Технологии интернета вещей для пожарной безопасности «умных» домов и городов

Централизованная платформа контроля пожарной безопасности 

«Умные» дома и города по определению должны быть безопасными. Для большинства проектируемых городов характерна высотная застройка и плотная концентрация зданий, поэтому все большее значение приобретает возможность быстрого и эффективного реагирования на любые виды пожарной опасности с целью сведения к минимуму числа жертв и материальных убытков. 

Степень готовности и скорость локального реагирования становятся особенно важными, если учесть, что в условиях интенсивного движения городского транспорта представляется маловероятным, что местная пожарная служба приедет быстро (или хотя бы своевременно). Недавние крупные пожары в Европе и США еще раз подтвердили необходимость серьезного отношения к данному вопросу, так как последствия любого возгорания могут быть разрушительными. 

К счастью, в настоящее время появляются технологии, которые можно использовать для повышения эффективности и скорости реагирования при пожаре. Развертывание этих технологий должно быть систематизированным и стандартизированным в соответствии с проектами постепенного перехода к концепции «умного» города, для которого характерна высотная урбанистическая застройка. 

Новые технологии как источники возможностей 

Использование ряда новых технологий создает возможности для постепенного перехода к новому уровню безопасности проектируемых «умных» домов и городов. Чтобы считаться действительно «умными», эти дома и города должны быть способны быстро и согласованно реагировать на чрезвычайные ситуации в случае их возникновения. Кроме того, необходимо уделять внимание разным способам предотвращения пожароопасных ситуаций. 

Взрывные темпы развития интернета, рост доступности подключения, а также повышение скорости интернет-соединения являются важнейшими факторами, способствующими росту объема передаваемых данных. Эти факторы обеспечивают почти мгновенную передачу информации в режимах push и pull. Учитывая темпы развития беспроводных (4G, LTE) и оптоволоконных технологий передачи данных, высокоскоростной интернет становится все более доступным и рентабельным для жителей большинства населенных пунктов (как в городской, так и в сельской местности). Это лежит в основе обсуждаемых нами технологий интернета вещей (IoT). 

Использование смартфонов и планшетов со встроенными системами оповещения 

Устройства с подключением к интернету должны быть повсеместно доступны пользователям и предоставлять им нужную информацию в нужное время. В последнее время смартфоны, планшеты и другие подобные устройства стали экономичными и общедоступными, что позволяет использовать их в качестве инструментов для обеспечения пожарной безопасности. К традиционным системам оповещения на основе голосовых сообщений, SMS и электронных писем добавились системы уведомлений Android и iOS. Это создает возможность дублирования информации, поступающей пользователям, что играет важнейшую роль при чрезвычайных ситуациях. 

Развитие беспроводных технологий для датчиков, подключенных к системам IoT 

Быстрота и надежность выявления пожароопасных ситуаций являются важнейшими элементами обеспечения пожарной безопасности. Во многих западных странах с этой целью всегда использовались датчики. Новейшие технологии обеспечивают беспроводную радиочастотную передачу информации от датчиков, что позволяет немедленно распространить информацию о происшествии через интернет. Для данного типа устройств уже доступно увеличение ресурса аккумуляторов в сочетании с возможностью передачи данных о заряде и работоспособности батареи, что облегчает их техническое обслуживание и, самое важное, повышает их надежность. 

Невысокая стоимость доступа к облачным приложениям и хранилищам данных 

Развитая сеть датчиков и пользовательских устройств требуют использования соответствующих приложений и ресурсов для хранения больших объемов данных. Появление множества «облачных» сервисов повысило экономическую целесообразность таких ресурсов, которые могут использоваться во многих областях — от контроля состояния датчиков до отправки данных и уведомлений аварийно-спасательным службам и прочим пользователям. 

