Статьи и обзоры

К потерям в сотни тысяч фунтов в минуту могут привести эвакуации в аэропортах, в больших торговых центрах, в крупных финансовых учреждениях, вызванные ложными срабатываниями противопожарных систем. К проблемам материального ущерба, которые в этих случаях проявляются достаточно остро, добавляется вызванное эвакуацией неудобство для персонала и клиентов. Производители панелей и датчиков вкладывают значительные средства в разработку алгоритмов и технических решений для снижения количества ложных срабатываний, но, как показывает действительность, еще многое необходимо сделать, чтобы снизить их количество до приемлемого уровня. Одним из основных способов улучшения функциональных возможностей оборудования было использование мультисенсорных датчиков, которые и сегодня предлагаются ведущими производителями. Хорошо зарекомендовали себя в работе и распространенные сейчас дымовые + тепловые устройства. Сравнительно недавно были анонсированы газовые СО + дымовые + тепловые устройства.

Переход на новый уровень

Общеизвестно, что каждый пожар проходит различные стадии своего развития. В отдельных случаях даже медленно протекающее горение может не вызывать большого выброса тепла, но будет производить значительное количество дыма. Есть и другая крайность - это горение чистого спирта, при котором очень быстро достигается относительно высокая температура без каких-либо признаков дыма. Эти особенности учитываются в различных стандартах во всем мире. Проведение серии стандартных тестовых пожаров позволяет убедиться в возможности датчика реагировать в реальной ситуации на возникновение различных типов пожаров. Реакция датчика должна быть в пределах предписанных параметров, определенных при тестировании в лабораторных условиях. В европейских стандартах используются шесть тестовых пожаров, обозначаемых TF1, TF2, Е, TF6. Несмотря на изменчивость пожара и различие свойств горючих материалов, любой пожар обычно характеризуется тремя факторами: выделяется угарный газ СО, тепло и дым. Пропорции их меняются в зависимости от типа пожара, а также от его фазы. Однако в любом случае каждый из этих трех факторов будет присутствовать в большей или меньшей степени, хотя во многих фазах пожара величина какого-нибудь из них может быть относительно малой. Кроме того, когда пожар находится на стадии открытого огня, происходит характерное изменение светового потока. Все эти факторы стали исходной точкой при разработке новых типов мультикритериальных детекторов. Такие детекторы в одном малогабаритном корпусе содержат четыре независимых сенсора: сенсор оксида углерода СО, фотоэлектрический дымовой сенсор, тепловой сенсор и световой инфракрасный сенсор (рис. 1). Сенсоры управляются встроенным микропроцессором, по сложным адаптивным алгоритмам. Измерения и интеллектуальная обработка аналоговых данных сенсоров в реальном режиме времени обеспечивают спроектированному таким образом мультисенсорному детектору высокую чувствительность к возгоранию и ультравысокую защиту от ложных срабатываний.

"Любой пожар обычно характеризуется тремя факторами: выделяется угарный газ СО, тепло и дым"

Давно было выяснено, что односенсорный детектор обнаружитель дыма наиболее важен для раннего определения возгорания, однако в соответствии с физическим принципом его работы он предрасположен к ложным срабатываниям, особенно в тех случаях, когда этот детектор эксплуатируется в неподходящих условиях. Новый тип детектора контролирует каждый из четырех главных факторов пожара, а не только выделение дыма, но, несмотря на увеличение его возможностей за счет трех дополнительных сенсоров, в основном он действует по принципу дымоопределения. Именно в этом расширении возможностей заключается фундаментальное отличие, которое характеризует новый детектор, продвигая технику раннего дымоопределения на значительно более высокий уровень. Возможность непрерывного наблюдения, ведущегося четырьмя сенсорами, сделала реальностью детектор, который гораздо быстрее реагирует на первые проявления пожара, имеет высокий уровень устойчивости к помехам. Кроме того, данный детектор является в большой степени реконфигурируемым с панели, что позволяет противопожарной системе адаптироваться к изменению условий в месте установки в защищаемом здании. Философия создания таких детекторов заключалась в определении конфигурации, обладающей высоким уровнем защиты от помех в обычных условиях, но с высокой чувствительностью к пожарам при идентификации признаков возгорания. Это позволило контролировать временные помехи и, игнорируя их, снижать тем самым вероятность ложной тревоги.


