АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТОЙ

Полезная модель относится к противопожарной технике, в частности, к системам пожарной безопасности, предназначенным для предупреждения возможности возникновения пожаров и взрывов и для обеспечения качественного пожаротушения в случае возникновения аварийной ситуации. Полезная модель может быть, использована 0в промышленности, особенно на предприятиях с потенциально взрывопожароопасными непрерывными технологическими процессами, например, в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.
Известна автоматизированная система управления противопожарной защитой [Патент СССР №1788902 МКИ А 62 С 37/10, 1993], содержащая пожарные извещатели, соединенные с преобразователем сигналов, датчики параметров окружающей среды, датчики метеорологических параметров, датчики параметров технологического оборудования, датчики параметров технологического процесса, датчики параметров технического состояния установок пожаротушения, подключенные через преобразователи сигналов к соответствующим входам вычислительного устройства, блок определения ложных срабатываний, выход которого подключен к пульту оператора, логический блок, блок управления, устройства сигнализации, подключенные через блок групповой тревожной сигнализации к первому выходу логического блока, устройства аварийного оповещения и управления эвакуацией, подключенные через блок аварийного оповещения к второму выходу логического блока, устройства пуска средств
локализации аварийных выбросов, подключенные к первому выходу блока управления, устройства пуска установок пожаротушения, подключенные ко второму выходу блока управления, устройства пуска средств охлаждения и тепловой защиты, подключенные к третьему выходу блока управления, устройства аварийного отключения и переключения аппаратов и коммутации, подключенные к четвертому выходу блока управления, при этом первый выход вычислительного устройства подключен к первому входу логического блока, второй - к первому входу блока управления, третий подключен к пульту оператора, четвертый - к входу блока автоматического регулирования параметров технологического процесса и технологического оборудования, а пятый подключен к входу блока автоматического включения средств резервирования установок пожаротушения и предупредительной сигнализации, первый выход преобразователя сигналов от пожарных извещателей подключен к логическому блоку, второй - к блоку определения ложных срабатываний, а третий - к блоку управления, пятый выход блока управления подключен к входу блока определения ложных срабатываний, выход логического блока подключен к входу пульта оператора
Получению требуемого технического результата препятствуют ограниченные функциональные возможности вышеописанной системы, которые не способны устранить все возможные опасные факторы, возникающие на современных предприятиях, а также не способны обеспечить максимальную безопасность персонала при возникновении аварийной ситуации.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является известная автоматизированная система управления противопожарной защитой [Патент РФ №2135240 МКИ А 62 С 37/00, 1999], содержащая 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, 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 и устройства блокировки дверей, при этом один из выходов каждого из пожарных датчиков, подключен к первому входу блока контроля качества тушения пожара, выходы датчиков параметров окружающей среды, датчиков метеорологический 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, а 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 которого 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 которого 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. В качестве пожарных датчиков в указанной системе используют пожарные извещатели.
Получению требуемого технического результата препятствуют ограниченные функциональные возможности вышеописанной системы, которые не способны обеспечить контроль ситуации в реальном режиме времени.
Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является обеспечение максимальной безопасности персонала и обеспечение принятия эффективных мер при ликвидации аварийной ситуации за счет оперативного отражения контроля качества тушения пожара в режиме реального времени.
Технический результат при осуществлении заявляемой полезной модели выражается в расширении функциональных возможностей системы и повышении быстродействия.
Для достижения вышеуказанного технического результата автоматизированную систему управления противопожарной защитой, содержащую 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, 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 и устройства блокировки дверей, в которой один из выходов каждого из пожарных датчиков, подключен к первому входу блока контроля качества тушения пожара, выходы датчиков параметров окружающей среды, датчиков метеорологический 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, а 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 которого 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 которого 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 оснащают дополнительным пультом оператора и видеокамерами, первые выходы которых подключают к блоку контроля действий персонала, а вторые выходы подключают к дополнительному пульту оператора, пульт оператора оснащают дополнительным выходом, подключенным к каналу передачи информации на пульт диспетчера гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций, а в качестве пожарных датчиков используют аспирационные датчики, выходы которых подключают к входам логического блока, вычислительного устройства и пульта оператора.
Введение в систему видеокамер позволяет наиболее точно отслеживать ситуацию и местонахождение персонала в момент аварии и производить включение установок пожаротушения с учетом фактора нахождения людей в зоне данных установок, а также производить блокировку дверей во избежании попадания персонала в зону аварии, что в итоге позволяет обеспечить наибольшую безопасность персонала. Отображение информации, поступающей от видеокамер на дополнительном пульте оператора позволяет оператору в режиме реального времени следить за ситуацией оснащение пульта оператора дополнительным выходом, подключенным к каналу передачи информации на пульт диспетчера гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций, позволяет оперативно послать сигнал на пульт диспетчера в ситуациях, когда требуется внешнее вмешательство, и, следовательно сократить время реагирования спасательных служб на аварию и их своевременный выезд на ее ликвидацию. Использование вместо пожарных извещателей аспирационных датчиков, позволяет осуществлять постоянный контроль за средой, что позволяет определить изменение параметров на более ранней стадии, и соответственно заблаговременно принять необходимые меры.
