УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ И ИСПЫТАНИЙ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И СИСТЕМ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И АВТОМАТИКИ

Полезная модель относится к устройствам автоматизированного контроля и испытаний технических средств и систем пожарной сигнализации и автоматики.
Из уровня техники известны устройства для проведения испытаний средств пожарной сигнализации, а именно, пожарных извещателей на соответствие требованиям государственных и международных стандартов.
Известна испытательная камера "Тепловой-дымовой канал" [1], представляющая собой специальную закрытую конструкцию, выполненную в соответствии с требованиями государственного стандарта [2], в которой размещены генератор воздействующего фактора и блок извещателей. Генератор воздействующего фактора подключен к блоку управления, блок извещателей подключен к контрольно-измерительному прибору. Данное устройство позволяет проводить испытания пожарных извещателей различного вида на соответствие требованиям действующих стандартов, а также некоторые исследования их чувствительности, помехозащищенности при воздействии повышенной температуры, задымленности, движения воздушной среды.
Недостатком такого устройства является его ограниченные возможности использования в учебных целях. В современных высших учебных заведениях пожарно-технического профиля широко распространены устройства, в которых наряду с научными исследованиями и сертификационными испытаниями лабораторное оборудование используется в процессе обучения и повышения квалификации специалистов.
Наиболее близким к заявляемому устройству является автоматизированная система обучения [3].
Устройство содержит блок вспомогательного оборудования, блок оповещения, блок датчиков, контрольно-измерительный прибор, блок исполнительных элементов, первый процессорный блок, второй процессорный блок, блок индивидуального обучения и блок коллективного отображения информации.
Выход блока вспомогательного оборудования подключен к входу блока датчиков, выход которого подключен к входу блока контрольно-измерительных приборов, первому входу первого процессорного блока и первому входу второго процессорного блока, первый выход блока контрольно-измерительных приборов подключен к входу блока вспомогательного оборудования, второй выход блока контрольно-измерительных приборов подключен ко второму входу первого процессорного блока и второму входу второго процессорного блока, третий выход блока контрольно-измерительных приборов подключен к первому входу блока оповещения и первому входу блока исполнительных элементов, выход первого процессорного блока 6 подключен к второму входу блока оповещения и второму входу блока исполнительных элементов, выход второго
процессорного блока подключен к третьему входу блока оповещения и третьему входу блока исполнительных элементов, блок индивидуального обучения первым каналом связи подключен к первому процессорному блоку, а вторым каналом связи подключен ко второму процессорному блоку, выход блока индивидуального обучения подключен к входу блока коллективного отображения программ обучения.
Устройство [3] обеспечивает расширение возможностей и повышение эффективности обучения за счет обеспечения детального изучения основ функционирования и структуры построения различных автоматических устройств и систем управления технологическим процессом. Дополнительным достоинством является возможность его применения не только для индивидуального, но и коллективного обучения, что существенно повышает его дидактические возможности.
Вместе с тем, устройство-прототип [3] не предусматривает его применение для научных исследований и сертификационных испытаний.
Указанный недостаток снижает его функциональные возможности.
Задачей настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства [3].
Основным результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой полезной модели, является расширение возможностей ее применения для проведения научных исследований, сертификационных испытаний, в учебном процессе для изучения особенностей функционирования средств обнаружения пожара, а также различных автоматических устройств и систем противоаварийной защиты и пожарной сигнализации.
Указанная техническая задача решена за счет того, что в известное устройство-прототип [3], содержащее блок датчиков, контрольно-измерительный прибор, первый процессорный блок, второй процессорных блок, блок коллективного отображения информации, блок исполнительных элементов и блок оповещения, первый выход контрольно-измерительного прибора подключен к первому входу блока исполнительных элементов и первому входу блока оповещения, первый выход первого процессорного блока подключен ко второму входу блока исполнительных элементов и второму входу блока оповещения, первый выход второго процессорного блока подключен к третьему входу блока исполнительных элементов и третьему входу блока оповещения, введены испытательная камера, генератор воздействующего фактора, блок извещателей, блок управления и планшетный компьютер, первый выход испытательной камеры подключен к входу контрольно-измерительного прибора и входу первого процессорного блока, второй выход испытательной камеры подключен к входу второго процессорного блока, второй выход которого подключен к первому входу планшетного компьютера, выход блока исполнительных элементов подключен ко второму входу планшетного компьютера, второй выход контрольно-измерительного прибора подключен к третьему входу планшетного компьютера, второй выход первого процессорного блока подключен к четвертому входу планшетного компьютера, первый выход которого подключен к входу блока коллективного отображения информации, второй выход
планшетного компьютера подключен к входу блока управления, выход которого подключен к входу испытательной камеры. Генератор воздействующего фактора, блок извещателей и блок датчиков размещены внутри испытательной камеры, вход которой является входом генератора воздействующего фактора, первый выход испытательной камеры является выходом блока датчиков, второй выход испытательной камеры является выходом блока извещателей.
На фиг. 1 изображена блок-схема заявляемого устройства автоматизированного контроля и испытаний технических средств и систем пожарной сигнализации и автоматики.
