Нашей организацией на территории Воронежской области выполнен монтаж оборудования и программных средств системы раннего обнаружения лесных пожаров. На территориях Воронежской, Тамбовской и Липецкой областях осуществляется техническое сопровождение функционирования данных программно-аппаратных комплексов в интересах территориальных органов МЧС России и органов управления Лесного хозяйства.

Описание комплекса

Информационная система «Лесной Дозор» — это программно-аппаратный комплекс для мониторинга леса и раннего обнаружения лесных пожаров.

Архитектура системы мониторинга леса и раннего обнаружения лесных пожаров «Лесной Дозор»

Система «Лесной Дозор » состоит из двух частей: аппаратной и программной. Аппаратная часть — это сеть управляемых датчиков наблюдения (видеокамер, тепловизионных датчиков, инфракрасных камер). Программная часть — это специальное программное обеспечение (ПО), с помощью которого заказчик осуществляет мониторинг лесов в режиме реального времени и определяет координаты возгораний. Последнее предполагает, что система может обнаруживать огонь на предпожарной стадии — стадии возгорания, что на практике позволяет предупреждать чрезвычайные ситуации.

Для функционирования системы используется уже существующая инфраструктура мобильных операторов (сотовые вышки, аппаратура связи и обслуживающие команды). Т.к. система легко масштабируется и расширяется, она пригодна для обнаружения лесных пожаров как на небольших территориях, так и на больших площадях.

Характеристики системы

• Возможная ошибка определения координат очага возгорания – до 250 метров.
• Радиус обзора одной точки мониторинга – до 30 километров.
• Точность определения направления на очаг возгорания – 0.5°
• Время для обзора одной точки – до 10 минут. Зависит от производительности сервера заказчика.
• Интеграция и учет метеорологических данных.
• Интеграция и учет спутниковых данных.
• Интеграция данных из сторонних информационных систем.
• Возможность оперативного масштабирования и расширения системы для увеличения площади мониторинга.
• Неограниченное число пользователей с доступом к системе.
• Возможность оперативного получения информации на мобильные устройства.
• Автоматическое обнаружение потенциально опасных объектов: дыма и пламени.

Сиcтема работает на основе современных технологий:

• компьютерного зрения;
• IP видеонаблюдения;
• беспроводной широкополосной связи;
• геоинформационных систем (ГИС);
• клиент-серверных Интернет-приложений.

Система распределенного видеомониторинга «Лесной Дозор» состоит из следующих элементов:

• Распределенная система видеокамер
• Каналы связи, соединяющие видеокамеры с сетью Интернет
• Сервер системы «Лесной Дозор » подключенный в сеть Интернет
• Программное обеспечение сервера системы «Лесной Дозор »
• Оборудование автоматизированного рабочего места оператора
• Программное обеспечение «Лесной Дозор » автоматизированного рабочего места

Роботизированный сервер

Роботизированный сервер — это сервер системы «Лесной Дозор «, который осуществляет ряд ключевых функций, а именно:

• управляет сетью видеокамер (датчиков) и осуществляет при их помощи видеонаблюдение территории, в том числе на основе заданных маршрутов патрулирования;
• управляет подсистемой компьютерного зрения для поиска дыма и огня;
• предоставляет рекомендации пользователю, информируя его о наличии потенциально опасных очагов возгорания.

Умная точка мониторинга

При установке системы иногда возникают ситуации, когда скорость Интернет-соединения чрезвычайно мала (меньше 512 Кбит/сек.) и передача видео данных в центр контроля затруднена. Чтобы решить эту проблему, наши специалисты используют концепцию «умной точки мониторинга».

Смысл концепции заключается в том, что основная часть данных с видеокамер обрабатывается ещё до того, как оказывается в Сети и передаётся в центр контроля. Осуществляется это благодаря специальным мини-серверам, «прикреплённым» к каждой конкретной точке мониторинга. Именно на мини-серверах осуществляется предварительный анализ медиа-информации и отсеивается «информационный шум».

Как следствие, даже через слабый Интернет оператор получает всё тот же архив потенциально опасных объектов (ПОО), что и при стандартной схеме передачи медиа данных.

Это позволяет заказчику избегать затрат на дорогостоящие каналы связи или в случаях, когда в этой местности доступ к качественному Интернет-соединению крайне затруднён.

Функционал системы «Лесной Дозор»

Возможности системы обеспечивают проведение видеомониторинга леса вблизи населённых пунктов в режиме реального времени.

Функционал системы «Лесной Дозор » позволяет осуществлять следующие действия:

