Статьи рынка безопасности

События

Категории систем пожарной сигнализации и управления автоматикой

  • 03.08.2010
  • 3809

Д.Каткин
Технический директор MATAEL LTD


В связи с отсутствием четкого определения разницы между системами пожарной сигнализации и управления автоматикой (АУПС и АУПТ согласно СП5.13130.2009) различного уровня определения пожара и принципов производства данных систем, хотелось бы разъяснить эту разницу с точки зрения производителя.

Приведённое разделение полностью соответствует международной практике производства систем соответствующих требованиям стандартов UL и EN54. Разделение по категориям создано по основному принципу работы от простейших систем до самых сложных. В категориях описаны системы соответствующие требованиям ГОСТ Р 53325-2009.

Хотелось бы уточнить, что бытующее среди специалистов название неадресных систем и извещателей «аналоговыми» неверно. Правильно их называть в соответствии с ГОСТ Р 53325-2009 «дискретными». Данное утверждение базируется именно на дискретном (уровневом или пороговом) способе передачи сигналов в таких системах. Аналоговый сигнал это сигнал, плавно изменяющий уровень.

Категория 1. Неадресная трех-пороговая система.
Ошибочно называется одно-пороговой без уточнения того, что имеется ввиду один порог для формирования сигнала «пожар». Система, в которой пожар опознает извещатель и подает на ППКП (прибор приемно-контрольный пожарный) сигнал временным или постоянным (до сброса напряжения в шлейфе) понижением своего сопротивления. ППКП обязан распознавать обрыв оконечного резистора шлейфа с извещателями и короткое замыкание шлейфа. Три порога, которые обязан различать ППКП: обрыв шлейфа, сопротивление для формирования сигнала тревоги, короткое замыкание. Как правило, ППКП формирует сигнал тревоги при падении сопротивления шлейфа до значения 0,2 – 1 кОм. Количество шлейфов, сопротивление для формирования сигнала «пожар» и набор функций системы зависят только от производителя.

Категория 2. Неадресная четырех-пороговая система.
Ошибочно называется двух-пороговой без уточнения того, что имеются ввиду два порога для формирования сигналов «Пожар» и «Неисправность». Все функции предыдущей категории плюс падение сопротивления извещателя до специальной величины, позволяющей ППКП выдать сигнал "неисправность извещателя в шлейфе". Требует своевременной замены неисправных извещателей, так как при наличии на одном шлейфе нескольких неисправных извещателей (несвоевременная замена) выдает сигнал тревоги.

Категория 3. Неадресная четырех-пороговая система 2.
Те же функции что и у системы категории 1, только ППКП может различить падение сопротивления одиночного извещателя и более чем одного. В результате ППКП способен выдавать по первому извещателю сигнал "Пожар 1", а по двум и более - "Пожар 2". На западе не используются два отдельных сигнала "пожар", а сначала идет сигнал "prealarm", затем сигнал "пожар" и, как правило, включение автоматики. Обычно используется сопротивление первого уровня 0,5-1 кОм, второго уровня – 0,25-0,5 кОм. Минусом такой системы является возможность одновременного срабатывания нескольких извещателей, что может привести к ошибочному сигналу «замыкание на шлейфе». Поэтому в технической документации указывается максимальное количество извещателей подключаемых в один шлейф и располагаемых в одном охраняемом помещении.

Категория 4. Адресная система пожарной сигнализации.
Система, аналогичная по принципу работы системе категории 1, в которой извещатель принимает решение о пожаре. ППКП опрашивает извещатели об их состоянии по цифровой связи, а извещатели данной системы снабжены простым микроконтроллером, умеющим выдавать информацию о своем состоянии (пожар, неисправность) в виде кодов. ППКП в данном случае получает готовый сигнал от извещателя и не может производить анализ факторов риска обнаруженных извещателем. Преимущество перед предыдущими системами - точный адрес извещателя, дающий возможность найти место пожара за более короткий срок, благодаря возможности показа на экране ППКП адреса извещателя и нахождения его местоположения по чертежам системы. В настоящее время в большинстве адресных систем сообщение об адресе извещателя сопровождается показом текстового баннера, записанного в ППКП установщиком системы.

Категория 5. Адресная система пожарной сигнализации интерактивная.
Расширенная версия категории 4 с добавлением возможности для ППКП переключать, включать и отключать функции, предусмотренные конструкцией электронного узла извещателя. Этими функциями могут быть пороги чувствительности, включение и выключение режима опознавания всплеска температуры для тепловых извещателей и некоторые другие.

