СИСТЕМА ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРОТУШЕНИЕМ В ПОДВИЖНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ

Предлагаемая система относится к противопожарным устройствам и предназначена для оповещения об аварийной ситуации или возгорании в защищаемых отсеках транспортного средства и для запуска средств пожаротушения в ручном и в автоматическом режимах из кабины водителя транспортного средства: пассажирского и грузового транспорта, строительной, дорожной и сельскохозяйственной спец. техники, бронетехники и т.п.
Известна автоматическая система пожарной сигнализации и управления пожаротушением в подвижных транспортных средствах (патент РФ №39832 кл. А62С 37/00, G08B 25/00, публ. 2004 г.). Данная система включает пожарные извещатели, блоки сбора информации с центральным блоком управления, соединенным со световым и звуковым сигнализаторами пожара, средствами пожаротушения и блоком включения средств пожаротушения, а центральный блок дополнительно содержит блоки контроля всех составляющих систем и блок памяти событий, и непосредственно соединен с пожарными извещателями, в качестве которых используют линейные тепловые извещатели, выполненные определенным образом.
К недостаткам, препятствующим использованию известной системы, относятся трудности при монтаже и эксплуатации, что не оправдано при использовании данной системы на эксплуатируемых транспортных средствах, для которых известная система не адаптирована.
Также при управлении системой в ручном режиме велика вероятность негативного влияния «человеческого фактора». В данной системе каждый канал запускается нажатием определенной кнопки, что в условиях нештатной ситуации легко перепутать. Следовательно, элемент случайности может не позволить обеспечить оперативное тушение.
Известна автоматическая система пожарной сигнализации и управления пожаротушением в транспортных средствах (патент РФ №77786 кл. А62С 37/00, публ. 2008 г.). Данная система включает пожарный извещатель, средство пожаротушения, микроконтроллер с функцией управления и сбора информации, связанный с каждым пожарным извещателем через устройство с функциями фильтра электромагнитных помех и контроля неисправности линии и состояния пожарного извещателя, связанный с каждым средством пожаротушения через устройство управления их запуском, выполненное с возможностью обеспечения контроля состояния средства пожаротушения, также микроконтроллер связан с устройством светового сигнала и с устройством звукового сигнала, система снабжена источником бесперебойного питания, выполненного с возможностью трансляции напряжения бортового питания от бортовой сети на средства пожаротушения, а также на микроконтроллер через внутренний вторичный источник питания, а возможность перехода на ручной режим управления выполнена с обеспечением как адресного запуска средства пожаротушения, так и аварийного запуска всех средств пожаротушения. Система выполнена с возможностью передачи сигнала не более, чем по четырем каналам связи.
К недостаткам, препятствующим использованию данной системы, относится отсутствие возможности:
- регистрации и архивации событий (изменение состояния системы);
- переключения в ручной режим управления при включении двигателя транспортного средства, и наоборот.
Полезная модель к патенту №77786 принята в качестве прототипа, как наиболее близкая по существенным признакам и достигаемому техническому результату.
Задачей, которую решает предлагаемая полезная модель, является повышение вероятности подавления очага пожара на начальной стадии возгорания при обеспечении контроля за всеми нештатными ситуациями в режиме как автоматического, так и ручного управления.
Техническим результатом при использовании полезной модели является:
- самодиагностика прибора с выдачей световой и звуковой индикации;
- контроль состояния шлейфов связи и шлейфов пожаротушения с выдачей адресной индикации;
- контроль и сигнализация повышения температуры в защищаемом отсеке с выдачей адресной световой индикации и звукового сигнала;
- автоматический запуск средств пожаротушения при повышении температуры выше задаваемой нормы;
- адресный запуск средств пожаротушения путем нажатия кнопки пуска водителем;
- возможность принудительного запуска всех средств пожаротушения (СП);
- возможность переключения системы из режима автоматического управления в режим ручного управления при включении двигателя транспортного средства;
- световая сигнализация при срабатывании системы в режиме аварийного пуска;
- возможность регистрации и архивации всех изменений состояния системы;
- обеспечение звуковой сигнализации при срабатывании пожарного извещателя.