В частном случае выполнения полезной модели вычислительное устройство состоит из блока приема сигналов, блока расчета критерия безопасности, блока анализа аварийной ситуации и блока прогнозирования развития аварийной ситуации.
На фиг.1 изображена блок-схема заявляемой автоматизированной системы управления противопожарной защитой, на фиг.2 блок схема вычислительного устройства.
Автоматизированная система управления противопожарной защитой содержит аспирационные пожарные датчики 1, датчики параметров окружающей среды 2, датчики метеорологических параметров 3, датчики параметров технологического оборудования 4, датчики параметров технологического процесса 5, датчики параметров технического состояния
установок пожаротушения 6, датчики контроля местонахождения персонала и блокировки дверей 7, преобразователи сигналов 8-13, логический блок 14, вычислительное устройство 15, блок управления 16, блок групповой тревожной сигнализации 17, устройства сигнализации 18, блок аварийного оповещения 19, устройства аварийного оповещения и управления эвакуацией 20, пульт оператора 21, дополнительный пульт оператора 22, блок контроля качества тушения пожара 23, блок контроля действий персонала 24, устройства пуска средств локализации аварийных выбросов 25, устройства пуска установок пожаротушения 26, устройства пуска средств охлаждения и тепловой защиты 27, устройства аварийного отключения и переключения аппаратов и коммутации 28, блок автоматического регулирования параметров технологического процесса и технологического оборудования 29, блок автоматического включения средств резервирования установок пожаротушения и предупредительной сигнализации 30, устройства блокировки дверей 31, видеокамеры 32 и канал передачи информации на пульт диспетчера гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций 33.
Выходы аспирационных датчиков 1, подключены к блоку контроля качества тушения пожара 23, логическому блоку 14, вычислительному устройству 15 и пульту оператора 21.
Выходы датчиков параметров окружающей среды 2, датчиков метеорологический параметров 3, датчиков параметров технологического оборудования 4, датчиков параметров технологического процесса 5, датчиков параметров технического состояния установок пожаротушения 6 и датчиков контроля местонахождения персонала и блокировки дверей 7 подключены к соответствующим входам преобразователей сигналов 8-13, первые выходы которых подключены к соответствующим входам вычислительного устройства 15. Вторые выходы преобразователей сигналов 10, 11 и 13, подключенных к датчикам параметров технологического оборудования 4, датчикам параметров технологического
процесса 5, датчикам контроля местонахождения персонала и блокировки дверей 7, подключены к соответствующим входам блока контроля действий персонала 24.
Первый выход блока контроля действий персонала 24 подключен к одному из входов блока контроля качества тушения пожара 23, а второй выход блока контроля действий персонала 24 к одному их входов пульта оператора 21. Вторые выходы преобразователей сигналов 8 и 12, подключенных к датчикам параметров окружающей среды 3 и датчикам параметров технического состояния установок пожаротушения 6, подключены к соответствующим входам блока контроля качества тушения пожара 23. К одному из входов блока контроля качества тушения пожара 23 подключен один из выходов пульта оператора 21, второй из выходов пульта оператора 21 подключен к одному из входов блока контроля действий персонала 24, третий выход пульта оператора 21 подключен к одному из входов вычислительного устройства 15. Первый выход вычислительного устройства 15 подключен к одному из входов логического блока 14, второй выход вычислительного устройства 15 подключен к входу блока управления 16, третий выход подключен к одному из входов пульта оператора 21, четвертый выход подключен к входу блока автоматического регулирования параметров технологического процесса 29, пятый выход подключен к входу блока автоматического включения средств резервирования установок пожаротушения и предупредительной сигнализации 30, шестой выход подключен к входам устройств блокировки дверей 31.
Первый выход блока контроля качества тушения пожара 23 подключен к одному из входов вычислительного устройства 15, второй выход блока контроля качества тушения пожара 23 подключен к одному из входов пульта оператора 21. Первый выход логического блока 14 подключен к входу блока групповой тревожной сигнализации 17, выходы которого подключены к устройствам сигнализации 18. Второй выход
логического блока 14 подключен к входу блока аварийного оповещения 19, выходы которого подключены к устройствам аварийного оповещения и управления эвакуацией 20. Третий выход логического блока 14 подключен к одному из входов пульта оператора 21. Выходы блока управления 16 подключены к входам устройств пуска средств локализации аварийных выбросов 25, к входам устройств пуска установок пожаротушения 26, к входам устройств пуска средств охлаждения и тепловой защиты 27 и к входам устройств аварийного отключения и переключения аппаратов и коммутации 28.
