Реклама на портале

Обнаружение пожара на ранней стадии важна. Раннее обнаружение пожаров

Нашей организацией на территории Воронежской области выполнен монтаж оборудования и программных средств системы раннего обнаружения лесных пожаров. На территориях Воронежской, Тамбовской и Липецкой областях осуществляется техническое сопровождение функционирования данных программно-аппаратных комплексов в интересах территориальных органов МЧС России и органов управления Лесного хозяйства.

Описание комплекса

Информационная система «Лесной Дозор» — это программно-аппаратный комплекс для мониторинга леса и раннего обнаружения лесных пожаров.

Архитектура системы мониторинга леса и раннего обнаружения лесных пожаров «Лесной Дозор»

Система «Лесной Дозор » состоит из двух частей: аппаратной и программной. Аппаратная часть — это сеть управляемых датчиков наблюдения (видеокамер, тепловизионных датчиков, инфракрасных камер). Программная часть — это специальное программное обеспечение (ПО), с помощью которого заказчик осуществляет мониторинг лесов в режиме реального времени и определяет координаты возгораний. Последнее предполагает, что система может обнаруживать огонь на предпожарной стадии — стадии возгорания, что на практике позволяет предупреждать чрезвычайные ситуации.

Для функционирования системы используется уже существующая инфраструктура мобильных операторов (сотовые вышки, аппаратура связи и обслуживающие команды). Т.к. система легко масштабируется и расширяется, она пригодна для обнаружения лесных пожаров как на небольших территориях, так и на больших площадях.

Характеристики системы

  • Возможная ошибка определения координат очага возгорания – до 250 метров.
  • Радиус обзора одной точки мониторинга – до 30 километров.
  • Точность определения направления на очаг возгорания – 0.5°
  • Время для обзора одной точки – до 10 минут. Зависит от производительности сервера заказчика.
  • Интеграция и учет метеорологических данных.
  • Интеграция и учет спутниковых данных.
  • Интеграция данных из сторонних информационных систем.
  • Возможность оперативного масштабирования и расширения системы для увеличения площади мониторинга.
  • Неограниченное число пользователей с доступом к системе.
  • Возможность оперативного получения информации на мобильные устройства.
  • Автоматическое обнаружение потенциально опасных объектов: дыма и пламени.

Сиcтема работает на основе современных технологий:

  • компьютерного зрения;
  • IP видеонаблюдения;
  • беспроводной широкополосной связи;
  • геоинформационных систем (ГИС);
  • клиент-серверных Интернет-приложений.

Система распределенного видеомониторинга «Лесной Дозор» состоит из следующих элементов:

  • Распределенная система видеокамер
  • Каналы связи, соединяющие видеокамеры с сетью Интернет
  • Сервер системы «Лесной Дозор » подключенный в сеть Интернет
  • Программное обеспечение сервера системы «Лесной Дозор »
  • Оборудование автоматизированного рабочего места оператора
  • Программное обеспечение «Лесной Дозор » автоматизированного рабочего места

Роботизированный сервер

Роботизированный сервер — это сервер системы «Лесной Дозор «, который осуществляет ряд ключевых функций, а именно:

  • управляет сетью видеокамер (датчиков) и осуществляет при их помощи видеонаблюдение территории, в том числе на основе заданных маршрутов патрулирования;
  • управляет подсистемой компьютерного зрения для поиска дыма и огня;
  • предоставляет рекомендации пользователю, информируя его о наличии потенциально опасных очагов возгорания.

Умная точка мониторинга

При установке системы иногда возникают ситуации, когда скорость Интернет-соединения чрезвычайно мала (меньше 512 Кбит/сек.) и передача видео данных в центр контроля затруднена. Чтобы решить эту проблему, наши специалисты используют концепцию «умной точки мониторинга».

Смысл концепции заключается в том, что основная часть данных с видеокамер обрабатывается ещё до того, как оказывается в Сети и передаётся в центр контроля. Осуществляется это благодаря специальным мини-серверам, «прикреплённым» к каждой конкретной точке мониторинга. Именно на мини-серверах осуществляется предварительный анализ медиа-информации и отсеивается «информационный шум».

Как следствие, даже через слабый Интернет оператор получает всё тот же архив потенциально опасных объектов (ПОО), что и при стандартной схеме передачи медиа данных.

Это позволяет заказчику избегать затрат на дорогостоящие каналы связи или в случаях, когда в этой местности доступ к качественному Интернет-соединению крайне затруднён.

Функционал системы «Лесной Дозор»

Возможности системы обеспечивают проведение видеомониторинга леса вблизи населённых пунктов в режиме реального времени.

Функционал системы «Лесной Дозор » позволяет осуществлять следующие действия:

  • Получать доступ к системе из любого центра контроля, при наличии подключения в сеть Интернет на требуемой скорости с достаточным количеством трафика.
  • Возможность выбора любой доступной камеры для получения с нее видеоизображения.
  • Менять ориентацию камеры, как по азимуту, так и по высоте, менять приближение камеры.
  • Устанавливать параметры получаемого с камеры видеоизображения, такие как разрешение и качество изображения (величина сжатия).
  • Изменять параметры используемого камерой инфракрасного фильтра для достижения приемлемых условий видимости в различных условиях.
  • Возможность получения информации о текущей ориентации камеры относительно севера (азимут) в виде числа и указания направления.
  • Получать информацию о текущем приближении камеры в виде числа и сектора обзора.
  • Возможность представления информации о местоположении видеокамер и их текущей ориентации.
  • Возможность управления камерой с помощью программных алгоритмов.
  • Возможность сохранения и доступа к сохраненным ориентациям камеры (привязкам) на заранее заданные объекты, например пожароопасные объекты, естественные ориентиры и т.д.
  • Формировать маршруты патрулирования, предназначенные для автоматического сканирования заданной территории.
  • Запускать маршруты патрулирования по отдельности для выбираемых камер, а также последовательно несколько маршрутов на различных камерах путем формирования списка маршрутов для просмотра.
  • Запускать одновременно до четырех маршрутов патрулирования в одном окне, предназначенном для обзорного мониторинга сразу нескольких камер (требуется высокая пропускная способность каналов связи).
  • Возможность зациклить просмотр одного маршрута или группы маршрутов.
  • Возможность автоматического отключения приложения при долгосрочном отсутствии активности пользователя.
  • Сохранять текущее изображение с камеры в виде картинки и в виде видеофайла для дальнейшего просмотра и анализа.
  • Возможность автоматического обновления с минимальным участием пользователя для добавления новой функциональности и устранения программных ошибок в любом месте размещения.
  • Возможность работы нескольких пользователей с одной камерой в режиме разделения по времени с помощью механизма блокировок управления и просмотра.
  • Возможность маркировки различных объектов, предназначенных для выполнения процедур по мониторингу леса (населенные пункты, ориентиры и т.д.).
  • Возможность отображения на видеоизображении, поступающем с камеры, объектов, попадающих в область обзора с обозначением типа объекта.
  • Определять направление на видимый пожар при видимости с одной камеры с точностью 0,5 градуса и осуществлять маркировку данного объекта.
  • Определять точные географические координаты видимого не менее чем с 2-х камер пожара с точностью 250м и отображать его в информационной базе.
  • Возможность определения квартала по географическим координатам.
  • Возможность представления информации о текущей пожарной обстановке на мобильном телефоне.
  • Определять координаты пожара на основе информации поступающей от системы наземного мониторинга – с пожарно-наблюдательных вышек. Осуществлять маркировку пожара.
  • Возможность корректировки ориентации камеры при её физическом смещении, для сохранения всех привязок ориентации камеры.
  • Возможность представления в едином информационном блоке информации с различных информационных источников (метеорологические данные, данные с системы спутникового мониторинга и др.).
  • Возможность автоматического обнаружения очагов возгорания системой и сигнализации оператору при просмотре маршрутов патрулирования (требуется высокая производительность процессора).
  • Возможность автоматического обнаружения очагов возгорания системой и сигнализации оператору при выполнении мониторинга в ручном режиме (требуется высокая производительность процессора).
  • Автоматическое обнаружение очагов возгорания и сохранение фотоинформации и информации о направлении на потенциально опасный объект в архиве.
  • Предоставление доступа к архиву потенциально опасных объектов, обнаруженных автоматической системой, с возможностью уточнения.
  • Возможность обмениваться оперативными сообщениями о сложившейся ситуации с другими операторами и группами операторов в рамках выполнения задач по обнаружению и ликвидации пожаров.
  • Получать уведомления, указания, рекомендации от администраторов системы по вопросам функционирования компонентов продукта.

Комплекс программного обеспечения

Программная часть написана на платформе.NET с использованием MS SQL Express и представляет собой микро-сервисную архитектуру. Программно-аппаратная часть имеет систему распределенных серверов плюс сервер для хранения головных баз данных. Система имеет блок раннего обнаружения пожаров, написанный на C++ и встроенный в так называемый камера контроллер. Система представляет дружественный интерфейс и обладает широким функционалом, а именно

  • Круглосуточное патрулирование камерой территории лесного массива по проложенным маршрутам;
  • Автоматическое определение пожароопасного объекта;
  • Определение расстояния до пожароопасного объекта, прокладка до него маршрута;
  • Возможность присваивания различных категорий пожароопасному объекту;
  • Хранение роликов в соответствии с пожароопасным объектом;
  • Хранение архива всех объектов присутствующих в программе;
  • Визуализация сил и средств тушения пожаров;
  • Поддержка квартальных карт;
  • Много сервисных функций
  • Комплекс “Лесной дозор” в настоящее время поставляется как декстопная так и веб-версия.