Достижение данного технического результата обеспечивается тем, что система пожарной сигнализации и управления пожаротушением в подвижных транспортных средствах, включающая пожарный извещатель, средство пожаротушения, микроконтроллер с функцией управления и сбора информации, связанный с каждым пожарным извещателем через устройство с функциями фильтра электромагнитных помех и контроля неисправности линии и состояния пожарного извещателя, связанный с каждым средством пожаротушения через устройство управления их запуском, выполненное с возможностью обеспечения контроля состояния средства пожаротушения, также микроконтроллер связан с устройством светового сигнала и с устройством звукового сигнала, система снабжена источником бесперебойного питания, выполненного с возможностью трансляции напряжения бортового питания от бортовой сети на средства пожаротушения, а также на микроконтроллер через внутренний вторичный источник питания, а возможность перехода на ручной режим управления выполнена с обеспечением как адресного запуска средства пожаротушения, так и аварийного запуска всех средств пожаротушения, отличающаяся тем, что система выполнена с обеспечением возможности переключения из режима автоматического управления в режим ручного управления при включении двигателя транспортного средства, а при отключении двигателя - в режим автоматического управления и дополнительно снабжена блоком регистрации изменений состояния системы в энергонезависимой памяти.
В качестве средств пожаротушения предпочтительнее использовать средства с функциями ручного запуска и самозапуска.
В качестве устройства светового сигнала используют светодиодные индикаторы.
Для обеспечения защиты от помех внутренний вторичный источник питания включает средство защиты от выбросов напряжения, фильтр электромагнитных помех и сглаживающий фильтр. Обеспечение адресного запуска средств пожаротушения осуществляют при помощи кнопки адресного запуска.
Для удобства нештатных режимов работы при неисправном питании системы микроконтроллер дополнительно оснащен супервизором.
Для удобства монтажа за счет компактности и обеспечения надежности при эксплуатации микроконтроллер, устройство светового сигнала, устройство звукового сигнала, кнопка аварийного и кнопка адресного запуска средств пожаротушения в ручном режиме, внутренний вторичный источник питания, блок управления запуском средства пожаротушения, устройство с функциями фильтра электромагнитных помех и контроля неисправностей линии, блок переключения из автоматического режима в ручной и наоборот, а также блок регистрации событий размещены в едином корпусе, совмещенным с панелью индикации.
В свою очередь, панель индикации выполнена с возможностью группирования на ней световых индикаторов, соответствующих каждому средству пожаротушения.
Для большей надежности система дополнительно снабжена блоком защиты источника питания устройства, связанным через источник бесперебойного питания с бортовой сетью, а также с микроконтроллером через внутренний вторичный источник питания.
При необходимости система может содержать узел трансляции питания от бортовой сети непосредственно на средство пожаротушения и на узел запуска средства пожаротушения через блок защиты питания устройства.
Система может быть выполнена с возможностью обеспечения световой сигнализации при срабатывании системы в режиме аварийного пуска.
Компактность устройства может быть обеспечена тем, что светодиодный индикатор, сигнализирующий о срабатывании системы в режиме аварийного пуска, выведен на панель индикации.
Дополнительный контроль может быть обеспечен, если система выполнена с возможностью подачи звукового сигнала при срабатывании пожарного извещателя. Например, при установлении блока подключения штатного звукового устройства транспортного средства, связанного с микроконтроллером.
Система может быть выполнена с возможностью передачи сигнала не более, чем по четырем каналам связи. Этого достаточно для надежной защиты транспортного средства.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлена блок-схема системы пожарной сигнализации и управления пожаротушением в подвижных транспортных средствах, включающая пожарные извещатели (1), средства пожаротушения (4), микроконтроллер (3) с функциями сбора информации и управления, который связан с каждым пожарным извещателем (1) через устройство с функциями фильтра электромагнитных помех и контроля неисправности линий (2), и с каждым средством пожаротушения (4) через блок управления его запуском (15). микроконтроллер (3) связан с устройством звукового сигнала (9) и с устройством светового сигнала (10), в качестве которого используют светодиодные индикаторы. Система снабжена источником бесперебойного питания (5), выполненного с возможностью трансляции напряжения бортового питания от бортовой сети (6), и на микроконтроллер (3) через внутренний вторичный источник питания (14). Обеспечение адресного запуска средств пожаротушения (4) осуществляют при помощи кнопки адресного пуска (8), связанной непосредственно с микроконтроллером (3). Обеспечение аварийного запуска средств пожаротушения (4) осуществляют при помощи кнопки аварийного пуска (7).