• Получать доступ к системе из любого центра контроля, при наличии подключения в сеть Интернет на требуемой скорости с достаточным количеством трафика.
• Возможность выбора любой доступной камеры для получения с нее видеоизображения.
• Менять ориентацию камеры, как по азимуту, так и по высоте, менять приближение камеры.
• Устанавливать параметры получаемого с камеры видеоизображения, такие как разрешение и качество изображения (величина сжатия).
• Изменять параметры используемого камерой инфракрасного фильтра для достижения приемлемых условий видимости в различных условиях.
• Возможность получения информации о текущей ориентации камеры относительно севера (азимут) в виде числа и указания направления.
• Получать информацию о текущем приближении камеры в виде числа и сектора обзора.
• Возможность представления информации о местоположении видеокамер и их текущей ориентации.
• Возможность управления камерой с помощью программных алгоритмов.
• Возможность сохранения и доступа к сохраненным ориентациям камеры (привязкам) на заранее заданные объекты, например пожароопасные объекты, естественные ориентиры и т.д.
• Формировать маршруты патрулирования, предназначенные для автоматического сканирования заданной территории.
• Запускать маршруты патрулирования по отдельности для выбираемых камер, а также последовательно несколько маршрутов на различных камерах путем формирования списка маршрутов для просмотра.
• Запускать одновременно до четырех маршрутов патрулирования в одном окне, предназначенном для обзорного мониторинга сразу нескольких камер (требуется высокая пропускная способность каналов связи).
• Возможность зациклить просмотр одного маршрута или группы маршрутов.
• Возможность автоматического отключения приложения при долгосрочном отсутствии активности пользователя.
• Сохранять текущее изображение с камеры в виде картинки и в виде видеофайла для дальнейшего просмотра и анализа.
• Возможность автоматического обновления с минимальным участием пользователя для добавления новой функциональности и устранения программных ошибок в любом месте размещения.
• Возможность работы нескольких пользователей с одной камерой в режиме разделения по времени с помощью механизма блокировок управления и просмотра.
• Возможность маркировки различных объектов, предназначенных для выполнения процедур по мониторингу леса (населенные пункты, ориентиры и т.д.).
• Возможность отображения на видеоизображении, поступающем с камеры, объектов, попадающих в область обзора с обозначением типа объекта.
• Определять направление на видимый пожар при видимости с одной камеры с точностью 0,5 градуса и осуществлять маркировку данного объекта.
• Определять точные географические координаты видимого не менее чем с 2-х камер пожара с точностью 250м и отображать его в информационной базе.
• Возможность определения квартала по географическим координатам.
• Возможность представления информации о текущей пожарной обстановке на мобильном телефоне.
• Определять координаты пожара на основе информации поступающей от системы наземного мониторинга – с пожарно-наблюдательных вышек. Осуществлять маркировку пожара.
• Возможность корректировки ориентации камеры при её физическом смещении, для сохранения всех привязок ориентации камеры.
• Возможность представления в едином информационном блоке информации с различных информационных источников (метеорологические данные, данные с системы спутникового мониторинга и др.).
• Возможность автоматического обнаружения очагов возгорания системой и сигнализации оператору при просмотре маршрутов патрулирования (требуется высокая производительность процессора).
• Возможность автоматического обнаружения очагов возгорания системой и сигнализации оператору при выполнении мониторинга в ручном режиме (требуется высокая производительность процессора).
• Автоматическое обнаружение очагов возгорания и сохранение фотоинформации и информации о направлении на потенциально опасный объект в архиве.
• Предоставление доступа к архиву потенциально опасных объектов, обнаруженных автоматической системой, с возможностью уточнения.
• Возможность обмениваться оперативными сообщениями о сложившейся ситуации с другими операторами и группами операторов в рамках выполнения задач по обнаружению и ликвидации пожаров.
• Получать уведомления, указания, рекомендации от администраторов системы по вопросам функционирования компонентов продукта.

Комплекс программного обеспечения

Программная часть написана на платформе.NET с использованием MS SQL Express и представляет собой микро-сервисную архитектуру. Программно-аппаратная часть имеет систему распределенных серверов плюс сервер для хранения головных баз данных. Система имеет блок раннего обнаружения пожаров, написанный на C++ и встроенный в так называемый камера контроллер. Система представляет дружественный интерфейс и обладает широким функционалом, а именно

• Круглосуточное патрулирование камерой территории лесного массива по проложенным маршрутам;
• Автоматическое определение пожароопасного объекта;
• Определение расстояния до пожароопасного объекта, прокладка до него маршрута;
• Возможность присваивания различных категорий пожароопасному объекту;
• Хранение роликов в соответствии с пожароопасным объектом;
• Хранение архива всех объектов присутствующих в программе;
• Визуализация сил и средств тушения пожаров;
• Поддержка квартальных карт;
• Много сервисных функций
• Комплекс “Лесной дозор” в настоящее время поставляется как декстопная так и веб-версия.

Каналы передачи тревожного сигнала

• Интернет
• Мобильные сети
• Встроенная система оповещения

Информирование всех необходимых служб

• Департаменты Лесного дозора
• Администрации городов и поселков
• Районные администрации
• Экологические службы

ООО «ДСК» © 2017 г., Нижний Новгород

Стоимость ущерба от пожара даже в отдельно взятом помещении может достигать внушительных сумм. Например, когда в помещениях находится оборудование, цена которого значительно превышает расходы на устройство пожарной защиты. Традиционные способы тушения огня в этом случае непригодны, поскольку их использование грозит не меньшим ущербом, чем сам пожар.

Именно поэтому растет потребность в системах раннего обнаружения возгорания, которые смогут выявить признаки огня в зачаточной стадии и принять оперативные меры по его предотвращению. Аппаратура раннего обнаружения пожара выполняет свои функции за счет сверхчувствительных датчиков. Это датчики температуры, дыма, а также химические, спектральные (реагирующие на пламя) и оптические. Все они являются частью единой системы, направленной на раннее обнаружение и сверхоперативную локализацию возгорания.

Важнейшую роль здесь играет свойство устройств раннего обнаружения пожара по постоянному мониторингу химического состава воздуха. При горении пластмассы, оргстекла, полимерных материалов состав воздуха резко изменяется, что и должна зафиксировать электроника. Для подобных целей широко применяются полупроводниковые газочувствительные сенсоры, материал которых способен изменять электрическое сопротивление от химического воздействия.

Системы с использованием полупроводников все время совершенствуются, рынок полупроводников постоянно растет, о чем свидетельствуют показатели финансовых рынков. Современные полупроводниковые сенсоры способны уловить минимальные концентрации веществ, выделяемых при горении. В первую очередь это водород, оксид и диоксид углерода, ароматические углеводороды.

