Выбор извещателя в зависимости от типа помещений и условий эксплуатации. Часть 4

 
Прежде чем перейти к рассмотрению рекомендаций по выбору типа извещателя и установки режима обработки контролируемых факторов, проведем сравнение их эффективности при обнаружении стандартных тестовых очагов для дымового-теплового адресно-аналогового извещателя. В адресно-аналоговой системе выходные сигналы – текущие значения контролируемых факторов в месте установки извещателя, удельной оптической плотности среды и температуры в цифровом двоичном коде – транслируются на пожарную панель. Исследования, проведенные по очагам различного типа, позволяют разработать различные экспертные алгоритмы обработки информации. Критерий эффективности – раннее обнаружение очагов при снижении вероятности ложных тревог при помеховых воздействиях.
Следовательно, критерии определения пожароопасной обстановки относятся к системе «адресно-аналоговый извещатель – адресно-аналоговая панель». К извещателю предъявляются требования высокой точности измерения величин контролируемых факторов в реальном масштабе времени. Для этого дымовая камера должна иметь хорошую вентилируемость, а термистор должен быть безынерционным, т. е. иметь минимальную массу (рис. 1).
Кроме того, с целью упрощения обработки результатов измерений обычно формируются линейные шкалы контролируемого фактора в дискретах. На дисплее панели текущие значения аналоговых величин индицируются в дискретах и в стандартных единицах.

Рис. 1. Конструкция адресно-аналогового дымового-теплового извещателя



 

Алгоритмы работы
Адресно-аналоговое построение системы и вычислительные возможности панели обеспечивают максимально широкие возможности в выборе программ обработки аналоговой информации в зависимости от условий эксплуатации и вида пожарной нагрузки. Кроме того, аналоговость обеспечивает максимальные исследовательские возможности, так как позволяет одновременно проводить вычисления по различным алгоритмам во время проведения одного теста, что определяет возможность сравнения полученных результатов.
Рассмотрим различные режимы обработки аналоговых величин удельной оптической плотности среды и температуры. Два режима – это моделирование дымового извещателя, без использования информации об изменении температуры: классический дымовой и дымовой с дополнительной обработкой Fast Lodgic. Еще два режима – это совместная обработка информации от дымового и теплового сенсора High Performance Optical (HPO), а так же использование алгоритмов HPO и Fast Lodgic одновременно. В каждом режиме фиксировалось время обнаружения и параметры среды в моменты обнаружения при высокой и низкой чувствительности. Параметры обнаружения при высокой и при низкой чувствительности позволяют оценить минимальное и максимальное время обнаружения очагов.
В неадресных и адресных системах, как правило, решение о формировании извещателем сигнала «пожар» принимается при превышении контролируемого фактора установленного порога. Величина порога паспорте, является прямым указанием на использование простейших алгоритмов принятия решения. Нередко пороговые алгоритмы фактически реализуются и в адресно-аналоговых системах, в этом случае аналоговые величины сравниваются с порогами сигналов и «пожар» в панели. Такое построение обеспечивает высокую достоверность контроля состояния извещателя, но характеристики обнаружения очагов практически не отличаются от пороговых адресных систем.
В адресно-аналоговых системах ведущих мировых производителей используются оптимальные экспертные алгоритмы, которые разработаны по результатам экспериментальных исследований характеристик развития очагов различного типа. Эти алгоритмы развиваются и совершенствуются вместе с техническими средствами и по мере накопления экспериментальных и статических данных. Нередко этим алгоритмам даются названия, как-то: характеризующие процедуру обработки информации. Например, одна из первых версий подобного алгоритма называлась Zetfas fuzzylogic, что в переводе означает «размытая логика». Значительно более сложный алгоритм Fast Lodgic (быстрая логика) реализует возросшие вычислительные возможности современных процессоров и объемов памяти. Этот алгоритм значительно сокращает время обнаружения быстро развивающихся очагов при одновременном снижении вероятность ложных срабатываний. Анализируется изменение контролируемого фактора во времени, что обеспечивает высокую достоверность сигналов «предтревога» и «пожар».
В режиме HPO ( - высокоэффективный оптический) повышается чувствительность по дымовому каналу в зависимости от изменения температуры окружающей среды. Испытания дымовых оптико-электронных извещателей показывают их более низкую эффективность по открытым очагам по сравнению с радиоизотопными извещателями. Но как раз именно обнаружение открытых очагов ввиду быстрого распространения пожара должно быть максимально оперативным. Для устранения этого недостатка в режиме HPO информация об оптической плотности, полученная от извещателя, анализируется в совокупности с изменением температуры в месте установки извещателя. При обнаружении повышения температуры от очага производится формирование сигналов тревоги при меньших уровнях задымления по сравнению с тлеющими очагами. Данный алгоритм обработки информации позволяет обнаруживать открытые очаги с эффективностью радиоизотопного извещателя при обеспечении высокой достоверности тревоги. Наилучшие результаты дает одновременное использование алгоритмов Fast Lodgic и High Performance Optical.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Испытания проводились в помещении, соответствующем европейскому стандарту EN54-7, размером 10 м х 7 м, при высоте потолка 4 м. В центре помещения устанавливается тестовый очаг, извещатели размещаются на перекрытии на расстоянии 3 м от центра потолка. Там же устанавливается измерительная аппаратура. Результаты обнаружения стандартных тестовых очагов TF2, TF3, TF4 и TF5, полученные при использовании различных алгоритмов, приведены в таблицах 1, 2, 3 и 4 соответственно. Как и ожидалось, алгоритм НРО на тлеющих очагах при отсутствии повышения температуры не сокращает, но и не увеличивает время обнаружения очага. Максимальную эффективность алгоритм НРО показывает при обнаружении очага горения n-гептана TF5 со значительным выделением тепла. Если использование оптического канала с высокой чувствительностью обеспечивает время обнаружения очага в пределах 105–130 с, то при использовании алгоритма НРО время обнаружения сокращается до 30–44 с. Использование алгоритма Fast Lodgic также показывает его высокую эффективность, время обнаружения 34–44 с. не намного отличается от предыдущего результата. Но рекордный результат обнаружения, всего лишь за 15–19 с, обеспечивает совместное использование алгоритмов НРО и Fast Lodgic. Кроме того, можно отметить, что все результаты обнаружения очагов, приведенные в таблицах 1–4, отвечают требованиям европейского стандарта для дымовых оптических и радиоизотопных извещателей EN 54-7.

