Главная >>> Статьи

            В настоящее время существуют два принципиально разных подхода к построению систем управления автоматическими установками пожаротушения – традиционный и современный.

            Традиционный подход характеризуется следующими базовыми критериями:

- наличием системы автоматической пожарной сигнализации, сигнал о срабатывании которой используется для управления теми или иными системами;

- наличием единого управляющего центра, анализирующего этот сигнал и формирующего последовательности различных команд по заранее заданным алгоритмам;

- наличием  резервированного источника питания, электроэнергия которого необходима всем компонентам системы безопасности, в т.ч. и исполнительным устройствам: клапанам, вентилям, приводам, элементам оповещения и модулям пожаротушения.

            Еще совсем недавно этот перечень включал бы проводные линии связи между всеми компонентами системы безопасности, но сейчас все чаще провода вытесняются радиоканальными системами, по крайней мере, в части передачи информации от АПС. Хотя подвод пусковых токов к чему-либо по-прежнему осуществляется старой доброй медью…

            Структурную схему такой автоматической системы противопожарной защиты объекта в общем случае можно представить следующим образом:

Рис.1.

Недостатки таких систем известны большинству специалистов, работающих в области их проектирования – ложные срабатывания, периодические нарушения электрических контактов, просто полное выключение «что б не пищала…» - перечислять все не имеет смысла. К сожалению, большинство известных недостатков воспринимается, как «необходимое зло», как специфика всех автоматических систем с большим числом компонентов…

Дело усугубляется тем, что данная область жестко регламентируется огромным количеством нормативных требований, выполнение которых априори делает спроектированную систему «правильной». А так ли это?

К примеру, лишь недавно принятый  Федеральный закон  № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» в статье 103, п.2  обязал специалистов проектных организаций использовать соответствующие целям и задачам виды проводов в системах автоматической противопожарной защиты. Но ведь и до принятия закона необходимость этого была очевидна… Тем не менее, абсолютное большинство цепей управления проектировалось с использованием более дешевого провода, изоляция которого легко оплавляется под воздействием температуры, токопроводящие жилы перемыкаются и командный импульс на пуск той же системы пожаротушения не проходит, т.к. прямых требований именно к цепям управления в нормативных документах не было.

Теперь ответим на два вопроса:

- сколько таких объектов спроектировано и сдано в эксплуатацию?

- как будет работать система в случае реального пожара?

С проводами, вроде,  «разобрались» - системы будут надежней (и дороже). Но это только пример.

Техника продолжает развиваться, и появились системы сигнализации, проводов не использующие. Они сейчас всем хорошо известны  и законно выходят на лидирующие позиции. В таких системах высоки надежность обнаружения пожара, достоверность передачи данных, существенно снижена вероятность «ложного» срабатывания вследствие возникновения наведенной ЭДС во время грозы или при подключении мощных потребителей электроэнергии.

Но, объективно присутствует психологическое недоверие к возможностям передачи команд управления оборудованием АУП при сложной помеховой обстановке или при активном противодействии.

Структура общей системы безопасности, представленная на рисунке 1, не меняется.

Другим опасным свойством общепринятой конфигурации можно назвать присутствие в структуре единого центра принятия решений. Нарушение работы такого центра обуславливает полный паралич системы безопасности.  Зачастую, применение автономных дымовых извещателей со встроенной сиреной эффективнее отвечающей всем требованиям дымовой пожарной сигнализации…

И последнее. Электроэнергии для работы исполнительных механизмов (реле, сирены, оповещатели, цепи пусковых устройств и т.п.) системы безопасности требуется существенно больше, чем для  работы контролирующих систем (извещателей). И даже при появлении беспроводных устройств резервированные источники питания, коммутирующие блоки, провода питания и цепи управления никуда не исчезли. Просто их стало немного меньше. Сами блоки питания имеют достаточно высокую надежность, но аккумуляторные батареи требуют реального периодического контроля и защиты от глубокого разряда. Если через год или два после начала эксплуатации проверить возможность работы системы автономно в течение 24 часов, то  более половины не выдержат такого испытания. Да зачастую их никто и не проверяет…А когда возникает реальный пожар, то энергии аккумуляторов просто может не хватить на запуск средств тушения, особенно, удаленных.

 Кроме перечисленных технических и идеологических проблем есть такие, существование которых «скромно умалчивается».

Грамотные специалисты знают, что в соответствии с ГОСТ 12.3.046 любая система автоматического пожаротушения должна срабатывать «до окончания начальной стадии пожара». Это разумно и необходимо. Но нигде в проектах расчета времени начальной стадии пожара вы не встретите. Почему так – отдельный вопрос…

Результатом являются такие системы пожаротушения, которые срабатывают существенно позже, чем требуется для ликвидации пожара в начальной стадии. И уже не могут справиться с тушением развившегося очага, несмотря на полную работоспособность всех компонентов.

