Адресно-аналогові системи – раннє виявлення пожежі. Системи раннього виявлення пожежі Раннє виявлення пожежі

(Світлові, теплові, димові) здатні тільки на повідомлення: «Горимо! Час гасити вогнище займання!» Але іншого і бути не може, оскільки робота їх датчиків ґрунтується на таких фізичні принципияк детектування світла, тепловиділення або задимленості. Отримати повідомлення «Увага! Тут можливе займання!» можна тільки встановивши постійний контроль газодинамічного складу повітряного середовищаприміщень. Такий контроль дозволить вжити адекватних заходів щодо запобігання пожежі та її ліквідації в зародку. Цим і цікавий розроблений фахівцями НВП «Гамма» спосіб раннього виявлення пожежі з використанням напівпровідникових хімічних сенсорів, який був відзначений дипломами та золотими медалями на міжнародних виставках«Брюссель-Еврика 2000» та «Женева 2001».

Так, достовірний спосіб попередження пожежі на ранній стадії, що передує загорянню, це контроль хімічного складуповітря, яке різко змінюється через термічного розкладання перегрітих або початківців тліти горючих матеріалів. На цій стадії ще ефективніші превентивні заходи. Наприклад, у разі перегріву електроприладів (праски або електрокаміна) вони можуть бути вчасно автоматично відключені за сигналом газового датчика.

Склад газів, що виділяються при горінні

Ряд газів, що виділяються на початковій стадіїгоріння (тління), визначаються складом саме тих матеріалів, що беруть участь у цьому процесі. Однак у більшості випадків можна впевнено виділити основні характерні газові компоненти. Подібні дослідження проводились в Інституті пожежної безпеки(м.Балашиха Московської обл.) із використанням стандартної камери об'ємом 60 м 3 для імітації пожежі. Склад газів, що виділяються при горінні, визначався за допомогою хроматографії. Експерименти дали такі результати.

Водень (Н 2) — основний компонент газів, що виділяються на стадії тління в результаті піролізу матеріалів, що використовуються в будівництві, таких як деревина, текстиль, синтетичні матеріали. На початковій стадії пожежі в процесі тління концентрація водню становить 0,001-0,002%. Надалі відбувається зростання вмісту ароматичних вуглеводнів на тлі присутності недоокисленого вуглецю – оксиду вуглецю (СО) – 0,002-0,008%. При появі полум'я зростає концентрація діоксиду вуглецю (СО 2) до рівня 0,1%, що відповідає згорянню 40-50 г деревини або паперу в закритому приміщенні об'ємом 60 м 3 і еквівалентно 10 сигарет. Такий рівень СО2 досягається також у результаті присутності у приміщенні двох осіб протягом 1 год.

Експерименти показали, що поріг виявлення системи раннього попередженняпожежі в атмосферному повітріза нормальних умов повинен знаходитись для більшості газів, у тому числі водню та оксиду вуглецю, на рівні 0,002%. Бажано, щоб швидкодія системи була не гірша за 10 с. Такий висновок можна розглядати як основний для розробок цілого ряду запобіжних пожежних газових сигналізаторів.

Існуючі засоби газоаналізу екологічної спрямованості (у тому числі на електрохімічних, термокаталітичних та інших сенсорах) надто дорогі для такого використання. Використання пожежних сповіщувачів на основі напівпровідникових хімічних сенсорів, що виготовляються за груповою технологією, дозволить різко знизити вартість газових сенсорів.

Напівпровідникові газові датчики

Принцип дії напівпровідникових газових сенсорів заснований на зміні електропровідності напівпровідникового газочутливого шару при адсорбції хімічної газів на його поверхні. Ця обставина дозволяє ефективно використовувати їх у приладах. пожежної сигналізаціїяк альтернативні пристрої традиційним оптичним, тепловим та димовим сигналізаторам, у тому числі містять радіоактивний плутоній. А високу чутливість (для водню - від 0,000001%!), Селективність, швидкодія та дешевизну напівпровідникових газових датчиків слід розглядати як основні їх переваги перед іншими типами пожежних сповіщувачів. Фізико-хімічні принципи детектування сигналів, що використовуються в них, поєднуються з сучасними мікроелектронними технологіями, що обумовлює низьку вартість виробів при масовому виробництві і високі технічні та енергозберігаючі характеристики.

Для того щоб фізико-хімічні процеси протікали на поверхні чутливого шару досить швидко, забезпечуючи швидкодію на рівні декількох секунд, сенсор періодично розігрівається до температури 450-500°С, що активізує його поверхню. Як чутливі напівпровідникові шари зазвичай використовують дрібнодисперсні оксиди металів (SnO 2 , ZnO, In 2 O 3 та ін.) з легуючими добавками Pl, Pd та ін. близько 30 м 2 /р. Нагрівачем служить резистивний шар, виконаний з інертних матеріалів (Pl, RuO 2 , Au та ін) та електрично ізольований від напівпровідникового шару.

При простоті такі методи формування сконцентрували в собі всі останні досягнення матеріалознавства і мікроелектронної технології. Це зумовило високу конкурентоспроможність сенсора, який може працювати кілька років, періодично перебуваючи в стресовому стані при розігріві до 500°С, зберігає при цьому високі експлуатаційні характеристики, чутливість, стабільність, селективність і споживає низьку потужність (в середньому кілька десятків міліватів). Промислове виробництво напівпровідникових сенсорів широко розвинене у всьому світі, але основна частка світового ринку посідає японські компанії. Визнаний лідер у цій галузі – фірма Figaro з річним обсягом виробництва сенсорів близько 5 млн. шт. та масштабним виробництвом приладів на їх основі, включаючи елементну базу та схемотехнічні рішення з програмованими пристроями.

