СУДОВОЕ УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЖАРА
SHIP DEVICE FOR FIRE DETECTION

Изобретение относится к технике контроля за предпожарными и пожарными ситуациями на судах, например в судовых помещениях.
Принцип работы таких устройств основан на преобразовании физических параметров окружающей среды (температура, задымленность и т.п.) соответствующими датчиками в сигналы для включения сигнализации (световой, звуковой и т.п.) при достижении параметров окружающей среды порога срабатывания датчиков.
Известна система пожарной сигнализации типа «Кристалл» (Техническое описание ВВ1.470.004 ТО), в которой сигналы по линиям связи (лучам) от датчиков, установленных на контролируемых объектах, поступают на устройства контроля и индикации их состояния, затем на устройства логической обработки и к устройству управления и сигнализации.
В качестве прототипа предлагаемого устройства выбрано судовое устройство обнаружения пожара по патенту RU №23012 на полезную модель, в котором для разделения сильноточных цепей нестабилизированного напряжения питания от слаботочных цепей управления введено устройство дистанционного включения и стабилизации напряжения.
Недостатком такого устройства является невысокая эффективность функционирования из-за отсутствия возможности точного определения места возникновения пожара и отсутствия возможности прогнозирования ситуации по факторам возникновения пожара.
Задача, на решение которой направлено заявляемое в качестве изобретения техническое решение и технический результат от его использования заключается в повышении эффективности функционировании судового устройство обнаружения пожара за счет повышения достоверности обнаружения пожара и сокращения времени его обнаружения.
Для решения поставленной задачи и обеспечения требуемого технического результата в судовое устройство обнаружения пожара (СУОП), содержащее N устройств контроля линий связи (лучей), подключенные входом-выходом к соответствующим группам пожарных извещателей, имеющих в своем составе датчики контроля состояния окружающей среды, устройство (панель) управления и сигнализации, устройство включения внешней сигнализации, выходы которого являются входами для подключения элементов внешней сигнализации, дублирующие устройства сигнализации, введены аналого-цифровой преобразователь, коммутатор каналов и микропроцессор, выходы которого подключены к соответствующим входам устройств контроля линий связи, выходы которых через коммутатор каналов, управляемый микропроцессором, подключены к аналого-цифровому преобразователю, который соединен с входом микропроцессора, к которому через внешние порты подключены устройство управления и сигнализации, дублирующие устройства сигнализации, внешний порт последовательного интерфейса, например типа RS485, а устройство включения внешних сигналов соединено входом-выходом шиной данных с микропроцессором.
В варианте выполнения устройства оно содержит часы реального времени и энергонезависимое запоминающее устройство, подключенные к шине данных микропроцессора, что позволяет хранить в энергонезависимой памяти журнал всех событий с привязкой ко времени и возможностью их копирования на внешний накопитель с целью анализа событий при чрезвычайных происшествиях.
Устройство контроля линии связи включает в себя последовательно соединенные блок защиты от короткого замыкания и модулятор напряжения, датчик тока и сумматор напряжения, входы которого подключены соответственно к выходу датчика тока и блока защиты от короткого замыкания, а выход является входом для соединения с коммутатором каналов, другой вход модулятора напряжения является входом для подключения к выходу микропроцессора, при этом выходы модулятора напряжения и датчика тока через устройства переключения, управляемые микропроцессором соединены с линией связи соответствующего луча.
Сущность СУОП поясняется рисунками, где изображено: на фиг. 1 - общая структурная схема устройства; на фиг. 2 - упрощенная структурная схема устройства контроля линии связи; на фиг. 3 - схема электрическая устройства контроля линии связи.
