Пожарная сигнализация

Назначение и задачи ПС

Основные задачи функционирования системы пожарной сигнализации в совокупности с организационными мероприятиями — это задачи спасения жизни людей и сохранения имущества. Минимизация ущерба при пожаре напрямую зависит от своевременного обнаружения и локализации очага возгорания.

Согласно действующим нормативным документам в области пожарной безопасности системой пожарной сигнализации оборудуются практически все общественные, производственные и административные здания и сооружения.

Термины и определения

• Пожарная сигнализация —совокупность технических средств, предназначенных для обнаружения пожара, формирования, сбора, обработки, регистрации и передачи сигналов о пожаре, режимах работы системы, другой информации и, при необходимости, выдачи сигналов на приборы управления автоматическими установками пожаротушения, дымоудаления, системами оповещения и управления эвакуацией, технологическим, электротехническим и другим оборудованием.
• Прибор приемно-контрольный и управления пожарный (ППКУП) - многофункциональное техническое средство, предназначенное для приёма, обработки и отображения сигналов от извещателей по шлейфам сигнализации; управления исполнительными устройствами; контроля целостности и функционирования линий связи между ППКУП, извещателями, исполнительными и другими устройствами; выдачи информации на системы передачи извещений. Пожарные приборы приемно-контрольные и управления, входящие в состав интегрированной системы охраны «Орион» (далее — ИСО «Орион») производства НВП «Болид», имеют блочно-модульную конструкцию (за исключением «Сигнал-20М»), т.е. состоят из различных функциональных блоков и модулей, объединенных информационными соединительными линиями. 
• Блок приемно-контрольный (БПК) –  компонент блочно-модульного ППКУП, предназначенный для приема, обработки сигналов от извещателей; управления исполнительными устройствами; контроля целостности и функционирования линий связи между ППКУП, извещателями, исполнительными и другими устройствами; передачи полученных сигналов другим компонентам ППКУП по информационным соединительным линиям
• Вход – логическое понятие системы. Физически входами могут быть шлейфы сигнализации с неадресными извещателями, адресные извещатели, контролируемые цепи, подключенные к БПК.  Логически входы могут объединяться в разделы и зоны
• Зона – логическая группа двух и более входов одного БПК, определяющих появление факторов пожара в минимально независимой контролируемой единице защищаемого объекта. Зоны используются для формирования обобщенных сигналов «Пожар 2» по факту сработки двух различных входов одного БПК
• Система передачи извещений о пожаре (СПИ) - совокупность совместно действующих технических средств, предназначенных для передачи по каналам связи и приема в пункте централизованного наблюдения извещений о пожаре на охраняемых объектах, служебных и контрольно-диагностических извещений

Принципы обнаружения факторов пожара

В системах пожарной сигнализации извещатели предназначены для обнаружения конкретного фактора пожара или комбинаций факторов:

• Дым. При оценке этого фактора извещателем анализируется наличие продуктов горения в воздухе в объёме защищаемого помещения. Можно выделить два наиболее распространённых типа извещателей, работающих по факту обнаружения дыма:
  • Извещатели, производящие локальный (точечный) контроль оптической плотности воздуха, попадающего в оптическую камеру извещателя при перемещении воздушных потоков в помещении. Для этого в оптической камере пожарного извещателя под определённым углом устанавливаются инфракрасный светодиод и фотоприёмник. В дежурном режиме работы извещателя инфракрасное излучение от светодиода не попадает на фотоприёмник. Однако при наличии в оптической камере дыма, его частицы рассеивают инфракрасное излучение, и оно достигает фотоприёмника. При потоке отражённого света выше установленной величины извещатель пожарный дымовой формирует сигнал пожарной тревоги;
  • Извещатели, контролирующие оптическую плотность воздуха в определённом объёме (линейные дымовые извещатели). Данные извещатели являются двухкомпонентными, состоящими из излучателя и приёмника (либо из одного блока приёмника-излучателя и отражателя). Приёмник и передатчик такого извещателя располагаются у потолка на противоположных стенах защищаемого помещения. В дежурном режиме сигнал передатчика фиксируется приёмником. В случае возгорания дым поднимается к потолку, отражая и рассеивая сигнал передатчика. В приёмнике вычисляется отношение уровня текущей величины этого сигнала к уровню сигнала, соответствующему сигналу в дежурном режиме. При достижении определённого порога этой величины формируется тревожное извещение о пожарной тревоге.