Микроконтроллер (3) также связан с блоком переключения (19) из режима автоматического управления в ручной при включении двигателя, а при его выключении - в автоматический режим. Микроконтроллер (3) также связан с блоком регистрации изменения состояния (20).
Блок переключения (19) из режима автоматического управления в режим ручного управления при включении двигателя, или переключение опять в режим автоматического управления при выключении двигателя обеспечивает такое переключение автоматически, независимо от действий человека. Это позволяет контролировать состояние защищаемых зон (отсеков) как при движении транспортного средства, так и при его кратковременной или длительной остановки, то есть - постоянный контроль.
Блок регистрации изменений состояния (20) системы осуществляет ведение записи и хранения оперативной информации (энергонезависимая память), связан с микроконтроллером (3) и производит регистрацию и архивацию происходящих в системе событий. Блок (20) фиксирует момент включения устройства, события, происходившие в системе до момента отключения устройства и непосредственно - момент отключения.
Светодиодные индикаторы (10), кнопка адресного пуска (8), кнопка аварийного пуска (7) расположены на панели индикации (11). Световые индикаторы (10) соответствуют каждому средству пожаротушения (4), и еще один световой индикатор (10), который показывает состояние системы («Норма»). При включении двигателя блок переключения (19) автоматически по сигналу от микроконтроллера (3) переводит систему в режим ручного управления. При включении двигателя - переводит систему в режим автоматического управления. Все изменения состояния системы (например, температура) регистрируют и сохраняются в энергонезависимой памяти блока регистрации (20).
Микроконтроллер (3), устройство с функциями фильтра электромагнитных помех и контроля неисправности линий (2), блок управления запуском СП (15), устройство звукового сигнала (9), панель индикации (11) внутренний вторичный источник питания (14) блок переключения (19) из режима автоматического управления в ручной режим при включении двигателя; а при его выключении - в автоматический режим, а также блок регистрации событий (20) размещены в едином корпусе (13).
На фиг.2 представлена блок-схема системы пожарной сигнализации и управления пожаротушением, которая содержит узел (16) трансляции питания от бортовой сети (6) непосредственно на средство пожаротушения (4) и на узел управления запуска средством пожаротушения (15). Кроме того, система снабжена блоком защиты источника питания (18), связанным через источник бесперебойного питания (14). Для исключения нештатных режимов работы при неисправном питании системы, микроконтроллер дополнительно оснащен супервизором (17). Дополнительный контроль обеспечивается световой сигнализацией при срабатывании системы в режиме аварийного запуска. Светодиодный индикатор (21), связанный с микроконтроллером (3), выведен на панель индикации (11), и индицирует аварийный запуск средств пожаротушения (4), осуществляемый при помощи кнопки аварийного пуска (7). Блок подключения (22) штатного звукового устройства обеспечивает коммутацию штатного звукового устройства транспортного средства при срабатывании любого из пожарных извещателей (1).
Система пожарной сигнализации и управления пожаротушением устанавливается на транспортных средствах и предназначена для автоматического обнаружения аварийного перегрева или возгорания, оповещения и управления средствами пожаротушения в ручном или автоматических режимах.
Пожарный извещатель (1) и соответствующее ему средство пожаротушения (4) размещают в защищаемой зоне (12) транспортного средства, например, в моторном отсеке.
В качестве средств пожаротушения (СП) используют любые средства пожаротушения (аэрозольные, порошковые, углекислые и т.д.), удовлетворяющие требованиям по эксплуатационным нагрузкам, предъявляемым к автотранспортному оборудованию, и обладающие пожаротушащей эффективностью, достаточной для тушения пожаров в защищаемых объемах.
В качестве пожарных извещателей используют любые пороговые извещатели (тип сигнала «да» - «нет»). Для наземного транспорта предпочтительно использовать линейные тепловые извещатели в маслобензостойком исполнении.