Однак ряд особливостей виробництва напівпровідникових сенсорів ускладнює його сумісність із традиційною кремнієвою технологією в рамках замкнутого циклу. Пояснюється це тим, що сенсори - не настільки масовий виріб, як мікросхеми, і мають більший розкид параметрів через специфіку умов роботи (часто в агресивному середовищі). Їх виробництво потребує дуже специфічного ноу-хау у сфері фізичної хімії, матеріалознавства тощо. Тому успіх тут супроводжує великі спеціалізовані фірми (наприклад, Microchemical Instrument — європейська філія Motorola), які не поспішають ділитися своїми розробками в області високих технологій. На жаль, у Росії та СНД ця галузь ніколи не була добре розвинена, незважаючи на достатню кількість дослідницьких груп — РНЦ «Курчатовський інститут», МДУ, ЛДУ, Воронезький державний університет, ІОНХ РАН, НІФХІ ім. Карпова, Саратовський університет, Новгородський університет тощо.

Вітчизняні розробки напівпровідникових сенсорів

Найбільш розвинуту технологію виробництва напівпровідникових сенсорів запропоновано в РНЦ «Курчатівський інститут». Тут розроблені малогабаритні напівпровідникові рецептори для аналізу хімічного складу газів та рідин. Вони виготовляються за мікроелектронною технологією і поєднують у собі переваги мікроелектронних пристроїв - низьку вартість при масовому виробництві, мініатюрність, низьку споживану потужність - з можливістю вимірювання концентрації газів і рідин в широких межах і досить високою точністю. Розроблені прилади поділяються на дві групи: металооксидні та структурні напівпровідникові сенсори.

Металооксидні рецептори.Виготовляються за товстоплівковою технологією. Як підкладка в них використаний полікристалічний оксид алюмінію, на який з двох сторін нанесені нагрівач і металооксидний газочутливий шар. Чутливий елемент поміщений у газопроникний корпус, що відповідає вимогам вибухопожежобезпеки.

Сенсори здатні визначати концентрацію горючих газів (метану, пропану, бутану, водню і т.д.) у повітрі в інтервалі від 0,001% до одиниць відсотків, а також токсичних газів (чадного газу, арсину, фосфіну, сірководню тощо) на рівні гранично допустимої концентрації (ГДК). Вони можуть бути використані для одночасного і селективного визначення концентрації кисню і водню в інертних газах, наприклад для ракетної техніки. Для нагрівання ці прилади вимагають рекордно низьку для свого класу електричну потужність менше 150 мВт. Металооксидні сенсори призначені для застосування в сигналізаторах витоку газів та системах пожежної сигналізації (як стаціонарних, так і кишенькових).

Структурні напівпровідникові рецептори.Це сенсори на основі кремнієвих структур метал-діелектрик-напівпровідник (МДП), метал-твердий електроліт-напівпровідник та діоди Шотки.

МДП-структури із затвором з паладію або платини використовуються для визначення концентрації водню у повітрі чи інертних газах. Поріг виявлення водню – близько 0,00001%. Сенсори успішно застосовувалися для визначення концентрації водню в теплоносії ядерних реакторів з метою підтримки їхньої безпеки. Структури з твердим електролітом (трифторид лантану, що проводить по іонах фтору) призначені для визначення концентрації фтору та фторидів (насамперед фтористого водню) у повітрі. Працюють при кімнатній температурі, дозволяють визначати концентрацію фтору та фтористого водню на рівні 0,000003%, що становить приблизно 0,1 ГДК. Вимірювання витоків фтористого водню особливо важливо визначення екологічної обстановки у регіонах із великим виробництвом алюмінію, полімерів, ядерного палива.

Подібні структури, виконані на основі карбіду кремнію і працюють при температурі близько 500 °С, можуть використовуватися для вимірювання концентрації фреонів.

Індикатор оксиду вуглецю та водню СО-12

Зазначений на міжнародних виставках спосіб раннього виявлення пожежі забезпечує одночасний контроль відносних концентрацій повітря двох або більше газів, таких як ароматичні вуглеводні, водень, оксид і діоксид вуглецю. Отримані значення порівнюються із заданими, і у разі їхнього збігу формується сигнал тривоги. Контроль та порівняння відносних концентрацій газових компонентів проводяться із заданою періодичністю. Можливість хибних спрацьовувань вимірювального пристроюпри підвищенні концентрації одного з газів виключено, якщо немає займання.

Як вимірювальний пристрій запропонований індикатор СО-12, призначений для виявлення в повітряній атмосфері газоподібного оксиду вуглецю та водню в діапазоні їх концентрацій від 0,001 до 0,01%. Прилад є дев'ятирівневим пропорційним індикатором у вигляді лінійки світлодіодів трьох кольорів — зеленого (діапазон малих концентрацій), жовтого (середній рівень) і червоного ( високий рівень). Кожному діапазону відповідають три світлодіоди. При загорянні червоних світлодіодів включається звуковий сигнал, що застерігає людей про небезпеку отруєння.

Принцип роботи індикатора заснований на реєстрації зміни опору (R) напівпровідникового чутливого сенсора, температура якого стабілізується на рівні 120 °С в процесі вимірювань.

При цьому нагрівальний елемент включений у зворотний зв'язокопераційного підсилювача - терморегулятора - і періодично, кожні 6 с відпалюється протягом 0,5 с при температурі 450 °С. Далі слідує ізотермічна релаксація опору R при взаємодії з чадним газом. Вимірювання R здійснюється перед наступним відпалом (рис. 3, точка C, далі слід відпал - О). Процесом вимірювання та виведенням на індикатор даних керує програмований пристрій.

