычно в качестве источника используется изотоп америция-241. За счет ионизации молекул воздуха и наличия электрического поля в дымовой камере обеспечивается направленный поток заряженных частиц (электрический ток). Попадание частиц дыма внутрь приводит к уменьшению величины тока, что и фиксируется схемой обработки. Из отечественных ПИ хорошо известны РИД-1 и РИД-6М. На сегодняшний день в производство радиоизотопных ПИ прекращено полностью. Однако в мире этот класс ПИ очень распространен по причине высокой чувствительности на дымы от тления древесины и хлопка, и высшей эффективностью среди всех типов дымовых ПИ на дымы от возгорания пластмассы и изоляции силовых кабелей. ПИ этого типа обеспечивают наивысшую пожарную защиту кабельных коллекторов, тоннелей, атомных электростанций и пр. Выбор типа извещателя для большинства пользователей определяется тремя факторами: привычкой, ценой и местом установки. Именно привычка и цена обеспечивали популярность ионизационному извещателю еще 10-15 лет назад. Развитие технологий сделало производство дымовых фотоэлектрических извещателей экономически выгодным и они постепенно вытеснили ионизационные на большинстве рынков мира.

Другим типом дымового ПИ является точечный оптико-электронный дымовой извещатель, который использует оптический эффект рассеяния инфракрасного излучения на частицах дыма. Более 80% дымовых извещателей работают на этом принципе. Внутри дымовой камеры расположены ИК излучатель и приемник, принимающий ИК-сигнал, отраженный от частиц дыма. При этом конструкция дымовой камеры и расположение ИК передатчика и приемника рассчитываются специально, чтобы излучение светодиода в нормальных условиях практически не попадало на фотоприемник. При разработке дымовой камеры всегда приходится учитывать, как минимум, два противоречивых требования, а именно, затруднить доступ в камеру частицам пыли и грязи, а также внешнего света, и в тоже время облегчить доступ частицам дыма. Причем именно в разработке и производстве дымовой камеры и сосредоточена основная стоимость извещателя, поскольку от качества и состава материала, конструкции и исполнения камеры зависит качество прибора. В то время как стоимость электронных компонентов практически одинакова и составляет небольшую часть стоимости ПИ. Как следствие этого, одни производители постоянно совершенствуют дымовую камеру, а другие используют одну и ту же конструкцию или же просто "передирают" ее у других. Это отчетливо видно на российском рынке, где есть все три группы производителей и первая дымовая камера, использованная в ДИП-1 еще в начале 80-х годов прошлого века, применяется в ряде извещателей до сих пор без каких-либо изменений.

Отдельно стоит отметить линейные дымовые извещатели, которые представляют собой, по сути, активный инфракрасный барьер, при попадании частиц дыма в зону действия которого происходит затухание сигнала и, соответственно, снижение его уровня на выходе фотоприемника. Принцип действия напоминает принцип действия охранных барьеров для защиты периметра. На самом же деле разница в алгоритме обработки очень большая. Полное перекрытие луча в охранных датчиках трактуется как «Тревога», в пожарных же, как «Неисправность». Сигнал «Пожар» формируется при достижении определенного уровня поглощения оптического сигнала задымленным участком среды по линии обнаружения, протяженность которой обычно составляет до 100 м.

Этот тип дымовых извещателей используется при работе в больших помещениях, когда одним линейным извещателем можно заменить как минимум 12 точечных ПИ, а также при высоких потолках (по нормативам выше 12 м, но по-хорошему, уже более 8 м). При этом время достижения дымом обычного извещателя велико, а концентрация дыма очень мала, следовательно, эффективность точечного извещателя практически нулевая.

В последнее время появился еще один тип дымовых ПИ - лазерные. Сфера их применения - "чистые комнаты" и объекты, в которых упущенная вследствие пожара выгода во много раз больше прямого ущерба от пожара (банки, станции сотовой связи и телекоммуникаций и пр.). К примеру, ущерб от сгоревшего коммуникационного узла, связывающего европейскую и азиатскую часть России, будет несоизмеримо больше стоимости утраченных мебели и оборудования. Для этих объектов есть два варианта организации пожарной защиты: использование универсальных комбинированных извещателей, сочетающих оптико-электронный и тепловой максимально-дифференциальный принципы определения возгорания, либо применение адресно-аналогового лазерного извещателя. Причем либо в составе адресно-аналоговой системы передачи сообщений (СПС), либо в составе аспирационной СПС. Этот сверхчувствительный прибор имеет в 100 раз более высокую чувствительность по сравнению с оптико-электронными извещателями. Высокая яркость излучения лазера обеспечивает высокий уровень отражений от частиц дыма минимальной плотности. Аспирационные ПИ, которые представляют собой точечный дымовой извещатель с высокой чувствительностью, установленный в специальном корпусе и систему труб с отверстиями, через которые с помощью вентилятора всасывается воздух из контролируемого помещения. Данный тип дымовых извещателей на сегодняшний день является относительно экзотическим и дорогостоящим. Мнение специалистов по поводу эффективности его использования и возможности обеспечения сверхраннего обнаружения неоднозначно, нормативная база не проработана.

Можно выделить следующие тенденции в сегменте дымовых извещателей: среди отечественных дымовых ПИ наметилась тенденция перехода на SMТ, что позволяет сделать ПИ более технологичными и качественными. Идет постоянное совершенствование алгоритмов обработки и введением интеллекта в ПИ. Как следствие этого процесса можно отметить формирование различных сигналов индикатора при переходе в режим «Пожар» или в режим «Неисправность», если последний вызван необходимостью чистки дымовой камеры. Не такой редкостью становится автоматическая компенсация запыленности дымовой камеры, которая продлевает срок службы извещателя между чистками без увеличения уровня ложных тревог. Совершенствование линейных ПИ привело к появлению однопозиционных датчиков, совмещающих в одном корпусе и приемник и передатчик с пассивным рефлектором в конце зоны, что значительно упрощает монтаж и обслуживание системы. И, наконец, отрадно отметить, что благодаря здравому смыслу и совершенствованию нормативной базы у нас в стране все-таки наметился переход от тепловых ПИ к дымовым. Хотя "колебания курса" очень заметны и обусловлены противоречием в требованиях НПБ в различных редакциях.

Периферийные устройства охранно-пожарной сигнализации