Современные пожарные извещатели
На смену морально и технически устаревшим пожарным извещателям АТИМ, АТП, ДТЛ, ДИ-1, КИ-1, РИД-1, ИДФ-1, ИДФ-1М, ПОСТ-1 и приемно-контрольного оборудования СКПУ-1, СДПУ-1, ППКУ-1М, ТОЛЮ/100, РУОП-1 были разработаны и освоены новые модели современных пожарных извещателей и приемно-контрольных приборов со значительно лучшими эксплуатационными показателями долговечности, надежности и экономичности, выполненные на современной элементной базе широкого применения. К ним относились: радиоизотопный дымовой пожарный извещатель РИД-6М, фотоэлектрический дымовой извещатель ДИП-1, ДИП-2 и ДИП-3, световой пожарный извещатель ультрафиолетового излучения пламени ИП329-2 «Аметист», взрывозащищенный тепловой пожарный извещатель ИП-103, тепловой магнитоконтактный пожарный извещатель многократного действия ИП 105-2/1 (ИТМ), ручной пожарный извещатель ИПР, максимально-дифференциальный извещатель ИП101-2, а также приемно-контрольные приборы ППС-3, ППК-2, РУПИ-1, ППКУ-1М-01 и «Сигнал-42». Для защиты взрывопожароопасных производств разработан и передан в промышленное производство новый искробезопасный приемно-контрольный прибор «Сигнал- 44», рассчитанный на подключение к искро-безопасному шлейфу сигнализации пожарных извещателей с нормально замкнутыми контактами.
Отличительной особенностью новых дымовых пожарных извещателей РИД-6М, ДИП-2 и ДИП-3 явилось наличие в их конструкции встроенного кнопочного имитатора для проверки работоспособности извещателей при регламентных работах.
Проверку работоспособности стали осуществлять нажатием кнопки, расположенной на центральной части извещателя, которая имитирует наличие дыма в рабочей зоне извещателя. Указанные пожарные извещатели более чем в 100 раз превосходили по экономичности дымовые извещатели ИДФ-1М, в несколько раз превышали их по чувствительности, долговечности и надежности, и не требовали отдельного источника стабилизированного питания. Электрическое питание извещателей ДИП-2, ДИП-3 и РИД-6М осуществлялось непосредственно по двухпроводному шлейфу пожарной сигнализации, что значительно повышало их надежность функционирования, а также существенно сокращало расходы на монтаж и эксплуатацию оборудования пожарной сигнализации.
Новое поколение созданных пожарных извещателей было унифицировано по электрическим, конструктивным и информационным параметрам взаимосвязи с современными пожарными приемно-контрольными приборами, а также унифицировано по электрическим и информационным параметрам с пожарными извещателями, производимыми в странах СЭВ, что создавало и известные удобства в плане обеспечения сотрудничества и кооперации в рамках создания и производства технических средств противопожарной защиты.
При создании нового комплекса технических средств пожарной сигнализации особое внимание было уделено вопросам разработки линейных дымовых оптикоэлектронных устройств обнаружения загораний. Разработанные ВНИИПО в середине 80-х годов два типа указанных свойств серии ИДПЛ позволили восполнить существующий недостаток в средствах обнаружения загораний в помещениях с высотой перекрытия более 12 м, где применение точечных дымовых и тепловых пожарных извещателей мало эффективно, а также в помещениях и сооружениях значительной протяженности, в частности, кабельных сооружениях энергетических объектов. Особенности конструкции и технические возможности линейных дымовых пожарных извещателей позволяют полностью герметизировать или изолировать от влияния среды тот объем извещателя, где расположены основные элементы его электрической схемы, подверженные разрушительному действию паров агрессивных веществ. Это обстоятельство позволило эксплуатировать такие оптико-электронные дымовые извещатели не только на промышленных предприятиях и энергетических объектах, но и в помещениях животноводческих и птицеводческих комплексов, где пожарные извещатели обычного исполнения не способны функционировать длительное время в специфических условиях агрессивной или химически активной среды. пожарная автоматика извещатель
Разработанные в это время световые пожарные извещатели ультрафиолетового излучения пламени ИП-329-1 «Аметист» превосходили зарубежные аналоги по экономичности, чувствительности и помехозащищенности. Извещатель ИП-329-1 имел унифицированные параметры взаимосвязи, обеспечивающие его непосредственное включение в шлейф приемно-контрольных приборов пожарной сигнализации ППС-3, ППК-2, «Сигнал-42», «Сигнал-43», а также устройства ППКУ-1М-01. Конструктивное исполнение извещателя ИП-329-1 позволило эксплуатировать его в помещениях с содержанием в воздухе производственных пылей.