Його основні технічні характеристики:

Індикатор можна ефективно використовувати як пожежний сигнального пристроюяк у житлових приміщеннях, і на промислових об'єктах. Дачні будиночки, котеджі, лазні, сауни, гаражі та котельні, підприємства з виробництвом, заснованому на використанні відкритого вогню та термообробки, підприємства гірничодобувної, металургійної та нафтогазопереробної промисловості та, нарешті, автомобільний транспортось далеко не повний список об'єктів, де індикатор СО-12 може бути корисним.

Подібні пожежні сповіщувачі раннього виявлення, об'єднані в єдину мережута контролюючі газовиділення при тлінні матеріалів перед їх займанням, при розміщенні на промислових об'єктах дозволяють попередити аварійні ситуаціїне тільки на наземних об'єктах пожежної охорони, а й у підземних спорудах, вугільних розрізах, де внаслідок перегріву обладнання, що транспортує вугілля, може статися загоряння вугільного пилу. Кожен датчик, що має світловий та звуковий сигнали оповіщення, здатний не тільки інформувати про ступінь загазованості території, а й попередити про небезпеку персонал, що знаходиться у безпосередній близькості до екстремального місця. Стаціонарні пожежні датчики, встановлені в житлових приміщеннях, можуть запобігти вибуху побутового газу, отруєнню чадним газом та виникнення пожежі через несправність побутової технікиабо грубого порушення умов її експлуатації шляхом автоматичного відключеннявід мережі.

Електроніка №4, 2001

УДК 614.842.4

СУЧАСНІ СИСТЕМИ РАННОГО ВИНАХОДЖЕННЯ ПОЖЕЖИ

М. В. Савін, В. Л. Здор

Всеросійський науково-дослідний інститут протипожежної оборони МНС Росії

Дається коротка характеристикарізних типів пожежних сповіщувачів, їх позитивних якостейта недоліків. Докладно розглядаються пристрій та переваги аспіраційних пожежних сповіщувачів.

Одним із самих важливих елементівсистеми пожежної сигналізації є пожежні сповіщувачі. Вони поділяються залежно від типу фізичного чинника пожежі, який реагують, і, відповідно, класифікуються на теплові, димові, газові, сповіщувачі полум'я, комбіновані. Крім того, в залежності від конфігурації вимірювальної зони розрізняють пожежні сповіщувачі точкові, багатоточкові та лінійні. Точковий пожежний сповіщувач реагує на фактор пожежі, контрольований поблизу компактного чутливого елемента. Багатоточковий пожежний сповіщувач характеризує дискретне розташування точкових чутливих елементів вимірювальної лінії. Лінійний пожежний сповіщувач-це сповіщувач, геометрична формазони контролю якого має протяжну ділянку, тобто контроль навколишнього середовищапроводиться протягом деякої лінії. У кожного типу пожежних сповіщувачів є свої переваги та недоліки. Сукупність цих властивостей і визначає сферу їх застосування. Але все ж таки для всіх цих сповіщувачів характерний один загальний недолік - це так зване "пасивне" сканування площі, що захищається. Адже вони фактично чекають, поки фактори, що супроводжують пожежу (дим, підвищена температура), самі опиняться у полі виявлення сповіщувача. Зокрема, димовий пожежний сповіщувач тільки тоді видасть тривожне повідомлення, коли дим потрапить у камеру сповіщувача, що істотно залежить від наявності повітряних потоків у приміщенні, що захищається.

В даний час на нашому ринку стали активно впроваджуватися аспіраційні пожежні сповіщувачі. Вони являють собою власне сповіщувач, що складається з чутливого елемента і схеми обробки сигналів, який може бути розташований як всередині, так і поза приміщенням, що захищається, і систему забірних трубопроводів, по яких транспортуються проби повітря з за-

приміщення до чутливого елементу аспіраційного пожежного сповіщувача.

Аспіраційні пожежні сповіщувачі мають кілька основних переваг традиційних систем виявлення диму. У першу чергу, забезпечення доставки проб повітря до чутливого елемента незалежно від наявності примусових і природних повітряних потоків в приміщенні, що захищається.

Аспіраційні пожежні сповіщувачі забезпечують кумулятивне виявлення. Коли дим поширюється і розсіюється у всьому приміщенні, його концентрація зменшується і стає дедалі важче виявити його традиційними засобами. Кумулятивне виявлення відноситься до здатності забирати повітря з багатьох точок в межах зони, що захищається, в один сповіщувач. Аспіраційні пожежні сповіщувачі безперервно відбирають невеликі кількості проб повітря по всій зоні, що захищається, і переносять їх до чутливого елементу аспіраційного пожежного сповіщувача.

Однією з сервісних функцій сучасних аспіраційних пожежних сповіщувачів є здатність безперервно стежити за загальним фоном запиленості повітря, прогнозуючи і підлаштовуючи свою роботу відповідно до реалій об'єкта, що захищається. Це ще одне з можливих застосування цього виробу - моніторинг чистоти повітря в приміщенні. Крім цього, більшість сповіщувачів постійно аналізують можливі несправностіу своїй роботі (забруднення в трубках, засмічення димовсмоктувальних отворів тощо).

Фактично аспіраційні пожежні извещатели - це інтелектуальні пожежні мікростанції. Вони так само, як і звичайні системи пожежної сигналізації, мають у своєму складі стаціонарне та периферійне обладнання. В якості периферійного обладнання виступають як система забірних трубопроводів з димовсаси-вающими капілярними трубками, так і різн-

ПОЖЕЖУЗРИВОБЕЗПЕКА 6"2003

ні модулі (рис. 1), призначені для виконання таких функцій, як забезпечення візуальної індикації стану аспіраційного сповіщувача в окремих зонах, налаштування, перевірка та сервісне обслуговування, а також програмування будь-якого окремого сповіщувача та всієї мережі в цілому.