До сих пор отсутствует единая методика проверки огнетушащей эффективности средств тушения – одни проверяют на больших очагах, другие – на маленьких, третьи вообще «подтверждают расчетами нормативного расхода». Да и те методики, которые есть, используют фиксированные очаги, не учитывающие развития пожара. Методики проверки эффективности системы пожаротушения целиком нет вообще. Никакой….

Отдельной проблемой можно назвать пожары, возникающие на границах т.н. зон тушения. Выбор их размеров, расположения и, что самое главное, взаимодействия при пожаре, носит полностью эмпирический характер. Если пожар охватил две или более зон тушения к моменту срабатывания АУПТ, то «нормативный расход» в нескольких зонах одновременно обеспечить просто нечем. Вопрос синхронного пуска модулей в установках модульного пожаротушения при тушении розливов ЛВЖ вообще нигде не рассматривается. А при высокой скорости распространения пламени по поверхности ЛВЖ тушение розлива частями, с задержкой по времени пуска каждой, может совсем не принести эффекта.

Суммируя вышеизложенное, можно представить всю «надежность» традиционного подхода к созданию систем автоматической противопожарной защиты. Отсюда возникает недоверие к автоматическим системам, подкрепляемое большинством пожаров.

Современный подход.

Если попытаться сформировать свойства  «идеальной» системы, то, вероятно, они будут выглядеть следующим образом:

1. Простота проектных решений, минимизация ошибок.

Казалось бы, это свойство совершенно не относится к техническим характеристикам. Но ведь именно оно является «краеугольным камнем»  любого проекта системы пожарной безопасности. Вопрос только в способе его реализации.

2. Беспроводное управление.

Безусловно полезное качество, тем более на базе современных технологий передачи данных. Сегодня большую популярность в области систем безопасности приобретают аппаратно-ориентированные стандарты, такие, как IEEE 802.15.4.

3. Перераспределение функций единого центра на отдельные узлы и компоненты.

Система безопасности, как и любая жизненно важная система, не должна зависеть от надежности единственного, пусть и очень качественного, компонента. Это известно любому инженеру. В таких случаях применяется двойное или даже тройное резервирование. Оптимальным с точки зрения надежности вообще избавиться от централизации, реализовав принцип «распределенного процессора» и научив систему самостоятельно создавать конгломераты устройств для решения возникающих задач.

4. Энергонезависимость, встроенные источники пускового тока.

Не реализовав это свойство, сложно говорить о двух первых. Проблема осложняется отсутствием системного подхода у производителей к разработке отдельных элементов систем безопасности – датчиков, узлов управления, пусковых и сигнальных устройств. Одни пытаются двигаться вперед, другие придерживаются традиционных технических решений. Как следствие, нарастает разница в технологиях и накапливаются противоречия. Например, при проектировании системы закладывается необходимость подключения цепей пиропатронов или задвижек с рабочим током в 3…5 А к миниатюрному прибору управления, размеры которого сопоставимы с диаметром проводов, необходимых для подключения этого «монстра». Результат проектирования получается, как в миниатюре Аркадия Райкина про костюм…

5. Живучесть.

Это, пожалуй, одно из основных качеств системы безопасности. И все вышеперечисленные свойства в той или иной степени направлены на реализацию именно этого качества. Система пожарной безопасности должна сохранять работоспособность даже в случае обрушения части здания и повреждении нескольких компонентов. Ведь именно в такой ситуации ее работа может оказаться необходимой.

6. Способность к самостоятельному ситуационному анализу.

Это свойство пока относится к области фантастики, но совсем недалекого будущего. Ведь недаром в новых нормативных документах уже появилось понятие роботизированных систем пожаротушения.

7. Самонастройка оборудования.

Эксплуатационная характеристика, реализация которой направлена на уменьшение объемов пуско-наладочных работ. Они сложны, неудобны и дороги. Да и с квалификацией специалистов возникают вечные проблемы.

8. Соответствие требованиям нормативных документов.

Очевидно. Хотя по некоторым позициям можно спорить, но закон – есть закон.

9. Экономическая эффективность.

Один из важнейших критериев. С учетом указанных выше качеств кажется трудновыполнимым, но это не так. Ниже докажем обратное.

Структурная схема системы с заданными свойствами представлена на рисунке 2.

Рис.2.

