Система эвакуации и навигации в зданиях
EVACUATION AND NAVIGATION SYSTEM IN BUILDINGS

Область техники
Изобретение относится к области спасения жизни людей при пожаре за счет применения на путях эвакуации специальных направляющих к выходу элементов активного света.
Уровень техники
Известных средств пожарной защиты и оповещения при чрезвычайных ситуациях было достаточно до появления современных зданий со сложной архитектурной формой и запутанной планировкой, а сейчас они устарели и недостаточно эффективны. Ни одна чрезвычайная ситуация в местах массового пребывания людей не прошла гладко и без жертв, каждый раз здание оказывается не готовым к внештатной ситуации, страдают ни в чем не повинные граждане.
Поиск и создание новых, более эффективных средств защиты человека в чрезвычайной ситуации в здании в обмен на существующие и давно устаревшие, созданные для зданий с меньшей вместимостью людей, большей понятностью геометрии помещений (современные здания со сложной архитектурной формой и намеренно запутанной планировкой усугубляют ситуацию) является ключевой задачей при эксплуатации здания (сооружения).
Система оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ) - одна из наиболее важных составляющих системы безопасности. Основное назначение системы оповещения - это предупреждение находящихся в здании людей о пожаре или другой чрезвычайной ситуации, а также координация их действий при осуществлении эвакуации. Обеспечение пожарной безопасности в зданиях на сегодняшний день является одним из важных вопросов строительной отрасли. При этом информирование общественности о пожарной безопасности (о возникновении пожара) в зданиях (сооружениях) является одной из ключевых задач при эксплуатации зданий и сооружений. СОУЭ представляет собой комплекс организационных мероприятий и технических средств, предназначенных для решения этих задач. СОУЭ в здании спроектированы и подключены надлежащим образом, они, по сути, просто отстали в эволюционном развитии от самих зданий, чья сложная архитектура планировок и большие объемы вместимости людей требуют большей наглядности и более высокой точности непрерывных подсказок для грамотной эвакуации, и самоорганизации людей в момент чрезвычайной ситуации.
В среднем человек в незнакомом месте в опасной ситуации имеет всего 1-3 секунды на анализ ситуации и принятие решения о дальнейших действиях, если же он не находит его за это время, он впадает в панику и его действия становятся неконтролируемыми сознанием, а значит, могут причинить вред как ему самому, так и окружающим его людям. Устаревшие системы эвакуации, состоящие из разрозненных знаков различной формы и расположенные в различных местах, не могут быстро сложиться в голове человека за такое короткое время в понятный цельный маршрут. Поэтому, наша задача была создать систему, которая с первого мгновения оценки человеком станет для него понятной от начала маршрута до его окончания, тем самым сумев помочь ему избежать момента наступления страха, паники и участия в создании хаоса. Человек в сложной ситуации должен суметь мгновенно увидеть весь маршрут целиком, спокойно и быстро двигаться в одном определенном направлении, не метаться по этажу и не создавать давку в местах нахождения лифтов, эскалаторов и лестниц, не предназначенных для эвакуации.
Одним из таких технических средств, повышающих безопасность людей при чрезвычайной ситуации в здании, является эвакуационное освещение, которое должно обеспечивать безопасный выход людей из помещения в случае чрезвычайной ситуации, например, отключение основного рабочего освещения, пожар и т.д. Пожар - это незапланированный и абсолютно неконтролируемый процесс, который может случиться в любое время, в любом месте и в ряде случаев привести к различным негативным последствиям. На спасение из горящего здания у людей обычно есть около 3-х минут. Этого времени просто не хватает, чтобы выбраться из незнакомого многоэтажного сложно спроектированного здания в условиях его задымленности и всеобщей паники. Учитывая, что некоторые строительные материалы, которые применяются при строительстве и эксплуатации зданий при горении выделяют токсичные вещества, задача усложняется еще и риском отравления парами химических веществ.