Таблица 1. Обнаружение тестового очага тления дерева TF2 в зависимости от алгоритма работы и чувствительности



Таблица 2. Обнаружение тестового очага тления хлопка TF3 в зависимости от алгоритма работы и чувствительности


 


Таблица 3. Обнаружение тестового очага горения пенополиуретана TF4 в зависимости от алгоритма работы и чувствительности



Таблица 4. Обнаружение тестового очага горения n-гептана TF5 в зависимости от алгоритма работы и чувствительности



Выбор типа извещателя и режима работы
Выбор типа извещателя зависит от класса помещения и от вида пожарной нагрузки помеховых воздействий. В таблице 5 использованы сокращения:
ОПТИЧ. – дымовой оптический извещатель с тепловым каналом;
НРО – режим работы High Performance Optical;
СО – газовый СО-извещатель с тепловым каналом;
ССО – режим работы Enhanced CO;
А1R – максимально-дифференциальный тепловой канал по EN54-5;
A2S – максимальный тепловой канал по EN54-5;
ИОНИЗ. – ионизационный пожарный извещатель, на практике не используется;
ОПТ. ЛИН. – дымовой оптико-электронный линейный;
АСПИР. – аспирационный дымовой извещатель;
Х – только ручной пожарный извещатель.

В некоторых случаях рекомендуется из одного извещателя формировать два виртуальных извещателя с различными режимами. Например, аналоговая информация от дымового-теплового извещателя может обрабатываться с использованием алгоритма HPO, и дополнительно текущие значения температуры обрабатываются по классу A1R теплового извещателя. Жирным шрифтом выделены типы извещателей и режимы, наибольшим образом соответствующие данному объекту и условиям эксплуатации. Буквы в скобках определяют рекомендуемые настройки чувствительности: (H) – высокая, (N) – нормальная, (L) – низкая. В извещателях пламени переключение чувствительности в процессе эксплуатации не используется. Знаком # отмечен режим, который не одобрен LPCB. Режимы «день» и «ночь» соответствуют рабочим и нерабочим часам с соответствующими изменениями условий эксплуатации. В простейшем случае смена режима заключается в изменении чувствительности для обеспечения требуемой достоверности сигнала «пожар».
Пустые ячейки таблицы соответствуют несовместимым классам помещений и видам пожарной нагрузки. Например, в чистых зонах не могут храниться пыльные виды пожарной нагрузки.


В заключение этой части статьи необходимо отметить, что только использование адресно-аналоговых извещателей позволяет использовать все возможности для раннего обнаружения очага при отсутствии ложных тревог и реализовать оптимальные алгоритмы обработки аналоговых значений контролируемых факторов. Более простые адресные пороговые системы в силу своего построения имеют значительные ограничения, хотя некоторые производители ошибочно называют их 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».
Соответственно, дымовой адресно-аналоговый извещатель характеризуется диапазоном измерения контролируемого фактора, а не порогом срабатывания. Аналогично тепловой адресно-аналоговый извещатель не имеет класса, он только отслеживает с высокой точностью температуру окружающей среды, а в адресно-аналоговой панели проводится ее анализ по классу А1R, либо по классу A2S, либо по классу В и т. д. в соответствии с конфигурацией системы режим обработки. Результаты экспериментальных исследований по стандартным тестовым очагам продемонстрировали высокую эффективность экспертных алгоритмов Fast Lodgic и High Performance Optical, их использование позволяет сократить время обнаружения тестового очага TF5 с 105–130 с до 15–19 с.

Продолжение следует

Источник: http://www.tzmagazine.ru