Як чутливий елемент аспіраційних пожежних сповіщувачів можуть використовуватися як звичайні пожежні сповіщувачі (димові або газові) (рис. 2), так і інтелектуальні системивиявлення диму за методом скануючої лазерної технології(Рис. 3).

Розберемо принцип дії аспіраційних пожежних сповіщувачів на прикладі сповіщувачів серії VESDA фірми Vision Fire & Security. Повітря з приміщення, що захищається, безперервно всмоктується в сповіщувач за допомогою високоефективного вентилятора (аспіратора) через систему забірних трубопроводів (рис. 4). Проба цього повітря пропускається крізь фільтри. Спочатку видаляється пил та забруднення до того, як проба надходить до оптичної камери виявлення диму. Потім, на другому ступені очищення (якщо вона є), забезпечується додаткове поданняпорції чистого

повітря для запобігання забруднення оптичних поверхонь та забезпечення стабільності калібрування та тривалого терміну служби аспіраційного сповіщувача. Після фільтра проба повітря надходить у камеру вимірювання, в якій відбувається розпізнавання наявності диму. Потім сигнал обробляється та індикується за допомогою лінійного шкального індикатора, порогових індикаторів сигналу тривоги або графічного дисплея (залежно від модифікації сповіщувача). Далі аспіраційні сповіщувачі через реле або інтерфейс можуть передавати цю інформацію на прилади приймально-контрольного пожежного, пожежного управління, на пульт централізованого спостереження або інші зовнішні пристрої.

Загоряння, що виникають, проходять зазвичай чотири стадії: тління, видимий дим, полум'я і пожежа. На рис. 5 показано, як відбувається розвиток загоряння у часі. Зверніть увагу на те, що тривалість першої стадії - тління - забезпечує більше часу для виявлення потенційної пожежі і, відповідно, боротьби з її поширенням, перш ніж вона завдасть значних збитків та руйнування. Традиційні димові пожежні сповіщувачі найчастіше виявляють дим, коли пожежа вже почалася.

t-я стадія: 2-я стадія:

Тліюча пожежа Видима

1 Традиційні

3-я стадія Полум'я

4-та стадія! Пожежа I

VESDA Пожежа 2 (Включається система пожежогасіння)

значних матеріальних збитків. Ряд аспіраційних пожежних сповіщувачів завдяки своїм особливостям дозволяє виявити пожежу на стадії тління і розпізнати процес його поширення.

Область застосування аспіраційних пожежних сповіщувачів досить широка:

на складах;

В універсамах широкого профілю, що містять різні обсяги товарно-матеріальних запасів: від сировинних виробничих матеріалів та оптових товарів до роздрібних предметів споживання та готової продукції;

У вузлах електронної обробкиданих, таких як центри обробки даних Internet, управління мережею та подібні системи, які становлять значну небезпеку пожежі через їхню велику потребу в електроенергії та щільності електронних схем;

На ділянках із чистими виробничими приміщенняминаприклад, такими, як установки з виробництва напівпровідників, науково-дослідні та дослідно-конструкторські організації, фармацевтичні виробничі потужності, що становлять значну небезпеку пожежі через постійне постачання займистих матеріалів;

В енергетичній промисловості, яка використовує для вироблення електроенергії різні типипалива.

Аспіраційні пожежні сповіщувачі з системою фільтрації повітря мають низьку вірогідність.

ність подачі хибних сигналів тривоги, що дозволяє зменшити значні матеріальні збитки, які могли б виникнути при помилковому пуску систем пожежогасіння, зупинці технологічного процесуі т.п.

У той же час аспіраційні пожежні сповіщувачі можна використовувати в будинках та приміщеннях з підвищеними вимогами до естетики - це сучасні офіси, зорові, репетиційні, лекційні, читальні та конференц-зали, кімнати засідань, кулуарні, фойє, холи, коридори, гардеробні історичні будинки, собори, музеї, виставки, галереї мистецтв, книгосховища, архіви.

Аспіраційні пожежні сповіщувачі можна використовувати:

В екстремальних умовах: за низьких температур, механічних навантажень і жорстких умов експлуатації, так як система забірного трубопроводу і безпосередньо чутливий елемент сповіщувача можуть бути встановлені в різних приміщеннях;

Вони можуть працювати як самостійно як індивідуальні засоби, так і у складі автоматичних систем збору та обробки інформації про обстановку та передачу сигналів на зовнішні пристрої у різний спосіб(з проводів, радіоканалу та ін.);

Як ефективних засобівформування стартового сигналу для запуску систем пожежогасіння завдяки наявності декількох рівнів сигналів тривоги і діапазону чутливості, що налаштовується. При цьому для здійснення алгоритму пуску засобів пожежогасіння передбачається наявність двох окремих точок детектування, які необхідні для спрацьовування системи, тобто наявність двох окремих аспіраційних пожежних сповіщувачів. Таким чином, димові пожежні сповіщувачі

аспіраційного типу є серйозним доповненням у комплексі заходів щодо забезпечення безпеки приміщень поряд із традиційними пожежними сповіщувачами, у жодному разі не зменшуючи значущості та можливостей останніх.

