СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТОЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Полезная модель относится к системам управления противопожарной защитой и различными технологическими процессами и может быть использована на предприятиях химической и нефтехимической промышленности, а также на нестационарных объектах с изменяемой конфигурацией: все виды транспорта, но преимущественно на многосекционных системах, поезда метрополитена, железнодорожные составы, монорельсовые дороги и др.
Известна система пожарной безопасности (а.с. СССР №797706, Кл. А 62 С 37/40, публ. 1981 г.), предназначенная для использования на промышленных предприятиях с непрерывным характером производства и повышенной пожаровзрывоопасности, например в нефтяной, химической и нефтехимической промышленности.
Известная система включает определенным образом соединенные между собой пожарные извещатели и датчики параметров окружающей среды с преобразователями сигналов, а также блок управления, логический блок, блок определения ложных срабатываний, блок групповой тревожной сигнализации, вычислительное устройство, устройство пуска установок пожаротушения, устройство аварийного отключения, блок автоматической регулировки параметров технологических процессов и пульт оператора.
Известная система обеспечивает предотвращение пожароопасных ситуаций, возникающих на стационарных технологических объектах, но не может быть применена на объектах с изменяемой конфигурацией, например на транспорте.
Известна автоматическая система пожарной сигнализации и управления пожаротушения подвижных транспортных средств (патент РФ №39832, Кл. А 62 С 7/00, G 08 В 25/00, публ. 2004 г.). Данная полезная модель предназначена для использования в подвижных транспортных средствах и включает датчики пожара и сбора информации с центральным блоком управления, соединенным со световым и звуковым сигнализаторами
пожара, установки пожаротушения с блоком их включения, при этом центральный блок дополнительно содержит устройство контроля всех составляющих системы и блок памяти событий и непосредственно соединен с датчиками пожара и с системой запуска двигателя транспортного средства, и выполнен с возможностью перехода на ручной режим управления при включенном двигателе транспортного средства.
Функциональные возможности данной системы распространяются только на транспортное средство одной конфигурации: вагон поезда, салон троллейбуса и т.п., поскольку конструктивно не обеспечивается возможность наращивания системы при изменении количества вагонов или при изменении конфигурации нестандартных объектов.
Известна система управления противопожарной защитой и технологическими процессами (патент РФ №30276, Кл. А 62 С 37/00, G 05 В 15/00, публ. 2003 г.), предназначенная для нестандартных объектов с изменяемой конфигурацией, преимущественно для многосекционных транспортных систем, например поезда метрополитена.
Известная система содержит первичные устройства сбора информации и исполнительные устройства с преобразователями сигналов, блок аварийного оповещения, связанный с блоком управления, состоящего из пульта управления и логического блока при этом блок управления дополнительного снабжен вторым логическим блоком, а преобразователи сигналов через сетевые контролеры и блок сетевой коммутации соединены с первым и вторым логическими блоками, которые также связаны между собой, а первый логический блок связан с пультом управления и с блоком аварийного оповещения.
Система выполнена с возможностью образования локальных сетей, которые в свою очередь могут быть объединены в общую сеть.
Известная система при использовании доказала работоспособность и надежность функционирования за счет исключения возможности ложного срабатывания при введении второго логического блока, однако при каком-либо нарушении связи между блоком управления и блоком сетевой коммутации работа системы в автономном режиме не предусмотрена.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель является обеспечение возможности автономной работы локальной сети отдельного объекта при нарушении связи с блоком управления с сохранением максимальной надежности функционирования системы в сложных эксплуатационных условиях, преимущественно на объектах с изменяемой конфигурацией (например, вагоны транспортных средств).
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в обеспечении надежности функционирования системы даже в случае нарушения связи между блоком управления и блоком сетевой коммутации, например, при нарушении связи между вагонами. Это обеспечивается за счет введения в состав каждого блока сетевой коммутации логического блока, способного, в случае необходимости, самостоятельно контролировать ситуацию в собственной локальной сети, а также самостоятельно принимать решения на запуск средств тушения при возникновении пожароопасной ситуации.