Каналы передачи тревожного сигнала

  • Интернет
  • Мобильные сети
  • Встроенная система оповещения

Информирование всех необходимых служб

  • Департаменты Лесного дозора
  • Администрации городов и поселков
  • Районные администрации
  • Экологические службы

ООО «ДСК» © 2017 г., Нижний Новгород

Данная система предназначена для обнаружения начальной стадии пожара, передачи извещения о месте и времени его возникновения и при необходимости включения автоматических систем пожаротушения и дымоудаления.

Эффективной системой оповещения пожарной опасности является применение систем сигнализации.

Система пожарной сигнализации должна:

Быстро выявить место возникновения пожара;

Надёжно передавать сигнал о пожаре на приёмно-контрольное устройство;

Преобразовывать сигнал о пожаре в форму, удобную для восприятия персоналом охраняемого объекта;

Оставаться невосприимчивой к влиянию внешних факторов, отличающихся от факторов пожара;

Быстро выявлять и передавать извещение о неисправностях, препятствующих нормальному функционированию системы.

Средствами противопожарной автоматики оборудуют производственные здания категорий А, Б и В, а также объекты государственной важности.

Система пожарной сигнализации состоит из пожарных извещателей и преобразователей, преобразующих факторы появления пожара (тепло, свет, дым) в электрический сигнал; прёмно- контрольной станции, передающей сигнал и включающей световую и звуковую сигнализацию; а также автоматические установки пожаротушения и дымоудаления.

Обнаружение пожаров на ранней стадии облегчает их тушение, что во многом зависит от чувствительности датчиков.

Извещатели, или датчики, могут быть различных типов:

- тепловой пожарный извещатель – автоматический извещатель, который реагирует на определённое значение температуры и (или) скорость её нарастания;

- дымовой пожарный извещатель – автоматический пожарный извещатель, который реагирует на аэрозольные продукты горения;

- радиоизотопный пожарный извещатель – дымовой пожарный извещатель, который срабатывает вследствие влияния продуктов горения на ионизированный поток рабочей камеры извещателя;

- оптический пожарный извещатель – дымовой пожарный извещатель, который срабатывает вследствие влияния продуктов горения на поглощение или распространение электромагнитного излучения извещателя;

- пожарный извещатель пламени – реагирует на электромагнитное излучение пламени;

- комбинированный пожарный извещатель – реагирует на два (или больше) фактора пожара.

Тепловые извещатели подразделяются на максимальные , которые срабатывают при повышении температуры воздуха или охраняемого объекта до величины, на которую они отрегулированы, и на дифференциальные , которые срабатывают при определённой скорости нарастания температуры. Дифференциальные термоизвещатели обычно могут работать также в режиме максимальных.

Максимальные термоизвещатели характеризуются хорошей стабильностью, не дают ложных тревог и имеют относительно низкую стоимость. Однако они малочувствительны и даже при размещении на небольшом расстоянии от мест возможных загораний срабатывают со значительным запаздыванием. Тепловые извещатели дифференциального типа более чувствительны, однако их стоимость высока. Все тепловые извещатели должны размещаться непосредственно в рабочих зонах, поэтому они подвержены частым механическим повреждениям.


Рис. 4.4.6. Принципиальная схема извещателя ПТИМ-1: 1 – датчик; 2 – переменное сопротивление; 3 – тиратрон; 4 – добавочное сопротивление.

Оптические извещатели подразделяются на две группы: ИК – индикаторы прямого видения , которые должны «видеть» пожар, и фотоэлектрические дымовые . Чувствительные элементы индикаторов прямого видения не имеют практического значения, так как они, как и тепловые извещатели, должны располагаться в непосредственной близости от потенциальных очагов загорания.

Фотоэлектрические дымовые извещатели срабатывают при ослаблении светового потока в подсвечиваемом фотоэлементе в результате задымления воздуха. Извещатели этого типа могут быть установлены на расстоянии нескольких десятков метров от возможного очага пожара. Пылевые частицы, взвешенные в воздухе, могут привести к ложным срабатываниям извещателей. Кроме того, чувствительность прибора заметно снижается по мере осаждения тончайшей пыли, поэтому извещатели нужно регулярно осматривать и очищать.

Ионизационные дымовые извещатели для надёжной работы необходимо не реже чем раз в две недели подвергать тщательному осмотру и проверке, своевременно удалять отложения пыли и регулировать чувствительность. Газовые детекторы срабатывают при появлении газа или увеличении его концентрации.

Дымовые извещатели рассчитаны на обнаружение продуктов сгорания в воздухе. В устройстве имеется ионизационная камера. И при попадании в неё дыма от пожара ионизационный ток уменьшается, и извещатель включается. Время срабатывания дымового извещателя при попадании в него дыма не превышает 5 секунд. Световые извещатели устроены по принципу действия ультрафиолетового излучения пламени.

Выбор типа извещателя автоматической пожарной сигнализации и места установки зависит от специфики технологического процесса, вида горючих материалов, способов их хранения, площади помещения и т.п.

Тепловые извещатели могут быть использованы для контролирования помещений из расчёта один извещатель на 10 – 25 м 2 пола. Дымовой извещатель с ионизационной камерой способен (в зависимости от места установки) обслуживать площадь 30 – 100м 2 . Световыми извещателями можно контролировать площадь около 400 – 600м 2 . Автоматические извещатели, в основном, устанавливают на потоке или подвешивают на высоте 6 – 10м от уровня пола. Разработка алгоритма и функций системы пожарной сигнализации выполняется с учётом пожарной опасности объекта и архитектурно-планировочных особенностей. В данное время применяют следующие установки пожарной сигнализации: ТОЛ-10/100, АПСТ-1, СТПУ-1, СДПУ-1, СКПУ-1 и др.

Рис. 4.5.7. Схема автоматического дымового извещателя АДИ-1: 1,3 – сопротивления; 2 – электрическая лампа; 4 – ионизационная камера; 5 – схема включения в электрическую сеть

К сожалению, у нас далеко не все так же понимают тех преимуществ, которые дают адресно-аналоговые системы, а некоторые вообще сводят их достоинства к "заботе о курильщиках". Поэтому давайте так же раз посмотрим, что же все-таки нам дают адресно-аналоговые системы.

Важно не только вовремя обнаружить, но и вовремя предупредить

Напомню, что различают три класса систем пожарной сигнализации: неадресные, адресные, адресно-аналоговые.

В неадресных и адресных системах "решение о пожаре" принимается непосредственно самим извещателем и затем передается на приемно-контрольный прибор.

Адресно-аналоговые системы являются по своей сути телеметрическими системами. На приемно-контрольный прибор передается значение контролируемого извещателем параметра (температура, задымленность в помещении). Приемно-контрольный прибор постоянно отслеживает состояние окружающей среды во всех помещениях здания и на основании этих данных принимает решение не только о формировании сигнала "Пожар", но и сигнала "Предупреждение". Особо подчеркнем, что "решение" принимает не извещатель, а приемно-контрольный прибор. Теория гласит, что если построить график интенсивности пожара в зависимости от времени, то он будет иметь вид типа параболы (рис. 1). На начальном этапе развития пожара его интенсивность невелика, затем она возрастает и далее наступает лавинообразный цикл. Если бросить непотушенный окурок в корзину с бумагами, сначала будет наблюдаться их тление с выделением дыма, затем появится пламя, оно перекинется на мебель и далее начнется интенсивное развитие пожара, с которым справиться уже непросто.

Получается, что если возгорание выявлено на ранней стадии, его легко ликвидировать с помощью стакана воды или обычного огнетушителя и ущерб от него будет минимален. Именно это и позволяют сделать адресно-аналоговые системы. Если, например, неадресный (или адресный) тепловой извещатель обеспечивает формирование сигнала "Пожар" при температуре 60 °С, то до достижения этого значения дежурный не видит на приемноконтрольном приборе никакой информации о том, что происходит в помещении. А все - таки это предполагает уже значительный очаг пожара. Аналогичная ситуация наблюдается и с дымовыми извещателями, где должен быть достигнут необходимый уровень задымленности.

Адресное не значит адресно-аналоговое

Адресно-аналоговые системы, постоянно контролируя состояние среды в помещении, немедленно выявляют начавшееся изменение температуры или задымленности и выдают дежурному предупреждающий сигнал. Поэтому адресно-аналоговые системы обеспечивают раннее обнаружение пожара. Это значит, что пожар легко ликвидировать с минимальным ущербом для здания.

Подчеркнем, что "водораздел" находится не м. неадресными системами, с одной стороны, и адресными и адресно-аналоговыми – с другой, а м. адресно-аналоговыми и остальными системами.

В реальных адресно-аналоговых приборах имеется принцип. возможность индивидуально задавать не только уровни формирования сигналов "Пожар" и "Предупреждение" для каждого извещателя, но и определять логику их совместной работы. Другими словами, мы получаем в руки инструмент, позволяющий оптимальным образом формировать систему раннего обнаружения пожара для каждого объекта с учетом его индивидуальных особенностей, т.е. мы имеем принцип. возможность оптимально строить систему пожарной безопасности объекта.