Некоторые обозначенные  свойства, позволяющие создать эту структуру, трудно изобразить графически, но это, наверное, и не требуется. Разница между двумя рисунками очевидна. Все основные функции по обнаружению, индикации, автономному питанию и тушению пожара здесь сосредоточены в типовом единичном модуле. Эти модули общаются между собой  весь срок службы, и по мере необходимости самостоятельно создают локальные группы для решения задач тушения пожара. Каждый из них контролирует свою небольшую зону, но, объединившись, они способны решать поставленные задачи по подавлению очага возгорания. И число таких модулей на объекте  не ограничено.

Основа успешной работы структурированной подобным образом системы – алгоритм взаимодействия компонентов. Именно алгоритм должен предусматривать не только «поведение» каждого модуля во всех режимах его работы, но и взаимодействие всех модулей при динамическом развитии опасной ситуации.

Сегодня делаются определенные шаги в разработке систем управления подачей огнетушащих веществ. Например, появились управляемые спринклерные оросители, вскрытие которых может производиться по команде от системы сигнализации. Этим достигается снижение инерционности срабатывания и появляется возможность включать необходимое и достаточное количество оросителей для тушения конкретного очага. Причем делать это можно сообразно геометрии пожара.

Вот только алгоритм управления такой системой по-прежнему создается для каждого конкретного объекта и конкретной прогнозируемой ситуации, что пока полностью нивелирует  все потенциальные преимущества управляемого вскрытия. Да и количество проводных цепей управления пока только увеличивается…

В области обнаружения пожара так же стали появляться новые виды пожарных извещателей, имеющие системные свойства – извещатели кумулятивного (суммирующего) действия. К ним можно отнести как аспирационные извещатели, способные осуществлять отбор проб воздуха из нескольких точек пространства одновременно, так и линейные тепловые, собирающие информацию о повышении температуры по всей своей длине. И те, и другие   принимают решение о пожаре, анализируя данные, полученные с разнесенных точек. Такая информация при должной обработке могла бы позволить локализовать место возникновения очага на ранней стадии его развития, т.е. до достижения контролируемым параметром установленного порогового значения. Но пока подобные системы свойством пространственного анализа не обладают.

Нельзя не отметить самосрабатывающие модули порошкового и аэрозольного тушения, появившиеся относительно недавно и не зависящие от внешних систем управления. Их появление даже позволило говорить о возникновении целого класса установок пожаротушения  - автономных. Они хранят запас огнетушащего вещества, достаточный для ликвидации пожара в небольшой области, всегда готовы к работе и все, необходимое для запуска, содержат внутри. Хотя, при полном отсутствии взаимодействия таких средств тушения между собой и контроля  состояния,   их применение оправдано только в небольших замкнутых пространствах, размер которых не превышает огнетушащих характеристик одиночного модуля.

Радует то, что начало переосмыслению традиционных подходов к тушению положено, и необходимость этого осознается все большим числом специалистов.

АУПТ «Гарант-Р».

Наиболее полную реализацию «современного» подхода к построению систем автоматической противопожарной защиты сегодня дает применение оборудования «Гарант-Р», появившееся недавно, но уже полностью доказавшее свою жизнеспособность.

Материала по этой системе опубликовано уже достаточно много, поэтому просто напомним основные принципы ее работы.

Для тушения пожара в установке «Гарант-Р» используются модули порошкового пожаротушения импульсного действия «Гарант» или другие модули пожаротушения (газовые, тонко-распыленной воды).

Алгоритм функционирования установки можно описать следующим образом.

 

Каждый из модулей осуществляет двухпороговый контроль температуры окружающей среды в зоне его размещения. Зона размещения модуля является его зоной защиты и на рис.3 представлена, как квадрат в плоскости X,Y с соответствующими координатами.

Рис.3.

Цвет квадрата интерпретирует значение температуры в зоне размещения модуля:

 зеленый – нормальная температура эксплуатации объекта защиты,

 желтый – рост значений температуры свыше первого установленного порогового значения,

красный - рост значений температуры свыше второго установленного порогового значения.

В случае возникновения очага пожара в любом месте защищаемой площади группа близкорасположенных модулей фиксирует превышение температурой нижнего порогового значения (Т₁) и переходит в состояние готовности к срабатыванию. При этом формируется сигнал «Внимание» и осуществляется взаимодействие компонентов установки, соответствующее этому режиму работы.

Пуск группы модулей происходит по сигналу от любого из них, первым обнаружившим превышение второго порогового значения (Т₂) температуры. Формируется извещение «Пожар» и соответствующим образом меняется режим взаимодействия компонентов.

 

Таким образом, количество задействованных в процессе тушения МПП автоматически диктуется мощностью очага и особенностями его развития. При этом очага пожара всегда будет находиться в центре  зоны тушения.