Первые выходы видеокамер 32 подключены к блоку контроля действий персонала 24, а вторые выходы подключены к дополнительному пульту оператора 22. Пульт оператора 21 оснащен дополнительным выходом, подключенным к каналу передачи информации на пульт диспетчера гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций 33.
Вычислительное устройство 15 состоит из блока приема сигналов 34, блока расчета критерия безопасности 35, блока анализа аварийной ситуации 36 и блока прогнозирования развития аварийной ситуации 37.
Система работает следующим образом. Аспирационные пожарные датчики 1 в реальном режиме времени измеряют температуру и задымленность среды помещения, начиная с минимальных концентраций. Информация о температуре в помещении и задымленности среды поступает на вход вычислительного устройства 15. Данные о параметрах окружающей среды, метеорологические параметры, данные о параметрах технологического оборудования и параметрах технологического процесса, данных о местонахождении персонала, данные о состоянии установок пожаротушения поступают с датчиков 2-7 через соответствующие преобразователи сигналов 8-14 на вход блока приема сигналов 34 вычислительного устройства 15. В блоке приема сигналов 34 происходит обработка и преобразование сигналов для передачи в блок расчета критерия безопасности 35, где в соответствии с математической моделью,
описывающей объект с точки зрения взрывопожаробезопасности, рассчитывается комплексный показатель безопасности, в зависимости от значения которого формируется сигнал, передаваемый на вход блока анализа аварийной ситуации 36. В блоке анализа аварийной ситуации 36 происходит сравнение текущего показателя безопасности с нормативным и с предыдущим значением для определения скорости его изменения. По скорости изменения комплексного показателя безопасности осуществляется прогнозирование времени, по истечении которого при отсутствии внешнего управляющего воздействия этот показатель может достичь предельно-допустимого значения, при котором на объекте возникнет аварийная ситуация. Затем определяются параметры, способствующие повышению скорости приближения комплексного показателя безопасности к предельно-допустимым границам, вырабатываются сигналы на коррекцию этих параметров, которые с выхода блока анализа аварийной ситуации 36 поступают на вход блока автоматического регулирования параметров технологического процесса и технологического оборудования 29, а также на вход блока автоматического включения средств резервирования установок пожаротушения и предупредительной сигнализации 30. Сигналы, пропорциональные ожидаемому времени достижения комплексным показателем безопасности предельно-допустимого значения, с выхода блока 36 поступают на вход пульта оператора 21 для визуальной оценки текущей обстановки на объекте защиты. Данные от аспирационных пожарных датчиков 1 поступают на пульт оператора 21, таким образом оператор может оценивать реальную обстановку в текущем режиме и сравнивать ее с расчетной. На пульт дополнительный пульт оператора 22 поступают сигналы от видеокамер 32, что также позволяет оператору оценивать текущую обстановку на объекте защиты.
При достижении комплексным показателем нормативного предельно-допустимого значения с выхода блока 36 на вход блока
управления 16 и на вход логического блока 14 поступают сигналы, идентифицирующие параметры, обуславливающие возникновение взрывопожароопасной ситуации. В процессе анализа данных сигналов блок управления 16 определяет аппараты и коммуникации, которые должны быть частично или полностью отключены или перекрыты для устранения опасности возникновения пожара (взрыва), и вырабатываются сигналы на приведение в действие устройств аварийного отключения и переключения аппаратов и коммуникаций 28.
В логическом блоке 14 происходит определение зоны, в которой возникла взрывопожароопасная ситуация, и вырабатываются сигналы на включение индикации на пульте оператора 21, а также сигналы поступающие на вход блока групповой тревожной сигнализации 17, который включает устройства сигнализации 18 в зоне аварии.
