Пороговые шлейфы сигнализации: от клемм – к матрицам. Шлейф (охранно-пожарная сигнализация) Схема контроля шлейфа пожарной сигнализации

При проектировании и эксплуатации систем охранно-пожарной сигнализации возникает необходимость расчета параметров шлейфа и электропитания ОПС.
Соответствие этих параметров требуемым в нормативно-технической документации непосредственно влияет на эксплуатационную надёжность системы ОПС.
Рассмотрим методику расчета некоторых важных параметров.

Расчет сопротивления шлейфа сигнализации и допустимого количества подключаемых извещателей с электрическими контактами на выходе

Допустимое количество включаемых в шлейф сигнализации электроконтактных извещателей определяется из условия сохранения суммарного сопротивления шлейфа сигнализации ниже установленного предельного значения.
Входное сопротивление шлейфа, нагруженного на резистор, определяется по формуле:

R вх = R д + R изв + R пр + R ок, (1)

где R вх — входное сопротивление шлейфа сигнализации;
R д — дополнительное сопротивление, определяемое переходным сопротивлением контактов в местах электрических соединений участков шлейфа, а также сопротивлением контактов в местах подключения извещателей;
R изв – переходное сопротивление выходных цепей извещателя;
R пр – сопротивление проводников шлейфа сигнализации;
R ок – сопротивление оконечного элемента.

Сопротивление шлейфа сигнализации R ш, без учёта сопротивления оконечного элемента, определяется по формуле:

R ш = R вх — R ок = R д + R изв + R пр . (2)

Фактическое сопротивление шлейфа сигнализации R ш должно удовлетворять условию:

R ш? R шд , (3)

где R шд – максимальное допустимое сопротивление шлейфа сигнализации.

Значения сопротивлений R шд и R ок указываются в технической документации на ПКП.

R изв = R извi N пи , (4)

где R извi — переходное сопротивления выходных цепей одного извещателя;
N пи – общее количество извещателей, включаемых в шлейф.

Для одного извещателя, использующего в чувствительном элементе спаянный (сварной) контакт или сухие электрические контакты (в том числе герметизированные), максимальное значение R извi может быть принято 0,15 Ом.

Дополнительное сопротивление R д определяется по формуле:

R д = R дi N пи К см , (5)

где R дi — максимальное значение дополнительного переходного сопротивления контактов в местах электрических соединений каждого из участков шлейфа, значение Rдi может быть принято 0,1 Ом ;
N пи – общее количество ПИ, включаемых в шлейф;
К см – коэффициент сложности монтажа, учитывающий количество электрических соединений участков шлейфа.
Значение К см для большинства систем находится в пределах 1,05-1,5.
Для системы пожарной сигнализации средней сложности приближенно может быть принято К см = 1,2.

Сопротивление двух проводников шлейфа сигнализации R пр определяется по формуле

где ? — удельное сопротивление материала токопроводящей жилы;
для меди? = 1,72*10 -3 О м*см ;
l – длина шлейфа, м ;
S – поперечное сечение токопроводящей жилы, мм 2 .

Значение сопротивления R пр двух медных проводников шлейфа в зависимости от диаметра жилы и длины приведено в табл. 4.1.

Из выражений (2), (3) с учётом (4)-(6) максимальное количество извещателей, включаемое в шлейф сигнализации, может быть определено по следующей формуле:

Расчет допустимого количества подключаемых в шлейф сигнализации активных (энергопотребляющих) извещателей

Расчет проводится из условия соответствия токовой нагрузки в двухпроводном шлейфе сигнализации приёмно-контрольного прибора требуемым техническим условиям.
Завышенное значение нагрузки может привести к неустойчивой работе прибора или полной потере его работоспособности.
Значение токовой нагрузки шлейфа с подключенным оконечным элементом и пожарными энергопотребляющими извещателями различных видов определяется по формуле

Условие соответствия:

где I н.доп — максимальное допустимое значение тока потребления всеми установленными в шлейф сигнализации извещателями (указывается в технической документации на прибор приёмно-контрольный);
Q — коэффициент, учитывающий воздействие помех, а также переходные процессы в шлейфе; Q ? (0,7 – 0,8).Опыт эксплуатации приемно-контрольных приборов показал, что для обеспечения их устойчивой работы в условиях влияния электромагнитных помех, а также в моменты включения или кратковременных перерывов напряжения питания, не рекомендуется нагружать шлейфы больше чем на 70 – 80 % от ICмакс.

Таким образом, допустимое количество пожарных (энергопотребляющих) извещателей k -го типа, включаемых в шлейф сигнализации при установленном количестве извещателей других типов, может быть определено по формуле

где n — общее количество всех видов энергопотребляющих извещателей, включаемых в шлейф сигнализации;
k — индекс типа извещателя.