С учётом низкой инерционности работы и высокой огнетушащей эффективности используемых средств тушения для построения оптимальной установки пожаротушения достаточно рассчитать лишь размер ячеек, в узлах которых размещаются модули.

Очевидны преимущества АУП «Гарант-Р» перед другими АУП, построенными по традиционной схеме. Рассмотрим их на соответствие принципам, изложенным в разделе «Современный подход».

1. Простота проектных решений, минимизация ошибок.

При использовании этого оборудования вопросы выбора зон сигнализации и тушения, подбора аппаратуры управления, расчета сечений проводов, их прокладка, взаимодействие отдельных частей системы защиты – уже решены производителем и решений не требуют. Из проекта практически «исчезают» электрические схемы и кабельные журналы. Остается просто разместить системные модули в расчете на тушение присутствующей горючей нагрузки.

2. Беспроводное управление.

            Весь информационный обмен между компонентами системы осуществляется в беспроводном режиме, в разрешенном диапазоне частот.

3. Перераспределение функций единого центра на отдельные узлы и компоненты.

Единый центр управления системы просто не нужен.

Отсутствие центрального прибора дает возможность простого изменения конфигурации системы в случае перераспределения горючей нагрузки на объекте защиты в процессе его эксплуатации, перепрофилирования объекта, и, наконец, просто переезда собственника системы «Гарант-Р» на другое место.

4. Энергонезависимость, встроенные источники пускового тока.

Благодаря использованию современных мощных микропроцессоров, реализующих «спящий» режим работы, срок службы автономной работы компонентов АУП «Гарант-Р» составляет 7-12 лет без замены батарей питания.  

5. Живучесть.

Т.к. каждый системный модуль тушения является автономным, то блокировать работу системы пожаротушения практически невозможно. Даже обязательная в ряде случаев функция «отмена автоматического пуска» не может парализовать работу в случае пожара. Применение алгоритмов самостоятельного выбора маршрутов обмена информацией позволяет системе полностью сохранять функционирование даже в очень тяжелых ситуациях, например при физическом уничтожении значительной части (до 40%) сети передачи данных.

6. Способность к самостоятельному ситуационному анализу.

Это основной «конек» оборудования «Гарант-Р», т.к. его работа основана на взаимодействии компонентов с тепловым полем очага, присутствующим всегда. Система его просто отслеживает и анализирует.

Кроме того, в системе уже заложен автоматический выбор алгоритма обнаружения пожара при появлении его начальных признаков. Выбор степени чувствительности и логики принятия решения о срабатывании система осуществляет сама, анализируя поток информации от системных модулей. При этом проводится многоточечный анализ общей картины изменения ситуации в помещении. Например, выбор граничных значений чувствительности и даже переход режима работы с анализа максимальных значений на дифференциальную составляющую (R-характеристика) производится из заложенного нормированного ряда автоматически.

7. Самонастройка оборудования.

Настройка оборудования «Гарант-Р» на объекте сводится к установке адресов системных блоков непосредственно перед монтажом на постоянное место. Причем выполняется она просто и без применения какой-либо специальной техники. Если это вообще «забыть» сделать, то система сама будет работать так, как ее научили на заводе, просто диагностика ряда параметров и некоторые дополнительные возможности (например, мониторинг теплового поля или контроль эффективности тушения) реализовать будет затруднительно.

9. Экономическая эффективность.

Несмотря на более высокую стоимость самих компонентов, стоимость смонтированной системы «под ключ» обычно ниже полностью идентичной системы пожаротушения, но созданной по традиционной схеме, с использованием широко распространенных приборов, проводов, извещателей и т.п. Основная статья сокращения итоговой стоимости – минимизация монтажных и пуско-наладочных работ. Кроме того, скорость проектирования и непосредственного монтажа системы на объекте уменьшается в разы.

Эксплуатация системы подразумевает принцип «обслуживание по требованию» и сводится либо к замене типового узла, либо, в отдаленной перспективе, к замене элементов питания…Система сможет напомнить об этом самостоятельно и заранее.

8. Соответствие требованиям нормативных документов.

Все компоненты системы сертифицированы на соответствие требованиям  Национальных Стандартов.

Оборудование выпускается как в обычном, так и во взрывозащищенном исполнении. Набор компонентов позволяет реализовать все требования Свода Правил СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования».

Пожалуй, сегодня это единственное комплексное решение системы автоматического пожаротушения, реализованное аппаратно и представленное уже не только на российском, но и на зарубежном рынке.

Российскому рынку систем безопасности, одному из динамично развивающихся даже в сегодняшних не простых условиях,  пришло время перенести  акценты из области «как делать» в область «что именно делать». Без этого его развитие вряд ли возможно.