Освещение путей эвакуации должно обеспечивать создание приемлемых визуальных условий для эвакуации людей из здания, а для мест производства работ вне зданий - в безопасное место, создавая при этом условия для надежного обнаружения средств безопасности и оборудования для пожаротушения (см. [1] ГОСТ Р 558742-2013, Освещение аварийное, 01.01.2015).
Выпускаемые на сегодняшний день СОУЭ имеют техническую возможность в первую очередь принимать сигналы и команды централизованной системы оповещения гражданской обороны и транслировать их по речевым оповещателям.
В зданиях с постоянным пребыванием людей с ограниченными возможностями по слуху и зрению должны применяться световые мигающие оповещатели или специализированные оповещатели (в том числе системы специализированного оповещения, обеспечивающие выдачу звуковых сигналов определенной частоты и световых импульсных сигналов повышенной яркости, а также другие технические средства индивидуального оповещения людей). Выбор типа оповещателей определяется проектной организацией в зависимости от физического состояния находящихся в здании людей. При этом указанные оповещатели должны исключать возможность негативного воздействия на здоровье людей и приборы жизнеобеспечения людей.
Знак «выход», который применяется на данный момент во всех зданиях, является неинформативным, т.к. идентифицируется только при приближении. Знаки со стрелками к выходу также издалека не дают точного понимания маршрута.
Из уровня техники известна система эвакуации с элементами спасательной световой маркировки (см. [2] RU 2007134349, МПК А62В 3/00, опубл. 27.03.2009), содержащая сенсоры контроля и центральную вычислительную установку, которая оценивает сообщения с сенсоров контроля и в зависимости от этого избирательным образом открывает и запирает пути эвакуации путем целенаправленного управления оборудованием здания и элементами спасательной световой маркировки, при этом элементы спасательной световой маркировки включают в себя блок управления, имеющий возможность связи с индикатором и связанный через сеть с вычислительной установкой, который для управления связан, по выбору, с одним или, по меньшей мере, двумя индикаторами через интерфейсы. Недостатком данного аналога является то, что при чрезвычайной ситуации (например, пожаре) нет возможности определить направление (путь, полный маршрут) эвакуации, несмотря на наличие подсветки, особенно в задымленном помещении.
Из уровня техники известен способ эвакуации из среды с огнетушащим аэрозолем за счет направляющих фотолюминесцентных систем (см. [3] RU 2419469, МПК А62В 3/00, опубл. 27.05.2011), при этом на путях эвакуации используют специальные направляющие к выходу фотолюминесцентные системы, которые располагают на уровне не выше одного метра от уровня пола, например, вдоль плинтуса или стены.
Недостатками данного аналога являются:
а) необходимость постоянно держать все линии путей эвакуации на ярком свете для накопления света, чтобы в момент чрезвычайной ситуации фотолюминофор на полосах мог отдавать накопленный свет. Так как в темноте он не накапливает свет, те коридоры и помещения, в которых света накануне чрезвычайного события было недостаточно, останутся без обозначения путей эвакуации;
б) недостаточная яркость элементов для видимости сквозь пыль и дым;
в) отсутствие возможности указывать и менять направление эвакуации, т.е. создания бегущей дорожки;
г) быстрая истираемость полос с поверхностей стен и полов в ходе эксплуатации здания также приводит к неразличимости сегментов маркировки и делает ее неэффективной в целом.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению по совокупности признаков, принятым за прототип, является система динамического управления эвакуацией (см [4] RU 2013113979, МПК G08B 25/08, опубл. 27.09.2014), содержащая не менее двух комплексных пожарных оповещателей/извещателей, связанных с прибором приемно-контрольным, который снабжен процессором, обеспечивающим после срабатывания чувствительного к дыму элемента активацию и деактивацию светового и звуко-речевого извещателей в комплексных пожарных оповещателях/извещателях, создавая бегущую световую дорожку и многочастотную звуковую волну в направлении наиболее безопасного эвакуационного выхода.
