АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТОЙ

Полезная модель относится к противопожарной технике, а точнее к системам пожарной безопасности, предназначенных для раннего обнаружения пожара, обеспечения эвакуации людей с защищаемого объекта и тушения пожара. Она может использоваться на объектах различного назначения, преимущественно сложной конфигурации, где присутствует большое количество людей, например в многофункциональных, высотных зданиях и комплексах, сложных сооружениях и производственных корпусах промышленных объектов.
Из уровня техники известны автоматизированные интегрированные системы безопасности, включающие модули (блоки) видеонаблюдения, контроля и управления доступом, охранно-пожарной сигнализации и оповещения. В таких системах осуществляется разделение уровней принятия решения между управляющими блоками и оператором в зависимости от характера возникающей тревожной ситуации.
Известна автоматизированная система управления противопожарной защитой [1], содержащая аспирационные пожарные датчики, датчики параметров окружающей среды, датчики метеорологических параметров, датчики параметров технологического оборудования, датчики параметров технологического процесса, датчики параметров технического состояния установок пожаротушения, датчики контроля местонахождения персонала и блокировки дверей, преобразователи сигналов, логический блок, вычислительное устройство, блок управления, блок групповой тревожной сигнализации, устройства сигнализации, блок аварийного оповещения, устройства аварийного оповещения и управления эвакуацией, пульт оператора, дополнительный пульт оператора, блок контроля качества тушения пожара, блок контроля действий персонала, устройства пуска средств локализации аварийных выбросов, устройства пуска установок пожаротушения, устройства пуска средств охлаждения и тепловой защиты, устройства аварийного отключения и переключения аппаратов и коммутации, блок автоматического регулирования параметров технологического процесса и технологического оборудования, блок автоматического включения средств резервирования установок пожаротушения и предупредительной сигнализации, устройства блокировки дверей, видеокамеры и канал передачи информации на пульт диспетчера гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций.
Выходы аспирационных датчиков, подключены к блоку контроля качества тушения пожара, логическому блоку, вычислительному устройству и пульту оператора.
Выходы датчиков параметров окружающей среды, датчиков метеорологических параметров, датчиков параметров технологического оборудования, датчиков параметров технологического процесса, датчиков параметров технического состояния установок пожаротушения и датчиков контроля местонахождения персонала и блокировки дверей подключены к соответствующим входам преобразователей сигналов, первые выходы которых подключены к соответствующим входам вычислительного устройства. Вторые выходы преобразователей сигналов, подключенных к датчикам параметров технологического оборудования, датчикам параметров технологического процесса, датчикам контроля местонахождения персонала и блокировки дверей, подключены к соответствующим входам блока контроля действий персонала.
Первый выход блока контроля действий персонала подключен к одному из входов блока контроля качества тушения пожара, а второй выход блока контроля действий персонала к одному их входов пульта оператора. Вторые выходы преобразователей сигналов, подключенных к датчикам параметров окружающей среды и датчикам параметров технического состояния установок пожаротушения, подключены к соответствующим входам блока контроля качества тушения пожара. К одному из входов блока контроля качества тушения пожара подключен один из выходов пульта оператора, второй из выходов пульта оператора подключен к одному из входов блока контроля действий персонала, третий выход пульта оператора подключен к одному из входов вычислительного устройства. Первый выход вычислительного устройства подключен к одному из входов логического блока, второй выход вычислительного устройства подключен к входу блока управления, третий выход подключен к одному из входов пульта оператора, четвертый выход подключен к входу блока автоматического регулирования параметров технологического процесса, пятый выход подключен к входу блока автоматического включения средств резервирования установок пожаротушения и предупредительной сигнализации, шестой выход подключен к входам устройств блокировки дверей.