К этой же категории можно отнести аспирационные извещатели, обеспечивающие отбор проб воздуха из защищаемого помещения через дымовсасывающие отверстия и транспортировку данных проб по воздушному трубопроводу к блоку обработки, содержащему технические средства обнаружения дыма.

• Тепло. В данном случае извещателями оценивается величина и рост температуры в защищаемом помещении. Тепловые извещатели подразделяются на:
  • Максимальные — формирующие извещение о пожаре при достижении ранее заданных значений температуры окружающей среды;
  • Дифференциальные — формирующие извещение о пожаре при превышении скорости нарастания температуры окружающей среды выше установленного порогового значения;
  • Максимально-дифференциальные — совмещающие функции максимального и дифференциального тепловых пожарных извещателей.
    Тепловые извещатели также могут быть как точечными, так и линейными.
  • Открытое пламя. Извещатели пламени реагируют на такой фактор, как излучение пламени или тлеющего очага. Пламя различных материалов является источником оптического излучения, имеющим свои особенности в различных областях спектра. Соответственно, различные очаги горения имеют свою индивидуальную спектральную характеристику. Поэтому тип датчика выбирается с учётом особенностей источников излучения, расположенных в поле его действия. Извещатели пламени подразделяются на:
    • Ультрафиолетовые — используют диапазон от 185 до 280 нм – область ультрафиолета;
    • Инфракрасные — реагируют на инфракрасную часть спектра пламени;
    • Многоспектральные — реагирующие как на ультрафиолетовую часть спектра, так и на инфракрасную. Для реализации этого метода выбираются несколько приёмников, способных реагировать на излучение в различных участках спектров излучения источника.
  • Моноксид углерода (CO). Газовые извещатели реагируют на изменение химического состава атмосферы (изменение концентрации моноксида углерода (СО), вызванное воздействием пожара.
  • Особое место отводится обнаружению факторов пожара непосредственно человеком через его органы чувств. В таких случаях для ручного включения сигнала пожарной тревоги в системах пожарной сигнализации устанавливаются ручные пожарные извещатели.

Неадресная (традиционная) система пожарной сигнализации

В таких системах приёмно-контрольные приборы определяют состояние шлейфа сигнализации, измеряя электрический ток в шлейфе сигнализации с установленными в него извещателями, которые могут находиться лишь в двух статических состояниях: «норма» и «пожар». При фиксации фактора пожара извещатель формирует извещение «Пожар», скачкообразно изменяя своё внутреннее сопротивление, и, как следствие, изменяется ток в шлейфе сигнализации. Важно отделить тревожные извещения от служебных, связанных с неисправностями в шлейфе сигнализации или ложными срабатываниями. Для этого извещатели определённым образом подключаются к линии шлейфа сигнализации, с учётом их индивидуального внутреннего сопротивления в состоянии «Норма» и «Пожар». При этом весь диапазон значений сопротивления шлейфа для приёмно-контрольного прибора разделён на несколько областей, за каждой из которых закреплён один из режимов (Норма, Внимание, Пожар (Пожар1, Пожар2), Неисправность), в зависимости от состояния извещателей и линии шлейфа сигнализации. Топология шлейфа сигнализации имеет радиальную (лучевую) конфигурацию.

Для традиционных систем предусматриваются такие возможности, как автоматический сброс питания пожарного извещателя с целью подтверждения сработки, возможность обнаружения нескольких сработавших извещателей в шлейфе, а также реализация механизмов, предусматривающих минимизацию влияния переходных процессов в шлейфах.

Неадресный прибор считается двухпороговым, если он выдает сигнал «Пожар 1» при подтвержденном срабатывании одного извещателя и сигнал «Пожар 2» при подтвержденном срабатывании второго в том же шлейфе или зоне.