Если в шлейф сигнализации включаются извещатели одного k -го типа, то

При дробном значении результата N k выбирается как ближайшее меньшее целое.

Таблица 1. Электрическое сопротивление двух медных проводников шлейфа в зависимости от диаметра жилы и длины

Расчет параметров резервного источника электропитания

Ток потребления системы I п.д. от резервного источника питания в дежурном режиме:

где I н.д. – начальный ток приёмно-контрольного прибора в дежурном режиме;
I шj – ток, протекающий в j -ом шлейфе сигнализации;
r — количество используемых шлейфов сигнализации;
К — коэффициент преобразования, К = 2.

где I ншj — начальный ток в шлейфе без извещателей с подключенным оконечным элементом;
I нагр шj — ток нагрузки шлейфа с пожарными энергопотребляющими извещателями различных видов (определяется по формуле (8)).

Ток потребления системы в режиме "Пожар" I п.п (при включении устройств пожарной автоматики):

где I аz — ток потребления z -й линии пуска пожарной автоматики;
s — общее количество линий пуска.

Время работы системы пожарной сигнализации T в автономном режиме (от резервного источника постоянного тока – аккумулятора) определяется с помощью выражений:

в дежурном режиме:

в режиме "Пожар":

где С — ёмкость аккумуляторной батареи;
M – поправочный коэффициент:
М = 1,1 при С / I п. д. (п.п.) > 10 ;
М = 1 при 10 > С / I п. д. (п.п.) ;
М = 0,75 при 4 > С / I п.д. (п.п.) > 1 ;
М = 0,5 при С / I п.д.(п.п) < 1 .

Ёмкость аккумуляторной батареи должна соответствовать условию длительности работы системы пожарной сигнализации в дежурном режиме не менее 24 часов, в режиме "Пожар" — не менее 3 часов.
Длительность работы ПКП системы охранной сигнализации при пропадании напряжения сети должна быть не менее 4 часов.

Литература

1. Кирюхина Г.Г., Членов А.Н., Буцынская Т.А. Электронные системы безопасности. Учебное пособие. – М.: НОУ "Такир", 2006. – 288 с.
2. Бабуров В.П., Бабурин В.В., Смирнов В.И., Фомин В.И., Членов А.Н. Лабораторный практикум по курсу "Производственная и пожарная автоматика" Часть II. "Пожарная сигнализация (учебное пособие). – М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.-36 с.

А.Н. Членов, Т.А. Буцынская

А.В. Родионов
Заместитель начальника отдела системотехники НВП "Болид"

Немало статей написано о том, что радиальные системы все больше и больше вытесняются современными адресно-аналоговыми системами, имеющими потенциально большую надежность, функциональность и информативность. Конечно, это так, но и радиальные системы не стоят на месте!

Что такое радиальные системы сигнализации? Определимся сразу, что в рамках этой статьи под "радиальными" будем понимать традиционные проводные системы ОПС, основой которых является шлейф сигнализации.

Радиальные системы сигнализации имеют и другое название - лучевые. Это связано с тем, что каждый шлейф образует своего рода луч или радиус, исходящий из центра, в роли которого выступает приемно-контрольный прибор.

Преимущества радиальных систем сигнализации

Использование современных алгоритмов цифровой обработки сигналов в приемно-кон-трольных приборах позволяет существенно повысить надежность детектирования сигнала от извещателей и, как следствие, снизить вероятность ложных тревог. Если говорить о надежности самих извещателей, то показатели практически одинаковы и у современных пороговых, и у адресных извещателей, элементная база которых и методы обнаружения факторов тревоги/пожара во многом совпадают. Радиальные системы сигнализации имеют право на дальнейшее успешное существование по следующему (далеко не полному) ряду показателей:

• универсальность: любые извещатели работа-ют с любыми ППКП;
• возможность реализации охранных и пожарных зон на одном ППКП;
• невысокая критичность к параметрам проводной линии шлейфа;
• приемлемые показатели надежности;
• широкая распространенность;
• применимость для большинства типов объектов;
• широкий спектр отечественных производителей;
• низкая стоимость.

Стоит отметить, что радиальные системы не всегда наилучшим образом подходят для определенных типов объектов. Для крупных объектов, где требуется установить и обслуживать несколько тысяч пожарных извещателей, больше подойдут адресно-аналоговые системы, так как суммарные затраты на один извещатель будут меньше, чем в радиальных системах, да и количество извещателей будет меньше. Однако для малых и средних объектов стоимость технических средств охраны, а также затраты на их монтаж и обслуживание будут ниже. Кроме того, для целей охранной сигнализации традиционно используются контактные извещатели, которые как нельзя лучше подходят для радиальных ППКП.

Но главным показателем, безусловно, остается рыночная востребованность проводных радиальных систем ОПС: по экспертным оценкам, на долю таких систем приходится до 70% отечественного рынка.

