Пожарная сигнализация

1.Введение

Для того чтобы начался  пожар, необходимо наличие в одном  месте трех элементов: горючего материала, тепла и кислорода. Сочетание  этих трех элементов в огне вызывает неуправляемую цепную реакцию. Поскольку  для горения необходимы все три  элемента, удалив один из них, можно  предотвратить возгорание или погасить огонь.

От вида горючего материала  зависит класс пожара, который  определяет способы и средства тушения. В нормативных документах ряда стран  пожары разделяются на четыре класса: A – возгорание обычных горючих  материалов, таких, как древесина, бумага и пластмассы; B – возгорание легковоспламеняющихся  или горючих жидкостей, газов  и смазочных материалов; C – возгорание электропроводки; D – возгорание горючих  металлов. Степень пожароопасности  зависит от вида и количества горючего материала в рассматриваемой  пожароопасной зоне.

Мероприятия по противопожарной  защите включают:

1) контроль материалов, продуктов  и оборудования;

2) активное ограничение  распространения огня с использованием  средств пожарной сигнализации, систем автоматического пожаротушения  и переносных огнетушителей; 

3) устройство пассивных  систем, ограничивающих распространение  огня, дыма, жара и газов за  счет секционирования помещений; 

4) эвакуацию людей из  горящего здания в безопасное  место. 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Основная часть

2.1.История автоматических  установок пожарной защиты 

История электрической пожарной сигнализации начинается с 1851 г., когда  впервые применили телеграфный  аппарат Морзе в качестве электрической  сигнализации о пожаре. Однако первые устройства автоматической пожарной сигнализации появились в Германии, Англии, Франции  еще в начале XIX в. Под потолком защищаемого помещения натягивали шнуры из горючих нитей с грузом на конце. При пожаре шнур перегорал, груз падал и включал пружинный  привод колокола тревоги.

В России (Петербург) в 1858 г. телеграф был использован для  передачи сообщений о пожаре. В  том же году в Петербурге у Сенных весов на Калашниковской набережной был поставлен первый пожарный ручной извещатель, соединенный с Рождественской командой. С 1871 г. число извещателей  достигло 364, они были соединены с 17 командами. Сигнал по проводам поступал к аппарату Морзе.

В Советском Союзе особенно бурное развитие получила автоматическая пожарная сигнализация после Великой  Отечественной войны. В 50-е годы были разработаны все основные типы автоматических пожарных извещателей: дымовые, тепловые, световые. В 60-е годы началось широкое  внедрение средств автоматической сигнализации на объектах народного  хозяйства.

C конца 60-х годов и  по настоящее время разрабатываются  средства охранно-пожарной сигнализации, которые являются весьма действенной,  простой и достаточно надежной  системой сигнализации на объектах  народного хозяйства.

В 1902 г. русский инженер  А.Г. Лоран предложил использовать пену для тушения пожаров. Эта  пена была названа химической. А.Г. Лоран  разработал пенный огнетушитель и стационарную установку пенного пожаротушения  с подачей щелочного и кислотного растворов по трубам к месту пожара.

Поиском более эффективного и удобного в применении пенного  средства пожаротушения привели  к получению более простой  газомеханической пены, также предложенной А.Г. Лораном.

 

 

2.2. Пожарные оповещатели

Опoвeщaтeли oтнocятcя к иcпoлнитeльным уcтpoйcтвaм cиcтeм пoжapнoй, oxpaннo-пoжapнoй cигнaлизaции. Опoвeщaтeли  бывaют звукoвыe (звoнки, cиpeны), cвeтoвыe (тaблo, лaмпы, cвeтoдиoдныe индикaтopы, пpoжeктopы и т.п.) и кoмбиниpoвaннныe, т.e. cвeтo-звукoвыe oпoвeщaтeли.  Основное назначение системы оповещения – это предупреждение находящихся в здании людей о пожаре или другой аварийной ситуации и управление эвакуацией.

Свeтoвыe пожарные oпoвeщaтeли (пpoжeктopы, cвeтoвe инфopмaциoнныe тaблo, лaмпы нapужнoгo ocвeщeния) включaютcя в cлучae cpaбaтывaния cигнaлизaции, пpивлeкaя внимaниe oкpужaющиx.