Принципы работы детектора

Важно, что инфракрасный сенсор в этом детекторе сконфигурирован как световой детектор, ориентированный не только на определение вероятности присутствия открытого огня. Известно, что инфракрасные (как и ультрафиолетовые) детекторы длительное время используются в качестве обнаружителей открытого пламени. Для этой цели инфракрасный элемент настраивается на обнаружение горения углеводородов или нефтехимических продуктов с вполне определенными характеристиками. При таком горении происходит излучение в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом спектрах, с четко определенной модуляцией с характерными длинами волн и с низкочастотным мерцанием, обычно в диапазоне 1-10 кГц. Мультикритериальный детектор работает по другому принципу, он используется как обнаружитель излучения и включает в себя алгоритмы для обеспечения защиты от ложных срабатываний, которые, например, могут появляться при сварке. Эту типичную проблему мультисенсорный детектор решает, идентифицируя видимое излучение от сварки, в этом случае чувствительность оптико-электронного сенсора снижается и принимается во внимание риск ложного срабатывания. В состав инфракрасного детектора входит фотодиодный фильтр дневного света, который расположен в верхней части его корпуса и обеспечивает угол обзора 360°, он обнаруживает инфракрасное излучение в диапазоне 800-1 200 нм. Когда инфракрасный детектор выявляет вполне определенное мерцающее излучение, обычно вызываемое пламенем, чувствительность оптико-электронного детектора немедленно повышается до уровня обнаружения дыма. В сочетании с сигналами, поступающими от других сенсоров, это позволяет определить коэффициент вероятности возникновения пожара.

"Для обеспечения полной достоверности в дополнение к испытаниям на тлеющие пожары и пожары с открытым огнем были проведены тесты на помеховые воздействие"

Современные детекторы управляются адресно-аналоговой панелью, функционирующей по встроенным адаптивным алгоритмам, в зависимости от значений контролируемых факторов они динамично уточняют совокупность параметров обнаружения. Это позволяет программе/датчику мгновенно реконфигурироваться при изменении условий окружающей среды. Анализируя сигналы сенсоров, программа динамично изменяет пороги чувствительности, регулируя их усиление, время задержки, частоту выборки, параметры компенсации, а при отказе какого-либо сенсора оптимизирует чувствительность других сенсоров, одновременно отображая характер неисправности на дисплее панели. Таким образом, инфракрасный световой сенсор помогает детектору распознавать специфичные для ложных тревог ситуации и быстро делать необходимые корректировки. Этот интерактивный обмен данными между сенсорами в дополнение к адресноаналоговости обеспечивает высочайший уровень эффективности надежности.

Результаты испытаний

Мультикритериальные детекторы испытывались в ходе тестовых пожаров. Испытания проводились в стандартной испытательной комнате и в специальной небольшой комнате, сконструированной для воспроизведения реальных, встречающихся во всем мире ситуаций. Следует упомянуть, что на более ограниченной площади токсичные выбросы и газы могут накапливаться гораздо быстрее, чем в большой испытательной комнате, где возникновение пожара необходимо определить так быстро, как только это возможно. Для обеспечения полной достоверности в дополнение к испытаниям на тлеющие пожары и пожары с открытым огнем были проведены тесты на воздействие помех. По умолчанию любой детектор должен отвечать требованиям соответствующих действующих стандартов (например, определенным в европейском стандарте EN54), иначе он не может быть продан. Из-за того, что новые детекторы были спроектированы с оптико-электронным сенсором, требование соответствия стандарту EN 54-7 определяет базовые характеристики, которые значительно превосходят требования этого стандарта (Рис. 2 и 3). Детекторы прошли испытания по максимально расширенной программе, включавшей 21 различный тест на ложное срабатывание и 29 различных тестовых пожаров. Вероятно, это были одни из самых всесторонних испытаний, когда-либо проводившихся при разработке нового устройства. В тесте на ложную тревогу были использованы:

водяной туман;

выпадение конденсата;

аэрозоль в небольшой комнате;

пропан, разлитый по полу в небольшой комнате;

пыль, развеянная вентилятором в небольшой комнате;

"дискотечный" дым в небольшой комнате;

тосты из белого хлеба;

норма - французский картофель, печенный долго;

водяной туман в продувке внутри контейнера;

жарка промасленных тостов в духовке;

покрытый маслом противень в духовке и т.д.