Первый выход блока контроля качества тушения пожара подключен к одному из входов вычислительного устройства, второй выход блока контроля качества тушения пожара подключен к одному из входов пульта оператора. Первый выход логического блока подключен к входу блока групповой тревожной сигнализации, выходы которого подключены к устройствам сигнализации. Второй выход логического блока подключен к входу блока аварийного оповещения, выходы которого подключены к устройствам аварийного оповещения и управления эвакуацией. Третий выход логического блока подключен к одному из входов пульта оператора. Выходы блока управления подключены к входам устройств пуска средств локализации аварийных выбросов, к входам устройств пуска установок пожаротушения, к входам устройств пуска средств охлаждения и тепловой
защиты и к входам устройств аварийного отключения и переключения аппаратов и коммутации.
Первые выходы видеокамер подключены к блоку контроля действий персонала, а вторые выходы подключены к дополнительному пульту оператора. Пульт оператора оснащен дополнительным выходом, подключенным к каналу передачи информации на пульт диспетчера гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций.
В данной системе [1] осуществляется анализ развития и прогнозирование пожароопасной ситуации на защищаемом промышленном объекте на основе информации, получаемой от различных датчиков. При этом основная цель данной полезной модели - обеспечить защиту объекта при техногенной аварии, локализовать ее источник и ликвидировать пожар. Задача обеспечения безопасности людей сводится в основном к их оповещению по заранее определенному типовому сценарию, что сужает ее функциональные возможности. В сложной быстроизменяющейся обстановке, сопровождающей крупную аварию и (или) пожар этого недостаточно для обеспечения безопасной эвакуации людей. Статистика пожаров на крупных объектах различного назначения свидетельствует о значительном количестве травмируемых и гибнущих людей, что указывает на несовершенство организации оповещения и управления эвакуации.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является интеллектуальная интегрированная система безопасности [2], содержащая рабочее место оператора, состоящее из монитора и компьютер-сервера, контроллер, модуль охранной сигнализации, модуль пожарной сигнализации модуль пожаротушения, модуль контроля и управления доступом, модуль цифрового видеонаблюдения, модуль контроля и управления инженерными системами, модуль контроля и управления лифтами и эскалаторами, систему оповещения, рабочее место оператора оборудовано модулем контроля действий оператора, включающим контрольную видеокамеру и микрофон.
Контроллер имеет четыре канала приема-передачи данных, первый канал подключен к модулю цифрового видеонаблюдения, второй канал подключен к рабочему месту оператора, третий канал подключен к модулю контроля действий оператора, четвертый канал подключен к модулю охранной сигнализации, модулю пожарной сигнализации, модулю пожаротушения, модулю контроля и управления доступом, модулю цифрового видеонаблюдения, модулю контроля и управления инженерными сетями, модулю контроля и управления лифтами и эскалаторами, системе оповещения.
Недостатком данной системы является ее ограниченные функциональные возможности, связанные с отсутствием детального анализа возникающей тревожной ситуации и вызванных этим ограничениями в противопожарной защите и организации массовой эвакуации людей при пожаре.
Задачей, решаемой настоящей полезной моделью, является расширение ее функциональных возможностей за счет оперативного управления эвакуацией людей при пожаре.
Технический результат, достигаемый при осуществлении полезной модели помимо обнаружения тревожной ситуации, пожара и их ликвидации, выражается в дополнительном выполнении следующих функций: на основе данных модуля пожарной сигнализации и передаваемых с модуля цифрового видеонаблюдения изображения участков объекта, критичных для передвижения людей определяются условия и рассчитываются параметры эвакуации, для которых выбирается оптимальный сценарии эвакуации, передаваемый оператору и периодически корректируемый при изменении ситуации.
Указанная техническая задача решена за счет того, что в известное устройство - прототип, содержащее контроллер, модуль пожарной сигнализации, систему пожаротушения, модуль охранной сигнализации, систему контроля и управления доступом, модуль контроля и управления инженерными системами, соединенные с помощью первого канала приема-передачи информации с контроллером, рабочее место оператора, подключенное с помощью второго канала приема-передачи данных к контроллеру, модуль цифрового видеонаблюдения и систему оповещения, введен модуль управления оповещением и эвакуацией, модуль цифрового видеонаблюдения, который подключен с помощью третьего канала приема-передачи данных к рабочему месту оператора и к модулю управления оповещением и эвакуацией, модуль управления оповещением и эвакуацией соединен с помощью первого канала приема-передачи данных с модулем пожарной сигнализации и контроллером, рабочее место оператора соединено с помощью четвертого канала приема-передачи данных с модулем управления оповещением и эвакуацией, выход которого подключен к входу системы оповещения.