На обнаружении первых признаков пожара работа систем пожаротушения только начинается. Аппаратура обнаружения действует четко и быстро, заменяя собой нескольких человек и исключая человеческий фактор при тушении огня. Эти устройства в идеальном случае связаны со всеми инженерными системами здания, которые могут ускорить или замедлить распространение пожара. Система раннего обнаружения при необходимости полностью отключит вентиляцию помещения, в необходимом количестве - элементы электроснабжения, включит тревогу, обеспечит своевременную эвакуацию людей. И самое главное - запустит комплекс пожаротушения.

На самых ранних стадиях потушить огонь намного легче, чем на последующих, и на это может уйти всего несколько минут. Тушение пожара на зачаточных стадиях может производиться с помощью методов, исключающих физическое разрушение объектов, находящихся в помещении. Таким методом является, например, тушение с помощью замены кислорода на негорючий газ. В этом случае сжиженный газ при переходе в летучее состояние понижает температуру в помещении или на конкретном участке, а также подавляет реакцию горения.

Противопожарные двери - неотъемлемая часть любой системы пожарной безопасности. Это - элемент конструкции, препятствующий распространению пожара в соседние помещения в течение определенного времени.

Устройства раннего обнаружения возгорания обязательны в первую очередь для обеспечения безопасности людей. Необходимость их доказана многочисленным и горьким опытом. Пожар - одно из самых непредсказуемых стихийных бедствий, о чем говорит вся история человеческой цивилизации. В наше время этот фактор не стал менее актуальным. Напротив, сегодня даже локальное возгорание может нанести катастрофические убытки, связанные с выходом из строя дорогостояшего оборудования и техники. Именно поэтому выгодно вложить деньги в такую систему раннего обнаружения.

Как известно, день простоя дата-центра обходится в десятки, а то и в сотни миллионов долларов. Для непрерывной работы дата-центр должен быть защищен от многих опасностей, в том числе и от пожаров. В крупных американских и европейских ЦОДах для этого активно используют аспирационные системы раннего обнаружения возгораний.

Специфика пожарообнаружения в ЦОДах

Дата-центр - это высокотехнологичное сооружение, потребляющее больше электроэнергии, чем обычный офис. Важное требование к дата-центрам - поддержание определенной температуры воздуха в помещении. Этой цели служит специальная система кондиционирования, с помощью которой создаются внутренние воздушные потоки между стойками и внутри них, обеспечивающие отвод избыточного тепла и комфортную температуру для работы оборудования.

Такая сложная система кондиционирования требует специального подхода к пожарообнаружению. Дело в том, что при наличии сильных воздушных потоков обычные пожарные извещатели для обнаружения дыма или теплового излучения малоэффективны. Дым, подгоняемый воздушными потоками, может не попасть в дымовую камеру извещателя. И если он все же попадает в камеру, то к этому моменту в помещении достигнута предельная концентрация дыма, так что когда срабатывает извещатель, распространение огня уже неизбежно. Поэтому в современных дата-центрах используют активные аспирационные системы пожарной сигнализации.

В настоящее время аспирационные системы пожарной сигнализации выпускают только за рубежом; основные их производители - компании Bosch, Safe Fire Detection, Securiton, System Sensor и Xtralis (ей принадлежат марки оборудования Vesda и Icam, последняя недавно была куплена ею).

Системы данного класса, например, Vesda и Icam от Xtralis, Titanus компании Bosch Security или аспирационные извещатели System Sensor одноименной компании, уже используются во многих странах мира на объектах такого типа, в том числе и в России.

Историческая справка В 1967 г. американские исследователи Алквист и Чарлсон (Ahlquist & Charlson) впервые создают прибор нефелометр для измерения прозрачности воздуха и степени его загрязнения, позволяющий контролировать содержание углекислого газа на городских улицах. Это устройство было усовершенствовано и выпущено на рынок в США. В 1970 г. австралийское содружество CSIRO использовало нефелометр в исследованиях лесных пожаров. Немногим позже в CSIRO обратился главный департамент почты APO с заказом на изучение проблемы предотвращения пожаров в почтовых службах. Целью исследования было найти наиболее подходящую технологию для защиты от пожаров телефонных станций, компьютерных комнат и кабельных туннелей. Источниками риска на этих объектах были кабели, которые разогревались от электрического тока или от горячих пластин. В этом исследовании CSIRO использовало нефелометры, с помощью которых контролировали степень задымления в вентиляционных каналах. Впоследствии данное исследование дало толчок к разработке высокочувствительного прибора, способного обнаруживать задымление на ранней стадии пожара. Выход усовершенствованной версии этого прибора на рынок стал огромным скачком в развитии систем раннего обнаружения задымления.

Следует отметить, что в требованиях некоторых международных страховых компаний уже прописывается использование систем раннего обнаружения пожара, в том числе и как средства снижения страховых выплат. А в регламентах крупнейших международных ИТ-компаний система раннего обнаружения пожара является частью системы пожарной безопасности.

Принцип работы

Аспирационные системы - это системы раннего обнаружения пожара. Как правило, они имеют модульную архитектуру, которая позволяет адаптировать систему к конкретным условиям эксплуатации и планировке здания. Основные компоненты такой системы - трубопровод для забора воздуха из контролируемой области и сам извещатель, который можно разместить в любом месте внутри защищаемого помещения или вне его.

В качестве трубопровода обычно используют трубы ПВХ. С помощью переходников, уголков, тройников и других аксессуаров можно создавать гибкие сети трубопроводов для забора воздуха с учетом особенностей каждого отдельно взятого помещения. При этом сам аспирационный извещатель создает вакуум в системе трубопровода, чтобы обеспечить непрерывный забор воздуха из контролируемой области через специально сделанные отверстия. Эти активно получаемые образцы воздуха проходят через камеру детекции, в которой проверяются на содержание в них частиц дыма. Кроме того, например, в системе VESDA, из пробы воздуха сначала удаляются пыль и загрязнения с помощью встроенного фильтра, а потом проба подается в камеру аспирационного извещателя. Это предотвращает загрязнение оптических поверхностей камеры.