ПОЖАРОБЗРИБОБЕЗОПАСНОСТЬ 6"2003

Компанія-виробник "Vision Fire & Security" "Securiton-Hekatron" "ESSER"

Характеристика Найменування аспіраційного пожежного сповіщувача

VESDA Laser VESDA Laser PLUS SCANNER VESDA Laser COMPACT RAS ASD 515-1 RAS ASD XL ARS 70 LRS-S 700

Харчування, О 18...30 18.30 18.30 20.28 18.38 24.30 18.30

Температура експлуатації, °С -20...+60 -20...+60 -20...+60 0...+60 0...+52 0...+50 -10.+60

Чутливість, % 0,005.20 0,005.20 0,005.20 Визначається пожежним сповіщувачем 0,005.1 Визначається пожежним сповіщувачем 0,005.20

Технологія визначення диму Лазерна Лазерна Лазерна Оптичний димовий пожежний сповіщувач Лазерна Оптичний димовий пожежний сповіщувач Лазерна

Максимальна довжинатруби в промені, м 200 200 50 60 60 80 200

Діаметр труби, мм 25 25 25 25/40 25/40 25 25

Діаметр отвору, мм 2.6 2.6 2.6 3.4 3.4 2.6 2.6

Максимальна площа, що захищається, м2 2000 2000 500 800 800 1200 1600

Кількість фільтрів, прим. 2 2 2 Ні Ні 1 2

Кількість рівнів пожежної небезпеки, прим. 4 4 2 1 4 1 4

Габарити, мм 350 х 225 х 125 350 х 225 х 125 225 х 225 х 85 285 х 360 х 126 317 х 225 х 105 285 х 369 2 5

Вага, кг 4,0 4,0 1,9 2,7 3,4 2,7 3,5

Робота в мережі VESDANet (99 пристроїв) VESDANet (99 пристроїв) VESDANet (99 пристроїв) Ні LaserNet (127 пристроїв) Ні VESDANet (99 пристроїв)

Режим автокомпенсації AutoLearntm програмується AutoLearntm програмується AutoLearntm програмується Ні Є Ні Програмується

на російському ринкув даний час сертифіковані аспіраційні пожежні сповіщувачі наступних провідних західних компаній:

"Vision Fire & Security" (Австралія) - сповіщувачі пожежні димові аспіраційні серії VESDA Laser PLUS (рис. 6), VESDA Laser SCANNER (рис. 7), VESDA Laser COMPACT (рис. 8);

"Schrack Seconet AG" (Австрія) - сповіщувачі пожежні димові аспіраційні RAS ASD

515-1 (FG030140), виробництво "Securiton-Hekatron", Німеччина (рис. 9);

"Fittich AG" (Швейцарія) – сповіщувачі пожежні димові аспіраційні RAS ASD 515-1, виробництво "Securiton-Hekatron", Німеччина;

"MINIMAX GmbH" (Німеччина) - сповіщувачі пожежні аспіраційні АМХ 4002.

У таблиці представлені порівняльні характеристикидеяких типів аспіраційних пожежних сповіщувачів.

Вартість збитків від пожежі навіть у окремо взятому приміщенні може досягати значних сум. Наприклад, коли у приміщеннях знаходиться обладнання, ціна якого значно перевищує витрати на пристрій пожежного захисту. Традиційні способи гасіння вогню в цьому випадку непридатні, оскільки їх використання загрожує не меншою шкодою, ніж сама пожежа.

Саме тому зростає потреба в системах раннього виявлення загоряння, які зможуть виявити ознаки вогню в зародковій стадії та вжити оперативних заходів щодо його запобігання. Апаратура раннього виявлення пожежі виконує свої функції завдяки надчутливих датчиків. Це датчики температури, диму, а також хімічні, спектральні (реагують на полум'я) та оптичні. Всі вони є частиною єдиної системи, спрямованої на раннє виявлення та надоперативну локалізацію займання.

Найважливішу роль тут грає властивість пристроїв раннього виявлення пожежі постійному моніторингу хімічного складу повітря. При горінні пластмаси, оргскла, полімерних матеріалівсклад повітря різко змінюється, як і має зафіксувати електроніка. Для подібних цілей широко застосовуються напівпровідникові газочутливі сенсори, матеріал яких здатний змінювати електричний опірвід хімічної дії.

Системи з використанням напівпровідників постійно вдосконалюються, ринок напівпровідників постійно зростає, про що свідчать показники фінансових ринків. Сучасні напівпровідникові рецептори здатні вловити мінімальні концентрації речовин, що виділяються при горінні. Насамперед це водень, оксид і діоксид вуглецю, ароматичні вуглеводні.

На виявленні перших ознак пожежі робота систем пожежогасіння лише починається. Апаратура виявлення діє чітко та швидко, замінюючи собою кількох людей та виключаючи людський фактор при гасінні вогню. Ці пристрої в ідеальному випадку пов'язані з усіма інженерними системамибудинки, які можуть прискорити або сповільнити поширення пожежі. Система раннього виявлення при необхідності повністю відключить вентиляцію приміщення, необхідної кількості- Елементи електропостачання, включить тривогу, забезпечить своєчасну евакуацію людей. І найголовніше – запустить комплекс пожежогасіння.

На ранніх стадіях згасити вогонь набагато легше, ніж на наступних, і на це може піти всього кілька хвилин. Гасіння пожежі на зачаткових стадіях може здійснюватися за допомогою методів, що виключають фізичну руйнацію об'єктів, що знаходяться в приміщенні. Таким методом є, наприклад, гасіння за допомогою заміни кисню на негорючий газ. У цьому випадку скраплений газ при переході в леткі стани знижує температуру в приміщенні або на конкретній ділянці, а також пригнічує реакцію горіння.

Протипожежні двері – невід'ємна частина будь-якої системи пожежної безпеки. Це елемент конструкції, що перешкоджає поширенню пожежі в сусідні приміщення протягом певного часу.