Пожарные извещатели, реагирующие на излучение открытого пламени, наибольшее развитие получили применительно к отраслям промышленности, где обращаются взрывчатые материалы, легковоспламеняющиеся жидкости, горючие газы. Основными преимуществами извещателей пламени, по сравнению с тепловыми или дымовыми извещателями, являются повышенное быстродействие, независимость времени срабатывания от направления воздушных потоков в защищаемом помещении, перепадов температур, высоты потолка и перекрытий, объема и конфигурации помещений. Вместе с тем, для извещателей пламени в большей степени проявляется проблема обеспечения требуемой помехозащищенности и от прямого и отраженного излучения источников естественного и искусственного освещения, от излучения нагретых частей технологического оборудования, от грозовых разрядов и т.п. Решение этой проблемы приводит к усложнению схемных и конструктивных решений в извещателях пламени.
Извещатели данного класса разрабатываются на основе фотопреобразователей, чувствительных к излучению пламени в ультрафиолетовой (УФ) и инфракрасной (ИК) областях спектра. Преобразователи видимого излучения практически не используются, в связи с существенными трудностями в обеспечении помехозащищенности.
Наибольшей чувствительностью обладают извещатели пламени на основе УФ фотопреобразователей. Однако использование этих преобразователей накладывает ряд ограничений на эксплуатационные характеристики извещателей. Это и низкое значение фоновой освещенности, и малый срок службы, и высокое напряжение питания. Кроме того, к недостаткам УФ преобразователей следует отнести невозможность регистрации низкотемпературных очагов и повышенную чувствительность к ионизирующим излучениям. Вследствие указанных причин, извещатели УФ излучения до сих пор не находят широкого применения.
В последнее время при разработке тепловых извещателей широкое применение получили материалы с эффектом «памяти формы», в основе которого лежат термоупругие мартенситные реакции, характерные для ряда металлических сплавов (например, никелида титана). Использование таких материалов позволяет создавать достаточно простые тепловые пожарные извещатели многоразового действия.
В 90-х годах появился ряд разработок дымовых пожарных извещателей, в основу которых положен принцип регистрации изменения ионизационного тока в воздушной среде при появлении в ней частиц дыма. Ионизация воздушной среды в ионизационных камерах таких извещателей осуществляется, как правило, источником радиоактивного излучения. Известны и другие способы ионизации газовоздушной среды в дымовых пожарных извещателях, например, ионизация в поле высоковольтного электрического разряда. Использование этого принципа при разработке извещателей позволяет существенно повысить их чувствительность, однако, его реализация связана со значительными трудностями технологического характера.
Для использования в пожарных извещателях пламени в настоящее время создан счетчик фотонов СИ-45Ф, обладающий повышенной светозащищенностью до 10000 лк, расширенным температурным диапазоном эксплуатации от ?20 до +70°С и увеличенным сроком службы - до 50000 ч.
Опытные образцы извещателей пламени на основе этого фотопреобразователя по своим техническим характеристикам находятся на уровне лучших зарубежных разработок этого класса.
В извещателях пламени инфракрасного диапазона в качестве приемников излучения наибольшее применение получили фоторезисторы и фотодиоды. Анализ спектральных характеристик излучения пламени различных горючих материалов и спектральных характеристик помех показал, что для обеспечения устойчивости извещателей к световым помехам максимум спектральной чувствительности ИК фотопреобразователей должен находиться в области 2,7 и 4,3 мкм. Большинство же серийно выпускаемых ИК приемников излучения общего применения имеют спектральные характеристики в более коротком диапазоне ИК излучения, где в значительной степени проявляется влияние солнечного излучения и ламп накаливания.