Недостатками прототипа являются:
а) в данном решении световая дорожка появляется за счет расположенных на потолке здания белых ламп, то есть, появляется она не в виде дорожки, несмотря на название, что затрудняет возможность человека быстро обнаружить ее;
б) расположение такого большого количества ламп экономически невыгодно и за долгие годы демонстрации на выставках не было установлено и в 1% зданий, нуждающихся в эвакуации больших масс людей;
в) высота потолков и двойной, тройной свет в современных зданиях, например, торговых центрах, не позволяют использовать потолок в качестве площадки для размещения индикации при эвакуации;
г) лампочки на перекрестках путей в глазах человека перемешиваются и направление становится непонятным, цель сбивается;
д) в такой системе нет возможности менять направление из одного и того же помещения в другом направлении при блокировке первого варианта направления.
Сущность изобретения
Техническими задачами, стоящими перед изобретением, являются:
создание комплексной автоматизированной цифровой системы с включением в нее протяженного, по всему пути эвакуации, экономичного светового указателя направления в виде «бегущей дорожки», с возможностью дистанционного изменения направления на основе автоматического анализа ежесекундно обновляемых данных, способную избежать ошибок человеческого фактора и принимающей решения самостоятельно на основе заложенных заранее алгоритмов с учетом особенностей здания;
совместить систему эвакуации, необходимую только в редкие моменты чрезвычайных ситуаций и учений, и простаивающую все остальное время, с системой навигации по зданию при проведении в разных его частях одновременно нескольких мероприятий с массовым посещением;
расширить функционал системы возможностью автоматической записи информации обо всех включениях, переключениях и отключениях системы в облачный «черный ящик» или память блока управления для возможности в дальнейшем объективного расследования происшествия;
расширить функционал системы синхронизацией с оснащенными специальными электронными замками эвакуационными выходами и автоматическим открыванием/закрыванием их при соответствующих показателях датчиков.
Техническим результатом заявленного изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение надежности и автономности системы эвакуации, синхронизация или объединение ее с другими сетями, расположенными в здании.
Согласно изобретению, техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что система эвакуации и навигации в зданиях содержит блок питания, по меньшей мере один аккумулятор, датчики, источник света, оборудование звукового-речевого оповещения, и блок управления, выполненный с возможностью получения сигнала от датчиков и управления источником света и звукового-речевого оповещения, при этом блок управления содержит корпус из негорючего материала, в котором установлены программируемый контроллер, симисторы или полевые транзисторы, количество которых соответствует количеству подключенных источников света, при этом программируемый контроллер выполнен с возможностью автоматической выдачи команд на симисторы или полевые транзисторы для переключения в режим, соответствующий, на данный момент времени, ситуации в здании, а источник света выполнен в виде электролюминесцентного шнура или светодиодной ленты для обозначения путей эвакуации в здании в виде бегущей световой дорожки, для совмещения функции одновременной подсветки и указания пути эвакуации с возможность дистанционного изменения направления обозначения путей эвакуации по командам от программируемого контроллера.
Техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что датчики представляют собой датчики дыма, температуры.
Техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что блок управления выполнен с возможностью целенаправленного управления оборудованием здания с помощью адаптированных или установленных ранее в здании систем «умный дом», либо программного обеспечения для данной системы.
Техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что оборудование здания выполнено в виде системы пожаротушения, электронных замков дверей помещений и/или эвакуационных выходов.
Техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что блок управления выполнен с возможностью автоматической записи информации обо всех включениях, переключениях и отключениях системы в память блока управления и/или облачное хранилище данных.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 приведен пример схемы подключения источника света.