Звукoвыe пожарные oпoвeщaтeли (cиpeны или peвуны) издaют гpoмкий звукoвoй cигнaл мoщнocтью дo 130 дБ, кoтopый мoжeт быть уcлышaн нa oткpытoм пpocтpaнcтвe нa paccтoянии нecкoлькиx coтeн мeтpoв. Сиpeны имeют paзличнoe oфopмлeниe и paзмepы, нeкoтopыe из ниx ocнaщeны aвтoнoмными иcтoчникaми питaния.

В зависимости от степени  взаимодействия с другими системами  безопасности здания, система оповещения о пожаре может представлять собой  автономный комплекс или быть частью более сложной системы. Кроме  того, системы оповещения о пожаре различаются по максимальному количеству зон оповещения, по гибкости программирования логики событий, по возможности компьютерного  управления системой оповещения и др.

По составу и принципу работы системы оповещения о пожаре подразделяются на централизованные и  локальные.

1. Локальные системы пожарного  оповещения (рис.1)  о пожаре представляют собой совокупность модулей, которые при поступлении сигнала тревоги от какого-либо внешнего устройства (например, датчиков пожарной сигнализации) транслируют в ограниченном числе помещений записанное ранее текстовое сообщение. Обычно такие системы оповещения включают в себя речевой процессор, усилитель и громкоговоритель и не имеют централизованного управления. Одним из недостатков локальной системы оповещения о пожаре является то, что с помощью такой системы невозможно оперативно управлять эвакуацией, например, с микрофонной консоли. Такое управление бывает необходимо при возникновении нестандартной ситуации или в случае динамически изменяющихся событий.

2. Централизованные системы  пожарного оповещения (рис.2) о пожаре имеют центральный блок управления и могут работать как в автоматическом, так и в полуавтоматическом режиме. В автоматическом режиме система оповещения о пожаре, в случае поступления сигнала тревоги, транслирует по зонам записанное экстренное сообщение. При необходимости диспетчер может сам передавать экстренные сообщения с микрофонной консоли или с микрофона блока тревожного оповещения (полуавтоматический режим трансляции).

 

                          

Рис.1 Локальная система пожарного оповещения

 

Рис.2 Централизованная система пожарного оповещения

 

 

 

2.3.Пожарные датчики (извещатели)

Применение автоматических средств обнаружения пожаров  является одним из основных условий  обеспечения пожарной безопасности в машиностроении, так как позволяет  оповестить дежурный персонал о пожаре и месте его возникновения.

Пожарные извещатели преобразуют  неэлектрические физические величины (излучение тепловой и световой энергии, движение частиц дыма) в электрические, которые в виде сигнала определенной формы направляются по проводам на приемную станцию. По способу преобразования пожарные извещатели подразделяют на параметрические, преобразующие неэлектрические  величины в электрические с помощью  вспомогательного источника тока, и  генераторные в которых изменение  неэлектрической величины вызывает появление собственной ЭДС.

Извещатели пожара делят  на приборы ручного действия, предназначенные  для выдачи дискретного сигнала  при нажатии соответствующей  пусковой кнопки, и автоматического  действия для выдачи дискретного  сигнала при достижении заданного  значения физического параметра (температуры, спекта светового излучения, дыма и  др.).

2.4.Виды пожарных извещателей

В зависимости от того, каков  из параметров газовоздушной среды  вызывает срабатывание пожарного извещателя, они бывают: тепловые, световые, дымовые, кобминированные, ультразвуковые. По исполнению пожарные извещатели делят на нормального  исполнения, взрывобезопасные, искробезопасные  и герметичные. По принципу действия - максимальные (реагируют на абсолютные велеичины контролируемого параметра  и срабатывают при определенном его значении) и дифференциальные (регируют только на скорость изменения  контролируемого параметра и  срабатывают только при ее определенном значении).

Тепловые извещатели стороятся  на принципе изменении электропроводности тел, контакнтной разности потенциалов, ферромагнитных свойств металлов, изменении  линейных размеров твердых тел и  т.д. Тепловые извещатели максимального  действия срабатывают при определенной температуре. Недостаток - зависимость  чувствительности от окружающей среды. Дифференциальные теплоые извещатели имеют достаточную чувствительность, но малопригодны в помещениях, где  могут быть скачки температуры.