Немного истории

Одна из первых систем сигнализации, появившихся в нашей стране, была создана на базе поста телефонной связи в Государственном Эрмитаже. Это была охранная сигнализация, использовавшая проложенные ранее линии телефонной связи. До 1990-х гг. большинство приемно-контрольных приборов использовалось в качестве оборудования, совмещающего функции охранной и пожарной сигнализации, при этом тактика работы и с охранными, и с пожарными извещателями была одинаковой. Ввод в действие новых норм потребовал от производителей ППКП разделить эти функции. Накопленный опыт разработки и эксплуатации отечественных приборов доказал возможность совмещения охранных и пожарных функций на одном приборе, а достаточно развитые на тот момент вычислительные средства позволили реализовать эту уникальную возможность без противоречий с точки зрения требований норм к охранной и пожарной сигнализации. В том, что это уникальное для мировой практики явление стало реальностью, огромная роль принадлежит НИЦ "Охрана", входившему на тот момент в состав ВНИИПО. В то же время на рынке стали появляться зарубежные адресные, адресно-аналоговые и радиоканальные системы ОПС, однако экономический кризис 1998 г. остро обозначил необходимость разработки их отечественных функциональных аналогов. Прошедшие годы разработчики интенсивно трудились над решением данной проблемы, и сейчас целый ряд отечественных производителей выпускает собственные системы, ни по качеству, ни по функциям не уступающие зарубежным.

Развивались также и радиальные системы: пожарные ППКП научились определять количество сработавших извещателей в шлейфе (од-нопороговые и двухпороговые пожарные шлейфы), введена процедура верификации сработавшего из вещателя; для охранных ППКП стали доступны такие функции, как защита от саботажа (подмены извещателя), контроль вскрытия корпуса извещателя, контроль снятого с охраны ШС, автоматическое взятие ШС под охрану и пр.

Особенности использования

Рассмотрим некоторые особенности использования проводных радиальных систем ОПС.

Охранные шлейфы

Тактика работы охранных шлейфов достаточно проста: шлейф может находиться либо в норме (на охране), либо в тревоге, либо снят с охраны. Любое нарушение (переход за пределы диапазона нормы) взятого на охрану шлейфа автоматически переводит его в режим тревоги. Большинство охранных извещателей работают на обрыв шлейфа при тревоге, но как быть, если злоумышленник решил блокировать передачу тревожного извещения, перемкнув внешние провода шлейфа, подключенные к извещателю? Для защиты от такого вида саботажа современные приемно-контрольные приборы отслеживают резкое изменение сопротивления шлейфа даже на небольшое значение. Если установить скрытый резистор небольшого номинала внутри корпуса извещателя, прибор зафиксирует скачкообразное изменение сопротивления в шлейфе в момент подключения перемычки и перейдет в режим тревоги. В то же время, если сопротивление шлейфа будет плавно меняться, например, в случае изменения утечек между проводами ШС или проводом и "землей", прибор не должен трактовать эти изменения как попытку саботажа. На рис. 1 условно показаны схемы и диаграммы сопротивления шлейфа в обоих случаях.

Однако как быть, если злоумышленник оказался хитрее и установил перемычку внутри корпуса извещателя, на клеммах тревожных контактов? И в этом случае можно найти выход! Если извещатель имеет датчик вскрытия корпуса (тампер), прибор зафиксирует факт вскрытия корпуса извещателя, что, безусловно, должно привлечь внимание службы охраны. А поиск и устранение перемычки - это уже тривиальная задачка для инженерной службы. Схемы и диаграммы сопротивления шлейфа для этого случая показаны на рис. 2.

Конечно, задача защиты от возможного саботажа не решается только указанными способами, но при разумном подходе рассмотренные особенности реализации охранной сигнализации позволят предотвратить материальные потери и существенно сэкономить время и силы при поиске потенциально возможных точек атаки злоумышленника.

Пожарные шлейфы

Тактика работы пожарных шлейфов существенно отличается от охранных. Для пожарной сигнализации главное - это разумный компромисс между двумя задачами:

• не выдать ложного сообщения о пожаре;
• отреагировать на наличие факторов пожара. Функцию определения факторов пожара и передачи тревожного извещения выполняют пожарные извещатели, а приемно-контрольный прибор должен уметь надежно детектировать это извещение и принять решение о том, каким образом реагировать на него, чтобы избежать возможных потерь как от самого пожара, так и от последствий работы средств пожарной автоматики.

Какие же особенности реализации пожарных шлейфов могут пригодиться в этом случае?