Устройство содержит испытательную камеру 1 с расположенными в ней генератором воздействующего фактора 2, блоком датчиков 3 и блоком извещателей 4, блок управления 5, контрольно-измерительный прибор 6, первый процессорный блок 7, второй процессорный блок; 8, планшетный компьютер 9, блок коллективного отображения информации 10, блок исполнительных элементов 11 и блок оповещения 12.
Первый выход контрольно-измерительного прибора 6 подключен к первому входу блока исполнительных элементов 11 и первому входу блока оповещения 12, первый выход первого процессорного блока 7 подключен ко второму входу блока исполнительных элементов 11 и второму входу блока оповещения 12, первый выход второго процессорного блока подключен к третьему входу блока исполнительных элементов 11 и третьему входу блока оповещения 12, первый выход испытательной камеры 1 подключен к входу контрольно-измерительного прибора 6 и входу первого процессорного блока 7, второй выход испытательной камеры 1 подключен к входу второго процессорного блока 8, второй выход которого подключен к первому входу планшетного компьютера 9, выход блока исполнительных элементов 11 подключен ко второму входу планшетного компьютера 9, второй выход контрольно-измерительного прибора 6 подключен к третьему входу планшетного компьютера 9, второй выход первого процессорного блока 7 подключен к четвертому входу планшетного компьютера 9, первый выход которого подключен к входу блока коллективного отображения информации 10, второй выход планшетного компьютера 9 подключен к входу блока управления 5, выход которого подключен к входу испытательной камеры 1.
Вход испытательной камеры 1 является входом генератора воздействующего фактора 2, первый выход испытательной камеры 1 является выходом блока датчиков 3, второй выход испытательной камеры 1 является выходом блока извещателей 4.
Для достижения результата при осуществлении полезной модели могут быть использованы следующие варианты технической реализации отдельных блоков.
Испытательная камера 1 с расположенным в ней генератором воздействующего фактора 2, а также блок управления могут быть идентичны используемым в устройстве-аналоге [1].
Блок датчиков 3 содержит стандартные датчики с аналоговым или цифровым выходом. В блок датчиков 3 также включен датчик газоанализатора, который
вместе с контрольно-измерительным прибором 6 образует сигнализатор горючих газов, например СГТ-10-Б-МР [4].
Блок извещателей 4 содержит пожарные и (или) охранно-пожарные извещатели различного вида, подлежащие исследованиям или испытаниям.
Первый 6 и второй 7 процессорные блоки представляют собой программно-аппаратные блоки, содержащие один или несколько программируемых контроллеров, связанных между собой. Для формирования процессорных блоков могут быть использованы, например, технические средства комплекса "Агросторой", включающие контроллеры локальной системы автоматизации, которые подключаются к датчикам-преобразователям температуры, давления, скорости воздуха, напряжения, тока и др., а также извещателям [5]. Обмен информацией между контроллерами, а также контроллерами и другими блоками заявляемой полезной модели осуществляется по локальной вычислительной сети с использованием интерфейса RS-485 и протокола ModBus.
Планшетный компьютер 9 представляет собой промышленный панельный компьютер, например AFL-19A-915-10G/WT-R/1GB-R11 [6].
Блок коллективного отображения информации 10 может быть выполнен в виде сенсорной панели с плазменным дисплеем, например, TV-TP65P10S с окном панели 1448×819 мм [7], подключенной с помощью USB кабеля к компьютеру 9.
Конкретный пример технической реализации блока исполнительных элементов 11 представлен на фиг. 2. Блок 11 включает пост управления 13, входы которого являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока исполнительных элементов 11, первый выход блока исполнительных элементов 11 подключен к вентилятору 14, реверсивному двигателю 15 и электромагнитному клапану 16, второй выход поста управления 13 является вторым выходом блока исполнительных элементов 11.
В качестве поста управления в заявляемой полезной модели может быть использован, например, пост интеллектуальный управляющий ПИУ-1 ПМКЕ.425412.005 ТУ [7].
Блок оповещения 12 включает типовые световой и звуковой оповещатели, например, ОПС ПМКЕ.425543.001 ТУ [8].
Устройство автоматизированного контроля и испытаний технических средств и систем пожарной сигнализации и автоматики работает следующим образом.
В режиме исследований и испытаний в испытательную камеру 1 помещают один или несколько исследуемых пожарных извещателей 4. Параметры воздействующих факторов задаются с помощью планшетного компьютера 9 и блока управления 5. В испытательной камере 1 с помощью генератора 2 воздействующего фактора создаются условия, требуемые для испытаний. К ним относятся: уровень задымленности и динамика его изменения, скорость и направление потока воздуха в камере 1, температура окружающего воздуха и динамика его изменения. Значения контролируемых факторов отслеживаются датчиками 3 и с помощью первого процессорного блока 7 отображаются на экране планшетного компьютера 9. Срабатывание извещателей 4 фиксируется
вторым процессорным блоком и передается на планшетный компьютер 9. Программное обеспечение компьютера 9 позволяет отображать графики изменения показаний датчиков, определять временные характеристики срабатывания извещателей, параметры изменения воздействующих факторов и проводить их сопоставление.