Категория 6. Адресно-аналоговая система пожарной сигнализации.
Система, которая в постоянном режиме получает данные и динамическом изменении уровня факторов риска от адресно-аналоговых извещателей и анализирует их. ППКП выдает сигнал "пожар" в зависимости от программных установок. ППКП обязан выдавать сигнал при резком всплеске факторов риска ещё до достижения запрограммированного критического уровня. ППКП имеет полное управление извещателями - от технического тестирования до включения светодиода индикации пожара и перезагрузки извещателя. Большинство функций анализа и управления адресно-аналоговой системы выполняется программой, прошитой в процессоре-контроллере ППКП.

Большинство производителей старается в системы более высоких категорий ввести все функции систем более низких категорий для универсализации.

Теперь остановимся на преимуществах и недостатках перечисленных систем.

Категории 1-3.

Плюсом систем категорий 1-3 является низкая стоимость ввиду того что как ППКП так и извещатели строятся на обычных операционных микросхемах и могут реализовывать свои функции без использования каких-либо программных установок. В прошлом для выбора тактики работы таких систем использовались переключатели в ППКП, позволяющие осуществлять перекрестное включения выходов управления по сигналу «пожар» с двух адресных шлейфов и несколько других функций. В самых простейших системах использовались реле и светодиоды индикации сигнала «пожар», неисправности шлейфа и некоторых других индикаций.

Минусами таких систем являются: 

  1. Низкая информативность – сигнал «пожар» и другие сигналы на ППКП выдаются только по шлейфу. При этом на шлейфе может быть установлено до трех десятков извещателей и искать сработавший придется, визуально осматривая каждый извещатель на шлейфе. 
  2. Сложность нахождения неисправностей в шлейфе для их устранения – необходима визуальная проверка проводки, извлечение и индивидуальная проверка извещателей и другие действия, требующие больших временных затрат. В итоге обслуживание таких систем получается более затратным, нежели у систем категорий 4-6. 
  3. Большое количество затрат кабеля и рабочего времени для построения систем АУПТ, АУПС и СОУЭ на базе одной системы. Большое количество кабелей вызвано тем, что невозможно подключение к шлейфам с извещателями исполнительных или управляющих приборов системы. 
  4. Высокая вероятность ложных оповещений о пожаре при кратковременных повышениях фактора риска до порогового значения и выше, а у дымовых извещателей – ввиду постепенного загрязнения дымовой камеры. Как правило, пороговые извещатели снабжены чувствительными элементами малого динамического диапазона ввиду их дешевизны и отсутствия необходимости в широком динамическом диапазоне из-за ограничений электронного узла выполненного из простых цифровых элементов. В последнее время некоторые производители ввели усовершенствование - электронные узлы снабжаются элементами компенсации длительного изменения измеряемого чувствительным элементом параметра. Практически это дифференциальный узел, повышающий порог подачи сигнала «пожар» вместе с длительным изменением измеряемого параметра. Данное усовершенствование в небольших пределах помогает компенсировать уход порога чувствительности извещателя, но при этом повышает инерционность извещателя ввиду появления добавочного промежуточного элемента обработки сигнала с чувствительного элемента. Данный элемент должен бороться с внезапными резкими всплесками и падениями уровня фактора риска, но и не упустить резкого повышения фактора риска с последующим поддержанием этого уровня в пределах выше порогового. Ввиду пороговой организации работы извещателей система не способна опознать пожар на ранней стадии, когда наблюдаются плавные повышения уровня факторов риска в пределах значений ниже пороговых. При непродуманной конструкции элемента фильтрации возникают ситуации, когда данный элемент может заблокировать работу узла дифференциальной компенсации уровня загрязнения введя его в режим когда порог компенсации равен или выше уровня подачи сигнала «пожар» и извещатель не может сигнализировать о пожаре. Ещё одним минусом такой компенсации является сброс состояния узла компенсации при отключении и последующей подачей питания на извещатель. В связи с этим производители устанавливают в извещатели с компенсацией уровня загрязнения таймер, который позволяет извещателю опознавать пожар только по прошествии какого-то времени после включения – как правило 20-300 секунд. Только извещатели с встроенной энергонезависимой памятью и оснащенные узлом компенсации загрязнения способны опознавать пожар сразу после возвращения напряжения в шлейф. После нажатия кнопки сброс на ППКП напряжение отключается на несколько секунд. После возврата напряжения извещатель приходит в нормальное состояние и готов опознавать пожар. Но такие извещатели стоят дороже.

