Устройство газовой и пожарной сигнализации

Предлагаемая полезная модель относится к сигнализациям, реагирующим на два и более различных нежелательных или ненормальных условия, одним из которых является утечка горючего газа. Особый риск аварий, пожаров и высокая опасность нарушений правил эксплуатации оборудования приводят к необходимости применения таких сигнализаций в газифицированных многоквартирных и индивидуальных жилых домах, лабораторных и производственных помещениях. Соответствующие устройства изготавливают с учётом ответственности за их исправное состояние, а конструкции содержат части для самоконтроля работоспособности, контроля связи, контроля вскрытия корпуса, шифрования сигналов.
В качестве одного из многих аналогов можно выбрать «Устройство контроля расхода и утечек бытового газа в многоквартирных домах» [RU 2 370 823, 26.02.2008, Опубликовано: 20.10.2009 Бюл. № 29], которое обеспечивает непрерывный контроль с передачей информации в оперативные диспетчерские службы и на сотовые телефоны, перекрытие подъездных и квартирных клапанов подачи газа.
Другой аналог «Противоаварийное устройство для газа» [RU 131 887, 13.09.2012, Опубликовано: 27.08.2013 Бюл. № 24] включает датчик температуры, датчик дыма, датчик газа, звуковой динамик, радиопередатчик, который через радиоприемник соединён с электромагнитным клапаном и закрывает подачу газа. Дополнительно устройство предусматривает набор телефонного номера пожарной службы или полиции.
Также аналогом является «Пожарное устройство обнаружения, сигнализации и передачи информации о дыме и других газах» [RU 2015 115 588, 24.04.2015, Дата публикации заявки: 20.11.2016 Бюл. № 32, Конвенционный приоритет: 24.04.2014 US 14260403]. Это устройство включает корпус -  огнеупорный черный ящик, датчик оксида углерода, датчик дыма, датчик горючего газа, модуль звуковой сигнализации, модуль процессора-памяти, передатчик. Дополнительно конструкция может предусматривать громкоговоритель и модуль визуальной сигнализации с светодиодными индикаторами различных цветов, причем указанный модуль активируется одним из вышеперечисленных датчиков, а передатчик предназначен для соединения с аварийно-спасательной службой, для автоматического уведомления, а также для передачи сообщения на сотовый телефон.
При учёте уровня техники полезно принять во внимание известную «Систему автоматического обнаружения и контроля утечки газа» [RU 2 666 324, 06.02.2017, опубликовано: 06.09.2018 Бюл. № 25]. Она c целью повышения достоверности информирования об аварийной ситуации включает блок обнаружения с датчиками контролируемых параметров и передающим устройством, устройство звуковой сигнализации, связанные с микроконтроллером, блок обнаружения с датчиком для контроля наличия концентрации одоранта, а также датчиком дифференциального давления. В конструкции могут предусматриваться датчики контролируемых параметров, а именно: газа, угарного газа, дыма, причём передающее устройство выполнено с возможностью оповещения аварийной службы и передачи CMC-оповещения на мобильный телефон.
Наиболее близким аналогом является «Система домашней сигнализации» [RU 2 599 360, 14.07.2015, Опубликовано: 10.10.2016 Бюл. № 28] в виде моноблочной охранной конструкции, которая увеличивает помехозащищенность и снижает возможность преднамеренного внешнего воздействия. Для этого датчики параметров среды, видеокамера, исполнительные устройства интегрированы в едином корпусе и подключены напрямую к микропроцессорному блоку управления, а для обнаружения внешних воздействий в корпус встроен акселерометр и дополнительно датчик перемещения. Также в системе могут взаимодействовать инфракрасная подсветка, громкоговоритель, сирена.
Общим недостатком аналогов является уязвимость при внешнем воздействии или при изменении условий окружающей среды и обстановки, что может быть, как случайным, так и намеренным результатом разных событий или действий. Случайная изоляция сигнализаций от воздействия опасных факторов происходит из-за неисправностей, нарушения условий эксплуатации при отсутствии соответствующих знаний, при невнимательном отношении к оборудованию, из-за забывчивости пожилых людей. Известны и особо опасные намеренные действия, которые связаны с суицидом, терроризмом, другими преступлениями.  Существует много вариантов отказа сигнализаций и вывода их из строя. Можно указать множество примеров отказа сигнализации.  Так, датчики могут быть закрыты натяжным потолком или паутиной, окрашены при ремонте, залиты водой. Подобные изменения не замечают сенсоры перемещения, скорости и вскрытия. В этих ситуациях наиболее надёжным является видеонаблюдение, но оно может противоречить законодательству, поскольку контроль осуществляется в жилых помещениях. Автоматизацию видеонаблюдения для передачи в диспетчерскую сигнала об опасности вместо изображения существенно усложняет активность, а именно возможность движения в помещении людей и перемещения предметов, проведения различных работ, испарения воды и т.д.
