Извещатель пожарный тепловой линейный с применением волоконно-оптических технологий

На сегодня на рынке пожарной безопасности представлено большое количество пожарных тепловых линейных извещателей, различающихся техническими характеристиками, классами, назначением и условиями. Все эти приборы выполнены как отечественными, так и зарубежными производителями.

Современные извещатели способны срабатывать и выдавать сигнал «Тревога» по нескольким параметрам, в том числе по превышению максимально заданной температуры и по адресу. Они могут действовать как дифференциальные и как максимально дифференциальные устройства. Существуют варианты исполнения и формфактор с увеличенной степенью защиты IP, во взрывозащитном корпусе, если, например, предполагается эксплуатация в сложных и суровых условиях окружающей среды.

Как разобраться в огромном количестве предложений и выбрать нужный тепловой извещатель для конкретного объекта?

Давайте начнем по порядку. Во‑первых, необходимо точно знать, где, в каких условиях и для каких целей будет применяться тот или иной тип извещателя. Во‑вторых, его технические характеристики и показатели надежности должны удовлетворять требованиям, предъявляемым заказчиком. В‑третьих, следует принять во внимание экономическую эффективность. Сюда относится: покупка, установка, ввод в эксплуатацию, периодическое и годовое обслуживание, стоимость владения, период окупаемости. Последний и очень важный пункт: пожарный тепловой линейный извещатель должен быть сертифицирован и соответствовать требованиям технического регламента о пожарной безопасности (Федеральный закон № 123‑ФЗ от 22.07.2008) ГОСТ Р 53325-2012 «Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования и методы испытаний».

ООО «Светопровод» представляет для рынка пожарной безопасности инновационный извещатель пожарный тепловой линейный BW15‑N универсальный, с применением волоконно-оптических технологий, который соответствует всем вышеуказанным требованиям.

Физика процессов и измерения параметров

В основу принципа измерения вошло Рамановское рассеяние света, которое было открыто Раманом еще в 20‑х годах прошлого столетия и получило впоследствии название «метод Рамана». Суть его заключается в том, что когда световой импульс лазера распространяется по оптоволокну, небольшая часть этого света рассеивается. Схема метода представлена на рис. 1.

Рис. 1. Принцип работы

Рамановское рассеяние лазерного импульса появляется благодаря молекулярным колебаниям в оптоволокне. Данное рассеяние происходит на разных длинах волн по отношению к падающему лазерному лучу и имеет название стоксовых и антистоксовых линий. Поскольку энергия колебаний волокна является функцией температуры, то, анализируя интенсивность стоксовых и антистоксовых линий Рамановского рассеяния, можно вычислить температуру (рис. 2). Если учитывать время, требуемое рассеянному излучению для достижения детектора, становится возможным измерять температуру волокна в любой точке.

Рис. 2. Измерение температуры

Принцип действия и возможности

Извещатель BW15‑N представляет собой блок обработки сигналов, к которому подключается волоконно-оптический кабель длиной до 15 км на один канал (рис. 3). Максимальное число одновременно работающих каналов — 16. Опрашивание каналов блоком происходит последовательно. Один канал блока обеспечивает контроль над площадью до 200 000 м², а при задействовании 16 каналов — до 3 200 000 м².

Рис. 3. Внешний вид ИПТЛ

Когда кабель подключен к блоку обработки, прибор начинает действовать как рефлектометр, отправляя импульсы в линию, делая вычисления и получая обратный сигнал с каждого метра подключенного кабеля (рис. 4). Затем происходит настройка системы. Для выполнения этой процедуры блок подключается к компьютеру с инсталлированным ПО DTSCM, после чего происходит выбор и установка класса извещателя (от A1R до HR), в соответствии с которым будет работать система. Причем на одном волоконно-оптическом кабеле можно установить все классы! Общая длина кабеля разбивается на необходимое количество адресных зон, каждая из них вносится в программу и ей присваивается название. Например, «Первый этаж, паркинг» — устанавливаем класс извещателя A1R, следующая зона «Котельная, подвал» — класс CR и т. д. После того как все адресные зоны настроены, максимальное количество зон составляет 500 на каждый канал, блок устанавливается в рабочий режим. Извещатель BW15‑N может функционировать как с подключением к ПК, так и без него, при этом на передней панели появляется индикация состояния прибора и выдаются извещения «Тревога», «Дежурный режим», «Неисправность». Извещатель обрабатывает данные с каждого метра кабеля по нескольким алгоритмам (превышение верхнего и нижнего значения температуры, отклонение от заданных значений на Δt, скорость изменения температуры, обрыв волоконного кабеля, чувствительность по температуре от +0,1 °C), таким образом, можно говорить о том, что на одной линии мы имеем 15 000 датчиков.

Рис. 4. Принцип работы оптического рефлектометра

При срабатывании сигнала «Тревога» (рис. 5) данные передаются на пожарную панель управления, на передней панели прибора активируется индикация красной кнопки, также событие отображается на дисплее компьютера с полным его описанием: тип сигнала, его локализация, адрес, дата, какое значение по температуре и на какой «сухой» контакт пошел сигнал. Все данные выгружаются и записываются на жесткий диск ПК, это позволит вести статистику и выполнять анализ за определенный период времени. Извещатель BW15‑N не только обеспечивает пожарную безопасность, но и осуществляет температурный контроль вдоль всей длины оптоволоконного кабеля на объекте в диапазоне –200…+650 °C. В блоке предусмотрены все необходимые интерфейсы для передачи сигналов и интеграции в различные системы АСУТП, SCADA и другие удаленные клиенты с помощью: RS‑232, RS‑485, USB, ModBus, TCP/IP.