СУОБ содержит N устройств контроля (УК) 1, линиями связи (ЛС) подключенные входом-выходом к соответствующим группам извещателей пожара (ИП) 2 (включающие датчики контроля состояния окружающей среды), панель управления и сигнализации (ПУ) 3, устройство включения внешней сигнализации (УВС) 4, выходы которого являются входами для подключения элементов внешней сигнализации, дублирующие устройства сигнализации 5, микропроцессор 6, коммутатор каналов 7 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, выходы микропроцессора 6 подключены к соответствующим входам устройств контроля линий связи 1, выходы которых через коммутатор каналов 7, управляемый микропроцессором 6 (один из выходов микропроцессора подключен к управляющему входу коммутатора 7), подключены к аналого-цифровому преобразователю 8, который соединен с входом микропроцессора 6, к которому через внешние порты подключены панель управления и сигнализации 3, дублирующие устройства сигнализации 5, внешний порт последовательного интерфейса, например RS485, а устройство включения внешней сигнализации 4 соединено входом-выходом шиной данных с микропроцессором 6. Часы реального времени 9 и энергонезависимое запоминающее устройство (ЗУ) 10 подключены к шине данных микропроцессора 6.
Устройство контроля линий связи 1 включает в себя последовательно соединенные блок защиты от короткого замыкания 11 (на вход которого подается питание через фильтр ЭМС-электромагнитной совместимости) и модулятор напряжения 12, датчик тока 13 и сумматор напряжения 14, входы которого подключены соответственно к выходу датчика тока 13 и блока защиты от короткого замыкания 11, а выход является входом для соединения с коммутатором каналов 7, другой вход модулятора напряжения 12 является входом для подключения к выходу микропроцессора 6, при этом выходы модулятора напряжения 12 и датчика тока 3 через ключевые устройства 15, например реле, управляемые микропроцессором 6 для включения/отключения луча, и фильтры ЭМС соединены с соответствующей линией связи 2. Реле обеспечивает включение/отключение луча, его контакты в разомкнутом состоянии обеспечивают гальваническую развязку луча в выключенном состоянии от СУОП для возможности безопасного проведения работ с оборудованием луча и обеспечения максимальной сохранности СУОП от внешних воздействий при обслуживании системы и др. опасных работах на судне.
Узлы и блоки СУОП могут быть выполнены с использованием известных элементов электронной техники: УК выполнено согласно электрической схеме на фиг. 3; ИП 2 содержит камеру измерения концентрации дыма (датчик дыма), датчик температуры типа KTY81-210, управление выполнено на микроконтроллере ATMega 48 фирмы Atmel; ПУ 3 представляет собой панель оператора, имеющую в составе клавиатуру, дисплей, микроконтроллер ATMega 128 фирмы Atmel; устройство включения внешней сигнализации 4 выполнено на микроконтроллере ATMega 48 фирмы Atmel, микросхемах ULN2003AI и реле TR5V Nianbo; дублирующие устройства 5 представляют собой панели оператора, имеющие в своем составе клавиатуру, дисплей, микроконтроллер ATMega 128 фирмы Almel; микропроцессор 6 выполнен на базе микропроцессора STM32F103 фирмы STM, имеющий в своем составе коммутатор каналов 7 и АЦП 8; часы 9 выполнены на микросхеме PCF8563 фирмы NXP; ЗУ 10 выполнено на микросхеме АТ24С128 фирмы Atmel.
1
1
M
1
Устройство работает следующим образом. После подачи напряжения питания основного или аварийного на судовое устройство обнаружения пожара микропроцессор 6 на выходах формирует сигналы (команды) для включения N лучей (луч - это совокупность всех участков данной линии связи и всех извещателей пожарных, подключенных к ней) и сигнал запроса датчиков первого луча, он поступает на вход УК 1, с выхода которого сигнал запроса поступает в ЛС на ИП1, …, ИП1, которые приняв сигнал запроса передают ответ в соответствии с протоколом обмена на УК-1 с выхода которого он поступает через коммутатор каналов 7 на вход АЦП 8. С выхода АЦП цифровой сигнал поступает на микропроцессор 6 для расшифровки в соответствии с протоколом обмена и последующей обработки. Подобным образом производится последовательный опрос состояния ИП всех N лучей. При определении микропроцессором 6 состояния какого-либо из ИП как «Тревога» или «Неисправность», соответствующая команда передается микропроцессором 6 по внутренней шине данных (ВШД) к УВС 4 для включения устройств внешней сигнализации и в ЗУ 10 для сохранения события, вместе с событием в ЗУ 10 сохраняется значение времени и даты события, полученные по ВШД от ЧРВ 9. Одновременно от микропроцессора через внешние порты передается команда события и значение времени для сигнализации и индикации на ПУ 3 и на дублирующие устройства сигнализации 5, а также для передачи команды в другие внешние судовые системы регистрации событий (регистратор данных рейса, системы аварийно-предупредительной сигнализации и т.п.) через внешний порт последовательного интерфейса, например RS485. ПУ 3 служит также для просмотра списка событий, управления включением/выключением СУОП, включением/выключением лучей для технического обслуживания, выключения внутренней и внешней сигнализации с помощью клавиатуры ПУ, формируя микроконтроллером ПУ команду, которая передается на внешний порт СУОП и по ВШД поступает на микропроцессор 6, который на выходах формирует команды включения/выключения лучей, передаст команду на отключение внешней сигнализации, а также формирует команды подтверждения о включении/выключении СУОП или лучей, которая по ВШД поступает на внешние порты для передачи данных о состоянии СУОП на дублирующие устройства сигнализации 5, ПУ 3 и на внешние порты судовых систем регистрации событий.
