СИСТЕМА ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Предлагаемое техническое решение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано для определения возникновения пожара с более высокой достоверностью.
Аналогичные технические решения известны см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №742994, которое содержит:
- источник постоянного напряжения;
- делитель напряжения, выполненный в виде опорного резистора, подсоединенного одним своим выводом к отрицательному выходу источника постоянного напряжения и шлейфа пожарной сигнализации, подсоединенного одним своим выводом к другому выводу опорного резистора и другим своим выводом к положительному выходу источника постоянного напряжения;
- схема обработки информации, подсоединенная одним своим входом к выходу делителя напряжения (общая точка соединения опорного резистора и одного из выводов шлейфа пожарной сигнализации);
- исполнительный элемент (узел оповещения), подсоединенный одним своим выводом к положительному выходу источника постоянного напряжения и другим своим выводом через кнопку «сброс» и пороговый элемент к выходу схемы обработки информации и к отрицательному выходу источника постоянного напряжения.
Общими признаками предлагаемого технического решения и охарактеризованного технического решения являются:
- источник постоянного напряжения;
- делитель напряжения, выполненный в виде, как минимум, одного опорного резистора, подсоединенного одним своим выводом к одному из выходов источника постоянного напряжения и шлейфа пожарной сигнализации, подсоединенного одним своим выводом к другому выводу опорного резистора и другим своим выводом к положительному выходу источника постоянного напряжения;
- схема обработки информации, подсоединенная своим входом к выходу делителя напряжения;
- исполнительный элемент, подсоединенный своим входом к выходу схемы обработки информации.
Известно также аналогичное техническое решения см., описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1795493, которое выбрано в качестве ближайшего аналога, прототипа и которое содержит:
- источник постоянного напряжения;
- делитель напряжения, подсоединенный одним своим выводом к отрицательному выводу источника постоянного напряжения и другим своим выводом, через нормирующий усилитель к положительному выходу источника постоянного напряжения;
- блок обработки и отображения информации, подсоединенный своими входами к соответствующим выходам делителя напряжения;
- узел ввода команд, выполненный в виде интегрирующего звена, подсоединенного своим выходом к соответствующему входу блока обработки информации;
- шлейф пожарной сигнализации, подсоединенный своими выводами к соответствующим выходам источника постоянного напряжения и своим выходом к соответствующему входу блока обработки и отображения информации;
- блок отображения информации, подсоединенный своим входом к первому выходу блока обработки и отображения информации.
- блок оповещения, подсоединенный своим входом ко второму выходу блока отображения информации.
Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются:
- источник постоянного напряжения;
- делитель напряжения, подсоединенный своими выводами к соответствующим выходам источника постоянного напряжения;
- контроллер (блок обработки информации), подсоединенный своим первым входом к выходу узла ввода команд и своим вторым входом к выходу делителя напряжения;
- узел индикации (блок отображения информации) подсоединенный своим входом к первому выходу контроллера;
- блок оповещения (узел оповещения), подсоединенный своим входом к второму выходу контроллера;
- шлейф пожарной сигнализации.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из охарактеризованных технических решений, заключается в достоверности определения возникновения на контролируемом объекте пожарной ситуации.
Причиной невозможного достижения указанного технического результата является то, что сложившаяся практика в создании средств пожарной сигнализации предусматривает, как правило, оценку возникновения пожара по первому сработавшему пожарному извещателю, при этом поиску более эффективных систем пожарной сигнализации должного внимания не уделяла.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод о том, что задача создания средств пожарной сигнализации, исключающих ложные срабатывания о возникновении пожара на контролируемом объекте, является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный ранее, достигается тем, что система пожарной сигнализации, содержащая источник постоянного напряжения, делитель напряжения, подсоединенный своими выводами к соответствующим выходам источника постоянного напряжения, контроллер, подсоединенный своим первым входом к выходу узла ввода команд и своим вторым входом к выходу делителя напряжения, узел индикации, подсоединенный своим входом к первому выходу контроллера, узел оповещения, подсоединенный своим входом ко второму выходу контроллера и шлейф пожарной сигнализации, при этом предлагаемая система пожарной сигнализации, снабжена дополнительным делителем напряжения, подсоединенным своими выводами к соответствующим выходам источника постоянного напряжения с включенным в разрыв цепи дополнительного делителя напряжения шлейфа пожарной сигнализации, с максимально возможным количеством подсоединенных в него пожарных извещателей.