Модуль управления оповещением и эвакуацией сдержит блок распознавания образов, базу данных, блок выбора сценариев эвакуации и блок управления, первый вход блока распознавания образов является третьим каналом приема-передачи данных, выход базы данных подключен ко второму входу блока распознавания образов, выход которого подключен к первому входу блока выбора сценариев эвакуации, второй вход которого является третьим каналом приема-передачи данных, третий вход блока выбора сценариев эвакуации является четвертым каналом приема-передачи данных, выход блока выбора сценариев эвакуации подключен ко входу блока управления, выход которого является пятым каналом приема-передачи данных.
Рабочее место оператора содержит мониторы и микрофон, подключенные к компьютеру, подключенному к первому, третьему и четвертому каналам приема-передачи данных.
Система оповещения содержит блок световых оповещателей, блок звуковых оповещателей, блок световых указателей, блок речевых оповещателей, блок аварийного освещения и блок селекторной связи, подключенных к пятому каналу приема-передачи данных.
На фиг.1 изображена блок-схема автоматизированной системы управления противопожарной защитой.
Устройство содержит контроллер 9, модуль пожарной сигнализации 2, систему пожаротушения 3, модуль охранной сигнализации 4, систему контроля и управления доступом 5, модуль контроля и управления инженерными системами 6, подключенные с помощью первого канала приема-передачи данных к контроллеру 9, рабочее место оператора 8, подключенное с помощью второго канала приема-передачи данных к контроллеру 9, модуль цифрового видеонаблюдения 1, подключенный с помощью третьего канала приема-передачи данных к рабочему месту оператора 8, система оповещения 10 и модуль управления оповещением и эвакуацией 7, подключенный с помощью третьего канала приема-передачи данных к модулю цифрового видеонаблюдения 1 и рабочему месту оператора 8, с помощью первого канала приема-передачи данных подключенного к контроллеру 9, модулю пожарной сигнализации 2, системе пожаротушения 3, модулю охранной сигнализации 4, системе контроля и управления доступом 5, модулю контроля и управления инженерными системами 6, с помощью четвертого канала приема-передачи данных подключенного к рабочему месту оператора, с помощью пятого канала приема-передачи данных подключенного к системе оповещения 10.
Модуль управления оповещением и эвакуацией 7 сдержит блок распознавания образов 11, базу данных 12, блок выбора сценариев эвакуации 13 и блок управления 14, первый вход блока распознавания образов 11 является третьим каналом приема-передачи данных, выход базы данных 12 подключен ко второму входу блока распознавания образов 11, выход которого подключен к первому входу блока выбора сценариев эвакуации 13, второй вход которого является третьим каналом приема-передачи данных, третий вход блока выбора сценариев эвакуации 13 является четвертым каналом приема-передачи данных, выход блока выбора сценариев эвакуации 13 подключен ко входу блока управления 14, выход которого является пятым каналом приема-передачи данных.
Рабочее место оператора содержит мониторы 15, микрофон 17, подключенные к компьютеру 16, подключенному к первому, третьему и четвертому каналам приема-передачи данных.
Система оповещения 10 содержит блок световых оповещателей 18, блок звуковых оповещателей 19, блок световых указателей 20, блок речевых оповещателей 21, блок аварийного освещения 22, блок селекторной связи 23, подключенных к пятому каналу приема-передачи данных.
Для достижения технического результата при осуществлении полезной
модели могут быть использованы следующие варианты технической реализации отдельных модулей и блоков.
Контроллер 9, модуль пожарной сигнализации 2, система пожаротушения 3, модуль охранной сигнализации 4, система контроля и управления доступом 5, модуль контроля и управления инженерными системами 6, рабочее место оператора 8, модуль цифрового видеонаблюдения 1 и система оповещения могут быть выполнены с использованием известных технических решений идентично системе - прототипу [2].