Дымовые извещатели - бывают фотоэлектрические (работают на принципе рассеяния частицами дыма теплового  излучения) и иоанизационные (использую  эффект ослабления ионизации воздушного межэлектродного промежутка дымом.

Ультразвуковые извещатели - предназначен для пространственного  обнаружения очага загорания  и подачи сигнала тревоги. Ультразвуковые волны излучаются в контролируемое помещение. В этом же помещении расположены  приемные преобразователи, которые, действуя подобно обычному микрофону, преобразуют  ультразвуковые колебания воздуха  в электрический сигнал. Если в  контролируемом помещении отсутствует  колеблюдщееся пламя, то частота  сигнала, поступающая от приемного  преобразователя, будет соответствовать  излучаемой частоте. При наличии  в помещении движущихся объектов отраженные от них ультразвуковые колебания  будут иметь частоту, отличную от излучаемой. Преимущество - безынерционность, большая контролируемая площать. Недостаток - ложные срабатывания.

2.5.Тепловые датчики

         Простота изготовления тепловых  пожарных извещателей и предопределила их большое распространение. Первый автоматический пожарный датчик был разработан в 60-годах и это был тепловой максимальный извещатель ДТЛ. Он состоял из двух проводников, спаянных специальным сплавом (сплав Вуда, разработанный еще в конце 18 века), разрушающимся под воздействием температуры и вследствие этого размыкающим электрический контакт. Поскольку сплав разрушался, то ДТЛ необходимо было менять после срабатывания. Другой разработкой был ИП105-2/1, использующий геркон с герметизированными контактами и двумя кольцевыми магнитами. При повышении температуры магниты теряют свои свойства, что приводит к переключению геркона и размыканию электрической цепи. Применение геркона позволило сделать ПИ многоразовым, в отличие от ДТЛ.

Извещатель пожарный тепловой ИП105-2/1

Извещатели пожарные тепловые ИП103-5/1 искробезопасные предназначены  для работы в закрытых помещениях стационарных объектов с целью выдачи информации о пожаре при достижении температуры окружающего воздуха 70o С ±5%. Извещатели предназначены  для непрерывной круглосуточной работы в установках пожарной и охранно-пожарной сигнализации.Извещатели устанавливаются  во взрывоопасных зонах помещений  и имеют на основании маркировку взрывозащиты. Сигнальная цепь извещателя должна подключаться к сертифицированному барьеру безопасности с выходными искробезопасными цепями.  
              Основные характеристики:  
- габаритные размеры извещателя: 60 мм х 35 мм;  
- рабочая температура окружающей среды от -50o С до +50o С;  
- относительная влажность до 95 % при температуре 35o С;  
- максимальное число срабатывания извещателея не менее 100 при напряжении 24 В и токе 0,05 А;  
- электрическое сопротивление замкнутых контактов извещателя не более 0,5 Ом;  
- наработка до отказа извещателей не менее 200 000 часов.

                                                                                                                           

Адресный тепловой пожарный датчик KL710A

Адресный тепловой пожарный датчик KL710A предназначен для обнаружения  пожара и срабатывает при быстром  увеличении температуры или достижении ею определенного порога.

  • выносная индикация
  • адрес тепловой пожарный датчик программируется с панели или программатора
  • SMD технология, полная самодиагностика

 

 

 

 

 

2.5.1.Тепловой датчик, собранный своими руками

В радиолюбительской схемотехнике можно самому собрать  датчик пожарной сигнализации, где в качестве контролирующего элемента используется терморезистор.

Принципиальная схема  пожарной сигнализации представлена на рисунке

Сигнализация, собранная  по данной схеме, может быть установлена  в помещении сауны, бани, там, где  расположены электрические водонагреватели, на даче или летней кухне.