При проведении сертификационных испытаний для заданных параметров воздействующих факторов проверяется соответствие чувствительности и инерционности дымовых и тепловых пожарных извещателей требованиям норм пожарной безопасности [2].
В режиме обучения из установленных в блоке 3 датчиков, пожарных извещателей 4 и исполнительных элементов 11 с помощью первого 7 и второго 8 процессорных блоков создаются виртуальные функциональные группы, имитирующие работу реальных систем автоматизации.
Возможно формирование следующих функциональных групп, используемых при изучении дисциплины "Производственная и пожарная автоматика" в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России:
Функциональная группа №1, имитирующая систему пожарной сигнализации.
В процессе работы заявляемого устройства в указанном режиме пожарные извещатели 4 обнаруживают появление факторов пожара (повышение температуры или появление дыма). При этом в зависимости от заданной ситуации срабатывает один или два извещателя. Информация от извещателей передается во второй процессорный блок 8, а от него по интерфейсу RS-485 передается в блок оповещения 12, блок исполнительных элементов 11 и компьютер 9.
Если срабатывает один извещатель блока 4, то на дисплее компьютера 9 и с помощью блока оповещения 12 формируется извещение о возникновении пожара. Если срабатывают два извещателя блока 4, на дисплее компьютера 9 кроме сообщения о пожаре отображается адрес (номер этажа) места загорания и в блок исполнительных элементов 11 выдается команда в систему противопожарной защиты.
Функциональная группа №2, имитирующая систему противопожарной автоматической защиты.
Основная функция данной группы - обеспечение незадымляемости путей эвакуации. При этом исполнительные элементы блока 11 имитируют инженерные системы противопожарной автоматической защиты, дымоудаления и вентиляции (фиг. 2).
Для управления исполнительными элементами 14-16 использован пост управления 13. При поступлении сигнала "Пожар" от второго процессорного блока 8 с помощью реверсивного двигателя 15 открывается клапан дымоудаления, включается вентилятор 14 дымоудаления, закрывается электроклапан 16 огнезадерживающий. Положение клапанов 15, 16, состояние вентилятора 14 отображается на дисплее компьютера 9.
Функциональная группа №3, имитирующая систему противоаварийной защиты во взрывоопасных зонах.
Контрольно-измерительный прибор 6 определяет превышение установленных пороговых значений довзрывоопасных концентраций горючих газов (метан или пропан-бутановой смеси) в воздухе и выдает команду на закрытие клапана, установленного на газопроводе. Прибор 6 выполняет следующие функции:
- световую индикацию включения и основных режимов работы и передачу информации в компьютер 9;
- выдачу сигналов на световую и звуковую сигнализацию в блок оповещения 12, а также компьютер 9 при превышении концентрации газа установленных порогов;
- формирование команды на закрытие электроклапана 16 в блок исполнительных элементов 11.
Кроме этого, с помощью заявляемой полезной модели могут быть сформированы функциональные группы, имитирующие работу других систем автоматизации, а именно:
- незадымляемости путей эвакуации;
- управления приводом 15;
- демонстрации работы датчиков параметров 3;
- управление приточной системой вентиляции 14.
При групповом обучении планшетный компьютер 9, подключенный к блоку коллективного отображения информации 10, используется преподавателем для проведения занятия.
Таким образом, особенностью заявляемого устройство автоматизированного контроля и испытаний технических средств и систем пожарной сигнализации и автоматики является его широкие функциональные возможности для проведения сертификационных испытаний, научных исследований, лабораторных и практических занятий, выполнения выпускных квалификационных и диссертационных работ (имитация работы систем управления и обеспечения безопасности технологического процесса, автоматизация экспериментов, математическое моделирование, алгоритмизация, программирование и др.). Входящий в состав устройства промышленный планшетный компьютер 9 совместно с блоком 10 обеспечивает наглядность процессов управления, позволяет демонстрировать в реальном времени процесс функционирования действующих объектов и производств.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1. Стенд "Тепловой-дымовой канал" НБИЕ.485480.03.001 РЭ.
2. ГОСТ Р 53 325-2009 Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний.
3. Автоматизированная система обучения. Патент РФ на полезную модель №95885 G09B 9/00 от 13.11 2009 г.
4. Сигнализатор горючих газов СГТ-10-Б-МР, ФГУП СПО "Аналитприбор" г. Смоленск ИБЯЛ.423216.047-06.
5. Федоров А.В., Членов А.Н. Лабораторный практикум по курсу "Производственная и пожарная автоматика". Учебное пособие. - М: Академия ГПС МЧС России, 2014.
6. Компьютер промышленный панельный ПК 19". AFL-19A-915-10G/WT-R/1GB-R11. ЗАО "ИнСАТ".
7. Matsusita Electric Indaustrial Co., Ltd.: http:// Panasonic.net/.
8. Пост интеллектуальный управляющий ПИУ-1 ПМКЕ.425412.005 ТУ ЗАО НПФ "Агрострой".
9. Оповещатель пожарный световой ОПС ПМКЕ.425543.001 ТУ.