Введение дополнительного делителя напряжения, подсоединенного своими выводами к соответствующим выходам источника постоянного напряжения с включенным в разрыв цепи дополнительного делителя напряжения шлейфа пожарной сигнализации, с максимально возможным количеством пожарных извещателей позволяет:
- сформировать в соответствии с программой, записанной в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) контроллера и в соответствии с сигналами, поступающими с выхода узла ввода команд в контроллер, цифровой код, соответствующий срабатыванию одного из пожарных извещателей, включенных в состав шлейфа пожарной сигнализации, при изменении внутреннего сопротивления шлейфа пожарной сигнализации и поступлении падения напряжения с соответствующего выхода делителя напряжения на соответствующий вход контроллера. Полученное значение записать в ПЗУ контроллера. А так же в соответствии с программой, записанной в ПЗУ контроллера, и в соответствии с сигналами, поступающими с выхода узла ввода команд в контроллер, сформировать сигнал «Внимание» и записать его в ПЗУ контроллера;
- осуществить следующее формирование, в соответствии с программой, записанной в ПЗУ контроллера и в соответствии с сигналами, поступающими с выхода узла ввода команд в контроллер, цифрового кода, соответствующего срабатыванию какого-либо другого пожарного извещателя, включенного в состав шлейфа пожарной сигнализации, при следующем изменении внутреннего сопротивления шлейфа пожарной сигнализации и поступлении следующего падения напряжения с соответствующего выхода делителя напряжения на соответствующий вход контроллера. Полученное значение записать в ПЗУ контроллера. А так же в соответствии с программой, записанной в ПЗУ контроллера, и в соответствии с сигналами, поступающими с выхода узла ввода команд в контроллер, сформировать следующий сигнал, аналогичный ранее сформированному сигналу «Внимание», который в соответствии с наличием ранее записанного сигнала «Внимание» в ПЗУ контроллера обеспечивает формирование достоверно подтверждающего сигнала о возникновении пожара на контролируемом объекте, его отображение с помощью узла индикации и его поступление на узел оповещения для включения, например сирены, световой сигнализации «Пожар» и т.п., исключая при этом число ложных срабатываний системы пожарной сигнализации и обеспечивая, за счет в том числе и ограничения максимально возможного количества пожарных извещателей, требуемую достоверность получаемую в результате измерений. В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.
Система пожарной сигнализации поясняется нижеследующими описаниями и двумя вариантами чертежей, где на фиг.1 представлена функциональная схема системы пожарной сигнализации согласно первому варианту, а на фиг.2 - согласно второму варианту.