Детектор не формировал сигнал ложной тревоги даже при срабатывании односенсорных и многосенсорных детекторов. Тесты на ложные тревоги были выбраны из множества типичных сценариев, при которых обычно происходит ложное срабатывание оптико-электронного детектора. В испытаниях на тестовые пожары были задействованы: "Небольшая" комната:

тлеющая мусорная корзина;

горящая мусорная корзина;

горящий гептан;

тлеющее дерево;

тлеющий картон;

мусорная корзина, горящая под столом;

тлеющий ковер;

горящая бумага;

горящая тряпка, пропитанная растительным маслом;

провода на раскаленной плите.

"Тестовая" комната:

EN54 - гептан в уменьшенном количестве;

EN54 - гептан в уменьшенном количестве с включенными галогеновыми лампами (инфракрасный тест);

EN54 - хлопок в уменьшенном количестве;

EN54 - тлеющее дерево в уменьшенном количестве;

UL268 -тлеющее дерево;

UL268 - горящее дерево;

UL268-бумага;

UL268- гептан.

Тесты убедительно показали: хотя детектор совершенно нечувствителен к ложным срабатываниям, это не является компромиссом по отношению к потенциальным возможностям определения пожара. Они также показали, что детектор способен определить весь спектр типов огня.

Выбор тестов был основан на границе шкалы в области отрытого огня, так как общеизвестно, что это менее предпочтительно для оптико-электронного способа определения пожара. Результаты испытания мультикритериального детектора продемонстрировали превосходное взаимодействие в подобных условиях четырех сенсоров датчика.


Для обнаружения пожаров с открытым пламенем ионизационные датчики более эффективны, чем оптико-электронные, но они становятся все менее популярными из-за обеспокоенности, вызванной проблемами, связанными с охраной окружающей среды, а также из-за различных законодательных ограничений. Достойной альтернативной ионизационному датчику, как показали испытания, является мультикритериальный детектор, демонстрирующий не меньшую, чем он, эффективность.

Итоги сертификационных испытаний

Как результат интеграции четырех сенсоров различного типа, мультикритериальный детектор не вписывается в существующую классификацию стандартов EN54. Поэтому хорошо обоснованный перечень испытаний был совмещен с LPCB. Устройства испытаны в соответствии со стандартом LPS 1279, который охватывает СО/о пти ко электронные/тепло вые комбинации, и по EN54 Части 5 и 7, которые относятся к оптико-электронным и тепловым детекторам. Также была проведена серия тестов для испытаний инфракрасного сенсора. В результате испытаний новый детектор получил статус сертифицированного изделия.

Заключение

Мультикритериальный детектор устанавливает новые параметры для решения проблемы ложного срабатывания и скорости обнаружения пожара. На его основе инженерными компаниями теперь могут быть созданы противопожарные системы, которые, демонстрируя превосходные показатели при обнаружения пожара, будут обладать значительно лучшими возможностями для решения проблемы ложного срабатывания. Применение интерактивных способов контроля за изменением и отклонением параметров окружающей среды от типовых позволяет использовать такой детектор в системах, предназначенных для работы в сложных зонах. Большие функциональные возможности системы дают пользователям ряд преимуществ, предоставляя усовершенствованную защиту и пониженную вероятность ложных срабатываний системы, при этом снижая стоимость обслуживания. Преимущества, предоставляемые данным продуктом потребителю, будут иметь большое значение в различных сферах. Страховые компании оценят скорость определения пожара, которая позволит уменьшить размер потенциальных убытков. Заказчики смогут повысить уровень защиты, обеспечиваемый системой. Конечные потребители оценят уменьшение количества ложных срабатываний, которые не только нарушают рабочий процесс, но и приводят к значительным финансовым потерям, в том числе из-за невыпущенной за время вынужденного простоя продукции, штрафов за ложный вызов пожарных и т.п. Еще один немаловажный факт -повышение эффективности работы дежурных, которые получают защиту от выматывающих и значительно снижающих их внимание постоянных ложных срабатываний противопожарных систем.

Источник: Журнал "Системы безопасности"

26.12.2013

Просмотров 3878    Рейтинг 103   Понравилась новость?          Добавить комментарий  (0)