Проба воздуха поступает в калиброванную камеру извещателя, в которой через нее проходит луч лазера. При наличии в воздухе частиц дыма наблюдается рассеивание света внутри камеры, и это немедленно обнаруживается высокочувствительной приемной системой (рис. 1). Затем сигнал обрабатывается и отображается на гистограммном дисплее, пороговых индикаторах срабатывания сигнализации и/или графическом дисплее. Чувствительность извещателя можно регулировать, а поток воздуха непрерывно контролируется на предмет обнаружения повреждений трубопровода.

Аспирационные извещатели условно делят на две категории. Первая - извещатели типа PIB (Point in the box), в которых в качестве камеры детекции используют обычные дымовые датчики повышенной чувствительности, например, ASD-Pro или LASD компании System Sensor с чувствительностью от 0,03 до 3,33%/м. Вторая группа - аспирационные извещатели типа VESDA, Icam или Titanus, которые имеют собственные встроенные камеры детекции дыма с диапазоном чувствительности от 0,005 до 20%/м у VESDA, от 0,001 до 20%/м у Icam и от 0,05 до 10%/м у Titanus. Мы рассмотрим только извещатели второй группы, поскольку именно они имеют наибольший диапазон чувствительности по сравнению с PIB, что позволяет детектировать пожар еще на стадии плавления провода и устанавливать наиболее высокий порог для запуска системы газового пожаротушения помещений дата-центров.

Особенности и преимущества

Классические системы пожарной сигнализации не срабатывают, пока не начнется тление или не появится огонь. На этом этапе возгорания борьба с пожаром уже становится сложным делом. Важнейшее преимущество аспирационных систем заключается в том, что они обнаруживают зарождающийся огонь и обеспечивают раннее оповещение о пожаре. Интеллектуальный процессор камеры детекции дыма анализирует полученные данные и принимает решение о том, соответствуют ли они каким-либо типичным моделям пожара. При этом внешние факторы, которые могут стать причиной ложных срабатываний, подавляются.

Итак, в чем же основные преимущества аспирационных систем?

1. Надежное обнаружение возгорания для ран-него предупреждения. Высокочувствительные датчики определяют возгорание на самой ранней его стадии - в фазе пиролиза, еще до распространения видимых частиц дыма (например, когда начинает оплавляться провод или другой электронный элемент оборудования). В большинстве случаев такие системы предотвращают значительный материальный ущерб, поскольку быстро выявляют вышедший из строя элемент, который можно обесточить, не дав зарождающемуся пожару перейти в активную фазу. Кроме того, аспирационные системы позволяют не вводить в действие систему активного (как правило, газового) пожаротушения и экономят средства, необходимые для перезарядки газовых баллонов.

2. Сокращение числа ложных срабатываний. Благодаря интеллектуальной обработке сигнала с датчиков в аспирационных системах подавляются внешние факторы, например, пыль, сквозняки или электрические помехи, которые часто становятся причиной ложных тревог. Это обеспечивает более высокую чувствительность и надежность работы системы даже в помещениях с высокими потолками или экстремальными температурами, а также в условиях загрязненности или высокой влажности.

3. Быстрый монтаж и простое обслуживание. Извещатели можно установить в любом месте как снаружи, так и внутри помещения, чтобы специалистам по обслуживанию было удобнее получить к ним доступ. Аспирационные системы незаметны в помещении, а их обслуживание не требует высокой квалификации. Информация о всех неисправностях, таких как повреждение трубопровода, загрязнение фильтра и т.д., выводится на экран дисплея. Таким образом, персоналу не приходится тратить много времени на выявление неисправности системы, ее можно обслуживать по мере поступления информации.

Основное и принципиальное отличие аспирационных систем от обычных систем с пассивными датчиками дыма - активный забор проб воздуха из коммуникационных и серверных шкафов дата-центра, посредством встроенного вентилятора, работающего по принципу пылесоса. Другим важным отличием является более высокая чувствительность извещателей, что позволяет обнаруживать частицы дыма, невидимые для человеческого глаза, с концентрацией от 0,005%/м у системы VESDA, от 0,001% у Icam или от 0,05% у Titanus.

Немаловажная особенность - наличие встроенного (как у системы VESDA) и/или внешнего фильтра, где очищается всасываемый воздух. Такие фильтры позволяют эксплуатировать аспирационные системы в сильно загрязненных помещениях без постоянной очистки или замены лазерных камер, что, в свою очередь, увеличивает срок службы системы и сокращает расходы на ее обслуживание.

Области применения

В некоторых случаях применение аспирационных систем приносит ощутимый результат по сравнению с обычными пассивными извещателями. В первую очередь это предприятия и компании, где непрерывность производственных или бизнес-процессов имеет первостепенное значение, а простои недопустимы. Таковы, например, телекоммуникационные системы и серверные финансовых организаций, коммунальные объекты и медицинские стерильные помещения (операционные), энергетические и транспортные системы. Аспирационные системы полезны и тогда, когда необходимо исключить ложное срабатывание системы активного пожаротушения, приводящее к большим затратам времени и средств на восстановление объекта.

Аспирационные системы предпочтительны в помещениях, где обнаружение дыма затруднено, например, при интенсивных воздушных потоках или в высоких атриумных пространствах (торговые центры, спортивные залы, театры, музеи и т.д.). Их используют и в помещениях, где доступ для технического обслуживания невозможен или затруднен; они оптимальны для защиты пространства за подвесным потолком и под фальшполом, лифтовых шахт, производственных зон, воздуховодов, а также тюрем и других мест содержания под стражей. Еще одна сфера применения - в экстремальных условиях окружающей среды: при сильной запыленности, загазованности, влажности, очень высоких или очень низких температурах (например, на электростанциях, бумажных или мебельных фабриках, в автомастерских, шахтах). И наконец, аспирационные системы используют, если важно сохранить дизайн помещения и средства обнаружения задымления требуется скрыть.