Требуемая помехозащищенность обеспечивалась при этом как оптической фильтрацией принимаемого сигнала, так и соответствующими схемными решениями. Получили развитие извещатели, основанные на использовании эффекта пульсаций ИК излучения пламени в различных частотных диапазонах. Эти извещатели предназначались, как правило, для обнаружения пламени определенного ряда веществ в конкретных условиях применения. Разрабатывались также двух и трехканальные извещатели пламени, в которых фотопреобразователи имели чувствительность в различных диапазонах ИК спектра излучения. Такой принцип построения позволял существенно повысить помехозащищенность ИК извещателей пламени, однако, ввиду значительной сложности такие извещатели не нашли широкого применения.
Предпринимались попытки создания комбинированного ИК и УФ извещателя пламени, структура которого для обеспечения максимальной помехозащищенности является оптимальной, но существенная разница в чувствительности применяемых в известных разработках ИК и УФ фотопреобразователей не позволила в полной мере реализовать преимущества такой структуры.
Специально для использования в пожарных извещателях разработан и серийно выпускается преобразователь излучения ФМ-611, представляющий собой комбинацию кремниевого фотодиода на основе PBSе и инфракрасного светодиода. Сочетание фотодиода PBSе с германиевым светофильтром позволяет получить диапазон спектральной чувствительности в интервале от 2 до 4 мкм при максимуме в области 3 мкм. Кремниевый фотодиод может использоваться для компенсации фоновых излучений, а светодиод - для проверки работоспособности извещателя.
Использование рассмотренного фотопреобразователя в ряде новых разработок ИК извещателей пламени позволило существенно улучшить их эксплуатационные характеристики.
В последнее время получили развитие работы по созданию пожарных извещателей, реагирующих на газообразные продукты горения. Поскольку для начальной стадии развития ряда очагов загораний характерно интенсивное газообразование, сопровождающееся выделением окиси углерода, двуокиси углерода, углеводородов, водорода, применение газовых пожарных извещателей может оказаться весьма эффективным. Наиболее перспективными являются газовые пожарные извещатели, реагирующие на окись и двуокись углерода.
В газовых пожарных извещателях, в основном, применяются полупроводниковые газовые сенсоры и датчики на основе электрохимических преобразователей. Работа полупроводниковых сенсоров основана на до-окислении газов на поверхности нагретой до температуры порядка 400 С полупроводниковой пленки окислов металлов, изменяющей при этом внутреннее активное сопротивление. В датчиках на основе электрохимического преобразователя под воздействием газов изменяется проходящий через него ток при постоянном потенциале.
Проблемами при создании газовых пожарных извещателей являются обеспечение их селективности и снижение токопотребления.
Накопленный отечественный и зарубежный опыт эксплуатации автоматических систем пожарной сигнализации свидетельствует о том, что проблема пожарной безопасности в настоящее время не может быть успешно решена с помощью только одного типа пожарных извещателей, как бы они ни были совершенны в техническом отношении. Поэтому единственно правильным путем максимального использования возможностей автоматических систем пожарной сигнализации является создание и широкое применение в практике комплекса средств обнаружения загораний по всем информационным факторам и признакам пожара.
Одним из первых отечественных пультов пожарной сигнализации, заменившим громоздкие, с ограниченными тактическими возможностями и ненадежные в эксплуатации станции пожарной сигнализации ТЛО, ТЛОЗ и ТОЛ-10/100 стал 10-лучевой пульт пожарной сигнализации ППС-1. Отличительными особенностями этого прибора пожарной сигнализации явились повышенная информативность о состоянии линий связи и пожарных извещателей, наличие встроенного сервисного блока для проведения оперативного диагностического контроля функционирования основных узлов пульта и возможность индивидуального трехпозиционного программирования режимов его работы по каждому из 10 лучей.
С целью снижения вероятности случайного запуска установок автоматического пожаротушения в пульте ППС-1 было предусмотрено формирование сигналов о пожаре и сигналов дистанционного запуска установок автоматического пожаротушения при срабатывании не менее двух пожарных извещателей в соответствующем луче, что почти на порядок снижало вероятность случайного пуска установок при ложных срабатываниях одиночных пожарных извещателей. Отмеченные и ряд других тактических особенностей пульта пожарной сигнализации ППС-1 обеспечили технический прогресс в практике проектирования и эксплуатации систем пожарной сигнализации на различных объектах.