Пристрої раннього виявлення спалаху обов'язкові насамперед для забезпечення безпеки людей. Необхідність їх доведена численним та гірким досвідом. Пожежа - одне з найнепередбачуваніших стихійних лих, про що говорить вся історія людської цивілізації. Нині цей чинник став менш актуальним. Навпаки, сьогодні навіть локальне загоряння може завдати катастрофічних збитків, пов'язаних із виходом з ладу дорогого обладнання та техніки. Саме тому вигідно вкласти гроші у таку систему раннього виявлення.

Дана система призначена для виявлення початкової стадії пожежі, передачі повідомлення про місце та час його виникнення та при необхідності включення автоматичних систем пожежогасіння та димовидалення.

Ефективною системою оповіщення пожежної небезпеки є застосування сигналізації.

Система пожежної сигналізації має:

* - швидко виявити місце виникнення пожежі;

* - надійно передавати сигнал про пожежу на приймально-контрольний пристрій;

* - перетворювати сигнал про пожежу у форму, зручну для сприйняття персоналом об'єкта, що охороняється;

* - залишатися несприйнятливою до впливу зовнішніх факторів, що відрізняються від факторів пожежі;

* - швидко виявляти та передавати повідомлення про несправності, що перешкоджають нормальному функціонуванню системи.

Засобами протипожежної автоматики обладнають виробничі будівлі категорій А, Б та В, а також об'єкти державної ваги.

Система пожежної сигналізації складається з пожежних сповіщувачів та перетворювачів, що перетворюють фактори появи пожежі (тепло, світло, дим) на електричний сигнал; премно- контрольної станції, що передає сигнал і включає світлову та звукову сигналізацію; а також автоматичні установкипожежогасіння та димовидалення.

Виявлення пожеж на ранній стадії полегшує їхнє гасіння, що багато в чому залежить від чутливості датчиків.

Автоматичні системи пожежогасіння

Автоматичні системи пожежогасіння призначені для гасіння чи локалізації пожежі. Одночасно вони повинні виконувати функції автоматичної пожежної сигналізації.

Установки автоматичного пожежогасіння повинні відповідати таким вимогам:

* - час спрацьовування має бути меншим за гранично допустимий час вільного розвитку пожежі;

* - мати тривалість дії в режимі гасіння, необхідну для ліквідації пожежі;

* - мати необхідну інтенсивність подачі (концентрацію) вогнегасних речовин;

* - надійність функціонування.

У приміщеннях категорій А, Б, В застосовуються стаціонарні установки пожежогасіння, які поділяються на аерозольні (галоїдовуглеводневі), рідинні, водяні (спринклерні та дренчерні), парові, порошкові.

Найбільшого поширення нині набули спринклерні установки для гасіння пожеж розпиленою водою. Для цього під стелею монтується мережа розгалужених трубопроводів, на яких розміщують сприклери з розрахунку зрошення одним спринклером від 9 до 12м 2 площі підлоги. В одній секції водяної системи має бути не менше 800 спринклерів. Площа підлоги, що захищається одним спринклером типу СН-2, повинна бути не більше 9м 2 у приміщеннях з підвищеною пожежною небезпекою (при кількості горючих матеріалів більше 200кг на 1м 2 ; в інших випадках - не більше 12м 2. Вихідний отвір у спринклерній головці закрито легкоплавким замком (72°С, 93°С, 141°С, 182°С), при розплавленні якого вода розбризкується, вдаряючись об дефлектор Інтенсивність зрошення площі становить 0,1л/с

Спринклерні мережі повинні бути під тиском, здатним подати 10л/с. Якщо під час пожежі розкрився хоча б один спринклер, то подається сигнал. Контрольно-сигнальні клапани розташовуються на помітних і доступних місцях, причому до одного контрольно-сигнального клапана підключають не більше 800 спринклерів.

У пожежонебезпечних приміщеннях рекомендується подавати воду одразу по всій площі приміщення. У цих випадках застосовують установки групової дії (дренчерні). Дренчерні – це спринклери без плавких замків з відкритими отворами для води та інших складів. У звичайний час вихід води до мережі закритий клапаном групової дії. Інтенсивність подачі води 0,1л/с м 2 і для приміщень підвищеної пожежної небезпеки (при кількості матеріалів, що згоряються 200кг на 1м 2 і більше) - 0,3л/с м 2 .

Відстань між дренчерами має перевищувати 3м, а між дренчерами і стінами чи перегородками - 1,5м. Площа підлоги, що захищається одним дренчером, має бути не більше 9м2. Протягом першої години гасіння пожежі повинно подаватися щонайменше 30л/с

Установки дозволяють здійснювати автоматичний вимір контрольованих параметрів, розпізнавання сигналів за наявності вибухопожежонебезпечної ситуації, перетворення та посилення цих сигналів, та видачу команд на включення виконавчих пристроїв захисту.

Сутністю процесу припинення вибуху є гальмування хімічних реакцій шляхом подачі до зони горіння вогнегасних складів. Можливість припинення вибуху обумовлена ​​наявністю деякого проміжку часу від виникнення умов вибуху до його розвитку. Цей проміжок часу, умовно названий періодом індукції (фін), залежить від фізико-хімічних властивостейпаливної суміші, а також від об'єму та конфігурації апарату, що захищається.

Для більшості горючих вуглеводневих сумішей фінансів становить близько 20% від загального часу вибуху.

Для того, щоб автоматична система противибухового захисту відповідала своєму призначенню, повинна виконуватися така умова: Т АСПВ< ф инд, то есть, время срабатывания защиты должно опережать время индуктивного периода.