Попутно решается так же ряд важных задач, например контроль работоспособности извещателей. Так, в адресно-аналоговой системе в принципе не может быть неисправного извещателя, не выявленного приемно-контрольным прибором, так как все время извещатель должен передавать определенный сигнал. Если к этому добавить мощную самодиагностику самих извещателей, автоматическую компенсацию запыленности и выявление запыленных дымовых извещателей, то становится очевидным, что эти факторы только повышают эффективность адресно-аналоговых систем.

Основные особенности

Важным компонентом адресно-аналоговых приборов является построение шлейфов сигнализации. протокол работы шлейфа является ноухау фирмы и составляет коммерческую тайну. Вместе с тем именно он во многом определяет характеристики системы. изучим наиболее характерные особенности адресно-аналоговых систем.

Число извещателей в шлейфе

Обычно оно составляет от 99 до 128 и ограничено энергетическими возможностями организации питания извещателей. В ранних моделях адресация извещателей производилась с помощью механических переключателей, в более поздних моделях переключатели отсутствуют, а адрес заносится в энергонезависимую память датчика.

Кольцевой шлейф сигнализации

В принципе большинство адресноаналоговых приборов способны работать и с радиальным шлейфом. но есть вероятность "потерять" большое количество извещателей из-за обрыва шлейфа. Поэтому кольцевой шлейф – средство повышения живучести системы. При его обрыве прибор формирует соответствующее извещение, но обеспечивает работу с каждым полукольцом, сохраняя тем самым работоспособность всех извещателей.

Устройства локализации коротких замыканий

Это тоже средство повышения "живучести" системы. Обычно данные устройства устанавливаются через 20–30 извещателей. При коротком замыкании в шлейфе ток в нем возрастает, что фиксируется двумя устройствами локализации, и неисправный участок отключается. из строя выходит лишь сегмент шлейфа м. двумя устройствами локализации коротких замыканий, а вся остальная его часть остается работоспособной за счет кольцевой организации подключения.

В современных системах встроенным устройством локализации коротких замыканий оснащен каждый извещатель или модуль. При этом за счет существенного снижения цен на электронные компоненты стоимость датчиков фактически не увеличилась. Такие системы практически не страдают от коротких замыканий шлейфов.

Стандартный набор извещателей

Он, включает в себя дымовой оптоэлектронный, тепловой максимальной температуры, тепловой максимально-дифференциальный, комбинированный (дымовой плюс тепловой) и ручной извещатели. Этих извещателей обычно достаточно, чтобы защитить основные виды помещений в здании. Некоторые производители дополнительно предлагают и достаточно экзотические виды датчиков, например, адресно-аналоговый линейный извещатель, оптический дымовой извещатель для помещений с высоким уровнем загрязнения, оптический дымовой извещатель для взрывоопасных помещений и др. Все это расширяет сферу применения адресно-аналоговых систем.

Модули контроля неадресного подшлейфа

Они позволяют использовать неадресные извещатели. Это сокращает стоимость системы, но при этом, естественно, свойства, присущие адресно-аналоговой аппаратуре, теряются. В ряде случаев такие модули могут с успехом использоваться для подключения обычных линейных дымовых извещателей или создания взрывобезопасных шлейфов.

Модули управления и контроля

Они включаются непосредственно в шлейфы сигнализации. Обычно число модулей соответствует числу извещателей в шлейфе, а их адресное поле является дополнительным и не накладывается на адреса извещателей. В некоторых системах адресное поле извещателей и модулей является общим.

Общее количество подключенных модулей может составлять несколько сотен. Именно это свойство и позволяет на базе адресно-аналоговой системы пожарной сигнализации СПС осуществить интеграцию систем автоматической пожарной защиты здания (рис. 2).

При интеграции осуществляется управление исполнительными устройствами и контроль их срабатывания. Количество точек контроля и управления как раз и составляет несколько сотен.

Разветвленная логикаформирования управляющихсигналов

Это непременный атрибут адресноаналоговых приемно-контрольных приборов. Именно мощные логические функции обеспечивают построение единой системы автоматической пожарной защиты здания. Среди этих функций и логика формирования сигнала "Пожар" (например, по двум сработавшим извещателям в группе), и логика включения модуля управления (например, при каждом сигнале "Пожар" в системе или при сигнале "Пожар" в данной группе), и принцип. возможность задания временных параметров (например, при сигнале "Пожар" включить через время Т1 модуль управления М на время Т2). Все это позволяет эффективно строить на базе стандартных элементов даже мощные комплексы газового пожаротушения.

И не только раннее обнаружение

Сам принцип построения адресно-аналоговых систем позволяет помимо раннего обнаружения пожара получить так же ряд уникальных качеств, например, повышение помехоустойчивости системы. Поясним это на примере.

На рис. 3 представлены несколько последовательных циклов опроса (n) прибором теплового адресно-аналогового извещателя. Для простоты понимания по оси ординат отложим не длительность сигнала от извещателя, а сразу соответствующее ей значение температуры. Пусть на цикле опроса 4 прошел ложный сигнал от извещателя или искажение длительности ответа извещателя под воздействием электромагнитных помех что воспринятое прибором значение соответствует температуре 80 °С. по пришедшему ложному сигналу прибором должен быть сформирован сигнал "Пожар", т.е. произойдет ложное срабатывание аппаратуры.

В адресно-аналоговых системах этого можно избежать за счет введения алгоритма усреднения. Для примера введем усреднение по трем последовательным отсчетам. значение параметра для "принятия решения" о пожаре будет являться суммой значений по трем циклам, поделенной на 3:

  • для циклов 1, 2, 3 Т=60:3=20 °С – ниже порога;
  • для циклов 2, 3, 4 Т=120:3=40 °С – ниже порога;
  • для циклов 3, 4, 5 Т=120:3=40 °С – ниже порога.

То есть при пришедшем ложном отсчете сигнал "Пожар" не сформирован. При этом хочется обратить особенное внимание на то, что поскольку "решение" принимает приемно-контрольный прибор, никакие пересбросы и перезапросы извещателей не нужны.

Заметим, что если пришедший сигнал не является ложным, значит на циклах 4 и 5 значение параметра соответствует 80 °С, то при данном усреднении сигнал будет сформирован, так как Т=180:3=60 °С, значит соответствует порогу формирования сигнала "Пожар".

Что в итоге?

Итак, мы убедились, что благодаря своим уникальным свойствам адресноаналоговые системы являются эффективным средством обеспечения пожарной безопасности объектов. Число извещателей в таких системах может составлять несколько десятков тысяч, что достаточно для самых грандиозных проектов.

Рынок адресно-аналоговых систем за рубежом за последние несколько лет имеет устойчивую тенденцию к росту. Доля адресно-аналоговых систем в общем объеме производства уверенно превысила 60%., массовый выпуск адресноаналоговых извещателей привел к снижению их стоимости, что явилось дополнительным стимулом к расширению рынка.

К сожалению, у нас доля адресно-аналоговых систем составляет по различным оценкам от 5 до 10%. Отсутствие системы страхования и действующие нормативы не способствуют внедрению качественной аппаратуры и часто применяется наиболее дешевая техника. Тем не менее определенные сдвиги уже наметились, и думается, что мы стоим на пороге кардинального изменения рынка. Только за последние годы стоимость оптического дымового адресно-аналогового извещателя в России уменьшилась примерно в 2 раза, что делает их более доступными. Без адресно-аналоговых систем немыслимо обеспечение безопасности высотных зданий, многофункциональных комплексов и ряда других категорий объектов.

Системы противодымнои защиты зданий: проблемы проектирования
Со счетов списывать рано

(световые, тепловые, дымовые) способны только на сообщение: «Горим! Пора тушить очаг возгорания!» Но другого и быть не может, поскольку работа их датчиков основана на таких физических принципах, как детектирование света, тепловыделения или задымленности. Получить сообщение «Внимание! Здесь возможно возгорание!» можно только установив постоянный контроль над газодинамическим составом воздушной среды помещений. Такой контроль позволит принять адекватные меры по предупреждению пожара и его ликвидации в зародыше. Этим и интересен разработанный специалистами НПП «Гамма» способ раннего обнаружения пожара с использованием полупроводниковых химических сенсоров, который был отмечен дипломами и золотыми медалями на международных выставках «Брюссель-Эврика 2000» и «Женева 2001».

Так, достоверный способ предупреждения пожара на ранней стадии, предшествующей возгоранию,— это контроль химического состава воздуха, который резко изменяется из-за термического разложения перегретых или начинающих тлеть горючих материалов. На этой стадии еще эффективны превентивные меры. Например, в случае перегрева электроприборов (утюга или электрокамина) они могут быть вовремя автоматически отключены по сигналу с газового датчика.

Состав выделяющихся при горении газов

Ряд газов, выделяющихся на начальной стадии горения (тления), определяются составом именно тех материалов, которые участвуют в этом процессе. Однако в большинстве случаев можно уверенно выделить и основные характерные газовые компоненты. Подобные исследования проводились в Институте пожарной безопасности (г.Балашиха Московской обл.) с использованием стандартной камеры объемом 60 м 3 для имитации пожара. Состав выделяющихся при горении газов определялся при помощи хроматографии. Эксперименты дали следующие результаты.

Водород (Н 2) — основной компонент выделяемых газов на стадии тления в результате пиролиза материалов, используемых в строительстве, таких как древесина, текстиль, синтетические материалы. На начальной стадии пожара, в процессе тления, концентрация водорода составляет 0,001-0,002%. В дальнейшем происходит рост содержания ароматических углеводородов на фоне присутствия недоокисленного углерода — оксида углерода (СО) — 0,002-0,008%. При появлении пламени растет концентрация диоксида углерода (СО 2) до уровня 0,1%, что соответствует сгоранию 40-50 г древесины или бумаги в закрытом помещении объемом 60 м 3 и эквивалентно 10 выкуренным сигаретам. Такой уровень СО2 достигается также в результате присутствия в помещении двух человек в течение 1 ч.