1. Возможность автоматического сброса пожарного извещателя для перевода его в исходное состояние после срабатывания. Эта возможность чрезвычайно важна для реализации функции верификации (перезапроса) сработавшего в шлейфе извещателя. Извещатели не идеальны и могут формировать ложные извещения о пожаре. Чтобы удостовериться в том, что извещение не ложное, прибор сбрасывает извещатель и ожидает его повторного срабатывания. Лишь после повторного срабатывания принимается решение о наличии в защищаемом помещении опасности пожара.
2. Возможность обнаружения нескольких сработавших извещателей в одном шлейфе. Как известно, аппаратура системы пожарной сигнализации при срабатывании не менее двух пожарных извещателей должна формировать команды на управление автоматическими установками пожаротушения, или дымоудаления, или оповещения о пожаре, или управления инженерным оборудованием объектов. Для шлейфов, которые могут различать срабатывание одного, двух и более извещателей, введено специальное обозначение: двухпороговые. Использование двухпороговых шлейфов позволяет сэкономить на количестве извещателей, устанавливаемых в одном помещении (три извещателя в одном шлейфе, вместо четырех в двух шлейфах для однопороговых ШС), а также сэкономить на проводах показаны. На рис. 3 показаны схемы и диаграммы двухпороговых пожарных ШС.
3. Реализация механизмов, минимизирующих влияние переходных процессов в шлейфах. Внутренние схемы большинства извещателей можно представить в виде эквивалентной RC-схемы, позволяющей оценить процессы, происходящие в нагруженном шлейфе. Чем больше извещателей включено в шлейф, тем выше его эквивалентная емкость. Чем выше емкость шлейфа, тем больше время завершения переходных процессов.

В каких случаях возникают переходные процессы в шлейфах и на что они могут повлиять? Учитывать переходные процессы необходимо прежде всего в шлейфах со знакопеременным напряжением. Каждый раз при изменении полярности происходят циклы заряда/разряда внутренней емкости извещателя, и напряжение в шлейфе "выравнивается" не сразу. Как правило, приемно-контрольные приборы выдерживают определенную паузу перед тем, как начать измерять напряжение в шлейфе после изменения полярности. Длительность такой паузы должна быть заведомо больше длительности переходного процесса и, как правило, составляет сотни миллисекунд (200- 300 мс). Но этого времени может быть недостаточно, если в шлейф включено слишком много извещателей! В этом случае длительность переходного процесса больше паузы, отведенной на его завершение, и результаты измерения оказываются искаженными. Этот эффект также присущ и шлейфам с постоянным напряжением: в случае сброса напряжения питания в шлейфе или при обрыве оконечного элемента нагруженного шлейфа. Искажение результатов измерения параметров шлейфа под влиянием переходного периода может явиться причиной формирования ложного сигнала о пожаре. Это необходимо учитывать при расчете количества извещателей, включаемых в один шлейф. Диаграммы напряжений в шлейфах сигнализации при переходных процессах показаны на рис. 4. Как же минимизировать влияние переходных процессов, если расчет максимального количества извещателей в шлейфе определяется лишь максимальным током нагрузки шлейфа, а нелинейные характеристики извещателей не приводятся? Эту задачу должен решать сам прием-но-контрольный прибор, фактически вычисляя производную процесса изменения состояния шлейфа. Это может несколько затягивать время реакции на срабатывание извещателя, но надежно защищает от ложных тревог.

Перспективы развития

Как уже отмечалось, списывать со счетов традиционные радиальные системы сигнализации преждевременно. В числе перспективных задач -дальнейшее расширение функциональности таких систем с точки зрения интеграции с инженерными системами объектов. Развитие так называемой технологической сигнализации на аппаратной базе существующих систем охранно-

пожарной сигнализации оправдано тем, что большая часть инженерного оборудования (насосы, клапаны, задвижки и пр.) имеет контактные выходы, идеально подходящие для включения в радиальные шлейфы сигнализации. Кроме того, постоянно ведутся работы, направленные на повышение надежности проводных радиальных систем. Здесь можно выделить три составные части, каждая из которых вносит свой вклад в общий показатель надежности:

• извещатель;
• проводной шлейф, в качестве канала связи;
• приемно-контрольный прибор.