Устройство функционирует  в двух режимах: дежурном и рабочем. Активное сопротивление термодатчика при температуре +18 - +20˚С находится  в пределах 100 кОм. Делитель напряжения состоит из терморезистора (R7), переменного  резистора (R6) и резистора (R2). Транзистор (VT1) выполняет функцию компаратора  и задает пороговое напряжение переключения датчика пожарной сигнализации из режима ожидания в режим тревоги. Момент переключения компаратора отмечается светодиодом (VD1). Относительно положительного полюса источника питания пороговое  напряжение переключения компаратора  составляет 2В.

В дежурном состоянии разница  потенциалов на выводах термодатчика не снижается менее 10В. Соответственно, транзистор закрыт, и тока в цепи эмиттер-коллектор нет. Светодиод  не светится, напряжение на выводах  резистора (R1) также отсутствует. Составной  транзистор (VT2, VT3) находится в закрытом состоянии. Реле в ждущем режиме обесточено, поэтому нагрузка на звонок пожарной сигнализации отключена.

В рабочем режиме, когда  температура вокруг терморегулятора  превышает предельно допустимое значение (50˚С), сопротивление резистора (R7) резко уменьшается. Напряжение на транзисторе, относительно «минуса» источника  питания, также падает, вследствие чего он открывается. Далее загорается светодиод датчика пожарной сигнализации. На резисторе (R1) происходит падение напряжения, что обеспечивает прохождение тока через транзисторный переход. Ограничивающий транзистор (R4) пропускает высокое напряжение, от которого заряжается конденсатор (С1). Диод (D2) не дает конденсатору мгновенно разряжаться через резистор (R4), когда транзистор будет возвращаться в закрытое состояние. Затем с диода (VD2)напряжение попадает на составной транзистор, который, в свою очередь, включает реле. Диод (VD3) служит ограничителем обратного тока через реле и предотвращает дребезжание контактов.

Настройка датчика пожарной сигнализации состоит в точном выставлении  порога чувствительности компаратора. С помощью переменного резистора (R6) компаратор настраивается таким  образом, чтобы светодиод не включался  произвольно в очень жаркие дни, то есть в пределах 50 - 60˚С.

Выводы термодатчика пожарной сигнализации изолируются при помощи термоусадочной трубочки. После чего он размещается внутри алюминиевой  трубки (длиной 5 см и диаметром 5 мм) и закрепляется там каплей силиконового клея.

Схема коммутации пожарной сигнализации может размещаться  в легкодоступном месте, например в  коридоре или предбаннике, а сам  термодатчик на выносных проводах (не более 5 метров) помещается непосредственно  под потолком контролируемого помещения. К контактам реле подключается сигнализатор. Обычно для этого используют электрический  звонок, запитанный от сети.

Если работу датчиков пожарной сигнализации планируется комбинировать  с другими автоматическими устройствами, например, с электронным градусником  или таймером, устройство целесообразно  снабжать цифровым индикатором, на котором можно будет отслеживать текущие показатели.

 

 

 

 

 

 

2.6.Дымовые датчики

Дымовые датчики используется для обнаружения загорания, сопровождающегося появлением дыма в производственных и жилых помещениях и передачи сигнала тревоги на прибор пожарной сигнализации.

По принципу действия дымовые  датчики представляют собой точечные пороговые датчики дыма с настраиваемой  чувствительностью, функционирование которых основано на оптическом контроле плотности окружающей среды. С определенной частотой датчик сравнивает амплитуды  импульсов отраженного от частиц дыма инфракрасного излучения, формируемых  электрической схемой, с заданным пороговым значением. Для этого  в оптической камере датчика под  определенным углом устанавливаются  инфракрасный светодиод и фотоприемник. В дежурном режиме работы датчика  инфракрасное излучение от светодиода не попадает на фотоприемник. Однако при  попадании в оптическую камеру дыма, его частицы рассеивают инфракрасное излучение, и оно достигает фотоприемника. При потоке отраженного света  выше установленной величины дымовой  датчик формирует сигнал пожарной тревоги. Этот сигнал передается на прибор системы  пожарной сигнализации, который формирует  управляющие сигналы для запуска  системы оповещения, системы дымоудаления и других инженерных систем здания.