Важный момент – использование технологий компьютеризованных систем управления объектом (CAFM), информационного моделирования зданий (BIM) и виртуальной реальности (VR) для эффективной эксплуатации зданий. Точная информация о здании (планы этажей, имущественный комплекс, противопожарное оборудование, планы эвакуации, а также сведения о жителях) имеют важнейшее значение для аварийно-спасательных служб быстрого реагирования и бригад МЧС. 

Развивающиеся технологии CAFM, BIM и VR являются одними из инструментов хранения и передачи таких данных для различных целей — от повседневной эксплуатации здания до реагирования при чрезвычайных ситуациях. 

Система пожарной безопасности на основе IoT 

Эти развивающиеся технологии могут дополнять друг друга, обеспечивая гарантированное повышение уровня пожарной безопасности, а также общей безопасности «умных» домов и городов. Стандартная архитектура такой IoT-системы представлена на рис. 1. 

Рисунок 1.

Оконечными устройствами системы являются аппаратные средства, непосредственно отвечающие за обнаружение возгораний. Как правило, эти устройства представляют собой системы пожарноохранной сигнализации или датчики определенного типа (обычно это датчики задымления, утечки газа, повышения температуры и т. п.). 

Следующий уровень системы представлен аппаратными средствами, которые обмениваются информацией с предыдущим слоем с помощью проводных средств или с помощью тех или иных средств беспроводной передачи данных. Как правило, в состав этого уровня входят аппаратные средства, называемые узлами, концентраторами или шлюзами. Обычно эти узлы, концентраторы или шлюзы подключаются к интернету посредством проводного или беспроводного соединения. Этот уровень системы обменивается данными с сервером «облачного» приложения по протоколу IP, сообщая обо всех событиях, регистрируемых подключенными к нему оконечными устройствами, то есть датчиками или системами пожарно-охранной сигнализации. 

На каждом уровне организован постоянный контроль состояния системы, информация о котором передается на сервер «облака». Контроль состояния системы не менее важен, чем контроль самих пожароопасных ситуаций, поскольку эффективность всей структуры зависит от состояния системы. Поэтому важное значение имеют не только сами события, но и другие аспекты, например, уровень заряда батарей датчиков или систем сигнализации, качество передачи радиосигнала от датчиков к шлюзам или узлам, а также наличие интернет-подключения через эти шлюзы или узлы. 

Сервер «облака» является хранилищем информации обо всех событиях и состояниях системы. Кроме того, на нем хранится информация об объекте, на котором размещены датчики и системы сигнализации. Эта информация может включать планы расположения этажей, планы эвакуации, сведения о противопожарном оборудовании, данные пожарного аудита, сведения о жильцах, а также информацию о камерах видеонаблюдения (при их наличии). Вся эта важная информация должна быть привязана к информации о конкретном датчике, чтобы в случае возгорания не только обеспечивалось оповещение жильцов и аварийно-спасательных служб, но и предоставлялась существенная и актуальная информация, необходимая для спасения жизней и имущества. 

Кроме того, приложение «облачного» сервера поддерживает функцию управления уведомлениями, то есть возможность связи (в автоматическом или ручном режиме) со всеми жильцами здания с целью их оповещения о событиях, относящихся к данному объекту собственности. Такая связь может осуществляться с помощью электронных сообщений, SMS, уведомлений в приложениях и систем громкоговорящей связи. Администраторы приложения могут задействовать те или иные средства связи в зависимости от развития событий или характера чрезвычайной ситуации. Аварийно-спасательные службы и жильцы здания могут использовать приложения для смартфонов, браузерные приложения или информационные киоски для получения доступа к «облачному» серверу и предоставляемой им информации. При отсутствии вышеперечисленных средств, все еще остается возможность доступа к системе громкоговорящей связи или к SMS-сообщениям, которые рассылаются приложением, тем самым обеспечивая широкое покрытие и надлежащий уровень оповещения всех заинтересованных лиц. 

Помимо датчиков и систем пожарной сигнализации, данная архитектура может поддерживать ряд других функций. На рис. 2 представлены некоторые элементы, связь между которыми может обеспечиваться такой системой. 