Эволюция сегментов радиальных систем

Оглянувшись примерно на 10 лет назад, мы увидим, какой путь развития прошли извещатели и какая огромная работа была проделана. Если внешне конструкция извещателей изменилась незначительно, то внутреннее наполнение эволюционировало весьма существенно. Использование микроконтроллеров позволило применить математические методы обработки сигналов от первичных преобразователей, реагирующих на факторы пожара или тревоги. Это позволяет отфильтровывать случайные или наводимые помехи, регулировать при необходимости уровень порогового значения фактора тревоги и накапливать данные об его изменении с течением времени. Развитые функции самодиагностики дымовых пожарных извещателей позволяют сейчас детектировать неисправность оптического канала или неисправности собственной схемы извещателя, предотвращая формирование ложных сигналов о пожаре. Дальнейшее повышение надежности работы извещателей, многофакторное определение тревоги/пожара, использование новых методов и алгоритмов работы обусловливают пути их развития. Вслед за извещателями не меньший путь развития прошли и приемно-контрольные приборы. Но самым "неразвитым" сегментом радиальных систем остается собственно шлейф, как канал связи между извещателями и приемно-контрольным прибором. Сейчас иметь двухпроводную линию для передачи бинарного состояния - непозволительная роскошь. В дальней перспективе, когда стоимость адресно-аналогового извещателя приблизится к стоимости традиционного порогового извещателя, радиальные системы уступят свои л-идирующие позиции, но в близкой перспективе, пока стоимость адресных систем достаточно высока, широкой альтернативы радиальным системам нет. Но это утверждение не означает, что радиальные системы не будут развиваться.

Гибридные системы

Уже сейчас на рынке есть гибридные системы, сочетающие в себе достоинства адресных и пороговых систем. В таких гибридных системах, называемых опросными адресно-пороговыми, реализованы следующие достоинства адресных систем:

• позиционирование места возгорания/проникновения с точностью до места установки извещателя;
• проверка работоспособности и автоматическая идентификация каждого неисправного извещателя;
• указание на необходимость технического обслуживания извещателя;
• возможность ветвления шлейфа;
• отсутствие необходимости обрывать шлейф при извлечении извещателя из розетки.

Перспектива развития радиальных систем, на взгляд автора, заключается в совмещении в рамках одного прибора обычных пороговых шлейфов и опросных адресно-пороговых шлейфов сигнализации. По стоимости один адресно-пороговый извещатель, вероятно, будет сопоставим со стоимостью двух традиционных пороговых извещателей, но для небольших и средних объектов их применение позволит удешевить систему в целом. При наличии функции контроля исправности допускается установка одного извещателя в помещении вместо двух обычных пороговых.

Итак, в завершение статьи можно сделать следующие выводы:

• для малых и средних объектов радиальные системы ОПС с точки зрения затрат, надежности и функциональности являются наиболее рациональным решением;
• использование механизмов защиты от саботажа охранных зон потенциально снижает риск материальных потерь;
• верификация состояния пожарных извещателей, а также учет влияния переходных процессов в пожарных шлейфах способны минимизировать количество ложных сигналов о пожаре;
• применение двухпороговых пожарных шлейфов позволяет оптимизировать расходы на материалы и оборудование;
• перспективное направление развития радиальных систем ОПС: опросные адресно-пороговые системы.

Новые технологии, энергосберегающие компоненты, способность программного обеспечения выполнять определенные действия и другие новшества в последние годы изменили не только технологии изготовления пожарных извещателей, но и методы их установки и монтажа. Это, в свою очередь, вызвало изменения в существующих стандартах и нормативах по проектированию систем пожарной сигнализации. Например, давно применяющаяся и считавшаяся до недавнего времени традиционной топология радиального шлейфа в настоящее время все больше и больше заменяется кольцевой топологией. Возможность установки большого количества пожарных извещателей в одном шлейфе без снижения их надежности и работоспособности делает применение кольцевых шлейфов довольно привлекательным по сравнению с радиальными. Современные кольцевые шлейфы являются многофункциональными и позволяют кроме подключения автоматических и ручных пожарных извещателей управлять дополнительным оборудованием с помощью различных модулей входов/выходов.

Преимущества использования аналогово-кольцевых шлейфов:

Рис.1. Радиальные шлейфы Рис.2. Кольцевой шлейф

• Предельная информативность шлейфа, достигаемая применением интеллектуальных пожарных извещателей и их полной адресацией;
• Высокая надёжность кольцевого шлейфа, по сравнению с радиальным - при обрыве или коротком замыкании, радиальный шлейф частично, или полностью выходит из строя, в кольцевом шлейфе устройства, называемые изоляторами, автоматически отсекают повреждённый участок, и шлейф продолжает функционировать как две радиальные ветви. При обрыве шлейфа, изоляторы не активизируются;
• Возможность создания радиальных ответвлений, если это необходимо для оптимизации кабельной схемы;
• Меньшие трудозатраты и расход кабельных материалов при одинаковом количестве извещателей.

Esserbus - максимум надежности, минимум затрат
Пожарные приемно-контрольные приборы ESSER поддерживают кольцевые шлейфы esserbus и esserbus-PLus. Кольцевой шлейф esserbus это двухпроводный шлейф, обладающий следующими особенностями:

• Максимальная длина шлейфа 3500 м;
• До 127 устройств на шлейф;
• До 127 групп извещателей на шлейф;
• До 63 радиальных ответвлений (до 32 устройств в ответвлении) на шлейф;
• До 32 транспондеров на шлейф (до 100 транспондеров на ПКП);
• Напряжение в шлейфе 27,5 в.