Усложнение электронной начинки извещателей и установка чувствительных элементов с большим динамическим диапазоном делает такие извещатели более надежными в части опознавания пожара, но и более дорогими и менее надежными как изделие. Невозможность добавления или параметрирования функций извещателя делает такие извещатели слишком дорогими в изготовлении, так как для введения новых функций нужно вносить изменения электронный узел извещателя, либо разрабатывать новую линейку извещателей с новой электронной начинкой и программной прошивкой.

В последнее время некоторые производители стали устанавливать в адресные пороговые извещатели микроконтроллеры, позволяющие реализовывать дополнительные или новые функции в извещателях, не изменяя электронной начинки, но при этом себестоимость таких извещателей становится выше, чем у адресно-аналоговых извещателей, применяемых в системах категории 6, так как у них появляется более сложная программная прошивка. При этом извещатели получаются конструктивно схожими с адресно-аналоговыми, но остаются самостоятельными приборами без возможности проверять изменение фактора риска по более чем одному алгоритму. Если требуется изменение или усовершенствование алгоритмов опознавания пожара, то прошивку микропрограммы придется делать в каждом извещателе, а не только в ППКП как у систем категории 6.

Категории 4-5.

Несомненным плюсом систем данных категорий является более высокая информативность. При использовании перепрограммируемого микроконтроллера в качестве прибора обработки данных и управления добавляются широкие возможности конфигурирования тактики работы такой системы.

Нахождение и устранение неисправностей в такой системе занимает меньшее время по сравнению с системами категорий 1-3 ввиду присутствия возможности получения информации о конкретном неисправном адресном извещателе или другом приборе. Монтаж таких систем требует меньше кабелей и рабочего времени ввиду использования адресных исполнительных или управляющих приборов, которые подключаются в адресный шлейф.

Несмотря на приведённые достоинства системы категорий 4-5 унаследовали недостатки, упомянутые в пункте 3 описания минусов систем категорий 1-3 ввиду использования дискретных извещателей оснащенных адресным устройством для приема и передачи сигналов с ППКП.

Категория 6.

Унаследовав все плюсы систем категорий 4-5, данная система обладает дополнительными преимуществами и особенностями, а также радикально отличается от всех предыдущих систем по принципу обработки данных.

Данная категория систем создается по принципу телеметрической системы. В прошлом такие извещатели снабжались «схемой входного контроля», представляющей собой микросхему, которая получала идентификационный номер с помощью набора дисковых или других переключателей, и при получении запроса по её идентификационному номеру открывала связь с АЦП для передачи данных на ППКП. Современные извещатели оснащены микроконтроллером, одновременно выполняющим функции устройства связи, ЦАП и АЦП для осуществления передачи данных и выполнения функций по команде с ППКП. Фактически такой извещатель не обладает никакой самостоятельностью, и вся его задача состоит в передаче качественной информации состояния чувствительного элемента. В связи с этим в извещателях устанавливается чувствительный элемент широкого динамического диапазона, позволяющий отслеживать в широких пределах изменения факторов риска. В современных извещателях при всплеске фактора риска на ППКП передается цифровой «флаг», «увидев» который ППКП осуществляет пакетный многократный запрос уровня фактора пожарного риска по данному извещателю для выяснения по запрограммированным алгоритмам является ли данное изменение аналогового уровня пожарным или ложным. При этом такие ППКП продолжают стандартный опрос остальных извещателей в обычном режиме. Такой принцип опознавания пожара позволяет выполнять подачу сигнала «пожар» в короткий период времени от момента полного подтверждения факта пожара контроллером ППКП. Размер данного периода зависит исключительно от скорости работы микроконтроллера-процессора ППКП и не может быть более 10 секунд согласно ГОСТ Р 53325-2009.