В управляющем программном  обеспечении пожарной сигнализации использованы алгоритмы компенсации  загрязнения дымовых датчиков и  назначения им различных уровней  чувствительности в зависимости  от времени суток (день/ночь) и характерного для помещения уровня задымленности. Компенсация загрязнения каждого дымового датчика осуществляется автоматически. По мере накопления пыли в оптической камере датчика фотоприемник генерирует сигнал более высокого уровня. Программа компенсации загрязнения дымового датчика вычисляет и устанавливает новые пороговые значения, соответствующие сигналу тревоги и неисправности. Когда концентрация пыли в оптической камере датчика достигает порогового значения для заданного уровня чувствительности, система пожарной сигнализации информирует оператора о том, что дымовой датчик требует очистки или замены дымовой камеры. 
 
Все дымовые датчики осуществляют обмен данными с прибором пожарной сигнализации  в соответствии с индустриальным протоколом. Этот протокол обеспечивает целостность и безошибочность работы пожарной сигнализации за счет разнообразия циклов магистрали и проверки ошибок с помощью контрольных сумм. При этом скорость обмена данными между дымовыми датчиками и адресно-аналоговым прибором пожарной сигнализации не снижается.

KL731AB адресно-аналоговый  дымовой оптический датчик

Адресно-аналоговый дымовой оптический датчик. Низкопрофильный, с двумя  встроенными светодиодными индикаторами, с выходом для подключения  внешнего светового индикатора и  механизмом предотвращающим несанкционированное  снятие

  • съемная оптическая камера
  • cпециальная мелкая сетка эффективно предохраняет пожарный извещатель от пыли и насекомых
  • выносная индикация
  • SMD технология
  • полная самодиагностика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6.1.Датчик задымления, сделанный своими руками

Датчик задымления контролирует степень прозрачности воздуха в помещении, в котором он установлен, и в случае задымления (прозрачность воздуха понижается) на его выходе устанавливается уровень логического нуля. Принципиальная схема показана на рисунке.

В основе датчика лежит  оптическая пара, состоящая из светодиода VD1 и фотодиода VD2. Фотодиод и светодиод  расположены на расстоянии около 50 мм друг от друга и направлены так. чтобы между ними была оптическая связь.  
Пока нет задымления оптическая связь высокая и обратное сопротивление фотодиода низко, значительно ниже сопротивления резистора R2. Поэтому в точке соединения VD2 и R2 напряжение соответствует уровню логической единицы. Триггер Шмитта на D1 находится в единичном состоянии, и на выходе датчика будет логическая единица.  
При возникновении задымления прозрачность воздуха ухудшается и оптическая связь между VD1 и VD2 ослабевает. В результате сопротивление фотодиода VD2 возрастает, и в определенный момент напряжение в точке соединения VD2 и R2 становится ниже порога логического нуля. Триггер Шмитта на D1 принимает нулевое положение и на выходе датчика устанавливается низкий логический уровень, что служит сигналом пожарной опасности.

Детали. В схеме используется фотодиод ФД-320 (от систем дистанционного управления телевизоров типа УСЦТ). Его можно заменить другим аналогичным, например ФД-611. Светодиод может быть практически любой видимого спектра излучения.  
Датчик имеет корпус в виде коробки с прямоугольным отверстием внизу для прохода дыма. Коробка сделана таким образом (в ней есть перегородка на половину высоты коробки), чтобы через это отверстие на датчик не мог попадать прямой солнечный свет (или свет от осветительных приборов).

Настройка. Подстройкой резистора R2 нужно добиться, чтобы датчик срабатывал (на его выходе устанавливался лог. 0) при помещении между VD1 и VD2 листа бумаги от факса, как в полной темноте, так и при нормальном дневном освещении. При необходимости, — подобрать номинал R1. 
Окончательную настройку нужно проводить на дыму, обязательно вне помещения и соблюдая все правила противопожарной безопасности.  
В процессе настройки необходимо исключить попадание на датчик прямых солнечных лучей (или света от осветительных ламп).  
Датчик должен питаться стабильным напряжением.

 

2.7.Схема пожарной  сигнализации

Для более ясного представления  о принципах работы пожарной сигнализации приводятся элементарные схемы охранно-пожарной сигнализации, подающие звуковой или световой сигнал в случае возгорания.

