Пожароизвестителни системи

Част II. Структура и приложни специфики на адресируеми пожароизвестителни системи

В миналия брой на сп. Технологичен дом публикувахме първата част от статията за пожароизвестителни системи. Разгледани бяха видовете пожароопасни материали, разликата между активните и пасивните мерки за защита от пожар, както и същността на автономните датчици и конвенционалните системи за пожароизвестяване. В настоящата статия продължаваме темата с

Адресируеми системи за пожароизвестяване
Характерно за адресируемите централи е, че всеки елемент от системата разполага с уникален адрес, който се задава програмно или хардуерно. Централната станция адресира циклично всички елементи - датчици, бутони, сирени и т.н., като прочита тяхното състояние, или подава команда за активиране или деактивиране. По този начин се постига абсолютна селективност по местоположение - във всеки момент е известно местоположението на задействания датчик.
Абсолютната селективност не се изисква при малки жилища, но в големи сгради, като болници, хотели, офиси и т.н., отсъствието й би могло да доведе до неефективната работа на пожароизвестителната система.

Цифрови и аналогови адресируеми системи
Адресируемите системи се разделят на два подвида, условно наричани цифрови и аналогови. В действителност и двата вида са с микропроцесорно управление. Също така и при двата вида системи по комуникационната линия, свързваща централата с периферните устройства, обикновено се предава цифров сигнал. Разбира се, съществуват и системи, работещи с аналогов сигнал. Разликата между цифрови и аналогови системи се изразява в това колко нива на датчика отчита централната станция. Възможно е тя да работи само с две нива на датчика - незадействано и задействано, или да получава непрекъсната информация за неговото състояние. Например, ако се разгледа топлинен датчик, настроен на 60 оС, цифровата система ще адресира датчика, но ще отчете само дали температурата е под или над 60 оС.

Аналоговата система
има възможност да отчете текущата стойност на температурата със стъпка, определена от квантуването. При инсталирането на аналогова централа е възможно програмно да се зададе прагът на задействане на всеки сензор, което силно увеличава гъвкавостта на системата. Освен това може да се компенсира замърсяването и стареенето на сензорите. Аналоговата система е в състояние да различи продължителните сигнали от кратковременните, както и автоматично да измени прага на задействане. Например, ако вследствие на запрашаване, един оптично-димен датчик отчита повишени нива на задименост в продължение на няколко дни, е очевидно, че това не се дължи на пожар, а на замърсяване. При това положение, системата автоматично повишава прага на задействане и намалява вероятността от фалшива аларма.

Структура на адресируема система
може да се види на фиг. 1. Към централната станция се свързват датчици, пожароизвестителни бутони, сирени, строб-лампи (лампи с мигаща светлина), разширители, изолатори и адаптери.
Най-често свързването към централната станция се осъществява с двупроводна линия, по която се предава едновременно захранващото напрежение и информационният сигнал.

Аналоговите централи са два вида
Съществуват два основни вида аналогови централи. При първия вид - сигналите по линията за връзка са аналогови. Изменя се токът на датчика. Например в нормално състояние - токът през датчика е 1 mА, при задействане 20 mА, при късо съединение, повече от 100 mА, а при прекъсната линия - 0 mА. Разбира се, съществуват датчици с непрекъснат сигнал, при които токът се изменя плавно, например от 1 до 80 mА, в зависимост от температурата. Подобен сигнал е показан на фиг. 2.
При втория вид централи - комуникацията е изцяло цифрова. Наричат се аналогови, тъй като могат да „прочитат” текущото състояние (или аналоговата стойност) на датчика, но по цифров път. На фиг. 3 е показано последователно предаване на същите аналогови нива, характерни за илюстрацията от фиг. 2, но по цифров път. Състоянието или аналоговият изход на датчика се предава като седем битова дума. В първата дума от фиг. 3 има единици на първа, трета и пета позиция, което означава: 20 + 22 + 24 = 1 + 4 + 16 = 21. С втората дума се предава 2 + 4 + 16 = 22, а с третата 1 + 2 + 4 + 16 = 23.