Рис. 5. Сигналы тревоги

Программное обеспечение извещателя BW15‑N

После того как волоконно-оптический кабель установлен на подконтрольном объекте, происходит настройка программного обеспечения. Для работы с ПО необходим ноутбук или любой стационарный компьютер с установленной лицензионной операционной системой Windows 2000/NT/XP/7, интерфейс показан на рис. 6. Инструкция по работе и настройки ПО DTSCM предоставляются на CD-диске и имеются в комплекте поставки; лицензия постоянная, без ограничений количества пользователей с возможностью удаленного доступа. Программное обеспечение предлагается на нескольких языках, в том числе на русском. В базовой версии ПО DTSCM предусмотрены все необходимые команды для полноценной работы извещателя BW15‑N. Имеется возможность написания верхнего уровня программного обеспечения по требованию и согласованию ТЗ от заказчика. Есть возможность интеграции карт местности, оформления в 3D-формате объекта, гармонизации с существующей системой. Существует еще один очень важный момент, на который следует обратить внимание: заказчику предоставляется SDK (software development kit) для написания и создания своего собственного ПО, без привлечения другой стороны в целях конфиденциальности и безопасности предприятия.

Рис. 6. Внешний вид ПО

Схема подключения и способ монтажа

Как и любое сетевое оборудование, извещатель BW15‑N может устанавливаться в 19″ рэковую стойку (рис. 7), это сделано для удобства и возможности разместить оборудование в серверной комнате.

Рис. 7. Расположение оборудования в стойке

Система масштабируется и может объединить в одну схему подключения до 10 блоков (рис. 8), это позволит создавать целые сети и обеспечить пожарную безопасность целых кварталов, районов, складских комплексов, заводов и т. д.

Рис. 8. Схема подключения блоков

Технические характеристики извещателя BW15‑N

Технические и эксплуатационные характеристики представлены в таблице.

Волоконно-оптический кабель извещателя BW15‑N

Конструкция кабеля выполнена на основе гибкой стальной трубки, состоящей из семи стальных прядей проволоки, заполненной гидрофобным компаундом, с расположенными в ней двумя или одним многомодовым волокном, в акрилатном лаковом покрытии (рис. 9). Защитная оболочка сделана из LSZH-термопластов, не поддерживающих горение, производится согласно ТУ, с низкой токсичностью продуктов горения при тлении не выделяет коррозионно-активных газообразных продуктов. Кабель может быть изготовлен с термостойким многомодовым волокном с долговременной температурой до +600 °C. Характеристики: масса — 20 кг/км, диаметр брони — 2 мм, диаметр по оболочке — 4 мм, радиус изгиба — 40 мм, допустимое усиление на сжатие — 10 кН/см, допустимое усиление на растяжение — 2,7 кН. Кабели могут поставляться в различном исполнении, в зависимости от условий окружающей среды и степени эксплуатации.

Рис. 9. Возможные варианты ВОК

Во время монтажа и прокладки кабеля необходимо руководствоваться пунктами СП 5.13130.2009. Также допускается прокладка кабеля по виду змейки, как показано на рис. 10. В случае обрыва кабеля система сообщит и покажет локализацию с точностью до 1 м, производится сварка в обнаруженных местах разрыва, затем на место сваренных волокон устанавливается оптическая муфта и система продолжает функционировать.

Рис. 10. Монтаж кабеля

Основные преимущества извещателя BW15‑N:

• быстрые измерения: для определения очагов возгораний;
• температурный контроль вдоль волоконно-оптического кабеля до 15 000 м в режиме реального времени и отображение данных на дисплее;
• точное местоположение: погрешность в локализации события не превышает 1 м;
• программируемые алгоритмы оповещения: превышение скорости нарастания, превышение максимальной температуры, минимальной, отклонение от среднего значения, обрыв кабеля;
• до 500 зон программирования на блок управления и объединения участков;
• минимальное число ложных срабатываний;
• чувствительный кабель прост в установке, так как поставляется на катушке;
• стандартная сеть и интерфейсы передачи данных реле, RS‑232/485, ModBus, TCP/IP, интеграция со SCADA, АСУТП и другими удаленными клиентами;
• минимальные затраты на обслуживание: оптоволоконные кабели имеют срок службы до 30 лет и могут функционировать в любой окружающей среде;
• абсолютный диэлектрический кабель, не подвержен электромагнитным излучениям, имеет высокую стойкость к агрессивным средам и высокую надежность;
• допускается использование во взрывоопасных зонах, поскольку волоконно-оптическая часть не имеет электрического подключения;
• небольшая стоимость 1 м волоконного кабеля;
• быстрая окупаемость, низкое электропотребление 238 кВт/год;
• соответствует классам: A1, A2, A3, B, C, D, E, F, G, H, R, A1R, A2R, BR, CR, DR, ER, FR, GR, HR (допускается применение в неотапливаемых помещениях);
• измеряемый температурный диапазон: –200…+650 °C;
• ИПТЛ нового поколения сертифицирован согласно ФЗ‑123 и соответствует ГОСТ Р 53325-2012.

Таким образом, извещатель пожарный тепловой линейный с использованием волоконно-оптических технологий проявит и зарекомендует себя как надежное, эффективное и экономически выгодное решение, способное на ранних стадиях обнаружить очаги возгораний и предупредить о перегреве подконтрольных объектов.