Предлагаемая система пожарной сигнализации согласно предлагаемым первому и второму вариантам содержит:
- контроллер - 1, выполненный, например, в виде арифметического логического устройства (АЛУ) - 2, генератора - 3 тактовых импульсов, подсоединенного своим выходом к первому входу АЛУ - 2, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) - 4, подсоединенного своим выходом к второму входу АЛУ - 2 и своим входом к четвертому выходу АЛУ-2 и оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) - 5, подсоединенного своим выходом к третьему входу АЛУ - 2 и своим входом к первому выходу АЛУ - 2;
- узел - 6 ввода команд, подсоединенный своим выходом к первому входу контроллера - 1 (четвертый вход АЛУ-2);
- узел - 7 индикации, подсоединенный своим входом к первому выходу контроллера - 1 (второй выход АЛУ-2);
- узел - 8 оповещения, подсоединенный своим входом через проводную линию связи - 9 к второму выходу контроллера - 1 (третий выход АЛУ-2);
- первый делитель - 10 напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных между собой резисторов 11, 12, 13, 14, подсоединенный своими соответствующими выводами к положительному и отрицательному выводам источника - 15 постоянного напряжения и своим выходом (общая точка соединения третьего - 13 и четвертого - 14 резисторов) ко второму входу контроллера - 1 (пятый вход АЛУ-2));
- как минимум один дополнительный (второй) делитель - 16 напряжения, выполненный в виде первого резистора - 17, подсоединенного одним своим выводом к положительному выходу источника - 15 постоянного напряжения, как минимум одного шлейфа - 18 пожарной сигнализации, нагруженного на сопротивление - 19 и подсоединенного одним своим выводом к другому выводу первого резистора - 17, второго резистора - 20, подсоединенного одним своим выводом к другому выводу как минимум одного шлефа - 18 пожарной сигнализации и третьего резистора - 21, подсоединенного одним своим выводом к другому выводу второго резистора - 20 и другим своим выводом к отрицательному выходу источника - 15 постоянного напряжения, а своим выходом (общая точка соединения второго - 20 и третьего - 21 резисторов) к третьему входу контроллера - 1 (шестой вход АЛУ-2);
- первый пожарный извещатель - 22, подсоединенный одним своим выводом к одному из выводов сопротивления - 19 и другим своим выводом через первое дополнительное сопротивление - 23 к другому выводу сопротивления - 19;
- второй пожарный извещатель - 24, подсоединенный одним своим выводом к одному из выводов сопротивления - 19 и другим своим выводом через второе дополнительное сопротивление - 25 к другому выводу сопротивления - 19;
- третий пожарный извещатель - 26, подсоединенный одним своим выводом к одному из выводов сопротивления - 19 и другим своим выводом через третье дополнительное сопротивление - 27 к другому выводу сопротивления - 19;
- четвертый пожарный извещатель - 28, подсоединенный одним своим выводом к одному из выводов сопротивления - 19 и другим своим выводом через четвертое дополнительное сопротивление - 29 к другому выводу сопротивления - 19.
При этом предлагаемое техническое решение согласно второму варианту содержит все признаки, присущие первому варианту предлагаемого технического решения, за исключением пожарных извещателей 22, 24, 26, 28, дополнительных сопротивлений 23, 25, 27, 29 и их соответствующих подсоединений. Вместо которых (см. фиг.2) оно содержит:
первый пожарный извещатель - 30, зашунтированный дополнительным сопротивлением - 31, подсоединенный одним своим выводом к одному из выводов резистора - 19;
второй пожарный извещатель - 32, зашунтированный дополнительным сопротивлением - 33, подсоединенный одним своим выводом ко второму выводу первого пожарного извещателя - 30;
третий пожарный извещатель - 34, зашунтированный дополнительным сопротивлением - 35, подсоединенный одним своим выводом ко второму выводу второго пожарного извещателя - 32;
четвертый пожарный извещатель - 36, зашунтированный дополнительным сопротивлением - 37, подсоединенный одним своим выводом ко второму выводу третьего пожарного извещателя - 34;
Предлагаемая система пожарной сигнализации согласно предлагаемым вариантам работает следующим образом.
Анализ пожарной обстановки на контролируемом объекте происходит согласно принципу определения суммарного сопротивления, подключенного как минимум, одного шлейфа - 18 пожарной сигнализации.
Принцип определения состояния шлейфа - 18 пожарной сигнализации состоит в следующем:
Шлейф - 18 пожарной сигнализации потенциально будет иметь суммарное сопротивление в диапазоне от 0 (короткое замыкание шлейфа - 18 пожарной сигнализации) до бесконечности (обрыв шлейфа - 18 пожарной сигнализации), поэтому весь этот диапазон разбивается на несколько областей:
Каждая область ограничена определенным значением сопротивления, цифровые значения, эквивалентные этим сопротивлениям, хранятся в ПЗУ-4 контроллера - 1.