Модуль управления оповещением и эвакуацией 7 может быть выполнен на основе соответствующих блоков системы автоматизированного наблюдения и распознавания объектов и ситуаций, описанных в патенте [3].
Состав блоков системы оповещения 10 определяется нормативными требованиями формирования системы оповещения и управления эвакуации сложных объектов по пятому типу [4]. Данные блоки известны из уровня техники и могут быть выбраны из числа серийно выпускаемых устройств.
Применяемые для связи между системами и модулями каналы приема-передачи данных могут использовать стандартный протокол обмена данными, например RS485.
Система управления противопожарной защитой работает следующим образом:
В нормальных условиях на мониторах оператора отображаются основные режимы работы модулей и систем, а также изображения участков объекта в зоне действия видеокамер модуля цифрового видеонаблюдения:
При возникновении пожара или тревожной ситуации на объекте, они обнаруживаются соответствующими модулями пожарной сигнализации 2, охранной сигнализации 3 или оператором с помощью модуля цифрового видеонаблюдения 1. Соответствующие извещения поступают через контроллер 9 на рабочее место оператора 8, а также в модуль управления оповещением и эвакуацией 7. Оператор принимает решение о формировании соответствующих команд управления, которые с помощью контроллера 9 передаются в систему пожаротушения 3, систему контроля и управления доступом 5, модуль контроля и управления инженерными системами 6, а также через модуль управления оповещением и эвакуацией 7 в систему оповещения 10 для формирования действий, направленных на нормализацию ситуации. При этом не исключается автоматическое реагирование отдельных модулей и систем и их комбинации в пределах установленной компетенции на типовые ситуации. Например, включение быстродействующих автоматических установок в системе пожаротушения 3 по команде с модуля пожарной сигнализации 2 при включении соответствующих звуковых и световых оповещателей.
Наиболее важным и сложным этапом функционирования системы противопожарной защиты является обеспечение оповещения и управления
эвакуацией людей в экстремальных ситуациях, включающее своевременное сообщение людям о возникающей опасности, и при необходимости, оптимальных путях их эвакуации. Эти функции в полезной модели выполняют модуль управления оповещением и эвакуацией 6 и система оповещения 10.
Предлагаемая система функционируют с целью реализации планов эвакуации, разрабатываемых на основе нормативных документов, исходя из условия обеспечения безопасной эвакуации людей [4]. При проектировании системы для конкретного объекта одним из основных параметров является время эвакуации, устанавливаемое по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей. С учетом этого, определяются размеры зон оповещения, специальная очередность оповещения, время начала оповещения в отдельных зонах и другие характеристики, реализуемые в автоматическом или полуавтоматическом режиме техническими средствами управления.
Использованный в полезной модели состав блоков системы оповещения 10 соответствует формированию оповещения по пятому типу для зданий с массовым пребыванием людей, многофункциональных и повышенной этажности [1].
Для зданий сложной конфигурацией на практике возникают ситуации, не предусмотренные планом, когда в процессе функционирования объекта возникнут изменения в его конфигурации, влияющие на исходные данные для расчета плотности потока людей, путей эвакуации и др. Например, при ремонте помещений происходит заграждение проходов из-за выставленной в коридор мебели. Возможна также умышленная или неумышленная блокировка людьми прохода при эвакуации. В этих случаях в системе необходимы оперативные изменения в работе, обеспечивающие выполнение ей своей функции.
В заявляемой полезной модели для расширения ее функциональных возможностей использовано цифровое видеонаблюдение с применением современных программно-аппаратных средств.
Системы видеонаблюдения уже достаточно широко используются на различных объектах с массовым пребыванием людей. Такие системы характеризуются значительным количеством телевизионных камер, расположенных таким образом, чтобы оператор мог реагировать на критические ситуации, возникающие практически в любом месте объекта. Даже в обычной обстановке количество ситуаций, с которыми одновременно приходится работать операторам, часто очень высоко. Вероятность того, что критические ситуации могут быть пропущены возрастает пропорционально увеличению числа телевизионных камер.