С помощью предлагаемой системы обеспечивается автоматическое определение и изменение собственной конфигурации системы в зависимости от текущей конфигурации контролируемого (защищаемого, управляемого) объекта (техпроцесса). Это обусловлено тем, что каждый сетевой контроллер содержит свой уникальный код согласно назначению и плавающий код, определяемый системой управления в соответствии с текущей конфигурацией, а также двухсторонней связью блоков сетевой коммутации между собой посредством приемопередатчиков и двухсторонней связью между основным блоком сетевой коммутации и блоком управления посредством сетевых контроллеров 2-го уровня, входящих в их состав.
Указанный технический результат достигается тем, что система управления противопожарной защитой и технологическими процессами, содержащая первичные устройства сбора информации и исполнительные устройства, снабженные преобразователями сигналов и сетевыми контроллерами 1-го уровня, связанными через основной блок сетевой коммутации с блоком управления и оповещения, состоящим из центрального логического блока и пульта управления, и выполненная с возможностью распределения функции обработки информации между двумя логическими блоками отличающаяся тем, что в основной блок сетевой коммутации введен основной логический блок, связывающий многоканальный сетевой контроллер 1-го уровня и сетевой контроллер 2-го уровня, а блок управления дополнительно содержит аналогичный сетевой контроллер 2-го уровня, вход которого связан с выходом основного блока сетевой коммутации, а выход связан с центральным логическим блоком, при этом пульт управления дополнен устройством индикации, выполненными в виде панели управления.
В системе управления противопожарной защиты и технологическими процессами блок управления дополнительно может быть снабжен устройством с функцией энергонезависимой памяти, что позволяет провести анализ работоспособности системы в течение определенного времени.
Система выполнена с возможностью передачи информации по проводному или беспроводному каналу связи в зависимости от специфики защищаемого (контролируемого) объекта.
Для выделения объекта одной конфигурации (например, вагон) преобразователи сигналов, соответствующий сетевой контроллер 1-го уровня и основной блок сетевой коммутации могут быть объединены в первую локальную сеть, что позволяет проводить сбор информации о ситуации в различных отсеках одного объекта в блоке сетевой
коммутации.
В случае нескольких объектов для управления каждым из них в системе формируют n-ую локальную сеть, которая будет объединять преобразователи сигналов, сетевой контроллер 1-го уровня и соответствующий им n-ый промежуточный блок сетевой коммутации, состоящий из промежуточного логического блока и связанного с ним многоканального сетевого контроллера 1-го уровня.
При этом все локальные сети объединены в общую сеть системы через приемопередатчик, введенный в каждый блок сетевой коммутации, обеспечивающий связь основного логического блока с каждым промежуточным логическим блоком, что позволяет проводить сбор информации, накопленной во всех блоках сетевой коммутации, в блоке управления и оповещения.
Для удобства эксплуатации и повышения надежности преобразователь сигналов и соответствующий сетевой контроллер 1-го уровня выполнены в виде локального блока контроля.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена функциональная схема системы управления противопожарной защитой и технологическими процессами линейного типа (например для транспортного средства, состоящая из одного объекта с одной локальной сетью).
На фиг.2 представлена функциональная схема системы управления сетевого типа (например для транспортного средства большой протяженности, состоящего из любого неограниченного числа объектов) с несколькими (1+n) локальными сетями, объединенными в общую сеть системы.
Система управления противопожарной защитой и технологическими процессами, представленная на фиг.1, состоит:
1 - первичные устройства сбора информации (например, пожарные извещатели,
датчики параметров окружающей среды и т.д.);
2 - исполнительные устройства (устройства пуска установок пожаротушения, устройства отключения и переключения аппаратов и т.д.);
3 - преобразователи сигналов, поступающих от первичных устройств сбора информации (1) и исполнительных устройств (2);
4 - сетевые контролеры 1го уровня (информационные сигналы от всех сетевых контролеров могут быть объединены в локальную сеть);
5 - локальный блок контроля, который для удобства обслуживания включает преобразователи сигналов (3) и соответствующие сетевые контроллеры 1го уровня (4);
6 - основной блок сетевой коммутации, который включает 7 - многоканальный сетевой контроллер 1го уровня, 8 - основной логический блок и 9 - сетевой контроллер 2го уровня;
10 - блок управления и оповещения, который состоит из сетевого контроллера 2го уровня 9, центрального логического блока - 11 и включает панель управления и световой и звуковой сигнализации - 12 для отображения информации о состоянии системы;
13 - устройство с функцией энергонезависимой памяти, хранящее информацию обо всех событиях;
14 - модем (радио- или проводной).