В дополнении к вышеописанным особенностями технологий esserbus существует кольцевой шлейф esserbus-PLus с улучшенными характеристиками. Новый шлейф поддерживает автоматические извещатели серии IQ8Quad со встроенными устройствами оповещения, адресные устройства оповещения серии IQ8Alarm и беспроводные устройства IQ8Wireless. Для подключения всех этих устройств не требуется прокладки дополнительных проводов, т.е. передача данных, сигналы и питание всех устройств шлейфа осуществляется всего по двум проводам. Кольцевой шлейф esserbus-PLus поддерживается только ПКП серии IQ8Control.

В.Н. Коренев,
к.т.н., руководитель направления разработок
и внедрения ООО «Системы Безопасности»,
г. Новосибирск

Пороговые шлейфы сигнализации, несмотря на свою низкую информативность и восприимчивость к помехам, продолжают применяться в различных системах тревожной сигнализации. Это обусловлено тем, что на рынке изделий тревожной сигнализации остается еще много неадресных извещателей и датчиков, которые имеют на своем выходе два стабильных состояния, соответствующие нормальному и тревожному. Они успешно конкурируют с адресными изделиями в силу их дешевизны и совместимости с различными приемно-контрольными приборами.

Несмотря на простоту схемотехники, пороговые шлейфы сигнализации можно сделать значительно информативнее, чем это реализовано в существующей аппаратуре. Это становится возможным с применением современной микропроцессорной техники, у которой возрастает разрядность АЦП, производительность обработки данных, объемы встроенной памяти и в тоже время уменьшается цена.

Однако повышение информативности связано с ростом контролируемых событий и сложностью алгоритмов перехода из одного состояния в другое. Описывать эти процессы становится все сложнее. Поэтому, при разработке таких изделий и их описании для пользователей, удобно использовать физические и программные модели шлейфа сигнализации.

Каждый пороговый шлейф сигнализации (ШС) прибора можно описать моделями с двух точек зрения:

С физической точки зрения – это электрическая цепь, соединяющая прибор с извещателями (датчиками) посредством проводных соединений (Рис.1). Каждый ШС имеет различные схемотехнические варианты , выбираемые разработчиком. В схеме включения изображаются контакты извещателя, резисторы и другие компоненты, обеспечиващие работу ШС.

Любой извещатель можно представить в виде электрического контакта, который при срабатывании скачком меняет свое сопротивление: становится либо замкнутом (сопротивление контакта равно нулю), либо разомкнутом (сопротивление контакта равно бесконечности).

Контакты извещателя подключается проводными соединительным линиями к клеммам приемно-контрольного прибора.

В приемно-контрольном приборе клеммы связаны с «Измерителем сопротивления», который измеряет электрическое сопротивление всей цепи ШС, а «Решающее устройство» по величине ее сопротивления принимает решение о том, сработал извещатель или нет.

Рис.1. Модель порогового шлейфа сигнализации

ШС подключается к измерителю сопротивления через клеммы, расположенные на плате прибора приемно-контрольного (ППК). Измеритель измеряет электрическое сопротивление всей цепи ШС, а решающее устройство по величине ее сопротивления принимает решение о том, сработал извещатель или нет.

С информационной точки зрения - это программный объект, состоящий из фиксированного набора событий. Событие в ШС может происходить в результате изменения сопротивления ШС, либо приходить извне, в виде управляющих команд. Набор событий определяется тактиками ШС . Каждая тактика ШС включает в себя:

1. Тип шлейфа сигнализации (пожарный, охранный, аварийный и управления) и название;
2. Электрическую схему включения;
3. Шкалу диапазонов сопротивлений ШС, разделенную порогами;
4. Привязки состояний к диапазонам сопротивлений ШС;
5. Список событий ШС;
6. Матрицу событий.

В качестве примера применения терминов, рассмотрим тактику пожарного шлейфа сигнализации «Однопороговая». В такой тактике предусматривается выдача сигнала «Пожар» при срабатывании любого одного или нескольких извещателей:

1. Тип шлейфа сигнализации – пожарный, однопороговый.
2. Электрическая схема включения - может быть выполнена в нескольких вариантах (рис.1.1.):

1. с нормально-замкнутыми контактами извещателей (К1, К2). В этом случае контакты соединяются в линию шлейфа последовательно, а контрольные резисторы подключается параллельно контактам извещателей;
2. с нормально-разомкнутыми контактами извещателе (К3, К4). В этом случае контакты извещателей соединяются параллельно линии шлейфа, а контрольные резисторы подключается последовательно контактам;

Рис.2. Электрические схемы включения контактов пожарных извещателей.

3) Шкала диапазонов сопротивлений, разделенная разработчиком порогами сопротивлений на 8 диапазонов: Д1 … Д8 (Рис.3).