Эксперименты показали, что порог обнаружения системы раннего предупреждения пожара в атмосферном воздухе при нормальных условиях должен находиться для большинства газов, в том числе водорода и оксида углерода, на уровне 0,002%. Желательно, чтобы быстродействие системы было не хуже 10 с. Такой вывод можно рассматривать как основополагающий для разработок целого ряда предупреждающих пожарных газовых сигнализаторов.

Существующие средства газоанализа экологической направленности (в том числе на электрохимических, термокаталитических и других сенсорах) слишком дороги для такого использования. Внедрение в производство пожарных извещателей на основе полупроводниковых химических сенсоров, изготавливаемых по групповой технологии, позволит резко снизить стоимость газовых сенсоров.

Полупроводниковые газовые датчики

Принцип действия полупроводниковых газовых сенсоров основан на изменении электропроводности полупроводникового газочувствительного слоя при химической адсорбции газов на его поверхности. Это обстоятельство позволяет эффективно использовать их в приборах пожарной сигнализации как альтернативные устройства традиционным оптическим, тепловым и дымовым сигнализаторам, в том числе содержащим радиоактивный плутоний. А высокую чувствительность (для водорода — от 0,000001%!), селективность, быстродействие и дешевизну полупроводниковых газовых датчиков следует рассматривать как основные их преимущества перед другими типами пожарных извещателей. Используемые в них физико-химические принципы детектирования сигналов сочетаются с современными микроэлектронными технологиями, что обусловливает низкую стоимость изделий при массовом производстве и высокие технические и энергосберегающие характеристики.

Для того, чтобы физико-химические процессы протекали на поверхности чувствительного слоя достаточно быстро, обеспечивая быстродействие на уровне нескольких секунд, сенсор периодически разогревается до температуры 450-500°С, что активизирует его поверхность. В качестве чувствительных полупроводниковых слоев обычно используют мелкодисперсные оксиды металлов (SnO 2 , ZnO, In 2 O 3 и др.) с легирующими добавками Pl, Pd и др. Благодаря структурной пористости формируемых материалов, достигаемой с помощью некоторых технологических приемов, их удельная поверхность — около 30 м 2 /г. Нагревателем служит резистивный слой, выполненный из инертных материалов (Pl, RuO 2 , Au и др.) и электрически изолированный от полупроводникового слоя.

При кажущейся простоте такие методы формирования сконцентрировали в себе все последние достижения материаловедения и микроэлектронной технологии. Это обусловило высокую конкурентоспособность сенсора, который может работать несколько лет, периодически находясь в «стрессовом» состоянии при разогреве до 500°С, сохраняет при этом высокие эксплутационные характеристики, чувствительность, стабильность, селективность и потребляет низкую мощность (в среднем несколько десятков милливатт). Промышленное производство полупроводниковых сенсоров широко развито во всем мире, но основная доля мирового рынка приходится на японские компании. Признанный лидер в этой области — фирма Figaro с годовым объемом производства сенсоров около 5 млн. шт. и масштабным производством приборов на их основе, включая элементную базу и схемотехнические решения с программируемыми устройствами.

Однако ряд особенностей производства полупроводниковых сенсоров затрудняют его совместимость с традиционной кремниевой технологией в рамках замкнутого цикла. Объясняется это тем, что сенсоры — не столь массовое изделие, как микросхемы, и имеют больший разброс параметров из-за специфики условий работы (зачастую в агрессивной среде). Их производство требует очень специфичного ноу-хау в области физической химии, материаловедения и т.д. Поэтому успех здесь сопутствует крупным специализированным фирмам (например, Microchemical Instrument — европейский филиал Motorola), которые не спешат делиться своими разработками в области высоких технологий. К сожалению, в России и СНГ эта отрасль никогда не была хорошо развита, несмотря на достаточное число исследовательских групп — РНЦ «Курчатовский институт», МГУ, ЛГУ, Воронежский государственный университет, ИОНХ РАН, НИФХИ им. Карпова, Саратовский университет, Новгородский университет и т. д.

Отечественные разработки полупроводниковых сенсоров

Наиболее развитая технология производства полупроводниковых сенсоров предложена в РНЦ «Курчатовский институт». Здесь разработаны малогабаритные полупроводниковые сенсоры для анализа химического состава газов и жидкостей. Они изготавливаются по микроэлектронной технологии и сочетают в себе достоинства микроэлектронных устройств — низкую стоимость при массовом производстве, миниатюрность, низкую потребляемую мощность — с возможностью измерения концентрации газов и жидкостей в широких пределах и с достаточно высокой точностью. Разработанные приборы делятся на две группы: металлооксидные и структурные полупроводниковые сенсоры.

Металлооксидные сенсоры. Изготавливаются по толстопленочной технологии. В качестве подложки в них использован поликристаллический оксид алюминия, на который с двух сторон нанесены нагреватель и металлооксидный газочувствительный слой. Чувствительный элемент помещен в газопроницаемый корпус, удовлетворяющий требованиям взрывопожаробезопасности.

Сенсоры способны определять концентрацию горючих газов (метана, пропана, бутана, водорода и т.д.) в воздухе в интервале от 0,001% до единиц процентов, а также токсичных газов (угарного газа, арсина, фосфина, сероводорода и т.д.) на уровне предельно допустимой концентрации (ПДК). Они могут быть также использованы для одновременного и селективного определения концентрации кислорода и водорода в инертных газах, например для ракетной техники. Для нагрева эти приборы требуют рекордно низкую для своего класса электрическую мощность — менее 150 мВт. Металлооксидные сенсоры предназначены для применения в сигнализаторах утечки газов и системах пожарной сигнализации (как стационарных, так и карманных).

Структурные полупроводниковые сенсоры. Это сенсоры на основе кремниевых структур металл-диэлектрик-полупроводник (МДП), металл-твердый электролит-полупроводник и диоды Шотки.

МДП-структуры с затвором из палладия или платины используются для определения концентрации водорода в воздухе или инертных газах. Порог обнаружения водорода — порядка 0,00001%. Сенсоры успешно применялись для определения концентрации водорода в теплоносителе ядерных реакторов с целью поддержания их безопасности. Структуры с твердым электролитом (трифторид лантана, проводящий по ионам фтора) предназначены для определения концентрации фтора и фторидов (прежде всего фтористого водорода) в воздухе. Работают при комнатной температуре, позволяют определять концентрацию фтора и фтористого водорода на уровне 0,000003%, что составляет примерно 0,1 ПДК. Измерение утечек фтористого водорода особенно важно для определения экологической обстановки в регионах с крупным производством алюминия, полимеров, ядерного топлива.

Подобные структуры, выполненные на основе карбида кремния и работающие при температуре около 500 °С, могут использоваться для измерения концентрации фреонов.

Индикатор оксида углерода и водорода СО-12

Отмеченный на международных выставках способ раннего обнаружения пожара обеспечивает одновременный контроль относительных концентраций в воздухе двух или более газов, таких как ароматические углеводороды, водород, оксид и диоксид углерода. Полученные значения сравниваются с заданными, и в случае их совпадения формируется сигнал тревоги. Контроль и сравнение относительных концентраций газовых компонент проводятся с заданной периодичностью. Возможность ложных срабатываний измерительного устройства при повышении концентрации одного из газов исключена, если нет возгорания.

В качестве измерительного устройства предложен индикатор СО-12, предназначенный для обнаружения в воздушной атмосфере газообразного оксида углерода и водорода в диапазоне их концентраций от 0,001 до 0,01%. Прибор представляет собой девятиуровневый пропорциональный индикатор в виде линейки светодиодов трех цветов — зеленого (диапазон малых концентраций), желтого (средний уровень) и красного (высокий уровень). Каждому диапазону соответствуют три светодиода. При загорании красных светодиодов включается звуковой сигнал, предостерегающий людей об опасности отравления.

Принцип работы индикатора основан на регистрации изменения сопротивления (R) полупроводникового газочувствительного сенсора, температура которого стабилизируется на уровне 120 °С в процессе измерений.

При этом нагревательный элемент включен в обратную связь операционного усилителя — терморегулятора — и периодически, каждые 6 с, отжигается в течение 0,5 с при температуре 450 °С. Далее следует изотермическая релаксация сопротивления R при взаимодействии с угарным газом. Измерение R осуществляется перед следующим отжигом (рис. 3, точка C, далее следует отжиг — О). Процессом измерения и выводом на индикатор данных управляет программируемое устройство.

Его основные технические характеристики:

Индикатор можно эффективно использовать в качестве пожарного сигнального устройства как в жилых помещениях, так и на промышленных объектах. Дачные домики, коттеджи, бани, сауны, гаражи и котельные, предприятия с производством, основанном на использовании открытого огня и термообработки, предприятия горнодобывающей, металлургической и нефтегазоперерабатывающей промышленности и, наконец, автомобильный транспорт — вот далеко не полный список объектов, где индикатор СО-12 может быть полезен.