Построение аспирационной системы в ЦОДе

Как правило, оборудование дата-центров находится в закрытых шкафах, поэтому наиболее эффективным решением для защиты этих зон является отбор проб из шкафов. В случае аспирационных систем в дата-центрах трубки с всасывающими отверстиями проводят поверх стоек с установленным оборудованием. Гибкая система трубок позволяет отбирать пробы как над шкафами, так и внутри них с помощью капилляров, обеспечивая максимально надежное обнаружение дыма в полностью закрытых шкафах, равно как и в шкафах с верхней вентиляцией (рис. 2).

Сколько стоит зашита от пожара Стоимость решения для пожарной защиты конкретного дата-центра зависит от объема и площади помещения, а также от числа отдельно защищаемых компонентов систем. В любом случае эта стоимость не превышает 1% от стоимости оборудования, установленного в дата-центре. Например, цена 15-канального извещателя Icam, способного защитить 15 стоек с оборудованием, составляет 10—11 тыс. евро, прибор VESDA VLP, который может защитить до 2000 кв.м., стоит 4—5 тыс. евро, а Titanus защищает до 400 кв.м. и стоит 2000—4000 евро.

Активное всасывание воздуха и последующий его анализ на содержание частиц дыма в аспирационной камере дает возможность построить систему таким образом, чтобы потоки воздуха в помещении не влияли на обнаружение задымления. Например, с помощью датчика Icam можно защитить до 15 стоек, проложив в каждую из них отдельную трубку-капилляр, а также обеспечить адресность, определяя место возгорания с точностью до отдельного шкафа. Принцип работы датчика Icam - поочередный забор воздуха из каждой трубки и дальнейший его анализ на содержание частиц дыма в камере детекции.

У системы Titanus есть функция ROOM-IDENT, которая обеспечивает раннее обнаружение возгораний и определение их местонахождения. Один извещатель может контролировать до пяти помещений или пяти стоек при прокладке только одной трубки. Процесс определения источника возгорания системой ROOM-IDENT включает четыре этапа, а результат отображается на извещателе.

Этап 1 (обычный режим): трубопровод используется для забора и оценки образцов воздуха в нескольких помещениях.

Этап 2 (раннее обнаружение возгорания): всасывание и анализ воздуха. При наличии дыма немедленно включается тревожный сигнал для раннего реагирования.

Этап 3 (обратная циркуляция): при включении тревожного сигнала всасывающий вентилятор выключается и включается второй, нагнетательный вентилятор, выдувающий все частицы дыма из трубопровода в противоположном направлении.

Этап 4 (определение местонахождения): после продувки трубопровода направление движения воздуха снова меняется. На основании замеров времени, которое потребовалось частицам дыма, чтобы достичь модуля детекции, система определяет местонахождение возгорания.

Используя гибкую систему трубопроводов, с помощью одного датчика VESDA можно, например, контролировать пространство не только над стойками, но и за фальшпотолком и фальшполом, а также кабельные лотки, которые есть в любом дата-центре и часто являются источником пожара. Кроме того, извещатели системы VESDA встраиваются в rack-стойку, что экономит место и обеспечивает конструктивную однотипность всего оборудования в дата-центре.

Еще один ключевой момент организации надежной системы пожарообнаружения - забор воздуха непосредственно у решетки приточно-вытяжной вентиляции помещения. Появившийся дым неизбежно попадает в воздушный поток, поэтому установка системы труб с заборными отверстиями на решетке возврата воздуха системы циркуляции обеспечивает моментальное обнаружение зарождающегося пожара на самой ранней стадии.

Забор проб воздуха непосредственно рядом с решеткой вытяжной вентиляции позволяет уловить в воздухе частицы дыма даже в том случае, если создаваемые воздушные потоки миновали все остальные заборные отверстия трубок в помещении. Это связано с тем, что через вытяжную вентиляцию циркулирует весь воздух, содержащийся в помещении, а значит, ни одна частица дыма, содержащаяся в воздухе, не пройдет мимо заборного отверстия (рис. 3).

Возможность установки различных уровней пожарной опасности позволяет запрограммировать систему на соответствующие реакции на разных этапах развития пожара, например, на отключение оборудования систем кондиционирования или запуск систем активного пожаротушения. Например, можно установить несколько порогов предтревоги или самую высокую чувствительность - для определения момента плавления элементов оборудования. При превышении данного порога чувствительности сигнал предтревоги будет передан на пожарный пост, чтобы персонал идентифицировал место плавления и отключил питание оборудования, предотвратив распространение пожара.

Можно также установить среднюю чувствительность, и при этом система будет определять момент сильного задымления помещения, когда сложно найти место или оборудование, являющееся причиной задымления. При превышении данного порога чувствительности можно запрограммировать систему на отключение кондиционеров. Самую низкую чувствительность устанавливают для уровня задымленности помещения, когда предотвратить дальнейшее распространение пожара невозможно без систем активного пожаротушения. При достижении данного порога чувствительности программируется включение системы газового пожаротушения (рис. 4).

Включение систем пожаротушения - это второй этап предотвращения распространения пожара в дата-центре, когда развитие пожара уже невозможно остановить с помощью простых действий: отключив задымившийся сервер, системы кондиционирования и т.д. Для активного тушения пожара применяются, как правило, газовые системы пожаротушения, использующие два принципа организации пожаротушения в дата-центре. Первый - это общее газовое пожаротушение, когда проводится тушение общей площади ЦОДа. Второй - стоечное газовое пожаротушение, когда тушат отдельно взятую стойку. Последний принцип применяется для стоек с оборудованием особого назначения, когда потеря данных обойдется дороже установки и эксплуатации системы пожаротушения. Но это уже тема отдельной статьи.

