Выбор извещателя в зависимости от типа помещений и условий эксплуатации. Часть 3


АДРЕСНО-АНАЛОГОВАЯ СИСТЕМА
В адресно-аналоговой системе используются адресно-аналоговые извещатели, выходные сигналы которых представляют текущие значения контролируемых факторов. Выходной сигнал может быть чисто аналоговым или цифровым с различным видом кодирования. Главное отличие адресно-аналоговых систем от адресных и неадресных заключается в том, что текущие уровни контролируемых факторов анализируются в адресно-аналоговом приборе, и сигналы «Предтревога» и «Пожар» формирует прибор, а не извещатель. Неадресные и адресные пороговые детекторы могут находиться только в двух режимах: в дежурном и «Пожар». В них прописан жесткий алгоритм работы, перепрограммировать который не представляется возможным. Кроме того, эти детекторы не позволяют контролировать их текущее состояние, насколько фоновое значение сигнала приближается к порогу срабатывания, каким образом на них влияют изменения условий эксплуатации, пыль и грязь, не известно. В процессе эксплуатации пороговых извещателей возможно перепрограммирование элементов энергонезависимой памяти, что также не обнаруживается по выходным сигналам, за исключением перепрограммирования адресов.
В адресно-аналоговых системах по аналоговому сигналу обеспечивается не только высокий уровень контроля состояния пожарного извещателя, но и возможность использования сложных алгоритмов обработки информации, благодаря значительно большим, по сравнению с каждым детектором в отдельности, ресурсам панели. Использование адресно-аналоговых извещателей только как средства измерения контролируемых факторов позволяет вводить новые алгоритмы и учитывать изменение нормативных требований лишь при перепрограммировании панели. Как будет показано ниже, использование мультикритериальных режимов для адресно-аналоговых газовых СО-тепловых извещателей обеспечивает эффективное обнаружение очагов различных типов.
На рис. 1 приведена упрощенная блок-схема адресно-аналогового газового СО-теплового извещателя. Для контроля концентрации оксида углерода СО используется электрохимический сенсор с незначительным током потребления. После преобразования этого тока в напряжение значение текущей величины концентрации СО поступает на первый аналоговый вход ASIC общей схемы. Другой ее аналоговый вход подключен к термистору с отрицательным температурным коэффициентом.



Рис. 1. Упрощенная блок-схема адресно-аналогового газового СО-теплового извещателя

Для обеспечения помехоустойчивой связи между панелью и детектором используется адресно-аналоговый протокол с частотно-манипулированным сигналом FSK (Frequency Shift Keying), единицы и нули цифровой последовательности передаются сигналами различной частоты. Дискриминатор фильтрует FSK-сигнал и преобразует его в цифровую двоичную последовательность, которая декодируется в коммуникационной ASIC. Когда определяется собственный адрес извещателя аналоговые сигналы с выходов СО и теплового сенсоров преобразуются в цифровые значения и в двоичном коде передаются по линии связи на адресно-аналоговую панель. Период опроса не зависит от числа извещателей в шлейфе, что обеспечивает возможность анализа динамики даже быстрых процессов. Например, при увеличении температуры со скоростью 300 C/мин. соседние отсчеты будут отличаться на 2,50 C.
Панель оценивает полученные от извещателя значения концентрации угарного газа СО и температуры по различным критериям и определяет моменты времени, соответствующие режимам «Предтревога» и «Пожар». Следовательно, критерии определения пожароопасной обстановки относится к системе «адресно-аналоговый извещатель – адресно-аналоговая панель». К извещателю предъявляются требования высокой точности измерения величин контролируемых факторов. Кроме того, для анализа динамичных процессов в реальном масштабе времени электрохимический сенсор СО и термистор должны быть безинерционными. На рис. 2 показана конструкция газового СО-теплового адресно-аналогового извещателя. Для исключения влияния электромагнитных помех сенсор монооксида углерода тщательно экранирован, а термистор имеет минимальную массу и отслеживает даже незначительные изменения температуры, что позволяет при обработке в панели реализовать не только характеристики максимально-дифференциального извещателя, но и использовать экспертные алгоритмы, разработанные на основе огромного объема экспериментальных исследований параметров множества очагов различного типа.

Рис. 2. Конструкция газового СО-теплового адресно-аналогового извещателя в искробезоасном исполнении

На дисплее панели или на дисплее тестера-программатора текущие значения аналоговых величин индицируются в дискретах и в стандартных единицах. Например, на рис. 3 показаны отсчеты по газовому СО - тепловому адресно-налоговому извещателю. Температура равна 240 C (77 дискретов), концентрация монооксида углерода СО равна 1 ppm (23 дискрета), напряжение питания отображается при дистанционном съеме информации при подключении извещателя к шлейфу, дата выпуска извещателя, серийный номер, каталожный номер.