Подобные пожарные извещатели раннего обнаружения, объединенные в единую сеть и контролирующие газовыделение при тлении материалов перед их возгоранием, при размещении на промышленных объектах позволяют предупредить аварийные ситуации не только на наземных объектах пожарной охраны, но и в подземных сооружениях, угольных разрезах, где в результате перегрева оборудования, транспортирующего уголь, может произойти возгорание угольной пыли. Каждый датчик, имеющий световой и звуковой сигналы оповещения, способен не только информировать о степени загазованности территории, но и предупредить об опасности персонал, находящийся в непосредственной близости к экстремальному месту. Стационарные пожарные датчики, установленные в жилых помещениях, могут предотвратить взрыв бытового газа, отравление угарным газом и возникновение пожара из-за неисправности бытовой техники или грубого нарушения условий ее эксплуатации путем автоматического отключения от сети.

Электроника №4, 2001

FOTObank
Инфракрасный линейный дымовой извещатель, состоящий из излучателя и приемника SYSTEM SENSOR
Лазерный дымовой линейный извещатель с приемником и передатчиком - в одном корпусе - и отражателем Оптические извещатели открытого пламени "Пульсар" от КБ "ПРИБОР" с датчиком, встроенным в контроль-ный прибор с выносным датчиком
Точечные дымовые безадресные извещатели отечественного производства: (ИП 212-3СУ,ДИП 54-Т, ДИП 3-М3)
Отечественные тепловые безадресные извещатели (МАК-1, ИП 101-1А, ИП 103-31)
SYSTEM SENSOR
Точечный дымовой "интеллектуальный" извещатель серии "Профи" 150 лет назад каланча была наиболее эффективным средством обнаружения пожара
SYSTEM SENSOR
Комбиниро-ванные извещатели "дым-тепло" - адресный
SYSTEM SENSOR
интеллектуальный
SYSTEM SENSOR
безадресный
SYSTEM SENSOR
Тепловой максимально дифференциальный безадресный извещатель серии "Эко"
Безадресные ручные извещатели с "кнопкой" и поворотной ручкой
SYSTEM SENSOR
Адресно- аналоговый ручной извещатель серии "Эко"
Безадресные дымовой и термомаксимальный извещатели от APOLLO
SYSTEM SENSOR
Адресно-аналоговые извещатели- точечный дымовой;
SYSTEM SENSOR
максимально дифференциальный Отечественные автономные дымовые извещатели cхема сигнализации на основе автономных дымовых извещателей
: (ИП 212-50, Агат, ИП 212-43М) (Агат)
Cхема безадресной пожарной сигнализации Пульт измерения и контроля параметров "интеллектуальных" датчиков
SYSTEM SENSOR
Лазерный тестер для дистанционной проверки исправности «интеллектуальных» дымовых датчиков

В предыдущем номере журнала мы рассказали о первичных средствах пожаротушения. Но приводить их в действие следует, только обнаружив возгорание. А что произойдет, если начинающийся пожар вовремя не выявить? Правильно, случится большая и непоправимая беда. Поэтому сегодня речь пойдет о современных средствах автоматического обнаружения пожара на самой ранней стадии его возникновения - системах пожарной сигнализации

Кто должен обнаруживать пожар?

Лет 150 назад наиболее эффективным средством обнаружения возгорания была пожарная каланча - самая высокая постройка в городе. Со средствами оповещения было еще проще - выбегай на улицу и громко кричи: "Пожар!" Все, кто услышит, ОБЯЗАНЫ были бежать на его тушение - «кто с багром, кто с ведром».

Естественно, эти средства остались далеко в прошлом. Для того чтобы зафиксировать пожар на самой ранней стадии, когда он называется возгоранием, теперь используются современные системы обнаружения и системы пожарной сигнализации (СПС). Они предназначены для круглосуточного контроля охраняемого объекта и оповещения владельца о первых признаках пожара или задымления. Для создания таких систем используются: устройства обнаружения - пожарные датчики (правильнее назвать их извещателями), приборы обработки сигнала (приемно-контрольные приборы - ПКП) и исполнительное оборудование (средства оповещения). Производят их такие фирмы, как ESSER (Австрия), Texecom и PYRONIX (Великобритания), System Sensor (Италия), Securiton (Швейцария), ESMI (Финляндия), Napco (США), ADEMCO - подразделение Honeywell (США), а также отечественные «РУБЕЖ» (г. Саратов), «ИВС-Сигналспецавтоматика» (г. Обнинск), НВП «БОЛИД» (г. Королев), «АРГУС-СПЕКТР» и «ИРСЭТ- ЦЕНТР» (г. С.-Петербург), «Сибирский Арсенал» (г. Новосибирск), «Радий» (г. Касли) и др.

Пожарные датчики-извещатели

Именно они являются основными элементами систем обнаружения очага пожара. Прежде всего, от их чувствительности и помехоустойчивости зависит эффективность работы системы. В частном жилье обычно используются дымовые, тепловые извещатели и приборы обнаружения открытого пламени. Как правило, все они являются «пороговыми», то есть срабатывают в случае превышения контролируемым параметром заданного значения.

Дымовые извещатели. Дым - наиболее характерный признак пожара на самой ранней его стадии. Измерив концентрацию дыма в воздухе, датчик и «делает вывод» о наличии возгорания. Дымовые извещатели подразделяются на точечные и линейные.

Точечные производят замер в том месте, в котором установлены. В частном жилье из точечных извещателей используются только фотоэлектрические. Внутри такого устройства спрятана измерительная камера с источником света и фотоприемником. Частицы дыма, попавшие в камеру, изменяют светопроницаемость воздуха и рассеивают световой поток. Эти изменения и улавливает фотоприемник. Но в разных конструкциях по-разному. В одних он фиксирует общее ослабления светового потока (если расположен строго напротив источника света). В других - рассеяние потока (фотоприемник расположен под прямым углом к источнику света). Первые из описанных приборов более чувствительны, но зато менее устойчивы к помехам (например, к пыли) и нуждаются в частом техническом обслуживании. Вторые чуть менее чувствительны, зато более помехоустойчивы. Именно они в основном и используются при создании СПС в частном жилье. Крепятся обычно под потолком, поскольку горячие газы и дым поднимаются вверх. Контролируемая одним дымовым извещателем площадь может составлять до 80 м 2 . Даже если метраж помещения, в котором устанавливается датчик, намного меньше этой величины, для повышения достоверности обнаружения возгорания следует устанавливать в нем не менее двух пожарных извещателей. При использовании подвесных потолков и прокладке за ними силовой электропроводки необходимо защитить запотолочное пространство отдельными дымовыми датчиками.

Обсудим эти вопросы на примере точечных дымовых извещателей. Чувствительность датчиков может быть высокой, средней и низкой, но обязательно должна находиться в пределах от 0,05 до 0,2 дБ/м (именно в таких единицах, пересчитываемых по довольно непростой формуле в объемные проценты, принято измерять чувствительность - стандартный дымовой датчик должен сработать, если задымление в месте его установки вызывает ослабление света на расстоянии 1 м на 1,1-4,5%). В некоторых извещателях есть возможность регулировки чувствительности, которая производится специальным переключателем, устанавливаемым на задней стенке. Он может быть как двухпозиционным (переключает с верхнего сразу на нижний предел), так и трехпозиционным (переключает с верхнего предела на нижний через средний, например в сериях "Профи" и Leonardo от SYSTEM SENSOR). Лучше выбрать извещатель с трехпозиционным регулятором. Почему? Настроенный на верхний предел чувствительности, прибор реагирует на минимальное содержание дыма в воздухе и может "сработать" не только при курении в комнате, но и при жарке мяса или работе тостера на кухне (практически это те же "ложные срабатывания"). Минимальной же чувствительности может оказаться недостаточно - вам кажется, что датчик должен бы сработать, а он упорно "молчит". Вероятнее всего, вас устроит средний уровень чувствительности. А датчик с двухпозиционным регулятором именно его и лишен. Датчики любого типа нуждаются в периодическом уходе, точнее, техническом обслуживании. Почему оно необходимо? Понятно, что на находящихся под потолком приборах будут оседать испарения и пыль. Причем оседают эти "прелести" не только на корпусах, но и внутри измерительной камеры, ослабляя световой поток, на который настроен прибор, и вызывая так называемое ложное срабатывание. На не осевшие (витающие в воздухе внутри камеры) частицы пыли датчик реагирует так же, как на дым. "Ложное срабатывание" - явление для хозяев довольно неприятное: ничего не горит, а датчик упорно сигнализирует: "ПОЖАР!" Хозяева же при этом нервничают и ломают голову: "А вдруг в доме действительно что-то горит, а мы не замечаем?! Надо бы все еще раз проверить!" Чтобы предотвратить попадание пыли внутрь измерительной камеры, изготовители ограждают ее довольно сложной, почти лабиринтной конструкцией и усложняют геометрию корпуса, снижая тем самым вероятность "ложных срабатываний". Осевшую пыль, естественно, надо периодически удалять. Но если стереть пыль с корпуса ничего не стоит, то из ограждающего измерительную камеру "лабиринта" удалить ее бывает довольно непросто. А протереть оптику и подавно - перестаравшись, можно нарушить юстировку (оптика в данном случае используется весьма миниатюрная). В общем, лучше поручить уход специалистам, которые будут периодически приезжать на дом.