В любой момент времени суммарное сопротивление шлейфа - 18 пожарной сигнализации может находиться только в одной из этих областей. Каждая из этих областей характерна для определенного состояния шлейфа - 18 пожарной сигнализации и подключенных в него пожарных извещателей - 22; 24; 26; 28 или пожарных извещателей - 30, 32, 34, 36.
1
1
Если значение суммарного сопротивления шлейфа - 18 пожарной сигнализации приняло величину из области, ограниченной 0 Ом и сопротивлением R - область (0; R), это означает, что шлейф - 18 пожарной сигнализации неисправен, он коротко замкнут, что соответствует режиму «Неисправность».
1
2
1
2
Если значение суммарного сопротивления шлейфа - 18 пожарной сигнализации приняло величину из области, ограниченной сопротивлением R и сопротивлением R - область (R; R), это означает, что в шлейфе - 18 пожарной сигнализации сработали два пожарных нормально-разомкнутых извещателя, что соответствует режиму «Пожар».
3
2
3
Если значение суммарного сопротивления шлейфа-18 пожарной сигнализации приняло величину из области, ограниченной сопротивлением R2 и сопротивлением R - область (R; R), это означает, что в шлейфе-18 пожарной сигнализации сработал один пожарный нормально-разомкнутый извещатель, что соответствует режиму «Внимание».
3
4
3
4
3
4
Если значение суммарного сопротивления шлейфа-18 пожарной сигнализации приняло величину из области, ограниченной сопротивлением R и сопротивлением R - область (R; R), это означает, что в шлейфе - 18 пожарной сигнализации нет сработавших пожарных извещателей и он находится в «Дежурном режиме». Сопротивление - 19 шлейфа - 18 пожарной сигнализации выбирается такой величины, чтобы суммарное сопротивления шлейфа - 18 пожарной сигнализации без сработавших пожарных извещателей попадало в область (R; R).
4
5
4
5
Если значение суммарного сопротивления шлейфа - 18 пожарной сигнализации приняло величину из области, ограниченной сопротивлением R и сопротивлением R - область (R; R), это означает, что в шлейфе - 18 пожарной сигнализации сработал один пожарный нормально-замкнутый извещатель, что соответствует режиму «Внимание».
5
5
6
Если значение суммарного сопротивления шлейфа - 18 пожарной сигнализации приняло величину из области, ограниченной сопротивлением R и сопротивлением - область (R; R), это означает, что в шлейфе - 18 пожарной сигнализации сработало два пожарных нормально-замкнутых извещателя, что соответствует режиму «Пожар».
6
6
Если значение суммарного сопротивления шлейфа - 18 пожарной сигнализации приняло величину из области, ограниченной сопротивлением R и ∞ - область (R; ∞), это означает, что шлейф - 18 пожарной сигнализации неисправен, он оборван, что соответствует режиму «Неисправность».
1
6
1
6
В ПЗУ-4 контроллера - 1 хранятся в виде констант цифровые значения А…А, соответственно пропорциональные значениям R…R.
1
6
Таким образом, для определения в каком состоянии находится шлейф - 18 пожарной сигнализации необходимо преобразовать цифровые значения падения напряжений, поступившие на входы 2 и 3 контроллера-1 с делителей - 10, 16 напряжения. И, в соответствии с заложенной в ПЗУ-4 программой, выработать цифровой код эквивалентный текущему суммарному сопротивлению шлейфа - 18 пожарной сигнализации, и только ему. Затем полученный цифровой код поочередно сравнить с сохраненными в памяти значениями A…А и на основании проведенных сравнений определить область, в которой находится текущее суммарное сопротивление шлейфа - 18 пожарной сигнализации и выдать соответствующие сигналы.
Пример работы предлагаемого технического решения согласно первому варианту поясняется нижеследующим.