Предлагаемая полезная модель решает указанную техническую проблему. Техническим результатом является автоматизация наблюдения и учёта обстановки, окружающей датчики, включая проверку объёма контролируемого помещения, что предотвратит ошибки функционирования, в том числе отказы из-за отсутствия доступа контролируемой среды к чувствительным элементам в результате случайного (непреднамеренного) или намеренного перекрытия (экранирования). Благодаря указанному контролю обстановки (за счёт него, как следствие) устройство также будет реагировать на перекрытие упавшими предметами, насекомыми, при протечке воды (затоплении), смене положения, падении, неисправности.
Для достижения указанной эффективности автоматической диагностики и самодиагностики устройство газовой и пожарной сигнализации содержит корпус, окна корпуса и защищенные корпусом детали. В число деталей входит блок связи, оповещатель, датчики газа, дыма, температуры, контроля повреждений и перемещений. Отличие от аналогов заключается в том, что в корпусе размещён дальномер и блок распознавания изображений, которые соединены с процессором, при этом блок распознавания изображений имеет элемент ручной фокусировки, застопоренный корпусом, а дальномер и блок распознавания изображений направлены через окна на распознаваемые изображения вне корпуса. Дополнительно дальномер и блок распознавания изображений могут быть соединены через процессор с оповещателем, который имеет функцию передачи светового и звукового оповещения о перекрытии окон. Кроме того, оповещатель может иметь пульсирующий источник света видимого диапазона, направленный через окна на распознаваемые изображения. Дальномер может быть выбран с лазерным наведением на цель, с ультразвуковой или с инфракрасной системой измерения, а блок распознавания изображений - с лазерной сканирующей системой и объединённым с дальномером. Также дальномер и блок распознавания изображений могут соединяться через процессор, блок связи и канал связи с разными адресатами и устройствами. В их перечень входят диспетчерская, внутренний и внешний автоматические клапаны газопровода, мобильный телефон и независимое от напряжения электросети средство отключения устройства дифференциального тока. При этом распознаваемые изображения могут выполняться на поверхности приёмника канала связи.
Предлагаемая конструкция детализирована с помощью эскиза (фиг. 1) и для пояснений в сборе указана на ситуационной схеме (фиг. 2).
1
2
Практически все основные узлы и детали устройства размещаются в корпусе (1) (фиг.1). К защищаемым таким образом деталям относятся датчики (2) (газа, дыма, температуры), процессор КТ (3), блок связи РР (4), датчики контроля повреждений К (5) и перемещений К (6). Вместе с ними в корпусе размещён дальномер и блок распознавания изображений, при этом блок распознавания изображений имеет элемент ручной фокусировки, части которого на схеме показаны в виде регуляторов (7, 8) со шлицами под плоскую отвёртку. Также внутри устройства имеется оповещатель (9). Для организации воздухообмена корпус снабжён окнами (10), через которые кроме входящего и выходящего воздуха вне корпуса направлены дальномер и блок распознавания изображений. На эскизе соответствующие направления условно ограничены расходящимися секторами (11), в основании которых находятся распознаваемые изображения (12), выбранные для примера в виде штрих-кода. Расстояния до них условно отмечены стрелками и обозначены буквами А, В.
На схеме (фиг. 2) корпус (1), закреплённый внутри контролируемого помещения (13), ориентирован относительно распознаваемых изображений (12), выполненных на стенах и на потолке. В помещении (13) кроме того смонтирована газовая плита (14), которая запитана от внешнего газопровода (15) через внешний автоматический клапан (16) и внутренний автоматический клапан (17). С помощью группы мониторов условно обозначена диспетчерская (18), также условно выделен мобильный телефон (19). Электросеть помещения, получающая электропитание от внешнего электрощита ЩР-230В, снабжена средством отключения (20), которое соединено с устройством дифференциального тока (21).