Линейные дымовые извещатели . состоят из двух элементов, внешне напоминающих камеры видеонаблюдения, - излучателя и приемника-преобразователя. Они устанавливаются друг против друга на противоположных стенах комнаты ("ИПДЛ" от "Полисервис", цена - $ 95; "СПЭК-2210" от "СПЭК", цена - $ 230; "6424" от System Sensor, цена $ 540). В последнее время появились модели, в которых оба элемента объединены в общем корпусе, - в этом случае напротив излучателя находится отражатель («6200» и «6500» от System Sensor). Излучатель может быть либо инфракрасным, либо лазерным, работающим в видимом диапазоне красного света. Появление дыма в пространстве между передатчиком и приемником (или между приемопередатчиком и отражателем) вызывает ослабление принимаемого светового потока. Величину этого ослабления и фиксирует приемник- преобразователь. И в случае превышения установленного порога формирует сигнал «Пожар».

Выгодны такие датчики исключительно для больших помещений, поскольку обнаруживают дым в зоне длиной от 10 до 100 м и шириной от 9 до 18 м (то есть обеспечивают контроль площади от 90 до 1000-2000 м 2). В общем, один линейный извещатель вполне способен заменить десяток точечных, что может оказаться выгодно не только экономически, но и с точки зрения дизайна помещения. Но есть и недостатки. Время срабатывания устройств зависит от объема и даже конфигурации помещения. «Ложное срабатывание» могут вызывать резкие изменения прямого и отраженного света, вспышки молний, а также изменение взаимного положения частей.

Тепловые пожарные извещатели. Чувствительными элементами тепловых извещателей могут быть: биметаллические пластины (например, в «ИП-103-5» от «КомплектсТройсервис»; «ИП 101-1А» от «Сибирского Арсенала»), полупроводниковые терморезисторы и т. п.

По принципу действия тепловые извещатели делятся на пассивные (контактные) и активные (электронные). Пассивные не потребляют электричества и функционируют следующим образом: когда температура в помещении достигает критической (порядка 70 С), чувствительный элемент либо вырабатывает определенный сигнал (за счет термоэлектрического эффекта), либо разрывает/замыкает контакт электрической цепи, подавая тем самым сигнал тревоги. Активные устройства потребляют электричество, зато выдают информацию не только о достижении критической температуры в охраняемой зоне, но, главное, и об изменении скорости повышения температуры. Их принято называть дифференциальными извещателями. Внутри их корпуса находится не один чувствительный элемент, а два - один непосредственно соприкасается с внешней средой, другой спрятан внутри корпуса. Если температура при возгорании растет быстро, прибор фиксирует разницу в показаниях чувствительных элементов и посылает на ПКП сигнал тревоги ("МАК-ДМ" от НПП "Специнформатика", г. Москва, цена - 215 руб.; "ИП 115 - 1" от "Магнито-Контакт", г. Рязань, цена - 315 руб.; «5451Е» от System Sensor). Если температура растет медленно (тогда температура элементов изменяется одинаково), прибор фиксирует превышение ею порогового значения и тоже посылает сигнал тревоги.

В результате, если пассивные тепловые извещатели подходят только для обнаружения пожаров с открытым пламенем, сопровождающихся резким превышением порогового значения температуры (срабатывают, когда уже точно что-то горит), то дифференциальные подают сигнал тревоги, когда еще нет открытого пламени, а температура лишь начала расти, но с "недопустимой" скоростью. Этим и объясняется то, что пассивные датчики в последнее время используются в системах сигнализации все реже (и это несмотря на их дешевизну - 15-20 руб.). Потребители предпочитают датчики пусть и более дорогие, но срабатывающие на более ранней стадии пожара - дифференциальные. Используются они обычно там, где дымовые пожарные извещатели выдавали бы ложные сигналы тревоги, например на кухнях, в душевых, курительных комнатах и т.д. Для таких помещений, как котельные, где быстрое повышение температуры является обычным явлением, больше подходят пороговые детекторы на температуру 70 С - дифференциальные детекторы здесь будут давать ложные сигналы тревоги.

Оптические извещатели открытого пламени. Понятно, что любой очаг горения является источником оптического излучения в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового. Обнаружение такого излучения с помощью фотоприемного устройства, имеющего высокую спектральную чувствительность в ультрафиолетовой или инфракрасной области, но нечувствительного к видимой части спектра, и является задачей оптических извещателей открытого пламени.

В продаже можно найти в основном инфракрасные оптические приборы (например, серия датчиков "Пульсар" от КБ "Прибор", г. Екатеринбург, цена - от 1360 до 2200 руб.; "Спектрон" от "НПО СПЕКТРОН"). Датчик в них может быть как вмонтированным в приемник-преобразователь, так и выносным. В последнем случае датчик устанавливается непосредственно в контролируемой зоне и соединяется с приемником, устанавливаемым вне ее, оптоволоконным ка- белем (длина до 20 м).

Оптические извещатели - малоинерционные устройства, с минимальным временем обнаружения очага пожара. Угол обнаружения - 90-120 , дальность - от 13 до 32 м. Они могут обнаруживать как тлеющие очаги, так и открытое пламя. Их недостаток состоит в том, что, если очаг горения заслоняют строительные элементы или мебель, извещатель его не зафиксирует. Незаменимы такие приборы там, где возможно быстрое возникновение пламени без дыма (гаражи, кладовые, помещения с электробытовой аппаратурой). Например, в гаражах, где возможно возгорание бензина и прочих нефтепродуктов, следует установить, как минимум, два таких прибора, чтобы находящийся в центре автомобиль не загородил пламя.

Комбинированные извещатели представляют собой совмещенное устройство из двух датчиков в од-ном корпусе, управляемых одной микросхемой. Например, извещатель "ИП212/101-2" серии "Эко" от SYSTEM SENSOR (цена - 320 руб.) сочетает функции дымового оптико-электронного и теплового максимально дифференциального извещателя, благодаря чему срабатывает при любом возгорании (как сопро- вождающемся задымлением, так и бездымном, но с повышением температуры). Надо отметить, что комбинированные извещатели такого типа пользуются в последнее время все возра- стающей популярностью, поскольку избавляют потребителей от необходимости монтировать в одном помещении два типа датчиков - дымовой и тепловой (такая потребность нередко возникает, например, в гаражах). Стоит такой прибор, естественно, дороже, чем отдельно дымовой или тепловой, но дешевле, чем оба, вместе взятых (дымовой "ИП212-58" - от 227 руб., тепловой "ИП101-23" - от 217 руб.).

С одной стороны, комбинированный извещатель - вещь хорошая, поскольку позволяет обнаруживать пожары различных типов - как тлеющие, так и открытого пламени, но бездымные. Да и вообще, чем меньше приборов установлено, тем меньше их надо обслуживать. С другой стороны, как известно, надежность работы любых комбинированных устройств всегда ниже, чем монофункциональных. Так что если приобретать комбинированный датчик, то высоконадежный и от известной фирмы.

Ручные извещатели - это "тревожные кнопки", служащие для подачи сигнала о пожаре "вручную" (например, в случае его обнаружения до "срабатывания" датчиков системы сигнализации). Их устанавливают на путях эвакуации (в коридорах, проходах, на лестничных клетках и т.д. на высоте 1,5 м от уровня пола) не менее чем по одному на каждый из путей, а при необходимости - в отдельных помещениях. В многоэтажных зданиях ручные извещатели должны быть на всех лестничных площадках каждого этажа (НПБ 88-2001*). Места их установки должны иметь искусственное освещение.

Автономные извещатели. Создать элементарную пожарную сигнализацию можно путем установки автономных дымовых извещателей, например, по одному на каждое помещение (если они небольшие). Автономными эти устройства называются потому, что внутри каждого из них имеется независимый источник питания (батарейка типа "Крона", "Корунд" - 9В), который необходимо периодически менять (примерно раз в год). Зато система абсолютно не зависит от наличия в сети питающего напряжения (в нем просто нет необходимости). Кроме батарейки, внутри корпуса спрятаны чувствительный элемент (дымовой датчик) и оповещатель (сирена), издающий звук с уровнем громкости 85-120 дБ. Оповещатель после срабатывания датчика будет "кричать" до тех пор, пока вы не вмешаетесь или не сядет батарейка. Несмотря на то что автономные извещатели несколько дороже обычных ("традиционных"), в которых нет ни источника питания, ни сирены, система пожарной сигнализации на основе автономных датчиков имеет минимальную стоимость, поскольку в ней отсутствуют провода, приемно-контрольные приборы и необходимая для их работы система резервного питания. Единственный вид ухода, которого требуют автономные извещатели, - периодическая продувка от пыли. Недостаток заключается в том, что каждый датчик срабатывает сам по себе и, находясь в дальнем конце дома, вы можете не услышать сигнала тревоги.

До недавних пор в продаже имелись автономные извещатели только иностранного производства: фирм Dicon, BRK (обе - США) - $ 20-25, а также несколько китайских моделей - примерно по $ 15. В настоящее время их серийный выпуск освоила и отечественная промышленность: "ИП212-50М" от "РУБЕЖа" (г. Саратов), цена - 420 руб.; "ДИП-47" от "Агата" (г. Обнинск), цена 435 руб., и др. Причем, по заверению специалистов, по качеству эти модели не уступают импортным и даже в чем-то их превосходят. Например, прибор "ИП212-43" ("ДИП-43") от "ИВС Сигналспецавтоматика" издает не один, а несколько типов световых и звуковых сигналов - "Внимание", "Пожар", "Внешняя тревога", по которым можно достаточно объективно оценить ситуацию, еще не видя, что произошло. Кроме того, он подает сигнал о том, что разрядилась батарейка. Также в продаже можно найти автономные извещатели совместного производства. Например, фирмы "КрилаК" (г. Екатеринбург) и Kidde safety (США) производят пожарный автономный извещатель "РЕ-9", цена - $ 18.