Из уровня техники известны системы видеонаблюдения, в которых с помощью специальных алгоритмов производится детальный анализ изображения
объекта, схемы перемещений людей и формирование сигнала оператору только при конкретных возникающих условиях [5-7].
В табл.1 представлены характерные ситуации, идентифицируемые в системах безопасности сложных объектов с указанием возможного применения уже известных программных средств для заявляемой полезной модели.
Таблица
Ситуация
Идентификационные признаки
На что указывает (следствие)
Блокировка передвижения людей
Группа людей остановилась в заранее определенной зоне
Затруднение входа или выхода при эвакуации
Агрессивное поведение людей
Человек толкает, ударяет ногами, или группа людей хватает друг друга, или человек падает, находясь в окружении группы людей
Давка. Попытка преодолеть препятствие при эвакуации
Нарушение людьми границ разрешенной зоны перемещения
Человек движется в определенном направлении, преодолевает ограждение
Движение при эвакуации в неправильном направлении
Хаотическое движение людей
Человек (люди) несколько раз входит в определенную зону (подходит к оборудованию и отходит от него)
Потеря ориентации в критической ситуации
Появившийся или исчезнувший объект
Разделение (объединение) пары "человек-предмет", изменение положения объекта
Лежащий человек (потерявший сознание, травмированный)
Появление задымления или пламени
Определение характерных изменений изображения объекта. Определение уровня освещенности и прозрачности среды
Возникновение пожара. Определение возможности и условий эвакуации людей
В полезной модели указанные возможности реализованы в модуле управления оповещением и эвакуацией 7. Поступающий с видеокамер модуля цифрового видеонаблюдения 1 сигнал в блоке распознавания образов 11 преобразуется и сравнивается с видеоизображениями из базы данных 12. Результат сравнения после анализа приводит к выбору в блоке 13 оптимального сценария эвакуации, который предлагается оператору и после подтверждения им реализуется с помощью блока управления 14 системой оповещения 10. Оператор при необходимости может изменить сценарий эвакуации. Введение микрофона в рабочее место оператора 8 обеспечивает возможность дополнительного речевого оповещения и обратную акустическую связь в зонах оповещения с помощью блоков 21 и 23.
Таким образом, предлагаемая автоматизированная система противопожарной защиты решает комплексные задачи пожарной сигнализации, пожаротушения, видеонаблюдения, контроля доступа, оповещения людей о пожаре и чрезвычайных ситуациях, а также управления их эвакуацией.
Следует отметить, что с учетом специфики выполняемых дополнительных функций должна быть обеспечена определенная схема расположения оборудования модуля цифрового видеонаблюдения 1, а именно - размещение видеокамер должно учитывать комплексность решаемых системой задач.
Дополнительным вариантом использования полезной модели может быть ее применение непосредственно пожарными подразделениями, прибывающими на объект при пожаре. Применение видеонаблюдения в этом случае поможет более качественно проводить разведку пожара, прогнозировать опасные факторы пожара на путях эвакуации людей.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Автоматизированная система взрывопожарозащиты. Патент на полезную модель №41983 от 20.11.2004. А62С 37/00.
2. Интеллектуальная интегрированная система безопасности. Свидетельство на полезную модель RU 21107 G08B 13/00, 14.08. 2001.
3. Система и способ автоматизированного видеонаблюдения и распознавания объектов и ситуаций. Патент RU 2268497 С2 G08B 25/00, 01.2006.
4. НПБ 104-03 Системы оповещения и эвакуации людей при пожарах в зданиях и сооружениях.
5. Членов А.Н., Демехин Ф.В. Повышение эффективности обнаружения пожара с использованием видеотехнологий / Материалы тринадцатой научно-технической конференции "Системы безопасности" - СБ 2004. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2004. - с.96-99.
6. Видеосистема, способная оценить обстановку // БДИ №6 (57), 2004 -с.55.
7. Кенет Джентайл. Система сама подаст сигнал тревоги // БДИ №1 (58), 2004.