Хотя каждый проект имеет  индивидуальную структуру и свои особенности, есть общая схема построения систем пожарной сигнализации. Cистема пожарной сигнализации содержит следующие  важные компоненты:

средства обнаружения (извещатели);

приемно-контрольные панели (мини-компьютер, контролирующий состояние  системы);

линейную часть (которая  ответственна за передачу сигнала на центральный пульт пожарной службы);

Системы пожарной сигнализации обладают двумя особенностями, которые  нужно обязательно обсудить: надежностью  и универсальностью. Чтобы электроника  стала безотказной, важные узлы обязательно  дублируются — системы питания, каналы передачи данных — и способны работать независимо от наличия или  отсутствия электричества в сети.  
Универсальность — это возможность использовать унитарные блоки системы для разных помещений и зданий.

Один из способов решения  проблемы ложных срабатываний датчиков — выбирать технику от известных производителей, которые гарантируют качество. Разумеется, обязательно наличие Государственного сертификата и пломб.  
Второй способ предохраниться от ложных срабатываний — использование современных систем, которые представляют собой миникомпьютер.

Специальное программное  обеспечение проводит многоступенчатую проверку системы:

Периодически в фоновом  режиме проверяется работоспособность  датчиков (в более простых моделях  это делается вручную с помощью  вызванного мастера);

Система может сравнивать показатели различных датчиков (дымовых, тепловых, извещателей открытого  пламени и проч.), что помогает достоверно определить признаки пожара.

При срабатывании одного из извещателей система тестирует  его, проверяет работу всех блоков, запрашивает информацию у других датчиков (если сработал датчик огня, проверяется  наличие дыма и так далее).

Оценка сигнала и процесс  принятия решений в системе базируется на сложном многокритериальном анализе, накапливаемая на протяжении

Выбирая системы предупреждения о пожаре, следует решить, устанавливать  адресную или безадресную систему.

Адресная система гораздо  сложнее, разумеется, дороже, и предназначена  для того, чтобы точно локализовать место возгорания.  Это имеет смысл в случае охраны здания с большим количеством комнат. В этом случае оперативно предотвратить развитие пожара можно только если точно знать, в какой из комнат произошло возгорание.

Безадресная система гораздо  проще, дешевле, но сигнализирует только о факте возгорания. Если речь идет о небольшой аптеке — это оптимальный  выбор.

Оборудование помещения средствами пожарной сигнализации выполняется в соответствии с НПБ (Нормы Пожарной Безопасности) и другой нормативной документацией, регулирующей проектирование установок пожаротушения и сигнализации. Появление дыма в охраняемом помещении регистрируется дымовыми пожарными извещателями. Ручное извещение о пожаре осуществляется нажатием кнопки на пожарном ручном извещателе, который расположен рядом с входной дверью.

 

3.Заключение

 

         Моя курсовая работа в кратце  рассказала о пожарной сигнализации, из чего она состоит, я достаточно  точно рассказал какими должны  быть составные части общей  пожарной системы. И в заключении  я подвел итог какими должны  быть общие требования к сигнализации.

В помещении пожарного  поста или другом помещении с  персоналом, ведущим круглосуточное дежурство, должна быть предусмотрена: 
а) световая и звуковая сигнализация: 
о возникновении пожара (с расшифровкой по направлениям или помещениям в случае применения адресных систем пожарной сигнализации); 
о срабатывании установки (с расшифровкой по направлениям или помещениям);

б) световая сигнализация: 
о наличии напряжения на основном и резервном вводах электроснабжения; 
об отключении звуковой сигнализации о пожаре (при отсутствии автоматического восстановления сигнализации); 
об отключении звуковой сигнализации о неисправности (при отсутствии автоматического восстановления сигнализации);

Звуковой сигнал о пожаре должен отличаться тональностью или  характером звука от сигнала о  неисправности и срабатывании установки.

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

 

    1. “Основы безопасности жизнедеятельности”, Лужкин И.П

 

 

    1. НПБ 88-2001* “Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования”.

 

    1. «Кружок радиолюбителя», 1999

 

 

    1. СНБ 2.02.05-04 "Пожарная автоматика".