Однолучевое приемно-контрольное устройство ППКУ-1М, также разработанное в 1974 г. в силу чрезвычайно высокой потребности народного хозяйства в автономных объектовых сигнально-пусковых приборах управления установками автоматического пожаротушения, было создано для обеспечения электропитания и обработки информации от дымовых фотоэлектрических пожарных извещателей ИДФ-1М по критерию повышенной достоверности сигналов о пожаре.
С заменой пожарных извещателей ИДФ-1М современными и значительно превосходящими их по всем техническим параметрам дымовыми извещателями ДИП-2, РИД-6М и ДИП-3 возникла необходимость модернизации устройства ППКУ-1М с целью обеспечения его информационного сопряжения с указанными извещателями при проведении реконструкции существующих систем пожарной сигнализации с использованием ИДФ-1М. В результате относительно небольшой доработки устройства ППКУ-1М, позволившей оперативно откорректировать техническую документацию и технологический цикл их производства, поставленные задачи были решены и реализованы в устройстве ППКУ-1М-01.
Общим техническим недостатком приемно-контрольных приборов периода 60-70 годов является то обстоятельство, что все они были рассчитаны на совместное применение только с одним, реже с двумя типами пожарных извещателей, либо только с тепловыми (ТЛО, ТЛОЗ, ТОЛ-10/ 100, ТОЛ-10/50, ППС-1), либо только с дымовыми извещателями (РУОП-1, ППКУ-1М). Учитывая ограниченные технические, тактические и эксплуатационные возможности таких средств пожарной сигнализации, а также значительно возросшую номенклатуру средств обнаружения загораний, в начале 80-х годов был создан и освоен в промышленном производстве 60-лучевой универсальный приемно-контрольный пожарный прибор ППКП 019-20/60-2 (ППС-3) и на его основе новая пожароизвещательная установка РУПИ-1. Оба новых прибора были рассчитаны на совместную эксплуатацию с любым типом электроконтактных тепловых пожарных извещателей, с бесконтактными дымовыми пожарными извещателями РИД-6М, ДИП-2, ДИП-3 и другими, а также с пожарными извещателями, производимыми в странах СЭВ.
Прибор ППС-3 осуществлял прием и регистрацию сигналов пожарных извещателей, а также обеспечивал электропитанием активные пожарные извещатели в каждом из 60 независимых лучей. В конструкции прибора был предусмотрен сервисный блок полуавтоматического диагностического контроля работоспособности всех лучевых комплектов, включая вспомогательные узлы и блоки. Прибор ППС-3 выпускался в двух модификациях - на 20 и 60 сигнальных линий (лучей), а установки РУПИ-1 - в трех модификациях: на 20,40 и 60 сигнальных линий. Увеличение лучевой емкости обоих изделий относительно емкости 20-лучевой базовой модели достигалось с помощью внутренних приборных вэрывозащищенного разъемов и жгутового монтажа.
В последних моделях прибора ППС-3 и установки РУПИ-1 была предусмотрена возможность передачи обратного информационного сигнала на ручной пожарный извещатель ИПР, с которого поступило тревожное сообщение, а также формирование сигнала для дистанционного пуска установок автоматического пожаротушения по сигналам пожарных извещателей в двух зависимых лучах. Принятые концентратором сигналы тревожных сообщений и сигналы о возникших неисправностях могли транслироваться с помощью контакторов реле на централизованный пункт охраны.
Характерной особенностью созданных в конце 80-х годов средств пожарной сигнализации является широкое использование современной на тот период элементной базы - линейных и цифровых интегральных микросхем. Переход на интегральные микросхемы, осуществленный в указанных выше разработках, явился только первым этапом процесса совершенствования противопожарной защиты, обеспеченным значительным прогрессом в развитии элементной базы радиоэлектроники. Следующим этапом стал переход на качественно новую ступень совершенствования средств противопожарной защиты, заключающийся в переходе полностью на цифровые методы преобразования и кодирования информации в пожарных извещателях и широком применении средств микропроцессорной и вычислительной техники в установках пожарной сигнализации.