Выпускаются и более "продвинутые" модели автономных приборов, соединив которые телефонным (медным) проводом можно получить систему сигнализации (но без пульта управления). Срабатывание одного датчика в ней вызывает срабатывание остальных. Это, например, такие извещатели, как "EI 100C" (EI Ltd, Ирландия, $ 17), "ДИП-43М" ("ИВС Сигналспецавтоматика", цена - 576 руб.) и др. Сигнал такой системы вы гарантированно услышите, в каком бы помещении ни находились. Это плюс. Минус в том, что разобраться на слух, где именно произошло возгорание, затруднительно. Ведь «гудят» сразу все!

Системы пожарной сигнализации

Обычно системы пожарной сигнализации состоят из датчиков-извещателей перечисленных выше типов, а также обязательного приемно-контрольного пульта (прибора) - ПКП, принимающего их сигналы. Такие системы у специалистов принято называть традиционными. В настоящее время выделяют три основных типа подобных систем: неадресные, адресные, адресно-аналоговые.

Неадресные системы состоят из пороговых (дымовых, тепловых, пламени) и ручных извещателей, соединяемых с ПКП проводом (его еще называют линией или шлейфом). Датчики не имеют собственного электронного адреса, который сообщался бы на пульт. В результате при срабатывании одного из них на пульте не отмечается ни его номер, ни помещение, где он находится. Фиксируется только номер шлейфа (линии), на котором установлен сработавший датчик. В результате хозяева, чтобы разобраться в ситуации, должны быстро осмотреть все помещения, охраняемые этой линией. Для облегчения определения места возгорания стараются проложить по одной линии в каждое помещение. Но этот путь (увеличения количества линий) не всегда подходит, поскольку значительно усложняет схему разводки и увеличивает стоимость монтажных работ. Вот почему применение неадресных систем считается целесообразным только для небольших объектов (менее 20 помещений).

В простейших адресных системах в пороговые извещатели встраивается так называемый адресный модуль, который и транслирует в режиме "ПОЖАР" свой код по шлейфу на ПКП. По этому коду определяется конкретное место формирования сигнала, что повышает оперативность реагирования на него. Таков, можно сказать, наиболее дешевый способ трансформации безадресной системы в адресную (например, модуль "С2000-АР1" от НВП "БОЛИД", цена $ 10). Еще одно преимущество такой системы - можно проводить не по одной линии в каждое помещение, а создавать протяженные линии, экономя провода и труд монтажников. Однако оснащенный адресным модулем извещатель не может контролировать свое состояние и транслировать на ПКП сигнал "НЕИСПРАВНОСТЬ", а при выходе адресного модуля из строя ПКП вообще перестает получать сигналы от датчика. Опросные адресные системы используют другой тип ПКП, и связь извещателя с ними становится двусторонней. ПКП не только принимает сигналы от извещателей, но и автоматически тестирует наличие связи с ними и их исправность (осуществляется каждые несколько секунд). В результате значительно повышается надежность СПС, и вы всегда можете быть уверены, что датчики исправны и сработают вовремя. Да и пользоваться опросно-адресными системами проще - как хозяевам, так и монтажникам. Например, временное удаление одного из датчиков (ремонт, профилактика) не вызывает выхода из строя всего шлейфа - ПКП просто отмечает при очередном опросе, что датчик отсутствует. Помимо этого, опросные системы позволяют формировать не только линейную, но и разветвленную структуру шлейфов (с числом датчиков порядка 100), что в отдельных случаях позволяет упростить, а значит, и удешевить монтажные работы. Для работы в таких системах уже могут предлагаться извещатели не только с точной трехпозиционной установкой уровня чувствительности, но и с автоматической компенсацией запыленности дымовой камеры (например, датчики серии Leonardo от System SENSOR, которые производитель называет «интеллектуальными»).

Изменение N 4 от 20.11. 2000 к СНиП 2.08.01-89* «ЖИЛЫЕ ЗДАНИЯ»

3.21. Помещения квартир и общежитии (кроме санузлов, ванных комнат, душевых, постирочных, саун) следует оборудовать автономными оптико-электронными дымовыми пожарными извещателями, соответствующими требованиям НПБ 66-97, с категорией защиты IP 40 (по ГОСТ 14254-96). Извещатели устанавливаются на потолке. Допускается установка на стенах и перегородках помещений не ниже 0,3 м от потолка и на расстоянии верхнего края чувствительного элемента извещателя от потолка не менее 0,1 м.

СНиП 31-02-2001 «ДОМА ЖИЛЫЕ ОДНОКВАРТИРНЫЕ»

6.13. Дома высотой три этажа и более должны быть оборудованы автономными оптико-электронными дымовыми пожарными извещателями, соответствующими требованиям НПБ - 66 - 97, или другими извещателями с аналогичными характеристиками. На каждом этаже дома должен быть установлен, по крайней мере, один пожарный извещатель. Дымовые извещатели не следует устанавливать на кухне, а также в ванных комнатах, душевых, туалетах и т. п. помещениях.

«Общие положения к техническим требованиям по проектированию жилых зданий высотой более 75 м»

(разработаны ГУП НИАЦ Моском- архитектуры, утверждены правительством Москвы). Этот документ мы цитировать не будем, а скажем только, что в зданиях высотой от 75 до 100 м в обязательном порядке должны устанавливаться адресные системы пожарной сигнализации, а в зданиях высотой от 100 до 150 м - адресно-аналоговые, то есть системы, делающие возможным управление эвакуирующимися жильцами, например, с помощью световых и звуковых оповещателей, устанавливаемых на лестничных клетках. Над входами в квартиры должно устраиваться автоматическое пожаротушение. В квартирах обязательно наличие первичных средств пожаротушения и пожарных кранов в санузлах, ванных комнатах, коридорах. Кроме системы оповещения о пожаре, в домах обязательно видеонаблюдение (на лестничных клетках, для контроля хода эвакуации).

Адресно-аналоговая система. В ней извещатель не только периодически опрашивается ПКП, но и в ответ сообщает значение контролируемого им параметра: температуру, концентрацию дыма, оптическую плотность среды и т. п. То есть ПКП является здесь центром сбора телеметрической информации. По характеру изменения контролируемых параметров, сообщаемых разными извещателями, установленными в одном помещении, именно ПКП, а не извещатель (как в случае адресных и безадресных систем) формирует сигнал о пожаре, что повышает достоверность определения возгорания. Есть у адресно-аналоговой системы и еще несколько преимуществ по сравнению с опросной адресной: Количество шлейфов может быть сокращено до одного - кольцевого (его иногда называют петлей), к которому подключают до 99 автоматических извещателей + 99 ручных извещателей, адресных оповещателей и модулей для управления вентиляцией, дымоудалением и т.д. Выход из строя датчика или обрыв провода не нарушит работу системы - она будет продолжать опрашивать датчики как по одну сторону от обрыва, так и по другую, сообщив тем, кто ее эксплуатирует, какой именно датчик вышел из строя или между какими датчиками случился обрыв. «Пороги» срабатывания датчиков можно задавать для каждого помещения и даже изменять в зависимости от времени суток, дня недели и т. п. Например, в дневное время для исключения ложных срабатываний от сигаретного дыма чувствительность определенных дымовых извещателей может быть автоматически понижена, а в ночные часы вновь установлена на максимум (такой алгоритм реализован, например, в системе сигнализации с датчиками серии «200» от SYSTEM SENSOR).

Приемно-контрольные приборы (панели) - ПКП

Именно ПКП управляют линиями обнаружения (шлейфами) с установленными в них датчиками, обеспечивают индикацию обнаруженных неисправностей и пожара и командуют линиями звуковых и световых оповещателей (если таковые в системе есть). Питается ПКП от сети переменного тока напряжением 220 В, но использует внутреннее напряжение 12 или 24 В. На случай пропадания сетевого напряжения он снабжается резервными батареями (1 или 2 аккумулятора 12 В).

Чтобы было понятно, как функционирует система, давайте рассмотрим, что же происходит при срабатывании, например, дымового извещателя. В обычном состоянии он потребляет ток не более 100 мкА. Но, уловив дым, переходит в тревожное состояние - включает светодиоды, увеличив тем самым потребление тока до 30 мА (эта величина зависит от конструкции пульта). ПКП, обнаружив повышенное потребление тока, включает светодиодные индикаторы пожара и активизирует звуковую сигнализацию. Пожарный извещатель остается зафиксированным в "тревожном" состоянии, даже если уже не чувствует дыма, что гарантирует выявление зоны задымления в случае, если в извещатель дым попадает лишь периодически. "Тревожный" сигнал может быть "сброшен" только с ПКП путем снятия питания с линии обнаружения, нажатием специальной кнопки. В безадресных системах шлейфу соответствует собственная кнопка «сброса».

Для каждой из систем (безадресные, адресные, адресно-аналоговые) применяются свои ПКП, отличающиеся набором выполняемых функций. Если в неадресных системах приборы просто отмечают линию, на которой произошло срабатывание (как в "Сигнал-20 и - 20П" от НВП "БОЛИД", цена - 2350-2720 руб.; "Гранит-24" от "Сибирского Арсенала", цена - 2800 руб.; "ППК-2" от "ИВС СИГНАЛСПЕЦАВТОМАТИКА" и др.), то в адресных схемах обеспечивают автоматическую проверку исправности линий и датчиков ("Радуга-2А" от "Аргус- Спектр", цена - от 6340 руб.), а в адресно-аналоговых системах даже обнаруживают место неиспра-вности линии ("Радуга-3" от "Аргус- Спектр", цена - от 15900 руб., а также приборы фирм Esser (Essertronic 8000C) и Apollo).