Рис. 3. Аналоговые величины по газовому СО - тепловому извещателю

РЕЖИМЫ ОБРАБОТКИ АНАЛОГОВЫХ ВЕЛИЧИН
Адресно-аналоговое построение системы и вычислительные возможности панели обеспечивают максимально широкие возможности при выборе программ обработки аналоговой информации в зависимости от условий эксплуатации и вида пожарной нагрузки. Результаты измерений различных факторов одного извещателя могут обрабатываться отдельно по каждому каналу с одним адресом, либо отдельные каналы одного извещателя могут быть сконфигурированы как отдельные извещатели с различными адресами и приписываться к различным зонам. Кроме того, информация может обрабатываться только по одному какому-либо каналу, при этом информация другого канала не учитывается и формируется моносенсорный извещатель. Этот режим обычно используются в рабочие или нерабочие часы при переключении режимов «день/ночь». Однако качественно новые характеристики мультисенсорного извещателя могут быть получены только при использовании сложных алгоритмов обработки информации по совокупности факторов, разработанных на базе многолетних исследований процессов развития очагов различного типа, стандартных и не стандартных.
Аналоговые величины концентрации угарного газа СО и температуры извещателя 801СН могут обрабатываться в таких панелях в следующих режимах:
• Режим 1 - только газовый СО, чувствительность высокая (H), нормальная (N) или низкая(L);
• Режим 2 – только тепловой максимально-дифференциальный, класс A1R по EN54-5;
• Режим 3 – Enhanced CO, чувствительность высокая (H), нормальная (N) или низкая(L);
• Режим 4 - только тепловой максимальный на 60 °C, класс A2S по EN54-5;
• Режим 5 - Enhanced CO, чувствительность высокая (H), нормальная (N) или низкая(L) и одновременно тепловой максимально-дифференциальный, класс A1R по EN54-5.
В режиме Enhanced CO - высокоэффективный газовый СО чувствительность по газовому каналу СО зависит от изменения температуры окружающей среды. Известно, что газовые извещатели СО хорошо обнаруживают только тлеющие очаги, скрытое тление при ограниченном доступе кислорода они обнаруживают значительно раньше дымовых извещателей. Однако они не реагируют на открытые очаги, что является их существенным недостатком, который значительно ограничивает область применения газовых СО извещателей. Для устранения этого недостатка в режиме Enhanced СО производится корректировка результатов измерения концентрации СО в зависимости от температуры окружающей среды. Данный алгоритм обработки информации позволяет обнаруживать открытые очаги с эффективностью дымового извещателя при отсутствии ложных срабатываний от пыли, пара, аэрозолей и т.д.
Один мультисенсорный дымовой-тепловой извещатель может рассматриваться как два отдельных извещателя с двумя различными адресами. По одному адресу можно реализовать газовый СО, либо Enhanced CO с выбором уровня чувствительности (режим 1 или 3), а по другому – тепловой максимльно-дифференциальный извещатель класса A1R, либо тепловой максимальный класса A2S (режим 2 и 4). То есть по одному адресу будет сконфигурирован адресно-аналоговый газовый СО извещатель или высокоэффективный газовый извещатель с алгоритмом Enhanced CO, а по другому адресу - тепловой максимально-дифференциальный извещатель класса A1R или тепловой максимальный на 60 0 C класса A2S. Чем отличается класс тепловых извещателей A2S по европейскому стандарту EN54-5 от класса тепловых извещателей А2 по ГОСТ Р 53325-2009? Этот вопрос касается различий методов борьбы с ложными срабатываниями. Тепловые детекторы с индексом «S» являются прямой противоположностью дифференциальных тепловых извещателей с индексом «R». Если дифференциальные тепловые извещатели должны активизироваться при достаточно быстром нарастании температуры до достижения их максимального порога, то детекторы с индексом «S» не должны срабатывать при резких скачках температуры, если ее значение не достигает порога, что подтверждается соответствующими испытаниями. Например, детекторы класса A2S с порогом срабатывания 60 0 C сначала выдерживают при температуре 5 0 C, а затем помещают в воздушный поток с температурой 50 0 C. Таким способом проверяется отсутствие ложного срабатывания от скачка температуры величиной 45 0 C. В адресно-аналоговой системе данный режим реализуется автоматически, так как при программировании класса A2S панель не реагирует на любой скачок температуры, если ее значение не достигает величины 60 0 C. Такой режим рекомендуется использовать в зонах, где возможны значительные перепады температуры в нормальных условиях, таких как котельные, кухни и тому подобное.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Рассмотрим подробно возможности обнаружения стандартных открытых тестовых очагов TF4 - горение полиуретана и TF5 - горение n-гептана.
На рис. 4 показаны аналоговые величины извещателей в режиме газовый СО при воздействии тестового очага горение полиуретана TF4. При использовании только газового СО канала даже при установке высокой чувствительности концентрации монооксида углерода СО недостаточно для обнаружения этого очага. Что вполне объяснимо, так как у газовых СО извещателей чувствительность не может быть выше 25 – 30 ppm для исключения ложных срабатываний в процессе эксплуатации.