Применяют устройство газовой и пожарной сигнализации следующим образом. Корпус (1) закрепляют внутри контролируемо помещения (13) (фиг. 2), при этом количество таких устройств определяется площадью и конфигурацией помещения, а место крепления назначается относительно газовых приборов (14) в соответствии с руководствами по эксплуатации датчиков (2). Особенность заключается в нанесении распознаваемых изображений (12). Между этими изображениями и корпусом (1) при эксплуатации не должно возникать помех, возможно только кратковременное перемещение людей и предметов. При креплении корпуса (1) на одной из стен наиболее подходящим будет расположение распознаваемых изображений (12) на перпендикулярной стене или на поверхности мебели, а также на потолке. В качестве распознаваемых изображений может быть выбрано любое, но наиболее информативно использовать изображение штрих-кода. Считыватели штрих-кода распространены и доступны в качестве блока распознавания изображений. Аналогично распространены и доступны дальномеры с лазерным наведением на цель, с ультразвуковой или с инфракрасной системой измерения. При первичной установке будет удобно воспользоваться лазерным наведением на цель для размещения распознаваемых изображений (12) по центру направлений действия дальномера. Количество изображений может быть любым, но оптимально иметь две картинки (метки) с изображениями в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Это связано с тем, что линейные измерения в двух таких направлениях дают достаточную информацию о контролируемом объёме помещения.
После закрепления корпуса (1) с помощью регуляторов (7, 8) (фиг. 1) добиваются настройки элемента ручной фокусировки, в результате блок распознавания изображений (2) сможет получать и передавать информацию об изображении для обработки с помощью процессора (3). Настроенное устройство будет защищено корпусом (1), при этом регуляторы (7, 8) фиксируются, например, с помощью проволоки, пломб и с помощью ответных выступов в корпусе, совмещаемых со шлицами под отвёртку. В результате застопоренный корпусом элемент ручной фокусировки не может быть перенастроен даже при высверливании отверстий. Более серьёзная попытка взлома приведёт к срабатыванию датчиков (5, 6), к передаче сигналов тревоги и к блокировке автоматических клапанов газопровода.
Во время эксплуатации дальномер и блок распознавания изображений периодически или непрерывно передают данные для обработки с помощью процессора, который сравнивает измеренные расстояния А, В и наблюдаемое изображение с контрольными (сохранёнными в памяти значениями и образами). При совпадении никаких действий не выполняется. Кратковременное несовпадение может быть связано с появлением между корпусом (1) и распознаваемыми изображениями (12) человека или предметов. Для оперативного устранения таких помех устройство подаёт звуковое оповещение и импульсами освещает пространство в направлении закрытого изображения.
Если помеха не устранена, например, дольше 1 минуты, это с большой вероятностью означает уменьшение объёма, контролируемого датчиками, либо проявление неисправности. Поэтому осуществляется изменение сигналов оповещения, блок связи РР (4) передаёт сигнал тревоги в диспетчерскую и сигнал на блокировку автоматических клапанов газопровода. Таким образом, исключается возникновение опасной ситуации из-за несанкционированного перемещения устройства, перекрытия окон, смещения изображений.
При утечке горючего газа и (или) появлении угарного газа, задымлении помещения, повышении температуры перечисленные факторы фиксируются датчиками (2), затем процессором (3) формируется соответствующая команда для передачи через блок связи РР (4) сигнала на блокировку автоматических клапанов газопровода. Также одновременно формируются и передаются сигналы тревоги в диспетчерскую, на мобильный телефон, сигнал для местного оповещения, а также сигнал для средства отключения устройства дифференциального тока. Последнее прерывает электропитание и исключает появление источника зажигания во взрывоопасной среде, что особенно важно в случае утечки горючего газа.
Средство отключения устройства дифференциального тока может быть выполнено и применено, как указано в патенте на «Устройство защитного отключения» [RU 192 110, 20.05.2019, Опубликовано: 04.09.2019 Бюл. № 25]  (фиг. 2), тогда оно будет получать электропитание от общей резервной батареи в корпусе (1) и иметь преобразователь постоянного тока в переменный (DC/АС). В этом варианте данное средство подключается к нулевому рабочему проводнику до и после устройства дифференциального тока (21), и разрыв цепи электропитания помещения (13) обеспечивается даже при отсутствии напряжения (независимо от напряжения электросети).
В варианте выполнения распознаваемых изображений на поверхности приёмника канала связи, сам канал связи и передачу всех сигналов целесообразно организовать в инфракрасном диапазоне. Тогда к объединению дальномера и блока распознавания изображений можно добавить блок связи. Всякое перемещение предлагаемого устройства или распознаваемых изображений, их экранирование и даже задымление при таком объединении будет фиксироваться в результате потери изображения, несовпадения расстояний и потери связи.
Все отличительные признаки и дополнения предлагаемой конструкции способствуют объективному контролю окружающей обстановки и автоматическому принятию адекватного решения о возможности дальнейшей эксплуатации объекта защиты. В случае выявленной угрозы будут автоматически приняты меры по прекращению подачи горючего газа и отключению электропитания. Важно, что блокировка произойдёт за пределами помещения, что будет затруднять противоправные действия нарушителя и (или) снизит зависимость эффективности защиты от технического состояния оборудования.