При возникновении пожара на контролируемом объекте, с использованием предлагаемой системы пожарной сигнализации срабатывает, например, первый пожарный извещатель - 22, при этом его внутреннее сопротивление скачкообразно уменьшается на несколько порядков и становится сопоставимым с номиналом дополнительного сопротивления - 23. Тем самым обеспечивается включение первого дополнительного сопротивления - 23 к внутреннему сопротивлению первого сработавшего пожарного извещателя - 22. Величина дополнительного сопротивления - 23 рассчитывается исходя из параметров используемого пожарного извещателя и обычно составляет значение в диапазоне от 470 Ом до 1,5 кОм.
Таким образом, в как минимум одном шлейфе - 18 пожарной сигнализации суммарное сопротивление уменьшается. Вследствие этого падение напряжения на шлейфе - 18 пожарной сигнализации также уменьшается.
Вследствие этого на третьем резисторе - 21 второго делителя - 16 напряжения появляется падение напряжения, которое поступает на третий вход контроллера - 1 (шестой вход АЛУ-2).
На четвертом резисторе - 14 первого делителя - 10 всегда присутствует падение напряжения, пропорциональное номиналу эталонного резистора - 12, которое поступает на второй вход контроллера - 1 (пятый вход АЛУ-2). Цифровое значение этого текущего падения напряжения вырабатывается каждый раз, когда вырабатывается цифровое значение напряжения, поступившего на третий вход контроллера - 1 (шестой вход АЛУ-2).
Согласно программе, заложенной в ПЗУ - 4, на основании этих двух полученных цифровых значений рассчитывается цифровое значение, которое является цифровым кодом текущего суммарного сопротивления шлейфа - 18 сигнализации и не зависит от напряжения на шлейфе или каких-либо его флуктуации.
Полученный цифровой код сравнивается с сохраненными значениями А1…А6 в ПЗУ-4 и согласно принципу определения состояния шлейфа - 18 пожарной сигнализации, определяется соответствующая область, в которой находится суммарное сопротивление шлейфа - 18 пожарной сигнализации, после чего на основании полученного сравнения формируется сигнал, соответствующий текущему режиму данного шлейфа - 18 пожарной сигнализации, в данном случае - «Внимание», что отражается с помощью узла - 7 индикации, за счет поступления соответствующего сигнала с первого выхода контроллера - 1 на вход узла - 7 индикации, а его значение заносится в ПЗУ - 4 контроллера -1.
При срабатывании, например, второго следующего пожарного извещателя - 24 обеспечивается подключение второй пары сопротивлений - дополнительного сопротивления - 25 и внутреннего сопротивления сработавшего пожарного извещателя - 24, параллельно ранее сработавшему пожарному извещателю - 22 и его дополнительному сопротивлению - 23. Общее сопротивление, как минимум одного шлейфа - 18 пожарной сигнализации уменьшается, поэтому падение напряжения на сопротивлениях, входящих в состав, как минимум, одного шлейфа - 18 пожарной сигнализации, также уменьшается, что вновь отражается на третьем резисторе - 21 делителя - 16 напряжения и после соответствующих преобразований и вычислений, аналогично тому, как это было описано выше, при срабатывании первого пожарного извещателя - 22 шлейфа - 18 пожарной сигнализации формируются сигналы, соответствующие режиму «Пожар» по данному, как минимум, одному шлейфу - 18 пожарной сигнализации, что отражается с помощью узла - 7 индикации, за счет поступления соответствующего сигнала с первого выхода контролера - 1 на вход узла - 7 индикации, а также поступления соответствующего сигнала со второго выхода контроллера - 1 через проводную линию связи - 9 к входу узла - 8 оповещения, а с выходов узла - 8 оповещения поступление соответствующих сигналов на включение сирены и световых сигналов (на чертеже не представлены).
Пример работы предлагаемого технического решения согласно второму варианту поясняется нижеследующим.