Високочувствителни към шумове по канала
Основен недостатък на аналоговата комуникация е нейната уязвимост по отношение на шумове. Съществува голям брой причини, които могат да доведат до появата на шумове в комуникационния канал, а следователно до грешно отчитане на величините, измервани от датчиците. При цифровата комуникации, когато по канала за връзка (двупроводният кабел) се предават единици и нули, влиянието на шумовете е сведено до минимум. Това е така, не защото те отсъстват, а тъй като са разработени начини за кодиране на сигнала, които позволяват откриването и дори отстраняването на грешки при комуникацията. Един от най-често използваните начини е към края на съобщението да се добавя т.нар. CRC сума (cyclic redundancy check). След изготвяне на съобщението, предавателят, т.е. датчикът, изчислява CRC сумата и я добавя в края на съобщението. Приемникът, т.е централната станция, изчислява същата сума на базата на приетото съобщение и я сравнява с получената. Ако няма съвпадение, съобщението се приема за грешно. Изчислено е, че при този метод, вероятността от приемане на грешно съобщение е част от процента.

Използвани комуникационни протоколи
При цифрово предаване на данните се използва протокол за комуникация, който указва големината на съобщението, условията за начало и край, начина на кодиране, синхронизацията между предавател и приемник, адресирането, т.е. всички аспекти на комуникацията. Съществуват широко разпространени, „стандартни” протоколи, като например LonWorks или ZigBee за безжична комуникация, но те са намерили ограничено приложение в пожароизвестителната техника. В общия случай се работи със специфични протоколи, разработени специално за пожароизвестяване.
Съществуват няколко възможности - протоколите могат да са „отворени” или „затворени”. Известно е, че протоколите са „затворени”, когато в изграждането на една система за пожароизвестяване е възможно да се включат елементи само на фирмата-разработчик. Техническата документация за т.нар. “затворени” протоколи не е широко достъпна, тя е ноу-хау на разработчика. Подобни протоколи обикновено се използват от фирми, които произвеждат всички устройства от една система за пожароизвестяване - датчици, бутони, сирени, строб-лампи, разширители, централни станции (наричани и само централи) и т.н. Както вече бе посочено, “затворените” системи не са съвместими с устройства на други производители и могат да се комплектоват само с изделия на дадената компания.
При изграждането на пожароизвестителни системи широко се практикува и вариантът датчиците да са производство на едни фирми, а централите и програмното осигуряване на други компании. В подобни приложения потребителят или инсталаторът структурират система, в която има устройства на различни производители. Използват се „отворени” протоколи и централната станция следва да е съвместима с тях. В зависимост от пълнотата на гамата, която предлага дадената компанията, съществуват различни мнения кой вариант е за предпочитане. Всеки с логични аргументи - и технически, и икономически.

Захранване на централната станция
Независимо от конкретния си вид, централната станция се захранва от електрическата мрежа, най-често чрез адаптер Предвиждането на резервно акумулаторно захранване е задължително. Акумулаторите следва да са в състояние да осигурят поне 72 часова работа на системата в режим на сканиране (не задействани датчици) и поне 30 минути в активен режим (при задействане на датчик), включени звукова и светлинна индикации и превключени спомагателни изходи.
Съществуват няколко основни типа противопожарни датчици, регистриращи температурата в зоната на датчика или наличието на продукти от горенето - пламък, дим или газове, като въглероден окис или двуокис.

Йонизационните датчици
са най-старият тип противопожарни сензори. Конструкцията им може да се види на фиг. 4. Те са изградени от две пластини, свързани към източник на постоянно напрежение, и малко количество радиоактивен изотоп (обикновено америций-241). Радиоактивното алфа-лъчение от америция, йонизира молекулите на въздуха между електродите, като по този начин осигурява малък постоянен ток между тях. Пространството между електродите се нарича йонизационна камера.
При наличие на пушек димните частици навлизат в йонизационната камера, прилепват към йоните и ги неутрализират, прекъсвайки тока между електродите. Именно спирането на тока служи като сигнал за наличие на огън.
Радиоактивният изотоп - америций, е с период на полуразпад малко над 431 години. Той е слабо радиоактивен, проявявайки основно алфа радиоактивност. Известно е, че алфа частиците представляват хелиеви ядра. Те са много по-големи от бета и гама частиците, излъчвани при други видове радиационни изотопи. Твърди се, че могат да бъдат спрени от лист хартия или от няколко сантиметра въздух. Въпреки това америцият е опасен, например при поглъщане. Създава много опасно замърсяване при бракуване на датчика. По тази причина приложението на този тип датчици става все по-ограничено.

Статията продължава в следващ брой на сп. Технологичен дом.