Пожарные извещатели неадресных систем не способны формировать извещения о своей неисправности. Дымовые извещатели не могут сформировать и передать на приемно-контрольный прибор сообщение об уровне загрязнения (запыленности) его дымовой камеры для проведения внеплановых регламентных работ по чистке и проверке. Это является причиной большего количества ложных срабатываний системы пожарной сигнализации по сравнению с адресными системами.

Адресно-пороговая система пожарной сигнализации

Отличие адресно-пороговой системы сигнализации от традиционной заключается в топологии построения схемы и алгоритме опроса датчиков. Приёмно-контрольный прибор циклически опрашивает подключенные пожарные извещатели с целью выяснить их состояние. При этом каждый извещатель в шлейфе имеет свой уникальный адрес и может находиться уже в нескольких статических состояниях: Норма, Пожар, Неисправность, Внимание, Запылён и проч. При этом извещатель самостоятельно принимает решение о переходе из одного состояния в другое, а приемно-контрольный прибор дополнительно контролирует нарушения адресного шлейфа сигнализации. В отличие от традиционных систем подобный алгоритм работы позволяет с точностью до извещателя определить место возникновения пожара. Топология адресного шлейфа может быть свободной (шина, звезда, кольцо, кольцо с ответвлениями).

Сводом правил СП5.13130 допускается установка одного извещателя для обнаружения пожара при условии, что по срабатыванию этого извещателя не формируется сигнал на управление установками пожаротушения или системами оповещения о пожаре 5-го типа (а также другими системами, ложное функционирование которых может привести к недопустимым материальным потерям или снижению уровня безопасности людей); обеспечивается автоматический контроль работоспособности извещателя и формируется извещение об исправности (неисправности) на ППК; обеспечивается идентификация неисправного извещателя и возможность его замены дежурным персоналом за установленное нормативными документами время. Всем этим требованиям отвечают адресные системы пожарной сигнализации.

Адресно-аналоговая система пожарной сигнализации

Адресно-аналоговые системы на текущий момент являются самыми прогрессивными, они обладают всеми преимуществами адресно-пороговых систем, а также дополнительным функционалом. В таких системах решение о состоянии адресного извещателя принимает БПК на основе измеренных извещателем параметров окружающей среды (оптической плотности в дымовой камере, температуры, концентрации CO). В конфигурации БПК для каждого подключенного адресного устройства задаются пороги срабатывания (Норма, Внимание, Пожар, Требуется обслуживание). Это позволяет гибко настраивать режимы работы пожарной сигнализации для различных эксплуатационных условий (наличие в защищаемых помещениях пыль, производственной задымленности и др.), автоматически изменять их в зависимости от времени суток. БПК постоянно производит опрос подключенных устройств и анализирует полученные значения, сравнивая их с пороговыми значениями, заданными в его конфигурации. Аналогично адресно-пороговой СПС топология адресной линии связи, к которой подключены извещатели, может быть произвольной (шина, звезда, кольцо, кольцо с ответвлениями). Однако, наличие двух независимых портов для подключения адресной линии у БПК и изоляторов короткого замыкания, позволят не только сохранять работоспособность линии в случае аварии, но и локализовывать ее географически с точностью до адресного устройства.

Перечисленные особенности формируют такие преимущества перед другими видами систем пожарной сигнализации, как раннее обнаружение возгораний, низкий уровень ложных тревог. Контроль запыленности дымовых пожарных извещателей в режиме реального времени позволяет заранее выделить извещатели, перспективные для обслуживания, и составить план для выезда специалистов обслуживающей организации на объект. Количество защищаемых помещений одним БПК определяется адресной ёмкостью этого устройства.

Радиоканальное расширение адресно-аналоговой системы пожарной сигнализации

При необходимости адресно-аналоговая система может быть дополнена радиоканальной частью. Для этого к БПК подключаются дополнительные адресные радиорасширители, производящие опрос адресно-аналоговых извещателей (радиоустройств) по радиоканалу с двусторонним обменом. Работа БПК с радиоканальными извещателями полностью повторяет принцип работы с их проводными аналогами.