В защищаемых отсеках устанавливают пожарные тепловые линейные извещатели серии ПГВС.425512.002 и средства автоматического пожаротушения, например «Допинг-2ТР».
Были проведены испытания предлагаемой системы на функционирование (при напряжении 12 В) и устойчивость к наносекундным импульсным помехам.
Испытания на функционирование проводились в дежурном режиме и в режиме имитации пожара и неисправностей по цепям пожарных извещателей и средств пожаротушения в соответствии с методиками, изложенными в «Программе и методике испытаний на функционирование». Критериями функционирования являлись - своевременное обнаружение пожара в защищаемых отсеках, автоматический и ручной запуск средств пожаротушения (СП) в адресном режиме и в режиме запуска всех СП, контроль на обрыв и короткое замыкание шлейфов сигнализации и шлейфов запуска СП, обеспечение адресной индикации и звукового оповещения при обнаружении пожара и неисправностей. Проведенные испытания показали (более 20 опытов) 100% срабатывание системы.
Испытания на устойчивость к наносекундным импульсным помехам проводились в соответствии с ГОСТ Р 51317.4.4-99, которые выявили полное соответствие требованиям помехоустойчивости.
Кроме того, были проведены испытания системы на устойчивость к внешним климатическим воздействиям по ТУ ЕПУС.425532.022. Критериями устойчивости к повышенной температуре (до 60°С) являлись отсутствие ложных сигналов и команд, механических повреждений и сохранение работоспособности. В ходе испытаний подтверждена, а в ряде случаев и превышена стойкость системы к климатическим воздействиям.
Предлагаемая система, установленная на транспортном средстве, работает следующим образом в автоматическом режиме:
При подаче напряжения от бортовой сети (6) транспортного средства через блок защиты источника питания (18) (в случае, когда он установлен) или от источника бесперебойного питания (5) через внутренний вторичный источник питания (14) запускается микроконтроллер (3), состояние защищаемых отсеков (12) контролируется автоматически.
При повышении температуры в защищаемых отсеках (12) выше допустимого происходит замыкание пожарного извещателя (1), от которого сигнал через устройство с функциями фильтра электромагнитных помех и контроля неисправности линий (2), предназначенное для исключения ложного срабатывания, поступает на микроконтроллер (3).
Микроконтроллер (3) диагностирует событие, включает устройство звукового сигнала (9) и соответствующий сработавшему извещателю (1) световой индикатор (10), расположенный на панели индикации (11). Через 30 секунд микроконтроллер (3) через узел запуска (15) включает средство пожаротушения (4). В тех случаях, когда система дополнительно оснащена узлом трансляции питания бортовой сети (16), в случае пожара данный узел (16) подает питание непосредственно на средство пожаротушения (4), тем самым подготавливая его запуск.
При неисправном питании для исключения нештатных режимов работы системы супервизор (17) отключает и держит микроконтроллер (3) в состоянии «сброса» до исправления сбоев в подаче питания.
Автоматический режим управления системы устанавливается блоком переключения (19), связанным с микроконтроллером (3) при отключении двигателя транспортного средства.
При включении двигателя - блок переключения (19) автоматически переводит систему в режим ручного управления.
В ручном режиме работа системы осуществляется так же, как и в автоматическом режиме, однако после срабатывания устройств звукового сигнала (9) и световых индикаторов (10), водитель путем нажатия кнопки адресного пуска (8) осуществляет запуск средства пожаротушения (4), при этом запускается средство пожаротушения (4), соответствующее сработавшему пожарному извещателю (1).
Кроме того, возможен аварийный (общий) запуск системы, в этом случае водитель может запустить все средства пожаротушения (4), независимо от срабатывания пожарных извещателей (1) путем нажатия кнопки аварийного пуска (7). При аварийной ситуации, в режиме аварийного пуска, загорается светодиодный индикатор (21), выведенный на панель индикации (11). При срабатывании пожарного извещателя (1) блок подключения (22) обуславливает срабатывание звукового устройства транспортного средства (например, клаксона) - то есть дополнительную звуковую сигнализацию.
В автоматическом и в ручном режимах управления осуществляется постоянная регистрация с архивацией всех изменений состояния системы, блоком регистрации (20), подключенным к микроконтроллеру (3).