При варианте исполнения СУОП со структурой выполнения УК 1, приведенной на фиг. 2-3, УК позволяет получать не только сигналы от срабатывания датчиков ИП 2, по и получать микропроцессору 6 от датчиков адресных извещателей пожара, используя протокол обмена информацией, измеренные ими параметры (величины) среды в контролируемых объектах (помещениях), обеспечивая при этом быструю защиту от короткого замыкания цепей, повышая эффективность функционирования СУОП.
Для этого в УК 1 реле 16 включается по команде микропроцессора 6, после чего модулятором формируется (путем модуляции напряжения питания луча Еп) необходимая для получения устойчивого обмена данными соотношением полезный сигнал/помеха на входе приемника в ИП величина амплитуды сигнала запроса (выбираемая изменением количества диодов модулятора), при этом незначительная часть тока луча притекает через шунт Rш, который обеспечивает формирование необходимой длительности фронтов сигнала запроса при любом количестве ИП 2 в луче. Ток протекает через датчик тока 13, на выходе которого выделяется напряжение, пропорционально протекающему через него току, которое через сумматор 14 поступает на соответствующий номеру луча вход коммутатора каналов 7 и далее на АЦП 8.
Переменная составляющая выходного напряжения датчика тока 13 является информационной командой от ИП, а постоянная составляющая выходного напряжения служит для измерения величины тока в луче, и в случае превышения его нормального значения с помощью реле 16 производит отключение оборудования луча. При КЗ в луче с большими величинами токов необходимое быстрое отключение оборудования луча производит блок защиты от КЗ 11: при значительном увеличении тока на выходе датчика тока блока защиты от КЗ И формируется напряжение, которое поступает на вход его триггера, на выходе которого формируется и сохраняется до отключения луча сигнал отключения, после чего ключ блока защиты от КЗ 11 разрывает цепь питания луча. С выхода триггера напряжение через сумматор 14, коммутатор каналов 7 поступает на АЦП 8, а далее микропроцессор 6 формирует команду на отключение данного луча.
Фильтры ЭМС устройств контроля 1 служат для обеспечения электромагнитной совместимости с другими судовыми устройствами, а именно для ослабления радиочастотных помех от УОП в ЛС, через которые могут излучаться и создавать помехи другим судовым устройствам, также ослабляют влияние помех от других судовых устройств наводимых на ЛС, которые могут мешать работе СУОП.
Таким образом, предлагаемым судовым устройством обнаружения пожара обеспечивается повышенная эффективность функционирования за счет повышения достоверности обнаружения и прогнозирования пожароопасных ситуаций путем применения пожарных извещателей адресного типа (что позволяет точно определять место возникновения пожара), имеющих в составе камеру измерения концентрации дыма (датчик дыма) и/или датчик температуры, которые позволяют измерять текущее состояние окружающей среды, что обеспечивается протоколом обмена между извещателями и микропроцессором и вычислительными возможностями микропроцессора, вследствие чего происходит уменьшение времени реагирования обслуживающего персонала на развитие пожароопасной ситуации и возможности прогнозирования ситуации по факторам возникновения пожара.