О применимости систем

На первый взгляд использовать традиционные системы целесообразно на малых и средних объектах, когда одним из главных критериев выбора является относительно низкая стоимость системы. А стоимость системы по большей части определяется стоимостью извещателя. На сегодняшний день обычные неадресные извещатели относительно дёшевы. Несмотря на то, что использование современных алгоритмов цифровой обработки сигналов в приёмно-контрольных приборах позволяет существенно повысить надёжность детектирования сигнала от извещателей, и как следствие – снизить вероятность ложных тревог, всё-таки нужно учесть, что зачастую такие извещатели не обеспечивают достаточного уровня надёжности. И – как следствие данного факта – необходимость установки в одном помещении как минимум двух или даже трёх извещателей. Традиционные системы не обеспечивают удобства и в монтаже – шлейфы в таких системах могут быть только радиальными. Соответственно, при увеличении масштаба системы будут значительно возрастать затраты на линии связи. Когда критерий надёжности выходит на первый план, можно уже говорить об установке адресно-пороговой или адресно-аналоговой системы на объекте.

На тех же самых малых и средних объектах целесообразно использовать адресно-пороговые системы, сочетающие преимущества адресно-аналоговых и традиционных систем. При этом появляется возможность установки в помещении одного извещателя (стоимость которого несколько ниже, чем стоимость адресно-аналогового извещателя), организации линии связи (шлейфа сигнализации) свободной топологии (шина, звезда, кольцо, кольцо с ответвлениями), а также отпадает необходимость использовать ВУОСы. Однако стоит учесть, что для таких систем нет возможности использовать изоляторы короткого замыкания в шлейфе, а также определять точное место обрыва кольцевого шлейфа. Обслуживание таких систем проводится также в планово-предупредительном порядке.

Адресно-аналоговые системы лишены таких недостатков В программном обеспечении микроконтроллеров адресно-аналоговых извещателей компании «Болид» внедрены алгоритмы, исключающие ложные срабатывания при различных воздействиях окружающей среды. Преимущества монтажа таких систем очевидны: свободная топология плюс возможности использования изоляторов короткого замыкания и определения места обрыва линии, возможность задания пользовательских значений для тревожных состояний «Внимание», «Пожар» (причём для дня и ночи эти значения могут быть разными), а также для состояния «Требуется обслуживание». Другое достоинство адресно-аналоговых систем заключается в возможности дымовых пожарных извещателей сообщать об уровне запыленности сенсора (дымовой камеры) и необходимости техобслуживания с выполнением операций чистки от пыли. Такая функция адресно-аналоговых пожарных извещателей позволяет в их техническом обслуживании перейти от планово-предупредительной схемы с обязательным регулярным выполнением профилактической чистки всех дымовых камер к системе обслуживания по факту формирования служебного сообщения от извещателя («по заявкам»). При этом могут значительно сократиться затраты ресурсов на обслуживание. Кроме этого, устройства современных систем пожарной сигнализации способны передавать сообщения-заявки на облуживание в автоматизированном виде по различным каналам связи непосредственно в инженерную службу обслуживающей организации, что оптимизирует организацию обслуживания. Качество чистки дымовой камеры извещателей можно контролировать специальным запросом от приемно-контрольного прибора.  

Радиоканальное расширение адресно-аналоговой системы применяется для тех помещений объекта, где прокладка проводных линий по тем или иным причинам невозможна. Например, при оборудовании исторических памятников, помещений с уже завершенной дорогостоящей отделкой и т.п. Монтаж радиоканальной сигнализации требует значительно меньших затрат из-за отсутствия проводов. С другой стороны, стоимость самих радиоканальных устройств выше их проводных аналогов, а процедура пуско-наладки системы может быть более трудоемкой из-за невозможности точного расчета помеховой обстановки на объекте и нелинейной зависимости уровня сигнала в радиоканале от параметров несущих конструкций. Стоимость владения радиоканальной системой также будет выше проводной за счет необходимости регулярной замены элементов питания.