Осуществление изобретения
Система эвакуации и навигации в зданиях содержит блок питания, по меньшей мере один аккумулятор, датчики, источник света, оборудование звукового-речевого оповещения, и блок управления, выполненный с возможностью получения сигнала от датчиков и управления источником света и звукового-речевого оповещения. Датчики представляют собой датчики дыма, температуры. Вся система работает от блока питания и при отключении централизованного питания система переключается на, по меньшей мере один аккумулятор, позволяющие работать в автономном режиме не менее 2-х часов. Блок управления содержит корпус из негорючего материала, в котором установлены программируемый контроллер, симисторы или полевые транзисторы, количество которых соответствует количеству подключенных источников света. Программируемый контроллер выполнен с возможностью автоматической выдачи команд на симисторы или полевые транзисторы для переключения в режим, соответствующий, на данный момент времени, ситуации в здании, т.е. чрезвычайная ситуация (например, пожар), учения, проведение массовых мероприятий (например, выставок). Блок управления также выполнен с возможностью целенаправленного управления оборудованием здания с помощью адаптированных или установленных ранее в здании систем «умный дом», либо программного обеспечения для данной системы. Под оборудованием здания следует понимать систему пожаротушения, систему звуко-речевого оповещения, открывание-закрывание электронных замков, выведение информации о необходимых действиях на рекламные и иные экраны, и пр. Источник света выполнен в виде электролюминесцентного шнура или светодиодной ленты для обозначения путей эвакуации в здании в виде бегущей световой дорожки с возможностью сены направления движения, для совмещения функции одновременной подсветки и указания пути эвакуации с возможность дистанционного изменения направления обозначения путей эвакуации по командам от программируемого контроллера или лицом, контролирующим процесс эвакуации в режиме ручного управления. Указание непрерывно направления пути эвакуации и его одновременная подсветка играют важную психологическую роль для концентрации внимания людей и возможности избежать панику и давку в экстремальной ситуации.
При этом все данные в оцифрованном виде сохраняются в памяти блока управления и/или облачном хранилище данных, чтобы при расследовании ЧС оно послужить своеобразным "черным ящиком".
Система эвакуации и навигации может работать автономно в течении не менее четырех часов при норме МЧС на эвакуацию в 2 часа. Автономность работы предполагает при этом постоянное взаимодействие со всеми сетями здания и получение от них актуальной информации: сеть основного электроснабжения 220В, резервного питания, слаботочная сеть, датчики по всему периметру путей эвакуации, открывание-закрывание электронных замков, система аварийного оповещения и пожаротушения. В нашем случае автономное питание системы позволит отпирать электронные замки, если блок управления по показаниям датчиков определил предложенный путь эвакуации безопасным, а также, определил безопасность пространства за дверью. В этом случае замок автоматически отпирается. Если же на пути предложенного кратчайшего маршрута обнаружен очаг возгорания, система запирает дверь, чтобы приток свежей струи кислорода не усилил пожар.
Подсветка путей эвакуации обеспечивает создание приемлемых визуальных условий для эвакуации людей из здания, а для мест производства работ вне зданий - в безопасное место, создавая при этом условия для более быстрого обнаружения средств безопасности и оборудования для пожаротушения.
Освещение путей эвакуации в помещениях или местах производства работ осуществляется:
- перед каждым эвакуационным выходом;
- в коридорах и проходах по путям эвакуации;
- в местах изменения (перепада) уровня пола или покрытия;
- на лестницах каждый марш освещен прямым светом, особенно верхняя и нижняя ступени;
- в зоне каждого изменения направления пути;
- на пересечении проходов и коридоров;
- перед каждым пунктом медицинской помощи;
- в местах размещения средств экстренной связи;
- в местах размещения первичных средств пожаротушения;
- в местах размещения плана эвакуации;
- снаружи перед каждым конечным выходом из здания.