Умови безпечного застосування електроустаткування регламентується ПУЕ. Електроустаткування поділяють на вибухозахищене, придатне для пожежонебезпечних зон, та нормального виконання. У вибухонебезпечних зонахдозволяється застосовувати тільки вибухозахищене електроустаткування, диференційоване за рівнями та видами вибухозахисту, категоріям (що характеризуються безпечним зазором, тобто максимальним діаметром отвору, через яке полум'я даної горючої суміші не здатне пройти), групам (які характеризуються Т з даної горючої суміші).

У вибухонебезпечних приміщеннях та зонах зовнішніх установокзастосовують спеціальне електроосвітлювальне обладнання, виконане у противибуховому варіанті.

Димові люки

Димові люки призначені для забезпечення незадимлюваності суміжних приміщеньта зменшення концентрації диму в нижній зоні приміщення, в якому виникла пожежа. Відкриттям димових люків створюються сприятливіші умови для евакуації людей із палаючої будівлі, полегшується робота пожежних підрозділів із гасіння пожежі.

Для видалення диму у разі пожежі у підвальному приміщенні норми передбачають влаштування вікон розміром не менше 0,9 х 1,2м на кожні 1000м 2 площі підвального приміщення. Димовий люк зазвичай перекривається клапаном.

Нашою організацією на території Воронезької області виконано монтаж обладнання та програмних засобів системи раннього виявлення лісових пожеж. На територіях Воронезької, Тамбовської та Липецької областях здійснюється технічний супровід функціонування даних програмно-апаратних комплексів на користь територіальних органів МНС Росії та органів управління Лісового господарства.

Опис комплексу

Інформаційна система «Лісовий Дозор» - це програмно-апаратний комплекс для моніторингу лісу та раннього виявлення лісових пожеж.

Архітектура системи моніторингу лісу та раннього виявлення лісових пожеж «Лісовий Дозор»

Система « Лісовий Дозор» складається з двох частин: апаратної та програмної. Апаратна частина - це мережа керованих датчиків спостереження (відеокамер, тепловізійні датчики, інфрачервоних камер). Програмна частина – це спеціальне програмне забезпечення(ПЗ), за допомогою якого замовник здійснює моніторинг лісів у режимі реального часу та визначає координати загорянь. Останнє передбачає, що система може виявляти вогонь на передпожежній стадії — стадії загоряння, що практично дозволяє попереджати надзвичайні ситуації.

Для функціонування системи використовується вже існуюча інфраструктура мобільних операторів (стільникові вежі, апаратура зв'язку та обслуговуючі команди). Т.к. система легко масштабується і розширюється, вона придатна виявлення лісових пожеж як у невеликих територіях, і великих площах.

Характеристики системи

• Можлива помилка визначення координат осередку займання – до 250 метрів.
• Радіус огляду однієї точки моніторингу – до 30 км.
• Точність визначення напрямку на осередок займання – 0.5°
• Час огляду однієї точки – до 10 хвилин. Залежить від продуктивності сервера замовника.
• Інтеграція та облік метеорологічних даних.
• Інтеграція та облік супутникових даних.
• Інтеграція даних із сторонніх інформаційних систем.
• Можливість оперативного масштабування та розширення системи для збільшення площі моніторингу.
• Необмежена кількість користувачів з доступом до системи.
• Можливість оперативного отримання інформації на мобільних пристроях.
• Автоматичне виявлення потенційно небезпечних об'єктів: диму та полум'я.

Система працює на основі сучасних технологій:

• комп'ютерного зору;
• IP відеоспостереження;
• бездротовий широкосмуговий зв'язок;
• геоінформаційних систем (ГІС);
• клієнт-серверних Інтернет-додатків.

Система розподіленого відеомоніторингу «Лісовий Дозор» складається з наступних елементів:

• Розподілена система відеокамер
• Канали зв'язку, що з'єднують відеокамери з мережею Інтернет
• Сервер системи « Лісовий Дозор» підключений до мережі Інтернет
• Програмне забезпечення сервера системи « Лісовий Дозор»
• Устаткування автоматизованого робочого місця оператора
• Програмне забезпечення « Лісовий Дозор» автоматизованого робочого місця

Роботизований сервер

Роботизований сервер - це сервер системи Лісовий Дозор«, який здійснює низку ключових функцій, а саме:

• керує мережею відеокамер (датчиків) та здійснює за їх допомогою відеоспостереження території, у тому числі на основі заданих маршрутів патрулювання;
• керує підсистемою комп'ютерного зору для пошуку диму та вогню;
• надає рекомендації користувачеві, інформуючи його про наявність потенційно небезпечних вогнищ займання.

Розумна точка моніторингу

При установці системи іноді виникають ситуації, коли швидкість Інтернет-з'єднання надзвичайно мала (менше 512 Кбіт/сек.) та передача відео даних до центру контролю утруднена. Щоб вирішити цю проблему, наші фахівці використовують концепцію розумної точки моніторингу.

Сенс концепції полягає в тому, що основна частина даних з відеокамер обробляється ще до того, як опиняється в Мережі та передається до центру контролю. Здійснюється це завдяки спеціальним міні-серверам, «прикріпленим» до кожної конкретної точкимоніторингу. Саме на міні-серверах здійснюється попередній аналіз медіа-інформації та відсівається «інформаційний шум».

Як наслідок, навіть через слабкий Інтернет оператор отримує той самий архів потенційно небезпечних об'єктів (ПОО), що і при стандартною схемоюпередачі медіа даних.

Це дозволяє замовнику уникати витрат на дорогі канали зв'язку або у випадках, коли в цій місцевості доступ до якісного Інтернет-з'єднання вкрай утруднений.

Функціонал системи «Лісовий Дозор»

Можливості системи забезпечують проведення відеомоніторингу лісу поблизу населених пунктів у реальному часі.