Рисунок 2

Эти элементы могут выполнять следующие функции: 

• проверка: камеры видеонаблюдения, датчики движения и прочие аналогичные устройства могут быть полезными инструментами для проверки наличия возгораний или перемещения людей в определенной части здания. Подключение данной системы позволяет сформировать единую картину для аварийно-спасательных служб, участвующих в тушении пожара и в спасательной операции; 
• контроль состояния имущественного комплекса: насосы, двигатели, лифты, системы вентиляции – компоненты имущественного комплекса здания, информация о состоянии которых очень важна в случае пожара. Они также могут быть подключены к системе контроля, что позволяет сотрудникам пожарной службы получать комплексную информацию о состоянии некоторых ключевых компонентов инфраструктуры здания, играющих значимую роль при тушении пожара. 

Развернутая система способна удовлетворить нужды пользователей различного уровня (физически лиц, эксплуатантов зданий, управление пожарной охраны), имеющих различное географическое положение. Накопление или выделение информации в зависимости от географического положения может осуществляться на любом уровне для контроля показаний датчиков. На рис. 3 представлен пример такой централизованной системы контроля, позволяющей выявлять чрезвычайные ситуации в пределах обширной территории. 

Рисунок 3

Кроме того, при необходимости система может служить в качестве механизма для передачи сведений о чрезвычайных ситуациях в вышестоящие инстанции. Одним из основных преимуществ такой платформы является возможность ее использования организациями с целью эффективного устранения чрезвычайных ситуаций. 

Рисунок 4

На рис. 4 показан пример возникновения чрезвычайной ситуации и передачи данных о ней в систему посредством датчика; при этом сотрудникам аварийно-спасательных служб предоставляется перечень возможных мероприятий. Этот перечень мероприятий обеспечивает следующие функции: 

• предоставление информации о месте возгорания в контексте плана этажа и планировки здания; 
• подтверждение информации о возгорании после активации подключенных камер для проверки условий на месте; 
• оповещение жильцов соответствующего участка посредством электронных писем, уведомлений, SMS-сообщений и систем громкой связи; 
• предоставление доступных вариантов реагирования на основании эвакуационных планов и (или) другой информации. 

Выше перечислены лишь некоторые примеры мероприятий, которые могут помочь пожарным и другим сотрудникам аварийно-спасательных служб быстро и эффективно отреагировать на чрезвычайную ситуацию. 

Еще один важный аспект таких систем — возможность поддержания актуальной информации о характере собственности, имущественного комплекса и о жильцах здания, а также о результатах проверки пожарного надзора и аудита. Вся эта информация может оказаться важной не только для тушения пожара, но и для постоянного соблюдения правил пожарной безопасности, что позволяет снизить вероятность чрезвычайных ситуаций, связанных с возгораниями. Платформа позволяет сохранять всю актуальную информацию о собственности, имущественном комплексе, пожарных аудитах и т. д.

Заключение 

Сенсорная технология на основе концепции интернета вещей (IoT) с передачей данных через шлюзы в базовое облачное приложение является важнейшим условием проектирования «умных» городов, зданий и кварталов, в которых обеспечивается высокий уровень пожарной безопасности. Такая система на базе IoT позволяет значительно повысить скорость и эффективность реагирования в пределах больших и малых территорий за счет предоставления существенной и актуальной информации об архитектуре IoT-системы, характере происшествия, собственности и жильцах здания для аварийно-спасательных служб и лиц, оказавшихся в ситуации пожара. 

Такая система также играет ключевую роль в соблюдении требований пожарных аудитов и проверок, что дает возможность свести к минимуму вероятность возникновения аварийных ситуаций за счет информирования вышестоящих инстанций о несоблюдении нормативных требований. 

Таким образом, внедрение такой системы является фундаментальным условием безопасности «умных» городов

Источник: ifpmag.mdmpublishing.com