Возможность синхронизации блока управления и оборудования здания (т.е. целенаправленное управление) позволяет исключить возможность возникновения ошибок и стрессовых ситуаций в аномальных условиях ЧС. Отсутствие такой синхронизации на данный момент в существующих системах приводит к тому, что, поскольку ключи от замков дверей эвакуационных выходов находятся у ответственных за охрану этажа лиц, в нужный момент контроля за тем, открыты ли все выходы или нет не бывает. Также, иногда нужно, наоборот, закрыть дверь, чтобы перекрыть доступ воздушного потока, усиливающего возгорание, в отсек здания, что тоже невозможно сделать вручную.
В режиме реального времени информация от датчиков передается в блок управления системой и позволяет переключать ее на работу по заранее прописанным сценариям, в том числе, по смене и активизации «бегущих дорожек» путей эвакуации людей из здания. Сценарии заранее составляются под конкретное здание с учетом его особенностей.
Возможна синхронизация работы системы с имеющимися в здании сетями: электрической сетью 220В, слаботочной, резервной, сетью с датчиками по типу систем «умный дом», системой аварийного и звуко-речевого оповещения в здании, системой пожаротушения, системой видеоконтроля и охраны здания, а также сигнализацией здания, чтобы в случае обнаружения очага возгорания сигнал был отправлен в соответствующие службы, но процесс эвакуации начался до приезда пожарных служб в автоматизированном режиме.
В контур синхронизации работы с системой также могут входить все экраны здания, которые в обычном режиме могут показывать рекламные ролики, анонсы, или другую информацию для находящихся в здании людей. На экраны выводится информация с лаконичной инструкцией о необходимости следовать направлению, указываемому системой, а также иная, зависящая от особенностей здания и типа посетителей.
При этом в каждом здании может быть выбран и использован как весь, так и ограниченный функционал, и сценарии - зависит от пожеланий заказчика и типа самого заведения.
ПРИМЕРЫ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ И ЕЕ СЦЕНАРИИ
1. Чрезвычайная ситуация
При наступлении условий чрезвычайной ситуации в здании система будет работать по следующим сценариям:
1. Включается при поступлении сигнала от системы пожаротушения;
2. Включается при срабатывании системы оповещения в здании;
3. Включается при отключении основной сети электроснабжения в здании;
4. Включается при включении резервной сети питания ввиду нестабильной работы основной сети;
5. Синхронизация со слаботочной сетью в здании (при этом система только получает из нее сигналы, а сама работает автономно 4 часа);
6. Анализ ситуации с помощью датчиков, расположенных по пути следования от помещений до эвакуационного выхода с целью поменять направление на другое ближайшее актуальное, если первый ближайший путь эвакуации уже перекрыт дымом или огнем;
7. Блокировка/разблокировка электронных замков, запирающих двери эвакуационных выходов с целью открыть актуальное направление либо перекрыть неактуальное, когда открытие двери может привести к усилению возгорания вследствие поступления под давлением кислорода с лестничной площадки.
2. Учения в здании
При проведении учений будет включаться режим «Учебная тревога» и все действия при организации эвакуации будут в оцифрованном виде доступны для изучения и последующего анализа службами пожарного аудита. Это очень важно при расследовании последствий различных чрезвычайных происшествий в здании. Аналогичная запись хронологии ведется и в момент настоящей чрезвычайной ситуации, что позволяет назвать систему своеобразным «черным ящиком» здания. Режим учебная тревога может управляться вручную лицом, получившим доступ к системе.
3. Навигация на мероприятиях
В моменты проведения массовых мероприятий, либо одновременно нескольких мероприятий в здании, систему можно настроить вручную. В этом случае она будет той же «бегущей дорожкой», а возможно, и разными цветами, распределять потоки людей в нужные стороны, способствуя удовлетворенности людей, уменьшая образование толп и пробок в холлах.
Созданная «умная», автоматизированная система эвакуации и навигации, способна избежать ошибок человеческого фактора и принимать решения самостоятельно, наподобие систем «умный дом» в жилых помещениях.