Рис. 4. Тестовый очаг TF4, режим газовый СО

Но при использовании режима Enhanced CO с использованием совместной обработки результатов измерений по газовому СО каналу и по тепловому каналу обеспечивается обнаружение очага TF4 при установке высокой и нормальной чувствительности (рис. 5).

Рис. 5. Тестовый очаг TF4, режим Enhanced CO

При обнаружении очагов типа горение полиуретана дополнительное использование теплового максимально-дифференциального канала класса A1R не повышает эффективность работы. На графике рис. 6 кривая изменения градиента температуры достигает порога срабатывания незадолго до окончания теста и значительно позже обнаружения по газовому каналу в режиме Enhanced CO.


Рис. 6. Тестовый очаг TF4, режим Enhanced CO + A1R

На рис. 7 показаны аналоговые величины извещателей в режиме газовый СО при воздействии тестового очага TF5 - горение n-гептана. В этом случае концентрация монооксида углерода СО примерно в два раза меньше по сравнению с тестовым очагом TF4.


Рис. 7. Тестовый очаг TF5, режим газовый СО

Несмотря на меньшую концентрацию угарного газа СО при использовании режима Enhanced CO обеспечивается обнаружение очага TF5 при высокой и при нормальной чувствительности (рис. 8). Это объясняется тем, что хотя при горении n-гептана выделяется меньше монооксида углерода СО, одновременно наблюдается большее выделение тепла и значительное повышение температуры. И в этом случае тепловой канал в режиме A1R обнаруживает очаг TF5 значительно раньше по сравнению с газовым каналом в режиме Enhanced CO даже при установке высокой чувствительности (рис. 9). Представленные результаты показывают высокую эффективность и универсальность использования алгоритма Enhanced CO + A1R.


Рис. 8. Тестовый очаг TF5, режим Enhanced CO



Рис. 9. Тестовый очаг TF5, режим Enhanced CO + A1R

В таблице 1 для режима Enhanced CO (чувствительность нормальная) + A1R приведены численные значения времени обнаружения очагов tПОЖ [c], уровни удельной оптической плотности m [дБ], концентрации продуктов горения y [относительные единицы], значения аналоговых величин «Enh CO» в дискретах и градиент температуры «ΔТ» в дискретах, а также критерий по которому произошло обнаружение очага. В таблице 2 представлены параметры обнаружения очагов TF2, TF3, TF4 и TF5 для режима Enhanced CO (чувствительность высокая) + A1R.

Таблица 1. Обнаружение тестовых очагов в режиме Enhanced CO (N) + A1R

Рис. 9. Тестовый очаг TF5, режим Enhanced CO + A1R

В таблице 1 для режима Enhanced CO (чувствительность нормальная) + A1R приведены численные значения времени обнаружения очагов tПОЖ [c], уровни удельной оптической плотности m [дБ], концентрации продуктов горения y [относительные единицы], значения аналоговых величин «Enh CO» в дискретах и градиент температуры «ΔТ» в дискретах, а также критерий по которому произошло обнаружение очага. В таблице 2 представлены параметры обнаружения очагов TF2, TF3, TF4 и TF5 для режима Enhanced CO (чувствительность высокая) + A1R.

Таблица 1. Обнаружение тестовых очагов в режиме Enhanced CO (N) + A1R

Таблица 2. Обнаружение тестовых очагов в режиме Enhanced CO (H) + A1R



В заключение этой статьи необходимо отметить, что только использование адресно-аналоговых извещателей позволяет использовать все возможности для раннего обнаружения очагов при отсутствии ложных тревог и реализовать все режимы обработки аналоговых значений контролируемых параметров. Более простые адресные системы в силу своего построения имеют значительные ограничения, хотя некоторые производители ошибочно называют адресные извещатели и адресные системы адресно-аналоговыми. Определение аналогового извещателя приведено в ГОСТ Р 53325-2009 в разделе термины, определения, сокращения и обозначения: «извещатель пожарный аналоговый: Автоматический ПИ, обеспечивающий передачу на приемно-контрольный прибор информации о текущем значении контролируемого фактора пожара».
Результаты экспериментальных исследований показывают, что адресно-аналоговый газовый СО-тепловой извещатель в режиме Enhanced CO + A1R при нормальной и высокой чувствительности проходит испытания по тестовым очагам TF2, TF3, TF4 и TF5 для дымовых извещателей по EN 54-7, одновременно этот извещатель полностью удовлетворяет требованиям для тепловых извещателей класса A1R по EN 54-5, что определяет высокую эффективность защиты широкого спектра объектов. Дополнительные возможности появляются при использовании адресно-аналоговых газовыых СО-тепловых извещателей в морском и искробезопасном исполнении.

Продолжение следует.

Источник: http://www.tzmagazine.ru