ПКП для каждой из перечисленных систем условно можно разделить на устройства малой, средней и большой «информационной емкости». Это зависит от количества подключаемых шлейфов, датчиков и выполняемых функций. И к каждому конкретному объекту (дому, квартире) подбираются наиболее подходящие приборы. Что тут посоветовать? Пожалуй, всегда лучше предпочесть прибор от крупного производителя (иностранного или отечественного), давно присутствующего на рынке. Какое именно устройство выбрать из ассортимента того или иного производителя, должна определить фирма, монтирующая вам систему сигнализации. Но и тут позволим себе несколько советов.

Во-первых, лучше выбрать, как теперь принято говорить, «интуитивно понятный» ПКП. То есть, чтобы все, что высвечивается на его панели, вы понимали даже в полусонном состоянии. И чтобы могли быстро и легко произвести любые необходимые действия с прибором, потому что читать инструкцию по его управлению во время пожара будет некогда.

Во-вторых, всегда лучше предпочесть ПКП, так сказать, с небольшим запасом. Например, с возможностью подключения еще одного шлейфа без изменения ранее проложенных линий.

В-третьих, «умный» прибор в случае пожара должен автоматически выполнить за вас ряд необходимых действий, о которых хозяин в пылу борьбы с огнем вполне может забыть. Например, отключить приточно-вытяжную вентиляцию, чтобы не допустить распространения огня по этой системе, обесточить основные электропотребители и т.п.

Оповещатели

За этим понятием скрываются все исполнительные приборы, которые начнут работать по команде ПКП после обнаружения пожара. В простейшем случае это звуковые, световые или светозвуковые оповещатели (проще говоря, "сирены", "ревуны", "мигалки" и "моргалки"). Размещенные внутри жилища даже не очень мощные оповещатели вовремя предупредят вас о надвигающейся беде. Более мощные устройства, расположенные на стенах, крыше или на чердаке загородного дома, доведут сигнал о возникшем пожаре до всеобщего сведения. Вот только надо, чтобы был кто-то, кто воспримет (увидит, услышит) сигнал о пожаре, поданный системой, и быстро отреагирует на него - отправится выяснять, что произошло, и в случае действительного возникновения возгорания потушит его или вызовет пожарную команду. И, значит, годится этот вариант оповещения только для собственного дома в коттеджном поселке с централизованной охраной. Да и то с большой натяжкой - охране тоже непросто сразу разобраться, в каком именно здании воет сирена. Ни для многоквартирного дома, ни для дачного поселка или садового товарищества, в которых централизованная охрана отсутствует, этот способ оповещения совершенно не подходит.

В многоквартирных домах и телефонизированных коттеджных поселках можно вывести сигнал от домашних ПКП на пульт охраны, и пусть она принимает соответствующие меры. Надо только сообща оснастить ее пост соответствующим пультом.

А как организовать отправку сообщения о пожаре от установленной в доме системы пожарной сигнализации, если телефонная связь отсутствует? И на этот случай существует целый ряд устройств. Для поселков, в которых имеется охрана, выпускаются специальные системы связи по радиоканалу. Все дома в этом случае оборудуются устройством, которое может передать заранее записанное голосовое сообщение, а пост охраны - приемным устройством на соответствующее количество домов. (Аналогичным способом решается вопрос отсылки сообщений о происшествиях при вызове вневедомственной охраны, если загородный дом охраняется ею. Разница только в мощности передающего устройства.)

Если собственная охрана в многоквартирном доме или поселке отсутствует, но они находятся в зоне действия сотовой связи стандарта GSM, можно воспользоваться устройствами, которые отправят SMS-сообщение о происшествии. Эти устройства принято называть дозванивателями. Они способны как подключаться к любой охранно-пожарной сигнализации, так и использоваться в качестве самостоятельного приемно-контрольного прибора (определяется конструкцией). При срабатывании сигнализации устройство отправляет SMS-сигнал на любые (их может быть три и более) указанные владельцем номера сотовых телефонов (вам, родственникам, друзьям, соседям и т. д.).

Пожалуй, наиболее распространенным в настоящее время прибором такого типа является GSM-УО-4C (компания "Болид", цена - около $ 130). Стоимость установки системы под ключ на его основе обходится примерно в $ 400. Существенным недостатком системы является то, что действовать она может лишь в отапливаемом помещении (рабочая температура - от +1 до +45 С). Похожие по принципу действия, но более современные приборы предлагают такие фирмы, как Pyronix (устройства серии Matrix, цена - от $ 30 до $ 120, "Формула безопасности" (модели серии ForSec-GSM - от $450) и др.

Стоимость систем пожарной сигнализации (СПС)

Наиболее дешевы безадресные системы пожарной сигнализации на основе оборудования отечественного производства (круг производителей мы уже обозначили). Так, точечный дымовой датчик стоит от 160 до 400 руб., дымовой линейный - от 2980 до 7180 руб., тепловой пассивный - от 11 до 60 руб., дифференциальный - от 150 до 350 руб., оптический открытого пламени - от 1350 до 5600 руб. и т. д. Отечественные датчики в целом неплохо справляются со своей задачей, но, как правило, несколько уступают импортным аналогам в надежности и эстетике.

Системы пожарной сигнализации среднего ценового уровня обычно создаются на основе датчиков и конт-рольных приборов таких известных зарубежных фирм, как ADEMCO, System Sensor, Napco, Texecom, PYRONIX. Так, точечный дымовой датчик в этой ценовой категории обойдется уже в $15-30, дымовой линейный - в $100-500, дифференциальный - в $10 - 20 и т. д.

К дорогим СПС относятся адресные системы. Чаще всего они строятся на специализированных контрольных панелях и датчиках фирм ESSER, ESMI, Honeywell, Securiton и др. В этой категории точечный дымовой датчик обходится от $30 до $100, дымовой линейный - от $ 500 до $ 1000, дифференциальный - от $ 30 до $ 60, оптический открытого пламени - от $ 200 до $ 500.

Несмотря на то что безадресные извещатели наиболее дешевы, монтаж сложной СПС на их основе может обойтись довольно дорого. Адресные извещатели стоят, как минимум, на 50% дороже безадресных, а вот монтаж СПС на их основе может обойтись дешевле. Так, по утверждению ряда опрошенных нами фирм, для здания площадью более 500 м 2 адресная система уже получается дешевле без-адресной. И чем больше площадь, тем больше выигрыш в деньгах. Правда, с этим утверждением согласились далеко не все специалисты, участвовавшие в нашем опросе. Некоторые справедливо заметили, что дело не столько в площади, сколько в количестве охраняемых помещений и их расположении - факторах, обусловливающих конфигурацию и разветвленность создаваемой системы. (И тут же предложили несколько безадресных схем для большого дома из 20 помещений с использованием простых в управлении ПКП, которые ничуть не дороже адресных.) Доля истины есть, видимо, и в том и в другом утверждении - для каждого конкретного объекта надо подбирать свою систему, оптимально подходящую как по техническим параметрам, так и по цене. И для того, чтобы получить несколько альтернативных вариантов и выбрать оптимальный, стоит обратиться не в одну фирму, а сразу в несколько.

А вот с тем, что в обслуживании адресные системы дешевле, согласились все. Дешевле уже потому, что они сами находят неисправность, - остается лишь ее устранить.

Наиболее высокую стоимость имеет оборудование для адресно-аналоговых систем. Если, например, адресный пороговый извещатель от фирмы SYSTEM SENSOR обойдется в среднем в $ 15, то извещатель для адресно- аналоговой системы от APOLLO - уже в $ 50, а от фирмы ESSER - в $ 90. Высокая стоимость извещателей, а следовательно, и собранных на их основе систем пока еще сдерживает их применение в городских квартирах и частных домах.

Установив систему пожарной сигнализации, вы должны быть готовы к тому, что расходы этим не ограничатся. Надо будет регулярно (не реже чем раз в полгода, а лучше - раз в квартал) оплачивать вызов специалиста для проведения профилактических работ (список необходимых действий и их периодичность указываются в паспортах ПКП и извещателей). Для небольших СПС стоимость таких работ составляет примерно 1000 руб., для сложных, естественно, дороже, но, к счастью, не прямо пропорционально стоимости системы. Самому за их проведение лучше не браться - можно лишиться гарантии (она, как правило, дается на год, по истечении которого заключается договор на послегарантийное обслуживание).

И последнее, о чем надо сказать в завершении этой части обзора. В сфере электронной защиты индивидуального дома пожарная сигнализация обычно является составной частью охранно-пожарной системы и управляется одним приемно-контрольным прибором. Работающие в таких охранных системах приборы уже и называются по-другому - ППКОП, то есть приемно-контрольные охранно-пожарные. Но такие системы мы сегодня не обсуждаем - к сожалению, объем обзора маловат.

Редакция благодарит НПО «ПУЛЬС», группу компаний «ФОРМУЛА БЕЗОПАСНОСТИ», альянс «КОМПЛЕКСНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ», а также «Систем Сенсор Фаир Детекторс» за помощь в подготовке материала.