Рис.3. Шкала диапазонов сопротивлений ШС

При замыкании и размыкании контактов извещателей в различных комбинациях, сопротивление шлейфа попадает в тот или иной диапазон.

1. Привязки состояний к диапазонам сопротивлений ШС

Под состояниями шлейфа понимаются физические или логические свойства, характеризующие шлейф при изменении его сопротивления.

В «Однопороговом» ШПС разработчиком назначены следующие состояния:

• Норма;
• Пожар;
• Обрыв.

Эти состояния привязываются к диапазонам:

1. Список Событий ШС

Под событием понимается переход от одного состояния к другому. При этом учитываются как состояния самого шлейфа, так и другие состояния прибора, имеющие отношения к шлейфу.

В «Однопороговом» ШПС разработчиком назначены следующие события:

• Сброс - событие в приборе в момент его перезагрузки (включении питания);
• НеГотов - событие означающее, что после перезагрузки сопротивление шлейфа не находится в диапазоне «Норма»;
• НаДежурстве – сопротивление шлейфа перешло в диапазон «Норма» [Д5] ;
• Пожар – сопротивление шлейфа в любом из диапазонов «Пожар» [Д2] [Д3] [Д4] [Д6] [Д7] ;
• Замыкание - сопротивление шлейфа находится в диапазоне «КЗ» [Д1] ;
• Обрыв - сопротивление шлейфа находится в диапазоне «Обрыв» [Д8] ;

1. Матрица Событий

Матрица событий определяет последовательность наступления событий при изменении состояний. При помощи матрицы удобно представлять алгоритмы работы шлейфа. Матрица представляет собой таблицу, в которой имеются следующие элементы:

Рис.4. Внешний вид матрицы событий.

Принцип применения матрицы для описания алгоритма работы шлейфа представлен на рис.5. В качестве примера, в крайне левом столбце, выберем текущим статус «НаДежурстве». Выделим зеленым фоном строку с событиями в поле событий, которые возможны при нахождении в этом статусе. Далее рассмотрим, какое событие произойдет при появлении нового состояния шлейфа «Пожар»:

Рис.5. Пример работы матрицы при наступлении состояния «Пожар»

В результате работы матрицы шлейф перешел в новый текущий статус «Пожар». Анализ влияния новых состояний шлейфа в статусе «Пожар» показывает, что никакое другое физическое изменение сопротивления шлейфа не изменит этого статуса. Для того чтобы вывести шлейф из статуса «Пожар» его необходимо перевести в новое состояние «Сброс». Такое состояние может прийти в шлейф извне: например, при нажатии кнопки сброса.

Таким образом, матричное представление существенно облегчает описание сложных алгоритмов работы пороговых шлейфов сигнализации и может быть использовано, как при их разработке, так и при описании работы изделия в руководстве пользователя . Очевидно, что матричное представление удобно и при описании алгоритмов других узлов изделий тревожной сигнализации.

Литература:

1. Пинаев А., Никольский М. Оценка качества и надежности неадресных приборов пожарной сигнализации //Журнал "Алгоритм безопасности", № 6, 2007.
2. Неплохов И.Г. Анализ параметров шлейфа двухпорогового ППКП// Алгоритмы безопасности №5, 2010г.
3. Прибор контроля опасных ситуаций и оповещения "Хранитель-IT"//

Чтобы обеспечить бесперебойную работу пожарной сигнализации датчики соединяются с устройствами оповещения и пультом диспетчера посредством проводов (шлейфов). Кабели также передают контрольные извещения, оптический сигнал и т.д. Типы шлейфов пожарной сигнализации делятся по своей структуре, требования к ним оговариваются в СНиП и ФЗ №123.

Требования к проводам пожарной сигнализации

Оконечное устройство шлейфа обеспечивается конструктивной дополнительной или любой другой огнезащитой.

Согласно ФЗ нормы по кабелю регламентируются указом от 10.07.2012. В частности указывается:

• Сопротивление шлейфа пожарной сигнализации должно выдерживать воздействие открытого пламени в течение заданного количества времени. Работоспособность систем оповещения и сигнализации при этом сохраняется в полном объеме, до тех пор, пока сотрудники и посетители не покинут здание.
• Поможет выбрать кабели соответствующий ГОСТ. Обозначение шлейфов пожарной сигнализации регламентируется в ФЗ, поэтому маркировка провода должна в обязательном порядке присутствовать на обмотке.
• Горизонтальные и вертикальные защищаются негорючими конструкциями и огнезащитой. Нормы прокладки кабелей пожарной сигнализации предписывают использовать провод с термостойкой обмоткой. Внутри стен перекрытия, пустотах и нишах монтаж осуществляется в гофротрубе. При открытой прокладке пожарной сигнализации используется негорючий провод.
• Проходка кабельных линий через стены нуждается в обязательной обработке огнезащитными составами. Во время работ выполняется герметизация стыков и другими . Способ прокладки через стены определяется с учетом технических характеристик здания, его огнеопасности. Обязательность прокладки в коробах определяется степенью пожароопасности помещения.
• Прокладка с другими кабелями допускается при условии наличия термоизолирующей обмотки.
• Проводить ТО пожарной сигнализации должен специалист, представитель компании осуществляющей установку систем оповещения.

