Нова технологія побудови систем захисту від пожежі на базі роботизованих комплексів пожежогасіння

8

Сучасний розвиток науки і техніки дозволяє говорити про наступний крок в пожежогасінні. Це впровадження робототехнічних засобів, де інтелектуальні здібності людини з’єднуються з технічними можливостями засобів автоматизації. В даний час в Росії все більше застосування для захисту від пожеж сучасних будівель і споруд знаходять стаціонарні пожежні робототехнічні комплекси. В роботизованих системах пожежогасіння певну роль відіграє можливість вибірковості, тобто для різних параметрів пожежі підбирається найбільш оптимальна система захисту об’єкта. При цьому найбільш важливим стає мінімізація подачі вогнегасних засобів при безумовної ліквідації пожежі. Все це зумовило вдосконалення пожежних роботів (ПР) за трьома напрямками.


Напрямок перше. Спочатку пожежники роботи створювалися на базі лафетных пожежних стволів. Тактичні можливості сучасних лафетных пожежних стволів обмежуються дальністю створюваної ними струменя. Для лафетных стволів з витратою понад 20 л/с дальність подачі води для різних конструкцій складає від 43 до 55 м. Збільшення дальності струменя традиційно досягається збільшенням продуктивності стовбура, що, в свою чергу, значно підвищує вимоги до підвідних мереж водопостачання. У результаті істотно ускладнюється конструкція комплексів пожежогасіння й зростає вартість таких систем. Тому порівняно невелика дальність суцільний струменя застосовуваних лафетных стовбурів знизила конкурентні переваги ПР перед традиційними системами автоматичного водяного пожежогасіння.

Вирішити цю проблему допомогло створення спеціального насадка, який дозволяє формувати максимально довгу суцільну струмінь. Конструкція насадка забезпечує ненаголошений вхід потоку в насадок, рівномірний приріст швидкості вздовж профілю насадка, усереднення швидкості по перерізу потоку. Простота конструкції насадка дозволяє створювати ПР з широким діапазоном витратних характеристик, що забезпечує використання ПР для гасіння пожеж усіх груп приміщень по НПБ 88-2001*, охолодження будівельних конструкцій і устаткування різних будівель і споруд. На рис. 1 показана дальність суцільний струменя в залежності від витрати води.

Нова технологія побудови систем захисту від пожежі на базі роботизованих комплексів пожежогасіння
При впровадженні робототехнічних комплексів пожежогасіння з використанням лафетных пожежних стволів практики зіткнулися з необхідністю регулювання витрати води в залежності від тиску на підвідному трубопроводі, так як довжина і траєкторія струменя істотно залежить від тиску на насадці. Новий насадок дозволяє зберегти дальність струменя після виходу на робочий тиск (див. рис. 2), тим самим відпадає необхідність в управлінні Q-H характеристиками на стовбурі, в результаті підвищується надійність роботи системи в цілому.

Таким чином, для робототехнічних комплексів пожежогасіння замість лафетных пожежних стволів доцільно застосовувати спеціально розроблені для ПРнасадки.

Нова технологія побудови систем захисту від пожежі на базі роботизованих комплексів пожежогасіння
Другий напрямок. Пожежа – це складний фізико-хімічний процес, виявлення якого зумовлено стадією, розмірами пожежі, призначенням захищуваного приміщення і видом пожежної навантаження, а так як відмінною особливістю ПР є можливість подачі великої кількості вогнегасної речовини у заданий простір, то роботизовані комплекси пожежогасіння висувають додаткові вимоги до підсистеми виявлення пожежі: висока достовірність виявлення пожеж, мала інерційність, точне визначення місця розташування вогнища горіння. Використовувані для цілей забезпечення пожежної безпеки об’єктів пожежні сповіщувачі не в повній мірі задовольняють цим вимогам.

Пошук привів до створення принципу контролю теплового поля в ІЧ-діапазоні, який показав виняткову конкурентну здатність у порівнянні з іншими способами виявлення пожежі. Спосіб отримав назву «Метод оптичної решітки» і полягає в наступному: датчики поділяються на дві множини – датчики, які відповідають за осі Х і У. Для кожного датчика задається його координата (як правило, 0,або 0,У). У разі якщо датчики (незалежно від приналежності осі) визначили стан зони «оптичної решітки» як «пожежа», то проводиться апроксимація показань датчиків по кожному з вимірів поліномом ступеня кількості датчиків у вимірюванні. У кожному вимірі знаходять координату глобального максимуму (0,Хмах або 0,Умах) – ці координати визначають точку на площині P. Для забезпечення необхідної точності дана процедура виконується до тих пір, поки k-разів поспіль різниця між Pi не буде перевищувати R (довірчий інтервал) в цей момент знаходиться Рср. Далі визначається кут повороту/нахилу для виконавчих пристроїв (через різницю координат Рср і Вик. Прис. за принципом прямокутного трикутника). До отриманих кутах повороту і підйому додаються (віднімається) D повороту і D нахилу, виходять граничні кути повороту і нахилу, які передаються в контролер управління стовбуром.