го
Преобразователи сигналов - 3, соответствующий сетевой контроллер 1 уровня - 4 и основной блок сетевой коммутации - 6 объединены в первую локальную сеть.
На фиг.2 представлена система управления противопожарной защитой и технологическими процессами, где в дополнение к фиг.1 выполнены:
15 - промежуточный логический блок, который связан с многоканальным сетевым контроллером 1-го уровня - 7, с образованием промежуточного блока сетевой коммутации - 16.
При этом локальные блоки контроля 5 и промежуточные блоки сетевой коммутации 16 объединены в соответствующие им 1+n локальные сети.
Локальные сети в количестве более одной объединены в общую сеть системы через приемопередатчик 17, введенный в каждый блок сетевой коммутации (6, 16), обеспечивающий связь основного логическим блока (8) с каждым промежуточным логическим блоком (15).
Система работает следующим образом. Сигналы от первичных устройств сбора информации (1), например, от пожарных извещателей, поступают в локальный блок контроля (5), состоящий из преобразователя сигналов (3) и сетевого контроллера 1-го уровня (4), где происходит их преобразование и первичный анализ. Локальные блоки контроля (5) одного объекта объединены в первую локальную сеть с основным блоком сетевой коммутации (6), посредством которых обеспечивается питание, и телеметрия абонентов локальной сети.
Основной логический блок (8) посредством многоканального сетевого контроллера 1-го уровня (7) собирает информацию о состоянии элементов локальной сети и информацию о контролируемых параметрах объекта. Информация собранная и накопленная основным логическим блоком (8) в основном блоке сетевой коммутации (6) передается в блок управления и оповещения (10). Обмен информацией между основным блоком сетевой коммутации (6) и блоком управления и оповещения (10) осуществляется посредством сетевых контроллеров 2-го уровня (9). Анализ информации, полученной блоком управления и оповещения (10) производит центральный логический блок (11), с последующим отображением ее на панели управления и индикации (12) и возможной записью в устройство с функцией эргонезависимой памяти (13).
Необходимость оперативного вмешательства в работу системы со стороны оператора осуществляется посредством органов управления панели (12), например, осуществление ручного запуска исполнительного блоки (2), отмена автоматического запуска исполнительного блоки (2) и т.п.
Модем (14) позволяет производить передачу информации, хранящейся в энергонезависимой памяти устройства (13), в центральный диспетчерский пункт или в пункт технического обслуживания для последующего анализа.
За счет выполнения устройствами системы специального протокола сетевого обмена обеспечивается постоянный контроль параметров каналов связи с первичными устройствами сбора информации (1) и исполнительными устройствами (2) на соответствие шаблону параметров.
В случае поступления сигнала от первичных устройств сбора информации (1) о превышении предельного уровня контролируемых параметров, основной (8) и центральный (11) логические блоки начинают работать по алгоритму формирования команды запуска исполнительных средств (2), расположенных в том же объеме, где было отмечено превышение предельного уровня контролируемых параметров. Причем центральный логический блок (11) по результатам обработки и анализа полученной информации формирует банк данных для основного логического блока (8) для
отработки алгоритма управления системой в соответствии с текущим состоянием. Параллельно основной логический блок (8) формирует команды на выполнение подготовительных операций для начала процесса управления исполнительными средствами (2). Основной логический блок (8) проверяет соответствие полученного банка данных шаблону возможных состояний. В случае отсутствия противоречия полученного банка данных одному из вариантов шаблона центральный логический блок (11) контролирует выполнение подготовительных операций основным логическим блоком (8) и формирует управляющую команду на запуск исполнительных устройств (2).