Чтобы определить месторасположение возгорания, необходимо, чтобы все системы находились в работоспособном состоянии. Для пожарной сигнализации должен применяться кабель устойчивый к открытому воздействию огня. Предел огнестойкости высчитывается по требованиям ППБ предъявляемым к несущим конструкциям в помещении.

Виды шлейфов для противопожарной сигнализации

1. Пороговые системы с радиальным шлейфом . Один прибор управления, моноблок в состоянии обслуживать не более десяти линий и датчиков. Увеличение возможностей достигается благодаря установке еще одного блока контроля шлейфа. Название система получила благодаря используемому принципу работы. У каждого датчика есть свой порог чувствительности. При достижении его срабатывает оповещение.
   Недостатком пороговой системы является большое количество ложных сигналов. Прокладка совместно с другими кабелями только усугубляет ситуацию. Еще один минус – невозможность точного определения места возгорания. Система оповещает только о разрыве линии, поэтому проверять приходится весь шлейф радиального типа.
   К преимуществу решения можно отнести низкую стоимость оборудования и монтажных работ.
2. Пороговые структуры с модульным шлейфом . Практически ничем не отличается от предыдущей схемы. Отличие состоит в том, что используемый модуль может контролировать работу многих линий одновременно. Параметры шлейфа позволяют дублировать сигнал оповещения, методом подключения двухпороговых конструкций.
3. Адресно-аналоговые линии . Контроль над системой осуществляет модуль, к которому подключен кольцевой шлейф. Отличием адресно-аналогового устройства является то, что сам датчик не принимает решение о наличие возгорания, а просто передает необходимую информацию на пульт.
   Система с кольцевым построением шлейфов позволяет отсеивать ненужную информацию. Сигнал дублируется и передается на пульт контроля. Анализ позволяет отличить случаи возгорания от обрыва кабеля и других неисправностей шлейфов. Транзитная прокладка допускает использования длины кабеля до 2000 м.
4. Комбинированные системы . Для вывода сигнала диспетчеру используется как пороговое, так и аналоговое оборудование. Современная сигнализация, в которой учитываются все недостатки предыдущих линий. Алгоритм поиска неисправностей шлейфа облегчен благодаря использованию кольцевой схемы.
   Комбинированные системы могут использоваться как внутри, так и снаружи помещения. Во втором случае используется экранированный кабель уличного исполнения.

Для некоторых категорий помещений ППБ устанавливают определенные ограничения по шлейфам. Монтаж исключительно негорючего провода, недопустимость скрытой проводки, прокладка в кабельном лотке – эти и другие ограничения описаны в СНиП 3.05.06-85 и ВСН 116-87.

Какой нужен кабель для ПС

Во время выбора кабеля важную роль играют следующие показатели:

• Расчет сечения. Недостаточная мощность и пропускная способность может привести к неточным показаниям датчиков. В случае пороговых систем слаботочный кабель, может стать причиной постоянного срабатывания ложной сигнализации.
• Достаточная защита кабеля. Помимо теплоизоляции и наличия негорючей обмотки, может потребоваться понизить чувствительность шлейфа. В обычной ситуации можно сразу использовать защищенный провод. Но если по недосмотру или другим причинам ПС дает сбои из-за чувствительности кабеля, проводят измерение сопротивления изоляции шлейфа.
• Маркировка. Предел огнестойкости кабелей, наличие экранирования шлейфа и другие показатели должны указываться на обмотке провода. Правила маркировки кабельных линий также требуют указывать коэффициент дымности и горючести.

• НГ – негорючий - имеет классификацию по мере огнестойкости от A до D.
• LS – рекомендована прокладка во взрывоопасных зонах, а также в групповом лотке. Не распространяют вредные испарения во время горения.
• HF – при горении не выделяют вещества, обладающие высокими коррозионными свойствами. Допускается прокладка в кабельном лотке вместе с другими проводами сигнализации.

Нормы по прокладке шлейфов зависят от используемой системы сигнализации и действующими требованиями ППБ. Перечень кабелей допустимых к применению приводится в СНиП и ПУЭ. Нарушения рекомендаций приводит к неисправности ПС.

Если кабель не соответствует нормам, при обнаружении этого, инспектор МЧС выпишет пояснительную записку и привлечет к административной ответственности с указанием сроков замены действующих шлейфов.

Способы прокладки шлейфов ПС