При превышении комплексным показателем безопасности предельно-допустимого значения в блоке анализа аварийной ситуации 36 вычислительного устройства 15 вырабатываются сигналы, соответствующие режиму аварии. Сигналы данного типа поступают в блок прогнозирования развития аварийной ситуации 37, в котором по программе определяются размеры зон опасных концентраций парогазовых сред и производится расчет перемещения взрывоопасных сред по территории объекта защиты с учетом сигналов, поступающих из блока приема сигналов 34. При этом определяются помещения, где необходимо произвести блокировку дверей для предотвращения развития аварийной ситуации, с учетом данных о местонахождении персонала вычислительное устройство 15 вырабатывает сигнал на включение устройств блокировки дверей. В случае устранения аварийной ситуации вычислительное устройство 15 вырабатывает сигнал на разблокировку дверей. По методике расчета, реализованной в программируемом блоке 37, производится расчет прогнозов развития аварийной ситуации с учетом таких факторов как динамика повышения задымленности помещений и
динамика роста температуры, параметры окружающей среды, метеорологические параметры, параметры технического оборудования и технологического процесса. Сигналы, отражающие результаты произведенного расчета, поступают в блок анализа аварийной ситуации 36 и на пульт оператора 21. В блоке анализа аварийной ситуации 36 вычислительного устройства 15, поступившие сигналы преобразуются в управляющие сигналы, которые поступают на вход блока управления 16 и вход логического блока 14. По этим сигналам или по команде с пульта оператора 21 блок управления 16 включает устройства пуска средств локализации аварийных выбросов, водяных и парогазовых преград 25, устройства пуска установок пожаротушения 26 и устройства пуска средств охлаждения и тепловой защиты 27. Логический блок 14 определяет вероятные границы взрывоопасной зоны на территории объекта защиты и вырабатывает сигналы на включение световой индикации, высвечивая на пульте оператора 21 зону опасности, и сигналы, передаваемые на блок аварийного оповещения 19, который включает устройства аварийного оповещения и управления эвакуацией 20, в той зоне, где возникла опасность аварии. Полученные в вычислительном устройстве данные о прогнозах развития аварийной ситуации (размеры взрывоопасного облака, направление, скорость и время его распространения) выводятся на дисплей (или на печатающее устройство) пульта оператора 21 для визуальной оценки обстановки и принятия решения оператором о необходимости эвакуации населения, близлежащих к объекту защиты жилых кварталов и обслуживающего персонала соседних промышленных объектов. При необходимости оператор передает сигнал на пульт диспетчера гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций по соответствующему каналу передачи информации 33, для вызова аварийных служб или принятия мер в отношении гражданского населения близлежащих к объекту районов.
Данные от аспирационных пожарных датчиков 1 поступают на вход логического блока 14 и блок контроля качества тушения пожара 23. При этом при превышении предельно допустимых значений задымленности и температуры логический блок 14 определяет зону, в которой возник пожар и вырабатывает сигнал на включение индикации для высвечивания на пульте оператора 21 зоны пожара, и сигнал на блок групповой тревожной сигнализации 19, который включает устройства сигнализации 20.
Данные о местонахождении персонала и блокировки дверей с датчиков 7, данные о параметрах технологических процессов с датчиков 5 и данные о состоянии технологического оборудования с датчиков 4 через соответствующие преобразователи 13, 11, 10 поступают на входы блока контроля действий персонала 24, куда также поступает информация с видеокамер 32. По команде с пульта оператора 21 в блоке контроля действий персонала 24, в соответствии с программой, предусматривающей определенные действия персонала при  аварии, влияющие на параметры технологического процесса и на состояние технологического оборудования (при аварии, главным образом, используется ручной режим управления оборудованием и процессами), производят сопоставление изменения параметров технологических процессов и состояния технологического оборудования правильному регламенту действий персонала в соответствии с его местонахождением на момент аварии. По результатам такого сопоставления формируется сигнал, передаваемый на вход пульта оператора 21 и на вход блока контроля качества тушения пожара 23.
В блок контроля качества тушения пожара 23 поступают сигналы о состоянии установок пожаротушения с датчиков 6 через преобразователь сигналов 12, данные от аспирационных пожарных датчиков 1, данные о правильности действий персонала из блока 24 и данные о состоянии окружающей среды с датчиков 2 через преобразователь сигналов 8. По программе, реализованной в блоке контроля качества тушения пожара 23,
производится анализ изменения состояния среды в районе аварии в зависимости от работы установок пожаротушения, установок защиты и локализации аварийных выбросов, действий персонала, а также других принимаемых мер по ликвидации аварии. Сигналы, сформированные на основе проводимого анализа, передаются на пульт оператора 21 и в вычислительное устройство 15 в блок приема сигналов 34. В результате в соответствии с методикой расчета, реализованной в программируемом блоке 37, производится расчет прогнозов развития аварийной ситуации с учетом дополненным такими факторами как правильность действий персонала и уровень качества тушения пожара. Сигналы, отражающие результаты произведенного расчета, поступают в блок анализа аварийной ситуации 36 и на пульт оператора 21. С пульта оператора 21 могут быть направлены корректирующие данные в блок контроля качества тушения пожара 24.
Предлагаемая система позволяет существенно поднять уровень безопасности объекта защиты и обеспечить принятие правильных решений при ликвидации аварийной ситуации за счет учета наибольшего числа факторов в режиме реального времени.