  

Своевременное обнаружение возгорания в дата-центре может предотвратить потерю оборудования и важнейших данных, а также вынужденные простои, сопряженные с финансовыми и материальными затратами для компании. Вложение средств в надежную систему пожарной сигнализации дата-центров гарантирует организации защиту от будущих расходов на восстановление электронного оборудования и потерянной в пожаре информации. Иногда эти финансовые потери несравненно больше, чем затраты на систему обнаружения возгорания на ранней стадии.

К сожалению, у нас далеко не все так же понимают тех преимуществ, которые дают адресно-аналоговые системы, а некоторые вообще сводят их достоинства к "заботе о курильщиках". Поэтому давайте так же раз посмотрим, что же все-таки нам дают адресно-аналоговые системы.

Важно не только вовремя обнаружить, но и вовремя предупредить

Напомню, что различают три класса систем пожарной сигнализации: неадресные, адресные, адресно-аналоговые.

В неадресных и адресных системах "решение о пожаре" принимается непосредственно самим извещателем и затем передается на приемно-контрольный прибор.

Адресно-аналоговые системы являются по своей сути телеметрическими системами. На приемно-контрольный прибор передается значение контролируемого извещателем параметра (температура, задымленность в помещении). Приемно-контрольный прибор постоянно отслеживает состояние окружающей среды во всех помещениях здания и на основании этих данных принимает решение не только о формировании сигнала "Пожар", но и сигнала "Предупреждение". Особо подчеркнем, что "решение" принимает не извещатель, а приемно-контрольный прибор. Теория гласит, что если построить график интенсивности пожара в зависимости от времени, то он будет иметь вид типа параболы (рис. 1). На начальном этапе развития пожара его интенсивность невелика, затем она возрастает и далее наступает лавинообразный цикл. Если бросить непотушенный окурок в корзину с бумагами, сначала будет наблюдаться их тление с выделением дыма, затем появится пламя, оно перекинется на мебель и далее начнется интенсивное развитие пожара, с которым справиться уже непросто.

Получается, что если возгорание выявлено на ранней стадии, его легко ликвидировать с помощью стакана воды или обычного огнетушителя и ущерб от него будет минимален. Именно это и позволяют сделать адресно-аналоговые системы. Если, например, неадресный (или адресный) тепловой извещатель обеспечивает формирование сигнала "Пожар" при температуре 60 °С, то до достижения этого значения дежурный не видит на приемноконтрольном приборе никакой информации о том, что происходит в помещении. А все - таки это предполагает уже значительный очаг пожара. Аналогичная ситуация наблюдается и с дымовыми извещателями, где должен быть достигнут необходимый уровень задымленности.

Адресное не значит адресно-аналоговое

Адресно-аналоговые системы, постоянно контролируя состояние среды в помещении, немедленно выявляют начавшееся изменение температуры или задымленности и выдают дежурному предупреждающий сигнал. Поэтому адресно-аналоговые системы обеспечивают раннее обнаружение пожара. Это значит, что пожар легко ликвидировать с минимальным ущербом для здания.

Подчеркнем, что "водораздел" находится не м. неадресными системами, с одной стороны, и адресными и адресно-аналоговыми – с другой, а м. адресно-аналоговыми и остальными системами.

В реальных адресно-аналоговых приборах имеется принцип. возможность индивидуально задавать не только уровни формирования сигналов "Пожар" и "Предупреждение" для каждого извещателя, но и определять логику их совместной работы. Другими словами, мы получаем в руки инструмент, позволяющий оптимальным образом формировать систему раннего обнаружения пожара для каждого объекта с учетом его индивидуальных особенностей, т.е. мы имеем принцип. возможность оптимально строить систему пожарной безопасности объекта.

Попутно решается так же ряд важных задач, например контроль работоспособности извещателей. Так, в адресно-аналоговой системе в принципе не может быть неисправного извещателя, не выявленного приемно-контрольным прибором, так как все время извещатель должен передавать определенный сигнал. Если к этому добавить мощную самодиагностику самих извещателей, автоматическую компенсацию запыленности и выявление запыленных дымовых извещателей, то становится очевидным, что эти факторы только повышают эффективность адресно-аналоговых систем.

Основные особенности

Важным компонентом адресно-аналоговых приборов является построение шлейфов сигнализации. протокол работы шлейфа является ноухау фирмы и составляет коммерческую тайну. Вместе с тем именно он во многом определяет характеристики системы. изучим наиболее характерные особенности адресно-аналоговых систем.

Число извещателей в шлейфе

Обычно оно составляет от 99 до 128 и ограничено энергетическими возможностями организации питания извещателей. В ранних моделях адресация извещателей производилась с помощью механических переключателей, в более поздних моделях переключатели отсутствуют, а адрес заносится в энергонезависимую память датчика.

Кольцевой шлейф сигнализации

В принципе большинство адресноаналоговых приборов способны работать и с радиальным шлейфом. но есть вероятность "потерять" большое количество извещателей из-за обрыва шлейфа. Поэтому кольцевой шлейф – средство повышения живучести системы. При его обрыве прибор формирует соответствующее извещение, но обеспечивает работу с каждым полукольцом, сохраняя тем самым работоспособность всех извещателей.

Устройства локализации коротких замыканий

Это тоже средство повышения "живучести" системы. Обычно данные устройства устанавливаются через 20–30 извещателей. При коротком замыкании в шлейфе ток в нем возрастает, что фиксируется двумя устройствами локализации, и неисправный участок отключается. из строя выходит лишь сегмент шлейфа м. двумя устройствами локализации коротких замыканий, а вся остальная его часть остается работоспособной за счет кольцевой организации подключения.