При возникновении пожара на контролируемом объекте, с использованием предлагаемой системы пожарной сигнализации (см. фиг.2) срабатывает, например, первый пожарный извещатель - 30, при этом его внутреннее сопротивление скачкообразно увеличивается на несколько порядков (или даже становится бесконечно большим). Тем самым обеспечивается подключение первого дополнительного сопротивления - 31 последовательно с оконечным сопротивлением - 19. Величина дополнительного сопротивления - 31 рассчитывается исходя из параметров используемого пожарного извещателя и обычно составляет значение в диапазоне от 4,7 кОм до 6 кОм.
Таким образом, в как минимум одном шлейфе - 18 пожарной сигнализации суммарное сопротивление увеличивается. Вследствие этого падение напряжения на шлейфе - 18 пожарной сигнализации также увеличивается.
Вследствие этого на третьем резисторе - 21 второго делителя - 16 напряжения появляется падение напряжения, которое поступает на третий вход контроллера - 1 (шестой вход АЛУ-2).
На четвертом резисторе - 14 дополнительного делителя - 10 всегда присутствует падение напряжения, пропорциональное номиналу эталонного резистора - 12, которое поступает на второй вход контроллера - 1 (пятый вход АЛУ-2). Цифровое значение этого текущего падения напряжения вырабатывается каждый раз, когда вырабатывается цифровое значение напряжения, поступившего на третий вход контроллера - 1 (шестой вход АЛУ-2).
Согласно программе, заложенной в ПЗУ-4, на основании этих двух полученных цифровых значений рассчитывается цифровое значение, которое является цифровым кодом текущего суммарного сопротивления шлейфа - 18 сигнализации и не зависит от напряжения на шлейфе или каких-либо его флуктуации.
Полученный цифровой код сравнивается с сохраненными значениями А1…А6 в ПЗУ-4 и согласно принципу определения состояния шлейфа - 18 пожарной сигнализации, определяется соответствующая область, в которой находится суммарное сопротивление шлейфа - 18 пожарной сигнализации, после чего на основании полученного сравнения формируется сигнал, соответствующий текущему режиму данного шлейфа - 18 пожарной сигнализации, в данном случае - «Внимание», что отражается с помощью узла - 7 индикации, за счет поступления соответствующего сигнала с первого выхода контроллера - 1 на вход узла - 7 индикации, а его значение заносится в ПЗУ-4 контроллера - 1.
При срабатывании, например, второго следующего пожарного извещателя - 32 обеспечивается подключение второго дополнительного сопротивления - 33 последовательно к ранее подключенному сопротивлению - 31. Общее сопротивление, как минимум одного шлейфа - 18 пожарной сигнализации увеличивается, поэтому падение напряжения на сопротивлениях, входящих в состав, как минимум, одного шлейфа - 18 пожарной сигнализации, также увеличивается, что вновь отражается на третьем резисторе - 21 делителя - 16 напряжения и после соответствующих преобразований и вычислений, аналогично тому, как это было описано выше, при срабатывании первого пожарного извещателя - 30 шлейфа - 18 пожарной сигнализации формируются сигналы, соответствующие режиму «Пожар» по данному, как минимум, одному шлейфу - 18 пожарной сигнализации, что отражается с помощью узла - 7 индикации, за счет поступления соответствующего сигнала с первого выхода контролера - 1 на вход узла - 7 индикации, а также поступления соответствующего сигнала со второго выхода контроллера - 1 через проводную линию связи - 9 к входу узла - 8 оповещения, а с выходов узла - 8 оповещения поступление соответствующих сигналов на включение сирены и световых сигналов (на чертеже не представлены).
Таким образом, предлагаемое техническое решение системы пожарной сигнализации с максимально возможным количеством пожарных извещателей, подключенных в шлейф сигнализации обеспечивают необходимое и достаточное количество сравнений цифровых эталонных значений и цифровых кодов, полученных в результате измерений падений напряжений в шлейфе пожарной сигнализации, и в соответствии с их обработкой обеспечивают максимально возможное уменьшение числа ложных срабатываний системы пожарной сигнализации и обеспечивают более высокую достоверность при определении пожарной ситуации.