Проведены натурные испытания по определению работоспособности предлагаемой системы в режимах ручного и автоматического управления. В каждом из указанных режимов проверялись: эффективность тушения модельных очагов пожара в условиях нештатной ситуации. Также проверка работоспособности системы проводилась в условиях дежурного режима (основное состояние) и в условиях самодиагностики системы.
Объекты испытаний и их результаты.
Пример 1.
На испытания был представлен автомобиль марки «КамАЗ-541150». На основе статистики загораний на данном виде транспорта к пожароопасным местам, подлежащим оборудованию СП отнесены развал двигателя и район привода турбины.
В качестве исполнительных средств пожаротушения были использованы МПП «Буран-0,5».
Испытания проводились на открытой площадке ООО «Автосила» при температуре окружающего воздуха t=15°C, относительной влажности воздуха 80% и при скорости ветра 5 м/с.
Испытания проводились в режиме срабатывания от ручного электрического запуска на неработающем двигателе.
Выбирались рациональные места расстановки исполнительных средств пожаротушения и устанавливались над двигателем, затем прокладывались соединительные кабели и провода.
В развале двигателя автомобиля и в районе привода турбин (выпускного коллектора) устанавливались модельные очаги пожара. Модельные очаги пожара представляли собой емкости диаметром 200 мм, высотой 30 мм, в которые непосредственно перед испытанием засыпались опилки и заливалось 100 мл горючей жидкости, состоящей из дизельного топлива, моторного масла и бензина в равном соотношении. Всего «установлено» 4 очага.
С помощью факела поочередно поджигались модельные очаги, после чего начинался отсчет времени свободного горения ≈20 сек, затем производился запуск СП в ручном режиме при неработающем двигателе. Были проведены испытания по срабатыванию СП в режиме аварийного запуска. 2 модуля марки «Буран-0,5» устанавливались на подкосах кабины над двигателем, выпускными насадками направленными на двигатель, 1 модуль устанавливался на лонжероне основания кабины с левой стороны, выпускным насадком направленным на двигатель.
Результаты испытаний: 4 модельных очага потушены, сработали все СП (3 шт.)
Пример 2.
На испытания был представлен автобус марки «НЕФАЗ5299» со штатной комплектацией моторного отсека и отсека ПЖД, средства телеметрии пожаротушения.
На основе статистики загораний в автобусах к пожароопасным отсекам, подлежащим оборудованию автоматической установкой пожаротушения, отнесены моторный отсек и отсек обогревателя.
Исходя из конструктивных размеров пожароопасных отсеков, их степени негерметичности и воздухообмена в них в условиях эксплуатации автобусов «НЕФАЗ5299», а также тактико-технических характеристик средств тушения были предложены следующие средства тушения:
- ГОА «Допинг-2», МПП «Буран-0,5», ПК и У, с устройством запуска средств тушения в ручном режиме, ПИ, линейные с порогом срабатывания 87°С и 138°С.
В процессе испытания фиксировалось:
- время свободного горения до срабатывания средств тушения с погрешностью 1 секунда с помощью секундомера;
- процесс развития и тушения пожара (визуально и с помощью цифровой камеры в режиме съемки), а также анализ изменения состояния системы по архивированной информации блока регистрации с независимой памятью;
- температурный режим в защищаемых отсеках (средствами телеметрии ОАО «НЕФАЗ»);
После каждого испытания средств тушения в моторном отсеке проводился контрольный запуск двигателя.
Испытание проводилось в режимах ручного и автоматического запуска указанных средств тушения с использованием пожарных извещателей (ПИ) с порогом срабатывания 87°С и 138°С.
Испытания проводились на открытой площадке экспериментального цеха №21 при температуре окружающего воздуха t=+5°C. влажности воздуха 85% при скорости ветра 10 м/с.
Испытания системы пожаротушения были проведены в режимах:
- самосрабатывание от термошнура;
- режим ручного запуска от прибора контроля и управления по сигналу пожарного извещателя;
- режим запуска от прибора контроля и управления по команде;
- режим ручного запуска от аккумулятора по команде.
В защищаемых отсеках автобуса устанавливались модельные очаги пожара в возможных местах возгорания.