В случае штатного состояния элементов системы и параметров контролируемого объекта на панели управления и индикации (12) ничего не отображается - экран панели находится в режиме покоя ("Sleep").
Такая организация системы управления исполнительными устройствами (2) с высокой вероятностью исключает возможность их ложного запуска в случае сбоя или выхода из строя какого-либо компонента системы управления противопожарной защитой и технологическими процессами.
Если существует необходимость контроля состояния нескольких объектов, то система может быть расширена путем добавления других 1+п локальных сетей, состоящих из локальных блоков контроля (5) и промежуточных блоков сетевой коммутации (16). При этом связь между локальными сетями объектов осуществляется посредством приемопередатчиков (17), дополнительно введенных в состав основного (6) и промежуточного (16) блоков сетевой коммутации. При такой конфигурации системы основной логический блок (8) обрабатывает и передает информацию о состоянии не только первой локальной сети, но и о состоянии других 1+n локальных сетей, входящих в общую сеть системы, а каждый промежуточный (n) логический блок (15) обрабатывает информацию о состоянии только своей (n) локальной сети и передает ее посредством приемопередатчика (17) в основной логический блок (8).
Предлагаемая система прошла испытания по пожарной безопасности в процессе выполнения комплексного плана экспериментальной отработки на объектах метрополитена. Результаты испытаний показали, что система полностью соответствует требованиям НПБ 109-06 «Вагоны метрополитена. Требования пожарной безопасности». В дежурном режиме система обеспечивала контроль следующих параметров:
- значения температуры в контролируемых отсеках;
- скорость изменения температуры;
- целостность и наличие средств пожаротушения в каждом отсеке;
В дежурном режиме система выполняла следующие операции:
- определение конфигурации системы перед выходом на линию;
- сбор и обработка информации, поступающей из контролируемых отсеков с определенной частотой опроса;
- тестирование всех компонентов системы на работоспособность;
- индикация текущего времени.
При проведении испытаний по определению функциональной работоспособности системы использовались дифференциальные датчики измерения:
- скорости изменения температуры (Россия, ДПС МОЗ. 10.243 ТУ);
- абсолютного значения температуры (США, Dallas Semiconductor DS 18 S 20). В качестве средств пожаротушения использовались модули марки «Буран» (ТУ 4854-005-52459334-2000 и ТУ 4854-007-62459334-2003).
Температурные датчики устанавливались в наиболее пожароопасных отсеках вагонов Московского метрополитена и подвижного состава Московской монорельсовой транспортной системы.
При достижении скорости роста температуры 5°С/мин или абсолютного значения -120°С срабатывание системы обеспечивало тушение очага возгорания только при использовании всех существенных признаков, указанных в формуле полезной модели.
Система позволила непрерывно контролировать состояние всех пожароопасных отсеков подвижного состава, передавать на дисплей устройства управления и оповещения, установленного в кабине машиниста, информацию о состоянии контролируемых отсеков, а также о результатах тушения очага загорания в случае его возникновения, с указанием номера вагона и конкретного отсека.
Вся поступающая на устройство управления и оповещения информация сохранялась в энергозависимой памяти системы (т.н. черном ящике), а при заходе состава в депо посредством модема по радиоканалу сбрасывалась на компьютер диспетчерской службы метрополитена.
Система также позволила контролировать температуру нагрева букс колесных пар на всем протяжении маршрута движения состава и информировать машиниста о превышении ее пороговых значений с указанием номеров вагона и колесной пары.
Испытания подтвердили, что вся информация о работе системы накапливается в энергонезависимой памяти в режиме реального времени, может передаваться в сервисную сеть контроля и наблюдения при прохождении пунктов дистанционного съема информации или быть считана в местах отстоя и ремонт.
Таким образом, предлагаемая система управления противопожарной защитой
и технологическими процессами направлена на решение поставленной задачи и соответствует всем критериям охраноспособности по действующему законодательству.