В современных системах встроенным устройством локализации коротких замыканий оснащен каждый извещатель или модуль. При этом за счет существенного снижения цен на электронные компоненты стоимость датчиков фактически не увеличилась. Такие системы практически не страдают от коротких замыканий шлейфов.

Стандартный набор извещателей

Он, включает в себя дымовой оптоэлектронный, тепловой максимальной температуры, тепловой максимально-дифференциальный, комбинированный (дымовой плюс тепловой) и ручной извещатели. Этих извещателей обычно достаточно, чтобы защитить основные виды помещений в здании. Некоторые производители дополнительно предлагают и достаточно экзотические виды датчиков, например, адресно-аналоговый линейный извещатель, оптический дымовой извещатель для помещений с высоким уровнем загрязнения, оптический дымовой извещатель для взрывоопасных помещений и др. Все это расширяет сферу применения адресно-аналоговых систем.

Модули контроля неадресного подшлейфа

Они позволяют использовать неадресные извещатели. Это сокращает стоимость системы, но при этом, естественно, свойства, присущие адресно-аналоговой аппаратуре, теряются. В ряде случаев такие модули могут с успехом использоваться для подключения обычных линейных дымовых извещателей или создания взрывобезопасных шлейфов.

Модули управления и контроля

Они включаются непосредственно в шлейфы сигнализации. Обычно число модулей соответствует числу извещателей в шлейфе, а их адресное поле является дополнительным и не накладывается на адреса извещателей. В некоторых системах адресное поле извещателей и модулей является общим.

Общее количество подключенных модулей может составлять несколько сотен. Именно это свойство и позволяет на базе адресно-аналоговой системы пожарной сигнализации СПС осуществить интеграцию систем автоматической пожарной защиты здания (рис. 2).

При интеграции осуществляется управление исполнительными устройствами и контроль их срабатывания. Количество точек контроля и управления как раз и составляет несколько сотен.

Разветвленная логикаформирования управляющихсигналов

Это непременный атрибут адресноаналоговых приемно-контрольных приборов. Именно мощные логические функции обеспечивают построение единой системы автоматической пожарной защиты здания. Среди этих функций и логика формирования сигнала "Пожар" (например, по двум сработавшим извещателям в группе), и логика включения модуля управления (например, при каждом сигнале "Пожар" в системе или при сигнале "Пожар" в данной группе), и принцип. возможность задания временных параметров (например, при сигнале "Пожар" включить через время Т1 модуль управления М на время Т2). Все это позволяет эффективно строить на базе стандартных элементов даже мощные комплексы газового пожаротушения.

И не только раннее обнаружение

Сам принцип построения адресно-аналоговых систем позволяет помимо раннего обнаружения пожара получить так же ряд уникальных качеств, например, повышение помехоустойчивости системы. Поясним это на примере.

На рис. 3 представлены несколько последовательных циклов опроса (n) прибором теплового адресно-аналогового извещателя. Для простоты понимания по оси ординат отложим не длительность сигнала от извещателя, а сразу соответствующее ей значение температуры. Пусть на цикле опроса 4 прошел ложный сигнал от извещателя или искажение длительности ответа извещателя под воздействием электромагнитных помех что воспринятое прибором значение соответствует температуре 80 °С. по пришедшему ложному сигналу прибором должен быть сформирован сигнал "Пожар", т.е. произойдет ложное срабатывание аппаратуры.

В адресно-аналоговых системах этого можно избежать за счет введения алгоритма усреднения. Для примера введем усреднение по трем последовательным отсчетам. значение параметра для "принятия решения" о пожаре будет являться суммой значений по трем циклам, поделенной на 3:

• для циклов 1, 2, 3 Т=60:3=20 °С – ниже порога;
• для циклов 2, 3, 4 Т=120:3=40 °С – ниже порога;
• для циклов 3, 4, 5 Т=120:3=40 °С – ниже порога.

То есть при пришедшем ложном отсчете сигнал "Пожар" не сформирован. При этом хочется обратить особенное внимание на то, что поскольку "решение" принимает приемно-контрольный прибор, никакие пересбросы и перезапросы извещателей не нужны.

Заметим, что если пришедший сигнал не является ложным, значит на циклах 4 и 5 значение параметра соответствует 80 °С, то при данном усреднении сигнал будет сформирован, так как Т=180:3=60 °С, значит соответствует порогу формирования сигнала "Пожар".

Что в итоге?

Итак, мы убедились, что благодаря своим уникальным свойствам адресноаналоговые системы являются эффективным средством обеспечения пожарной безопасности объектов. Число извещателей в таких системах может составлять несколько десятков тысяч, что достаточно для самых грандиозных проектов.

Рынок адресно-аналоговых систем за рубежом за последние несколько лет имеет устойчивую тенденцию к росту. Доля адресно-аналоговых систем в общем объеме производства уверенно превысила 60%., массовый выпуск адресноаналоговых извещателей привел к снижению их стоимости, что явилось дополнительным стимулом к расширению рынка.

К сожалению, у нас доля адресно-аналоговых систем составляет по различным оценкам от 5 до 10%. Отсутствие системы страхования и действующие нормативы не способствуют внедрению качественной аппаратуры и часто применяется наиболее дешевая техника. Тем не менее определенные сдвиги уже наметились, и думается, что мы стоим на пороге кардинального изменения рынка. Только за последние годы стоимость оптического дымового адресно-аналогового извещателя в России уменьшилась примерно в 2 раза, что делает их более доступными. Без адресно-аналоговых систем немыслимо обеспечение безопасности высотных зданий, многофункциональных комплексов и ряда других категорий объектов.