В области создания приемно-контрольного оборудования пожарной сигнализации интегральные микросхемы позволили значительно снизить габариты, массу и потребляемую мощность, повысить надежность, обеспечить новые тактико-технические характеристики. Хотя стоимость нового оборудования, выполненного на новой элементной базе - интегральных микросхемах - возросла по сравнению с релейно-контактными станциями пожарной сигнализации последних лет, а их техническое обслуживание и ремонт требуют более высокой квалификации обслуживающего персонала, повышение тактико-технических характеристик новой аппаратуры пожарной сигнализации компенсирует указанные недостатки и полностью окупает первоначальные затраты за счет значительного повышения надежности таких систем.
Большинство находящихся в эксплуатации систем пожарной сигнализации, как отечественных, так и зарубежных, имеют радиально-лучевую структуру построения. Такая структура оправдана наиболее простой схемотехнической реализацией, обеспечивающей однозначность расшифровки вида и адреса тревожного сообщения, а также надежностью, достигаемой независимой обработкой сигналов, поступающих из каждого шлейфа.
С развитием микропроцессорных наборов и недорогих больших интегральных логических микросхем стало возможным применение в области пожарной сигнализации новых и наиболее прогрессивных методов обработки информации. В настоящее время получила развитие новая концепция построения систем пожарной сигнализации, в соответствии с которой следует осуществить переход на полностью цифровые методы обработки и преобразования информации от средств обнаружения загораний и использовать в качестве элементной базы микросхемы большой степени интеграции, микропроцессорные наборы и средства вычислительной техники.
Такая система характеризуется тем, что пожарный извещатель заменяется сенсорным чувствительным элементом, функции которого ограничиваются измерением контролируемых параметров окружающей среды и передачей этих данных по каналу связи на устройство обработки информации, использующее оптимальные статистические алгоритмы преобразования и оценки параметров сигналов, поступающих по нескольким каналам связи одновременно.
Анализ информационных параметров сигналов и принятие необходимых решений осуществляется в центральном информационно-управляющем устройстве обработки данных, которое управляется микропроцессором или с помощью ПК в соответствии с заданной программой. Идея полностью сосредоточить функции системы, анализировать ситуацию и принимать оптимальное в каждом конкретном случае решение непосредственно в командно-вычислительном комплексе, а в контролируемых зонах для обнаружения загораний установить только измерительные датчики, является интересной и перспективной. Поручить анализ пожароопасной ситуации вычислительному устройству с целью повышения способности системы к своевременному и однозначному обнаружению пожароопасной обстановки вызвано стремлением повысить достоверность информации, свести к минимуму количество ложных сигналов тревоги и максимально снизить стоимость пожарных извещателей, являющихся наиболее массовым периферийным звеном системы пожарной сигнализации.
Серийно выпускаемые до недавнего времени отечественные пожарные приемно-контрольные приборы, как правило, имели жесткую структуру, работали лишь с радиальными шлейфами и с неадресными пожарными извещателями, не позволяли обеспечить документирование информации о загорании и техническом состоянии системы пожарной сигнализации. Практически отсутствовали устройства в полной мере реализующие весь комплекс функций по управлению автоматическими установками пожаротушения.
В этих условиях создание пожарных приемно-контрольных приборов и на их основе систем пожарной сигнализации с высокими эксплуатационными характеристиками являлось одной из важнейших задач разработчиков.
Заключение
Конечно, с течением времени, пожарные датчики претерпели изменения. Став компактными, надежными и практичными. Современный мир невозможно представить себе без автоматической пожарной сигнализации. Она спасает жизни, предотвращает пожары, оберегает наше имущество. Автоматическая пожарная сигнализация окружает нас повсюду, просто мы настолько привыкли к ее существованию, что уже не обращаем на нее внимание.
Список литературы
1. Технические описания и инструкции по эксплуатации СЦН, ПКП, извещателей.
2. Информационно - технический журнал «Техника охраны», М., НИЦ «Охрана» ВНИИИПО МВД России, 1994-1997.
3. ГОСТ 12.1 004-91. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.
4. ГОСТ 12.1 019-79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.
5. Установки пожарной сигнализации, Собурь С.В. Москва,2003
6. Пожарная автоматика, Бубырь Н.Ф.,1984