Функціонал системи « Лісовий Дозор» дозволяє здійснювати такі дії:

• Отримувати доступ до системи з будь-якого центру контролю за наявності підключення до мережі Інтернет на потрібній швидкості з достатньою кількістю трафіку.
• Можливість вибору будь-який доступної камеридля отримання з неї відео.
• Змінювати орієнтацію камери як по азимуту, так і по висоті, змінювати наближення камери.
• Встановлювати параметри відеозображення, що отримується з камери, такі як роздільна здатність і якість зображення (величина стиснення).
• Змінювати параметри інфрачервоного фільтра, що використовується камерою для досягнення прийнятних умов видимості в різних умовах.
• Можливість отримання інформації про поточну орієнтацію камери щодо півночі (азимут) у вигляді числа та вказівки напрямку.
• Отримувати інформацію про поточне наближення камери у вигляді числа та сектора огляду.
• Можливість подання інформації про місцезнаходження відеокамер та їх поточну орієнтацію.
• Можливість керування камерою за допомогою програмних алгоритмів.
• Можливість збереження та доступу до збережених орієнтацій камери (прив'язок) на заздалегідь задані об'єкти, наприклад пожежонебезпечні об'єкти, природні орієнтири тощо.
• Формувати маршрути патрулювання призначені для автоматичного сканування заданої території.
• Запускати маршрути патрулювання окремо для камер, що вибираються, а також послідовно кілька маршрутів на різних камерах шляхом формування списку маршрутів для перегляду.
• Запускати одночасно до чотирьох маршрутів патрулювання в одному вікні, призначеному для оглядового моніторингу кількох камер (потрібна висока пропускна спроможністьканалів зв'язку).
• Можливість зациклити перегляд одного маршруту чи групи маршрутів.
• Можливість автоматичного вимкнення програми при довгостроковій відсутності активності користувача.
• Зберігати поточне зображення з камери у вигляді картинки та відеофайлу для подальшого перегляду та аналізу.
• Можливість автоматичного оновлення з мінімальною участю користувача для додавання нової функціональності та усунення програмних помилоку будь-якому місці розміщення.
• Можливість роботи кількох користувачів з однією камерою в режимі поділу за часом за допомогою механізму блокування керування та перегляду.
• Можливість маркування різних об'єктів, призначених для виконання процедур моніторингу лісу ( населені пункти, Орієнтири і т.д.).
• Можливість відображення на відеозображенні, що надходить з камери, об'єктів, що потрапляють до області огляду з позначенням типу об'єкта.
• Визначати напрямок на видиму пожежу при видимості з однієї камери з точністю 0,5 градуса та маркування даного об'єкта.
• Визначати точні географічні координативидимого не менше ніж з 2-х камер пожежі з точністю 250м та відображати його в інформаційній базі.
• Можливість визначення кварталу за географічними координатами.
• Можливість подання інформації про поточну пожежній обстановціна мобільному телефоні.
• Визначати координати пожежі на основі інформації, що надходить від системи наземного моніторингу – з пожежно-спостережних вишок. Здійснювати маркування пожежі.
• Можливість коригування орієнтації камери при її фізичному зміщенні для збереження всіх прив'язок орієнтації камери.
• Можливість подання в єдиному інформаційному блоці інформації з різних інформаційних джерел (метеорологічні дані, дані із системи супутникового моніторингу та ін.).
• Можливість автоматичного виявлення вогнищ загоряння системою та сигналізації оператору під час перегляду маршрутів патрулювання (потрібна висока продуктивність процесора).
• Можливість автоматичного виявлення вогнищ загоряння системою та сигналізації оператору при виконанні моніторингу ручному режимі(Потрібна висока продуктивність процесора).
• Автоматичне виявлення вогнищ займання та збереження фотоінформації та інформації про направлення на потенційно небезпечний об'єкт в архіві.
• Надання доступу до архіву потенційно небезпечних об'єктів, виявлених автоматичною системоюз можливістю уточнення.
• Можливість обмінюватися оперативними повідомленнями про ситуацію з іншими операторами та групами операторів у рамках виконання завдань з виявлення та ліквідації пожеж.
• Отримувати повідомлення, вказівки, рекомендації від адміністраторів системи з функціонування компонентів продукту.

Комплекс програмного забезпечення

Програмна частина написана на платформі.NET з використанням MS SQL Express і є мікро-сервісною архітектурою. Програмно-апаратна частина має систему розподілених серверів плюс сервер зберігання головних баз даних. Система має блок раннього виявлення пожеж, написаний на C++ та вбудований у так званий камера контролер. Система представляє дружній інтерфейс і має широкий функціонал, а саме

• Цілодобове патрулювання камерою території лісового масиву за прокладеними маршрутами;
• Автоматичне визначення пожежонебезпечного об'єкту;
• визначення відстані до пожежонебезпечного об'єкта, прокладання до нього маршруту;
• Можливість присвоєння різних категорій пожежонебезпечному об'єкту;
• Зберігання роликів відповідно до пожежонебезпечного об'єкта;
• Зберігання архіву всіх об'єктів у програмі;
• Візуалізація сил та засобів гасіння пожеж;
• Підтримка квартальних карток;
• Багато сервісних функцій
• Комплекс "Лісова варта" в даний час поставляється як декстопна так і веб-версія.

Канали передачі тривожного сигналу

• Інтернет
• Мобільні мережі
• Вбудована система оповіщення

Інформування всіх необхідних служб

• Департаменти Лісового дозору
• Адміністрації міст та селищ
• Районні адміністрації
• Екологічні служби

ТОВ «ДСК»© 2017 р., Нижній Новгород