Модельные очаги представляли собой стальные противни размерами 150×100×40, которые для имитации процесса горения возможных в процессе эксплуатации тлеющих материалов и отложений заполнялись древесными опилками, залитыми смесью бензина и дизельного топлива в соотношении 1:1 в количестве 100-150 мл в каждом противне.
Результаты испытаний представлены в таблице.
Во всех экспериментах после тушения всех очагов в разных режимах управления двигатель запускался. При этом во всех экспериментах обеспечивалось автоматическое переключение на ручной режим управления пожаротушением при отключении двигателя, а при его включении - переход на режим автоматического тушения. Все изменения состояния системы и ее компонентов регистрировались и архивировались в блоке (20) энергонезависимой памяти. Контроль всех ситуаций (дежурный режим, режим самодиагностики и нештатная ситуация) отражался на панели (11) соответствующими световыми сигналами. Дополнительно к световым сигналам была соответствующая звуковая сигнализация, как при оповещении через блок (9), так и через блок (22) путем срабатывания штатного звукового сигнала транспортного средства.
Испытания для целей сертификации проводились в лаборатории испытаний технических средств охраны и безопасности объектов ФГУ «ЦСА ОПС» МВД России.
на предлагаемую систему получены сертификат соответствия № C-RU.ПБ16.В.00023 и сертификат пожарной безопасности № ССПБ.RU.ОП066.В00614.
Таким образом, предлагаемая полезная модель направлена на решение поставленной задачи и соответствует всем критериям патентоспособности по действующему законодательству.
Таблица результатов испытаний
№/№
Места расположения средств тушения, марка, количество
Модельные очаги пожара, количество
Время срабатывания, с
t, °C термодатчиков 50 М.
Результаты эксперимента
1 эксперимент: режим срабатывания от термошнура
Отсек ПЖД, 1 шт. ГОА «Допинг-2» устанавливался на боковой стенке отсека (по ходу движения автобуса) под углом 45° к продольной оси автобуса на высоте 200 мм от уровня пола.
1 шт., расположена в зоне размещения ГОА
17
22°
Тушение
2 эксперимент: режим ручного запуска т прибора контроля и управления по сигналу пожарного извещателя
Моторный отсек, 4 ГОА «Допинг-2» устанавливались:
1 шт., на развале двигателя; 2 шт. на поддоне справа и слева от двигателя; 1 шт. на экран защите глушителя
55
72,5°
Тушение всех очагов
- 1 шт. слева на люке мотоотсек, направленная на развал двигателя.
- 2 шт. на трубе каркаса задней маски в нижней части капота, направленные вниз под углом 45° к поверхности земли.
- 1 шт. на трубе каркаса задней маски в верхней части капота с правой стороны, направленные вниз к поверхности земли.
3 эксперимент: режим запуска от прибора контроля и управления по команде
Моторный отсек, 4 ГОА «Допинг-2» устанавливались:
1 шт. на развале двигателя; 2 шт. на поддоне справа и слева от двигателя; 1 шт. на экране защиты глушителя
20
34,5°
Тушение всех очагов
- 1 шт. слева на люке мотоотсек, направленным на развал двигателя.
- 2 шт. на трубе каркаса задней маски в нижней части капота, направленные вниз под углом 45° к поверхности земли.
- 1 шт. на трубе каркаса задней маски в верхней части капота с правой стороны, направленные вниз к поверхности земли.
4 эксперимент: режим ручного запуска от аккумулятора по команде
Отсек ПЖД, 1 шт. ГОА «Допинг-2» устанавливался на боковой стенке отсека (по ходу движения автобуса) под углом 45° к продольной оси автобуса на высоте 200 мм от уровня пола
2 шт., расположены по отсеку ПЖД
97
-
Тушение всех очагов
5 эксперимент: режим автоматического запуска от аккумулятора
Моторный отсек, 3 модуля «Буран-0,5» устанавливались:
4 шт. на поддоне двигателя; 1 шт. на экране защиты глушителя
2
-
Тушение всех очагов
- 2 шт. на трубе каркаса задней маски в нижней части капота, направленные вниз под углом 45° к поверхности земли.
- 1 шт. на трубе каркаса задней маски в верхней части капота с правой стороны. направленные вниз к поверхности земли