В некоторых современных адресно-аналоговых системах извещатели передают не просто количественное значение уровня фактора пожара на момент запроса с ППКП, а цифровое сообщение описывающее кривую изменения фактора пожарного риска на протяжении всего промежутка времени между запросами. Такой способ передачи данных позволяет ППКП с максимальной точностью отследить изменение фактора пожарного риска по каждому извещателю, обработать данное изменение по различным алгоритмам и выдать достоверную информацию о пожаре. Достоверность информации о пожаре в таком случае повышается в десятки раз по сравнению с традиционными адресно-аналоговыми системами и ещё больше по сравнению с дискретными или адресными системами. Прямая передача информации без инерционных и компенсационных элементов позволяет скорость обработки информации гораздо более высокую, ограниченную только возможностями микроконтроллера-процессора, установленного в ППКП, нежели у систем категорий 1-5.

Ввиду такого упрощения электронной начинки извещателя получена гораздо более высокая надежность, время наработки на отказ, более долгий временной промежуток между профилактическим обслуживанием извещателей. Это вызвано простой и надежной структурой системы категории 6, выражающейся одной строкой так: контроллер ППКП<>контроллер АЦП-ЦАП извещателя<>чувствительный элемент.

Адресно-аналоговая система умеет распознавать пожар на ранней стадии, так как обработка информации в ППКП позволяет не упустить из вида всплески факторов риска и мгновенно проверить их динамику по заложенным алгоритмам опознавания пожара. Количество алгоритмов зависит только от программной прошивки микроконтроллера-процессора ППКП, чего нельзя добиться в системах категорий 1-5 без усложнения устройства извещателя и оснащения каждого извещателя программируемым контроллером с высокими показателями обработки данных и оперативной энергонезависимой памяти. Наличие различных алгоритмов опознавания пожара в процессоре-микроконтроллере ППКП позволяет не только опознать пожар на ранней стадии, но и отфильтровать по признакам так называемые «ложняки», что повышает достоверность оповещения о пожаре в разы по сравнению с системами категорий 4-5.

Диагностика извещателя в адресно-аналоговой системе полная – от простой проверки электронных компонентов, до проверки температуры, версии прошивки извещателя и других необходимых данных. У разных производителей информация по результатам комплексной проверки извещателя может варьироваться от развернутой по каждому параметру, так и краткой – показ исправного состояния (извещатель находится в допустимом диапазоне эксплуатации).

Гибкость программирования тактики работы и другие возможности адресно-аналогового ППКП зависят только от производителя и, как правило, гораздо более высокие, нежели у ППКП в системах категорий 1-5.

Одним из минусов адресно-аналоговых систем является малая осведомленность потенциальных потребителей о возможностях таких систем.

Ценовой диапазон пока не позволяет осуществлять замену небольших систем категорий 1-3. По сравнению с системами категорий 4-5 адресно-аналоговые системы категории 6 уже находятся на примерно одинаковом уровне, а в будущем наблюдается явная тенденция падения их стоимости ещё ниже и полное вытеснение систем категорий 4-5 с рынка.

В настоящее время многие производители систем более высоких категорий стараются включать в них возможности систем более низких категорий и возможности использования их извещателей. Такая интеграция позволяет универсализировать системы для решения задач по защите объектов различного уровня пожарных рисков по адекватной этим рискам стоимости. В таких системах часто предусмотрена возможность создания и СОУЭ 1-2 категорий согласно СП3.13130-2009, что позволяет сэкономить средства и время для покупки, установки и сопряжения стороннего оборудования оповещения.

В заключение хотелось бы сказать, что при использовании современной элементной базы системы категории 6 позволяют строить из гораздо более компактных и надёжных электронных узлов системы АУПС и АУПТ с гораздо более широкими возможностями как по опознаванию пожара, так и функциональными. Использование таких высоконадежных систем позволяет не только просто опознать пожар, но и опознать его на ранней стадии, избежав больших материальных потерь.

Устанавливая адресно-аналоговую систему, вы получаете продукт, который при достойной поддержке со стороны производителя можно функционально совершенствовать, не заменяя оборудования.

Экономически использование современных адресно-аналоговых систем оправдывает себя ввиду гораздо более высокой надежности, живучести и запаса диапазона способности нормального функционирования в разы большего, нежели у систем категорий 1-5. Как следствие – дешевизна затрат на обслуживание при эксплуатации в стандартный период 10 лет может быть меньше на несколько порядков, чем у систем категорий 1-5.

Поделиться:

Все права защищены
© ООО АДВ Секьюрити,
2003—2020
Яндекс.Метрика
Метрика cайта: новости: 7539 (+5) | компании: 526 | бренды: 414 | статьи: 948

О проекте / Контакты / Политика конфиденциальности и защиты информации

Techportal.ru в соц. сетях