Підсистема виявлення пожежі побудована на основі адресно-аналогових датчиків теплового потоку, розташованих в закритому приміщенні. Установка датчиків виконується таким чином, що всі приміщення, що захищається, поділяється на зони однакової форми. Кожна зона має свої координати, які закладені в алгоритм гасіння для кожної роботизованою установки пожежогасіння. Опитування керуючим контрольно-адресним модулем адресно-аналогових датчиків теплового потоку дозволяє вести постійний тепловий моніторинг захищуваного приміщення. Алгоритм виявлення визначається технічними вимогами до розробки програмного забезпечення. В рамках поставленої мети вирішуються наступні завдання: класифікація показань датчика, вибір оптимального відстані розстановки датчиків, визначення значення теплового поля.

Завдання вибору оптимального розташування датчиків визначається як класична задача оптимізації для заданої мінімальної інтенсивності виявленої вогнища, при критерії мінімальної кількості датчиків, з урахуванням архітектурних особливостей об’єкта і вирішується індивідуально для кожного конкретного об’єкта на етапі проектування системи.

Таким чином, даний спосіб виявлення пожежі дозволяє:

  • уникнути постійного механічного сканування ПР, тим самим збільшивши надійність системи, термін служби ПР;
  • скоротити до часток секунди час виявлення пожежі;
  • використовувати ПР без підсистеми відеоконтролю;
  • контролювати стан приміщення під час пожежі;
  • значно скоротити вартість підсистеми виявлення.

Нова технологія побудови систем захисту від пожежі на базі роботизованих комплексів пожежогасіння

Третій напрям – управління роботизованим комплексом пожежогасіння. З точки зору апаратної реалізації система повинна відповідати двом основним вимогам: з одного боку, вона повинна мати швидкодією, достатнім для вирішення покладається на неї комплексу завдань в режимі реального часу, а з іншого – повинна відповідати типовим вимогам до систем пожежогасіння, тобто бути надійною і простий в обслуговуванні.

До вимог програмного забезпечення ПР відносяться: можливості щодо швидкого виготовлення і зміни, надійність і швидкодію, а також надійність і безпека.

До складу системи входять пожежна сигналізація, система пожежогасіння та охолодження конструкцій на основі роботизованих пожежних стволів. (див. рис.4) Система повинна включати наступні елементи:

  • АРМ оператора;
  • автоматичну установку пожежної сигналізації та визначення координати пожежі;
  • систему роботизованих установок пожежогасіння;
  • систему оповіщення людей про пожежу;
  • систему відеоспостереження (опціонально).

Робота системи управління
Управління системою роботизованих установок пожежогасіння здійснюється з допомогою приладу приймально-контрольного охоронно-пожежного та управління шляхом отримання необхідних параметрів від системи раннього виявлення та подальшого направлення роботизованих стовбурів у вогнище пожежі і зони охолодження будівельних конструкцій. При переведенні системи в ручний режим оператор має можливість дистанційно керувати роботизованими стовбурами, контролюючи їх положення на екрані монітора, а також додатково за допомогою системи відеоспостереження.

Робота системи подачі води
Кожна з роботизованих установок пожежогасіння має свою унікальну адресацію, що дозволяє гнучко управляти підсистемою подачі води. При виникненні аварійної ситуації (тління, перегрівання) чи безпосередньо виникнення горіння алгоритмом роботи системи передбачений запуск не менше двох роботизованих установок пожежогасіння і проводиться автоматична орієнтація їх в напрямку осередку пожежі. При цьому здійснюється дистанційне відкриття запірного вентиля на даному стовбурі. Обидві роботизовані установки пожежогасіння направляються у відповідності з прийнятим алгоритмом подачі води, і при відсутності реакції диспетчера на попередження про пожежу запускається автоматична подача води, що враховує періодична зміна напрямку стовбурів.

При цьому система дозволяє:

  • уникнути неефективного витрати води при гасінні пожежі;
  • забезпечити в місці виникнення пожежі необхідну інтенсивність подачі вогнегасної речовини;
  • збільшити надійність засобів пожежного захисту в цілому, що досягається забезпеченням автономності і надійності роботи із декількох напрямків подачі води в умовах пожежі.