Системы противодымнои защиты зданий: проблемы проектирования
Со счетов списывать рано

Данная система предназначена для обнаружения начальной стадии пожара, передачи извещения о месте и времени его возникновения и при необходимости включения автоматических систем пожаротушения и дымоудаления.

Эффективной системой оповещения пожарной опасности является применение систем сигнализации.

Система пожарной сигнализации должна:

Быстро выявить место возникновения пожара;

Надёжно передавать сигнал о пожаре на приёмно-контрольное устройство;

Преобразовывать сигнал о пожаре в форму, удобную для восприятия персоналом охраняемого объекта;

Оставаться невосприимчивой к влиянию внешних факторов, отличающихся от факторов пожара;

Быстро выявлять и передавать извещение о неисправностях, препятствующих нормальному функционированию системы.

Средствами противопожарной автоматики оборудуют производственные здания категорий А, Б и В, а также объекты государственной важности.

Система пожарной сигнализации состоит из пожарных извещателей и преобразователей, преобразующих факторы появления пожара (тепло, свет, дым) в электрический сигнал; прёмно- контрольной станции, передающей сигнал и включающей световую и звуковую сигнализацию; а также автоматические установки пожаротушения и дымоудаления.

Обнаружение пожаров на ранней стадии облегчает их тушение, что во многом зависит от чувствительности датчиков.

Извещатели, или датчики, могут быть различных типов:

- тепловой пожарный извещатель – автоматический извещатель, который реагирует на определённое значение температуры и (или) скорость её нарастания;

- дымовой пожарный извещатель – автоматический пожарный извещатель, который реагирует на аэрозольные продукты горения;

- радиоизотопный пожарный извещатель – дымовой пожарный извещатель, который срабатывает вследствие влияния продуктов горения на ионизированный поток рабочей камеры извещателя;

- оптический пожарный извещатель – дымовой пожарный извещатель, который срабатывает вследствие влияния продуктов горения на поглощение или распространение электромагнитного излучения извещателя;

- пожарный извещатель пламени – реагирует на электромагнитное излучение пламени;

- комбинированный пожарный извещатель – реагирует на два (или больше) фактора пожара.

Тепловые извещатели подразделяются на максимальные , которые срабатывают при повышении температуры воздуха или охраняемого объекта до величины, на которую они отрегулированы, и на дифференциальные , которые срабатывают при определённой скорости нарастания температуры. Дифференциальные термоизвещатели обычно могут работать также в режиме максимальных.

Максимальные термоизвещатели характеризуются хорошей стабильностью, не дают ложных тревог и имеют относительно низкую стоимость. Однако они малочувствительны и даже при размещении на небольшом расстоянии от мест возможных загораний срабатывают со значительным запаздыванием. Тепловые извещатели дифференциального типа более чувствительны, однако их стоимость высока. Все тепловые извещатели должны размещаться непосредственно в рабочих зонах, поэтому они подвержены частым механическим повреждениям.

Рис. 4.4.6. Принципиальная схема извещателя ПТИМ-1: 1 – датчик; 2 – переменное сопротивление; 3 – тиратрон; 4 – добавочное сопротивление.

Оптические извещатели подразделяются на две группы: ИК – индикаторы прямого видения , которые должны «видеть» пожар, и фотоэлектрические дымовые . Чувствительные элементы индикаторов прямого видения не имеют практического значения, так как они, как и тепловые извещатели, должны располагаться в непосредственной близости от потенциальных очагов загорания.

Фотоэлектрические дымовые извещатели срабатывают при ослаблении светового потока в подсвечиваемом фотоэлементе в результате задымления воздуха. Извещатели этого типа могут быть установлены на расстоянии нескольких десятков метров от возможного очага пожара. Пылевые частицы, взвешенные в воздухе, могут привести к ложным срабатываниям извещателей. Кроме того, чувствительность прибора заметно снижается по мере осаждения тончайшей пыли, поэтому извещатели нужно регулярно осматривать и очищать.

Ионизационные дымовые извещатели для надёжной работы необходимо не реже чем раз в две недели подвергать тщательному осмотру и проверке, своевременно удалять отложения пыли и регулировать чувствительность. Газовые детекторы срабатывают при появлении газа или увеличении его концентрации.

Дымовые извещатели рассчитаны на обнаружение продуктов сгорания в воздухе. В устройстве имеется ионизационная камера. И при попадании в неё дыма от пожара ионизационный ток уменьшается, и извещатель включается. Время срабатывания дымового извещателя при попадании в него дыма не превышает 5 секунд. Световые извещатели устроены по принципу действия ультрафиолетового излучения пламени.

Выбор типа извещателя автоматической пожарной сигнализации и места установки зависит от специфики технологического процесса, вида горючих материалов, способов их хранения, площади помещения и т.п.

Тепловые извещатели могут быть использованы для контролирования помещений из расчёта один извещатель на 10 – 25 м 2 пола. Дымовой извещатель с ионизационной камерой способен (в зависимости от места установки) обслуживать площадь 30 – 100м 2 . Световыми извещателями можно контролировать площадь около 400 – 600м 2 . Автоматические извещатели, в основном, устанавливают на потоке или подвешивают на высоте 6 – 10м от уровня пола. Разработка алгоритма и функций системы пожарной сигнализации выполняется с учётом пожарной опасности объекта и архитектурно-планировочных особенностей. В данное время применяют следующие установки пожарной сигнализации: ТОЛ-10/100, АПСТ-1, СТПУ-1, СДПУ-1, СКПУ-1 и др.

Рис. 4.5.7. Схема автоматического дымового извещателя АДИ-1: 1,3 – сопротивления; 2 – электрическая лампа; 4 – ионизационная камера; 5 – схема включения в электрическую сеть