science-review.ru
В современном мире с ростом количества бытовых электроприборов (БЭП) и радиоэлектроники, жилые помещения все больше подвергаются риску возникновения пожаров, образующихся вследствие утечки газа или пожароопасных отказов электроприборов. В данной статье рассматриваются средства диагностики пожарно-энергетического вреда (ПЭВ) и опасных факторов пожара и взрыва (ОФПВ).
Способ определения ПЭВ по потребляемой электроэнергии и ОФП
С помощью электросчетчика-извещателя, синхронно измеряется и оцифровывается сетевое напряжение, и потребляемый ток в реальном масштабе времени, с вычислением стандартных параметров качества электроэнергии, по которым вычисляется и отдельно визуализируется потребленная электроэнергия с допустимым качеством и – недопустимым. Значения, которых умножаются на соответствующие константы вероятности пожаров по электротехническим причинам, и в результате суммирования указанных результатов определяется и визуализируется пожарно-электрический вред [1]. Раннее обнаружение опасных факторов пожара осуществляется с помощью прокачивания воздуха из защищаемых помещений через аспирационную систему с электросчетчиком-извещателем, в котором, для достоверного обнаружения опасных факторов пожара в помещениях, установлены, по меньшей мере, три разных датчика, синхронно реализующих три разных способа регистрации опасных факторов пожара (тепла, дыма и монооксида углерода). По коррелированным значениям указанных датчиков, в т.ч. с учетом вычисленного пожарно-электрического вреда, происходит идентификация ложных сигналов или пожара, о чем выдается прерывистый звук тревоги, который может быть передан в ближайшую пожарную часть по радиоканалу [2].
Электросчетчик – извещатель
Электросчетчик является регистратором электроэнергетических потоков, который позволяет определить «качество» электроэнергии потребляемой в жилом помещении или квартире, и изменение по этой причине вероятности пожара от электроприборов, т.е. пожарно-электрического вреда, что, помимо мониторинга и возможности регулирования оплаты в соответствии с качеством электроэнергии, позволит предотвращать возникновение пожаров БЭП отключением электроэнергии, а также обеспечить обнаружение пожара в квартире, где такой электросчетчик установлен, и включить сигнализацию, в т.ч. звуковое оповещение, о пожаре [3, 4].
Введение «интеллекта» и комбинированных «проточных» датчиков в электросчетчики, помимо мониторинга и возможности регулирования оплаты в соответствии с качеством электроэнергии, позволит обеспечить раннее обнаружение пожара в помещениях, где такой электросчетчик установлен, а также включить оповещение о пожаре и передать вызов в ближайшую пожарную часть, при наличии радиоканала.
Для реализации такого электросчетчика – автономного пожарного извещателя (далее – ЭСАПИ) было необходимо:
• Выбрать способ обнаружения пожара и тип извещателя;
• Выбрать способ контроля качества электроэнергии и тип электросчетчика;
• Оптимизировать структуру электронного блока обработки сигналов;
• Скомпоновать электросчетчик (ЭС) и автономный пожарный извещатель (АПИ) в ЭСАПИ (рис. 1), что и было осуществлено [5].
Рис. 1. Блок-схема электросчетчика-извещателя
Учет потребления газа и обнаружение его утечки
Наиболее подходящим для компоновки к электросчетчику извещателю, является газовый счетчик Гранд-SPI с электромагнитным клапаном перекрытия газопровода (рис.2), который предназначен для коммерческого учета количества природного газа индивидуальными потребителями [6].
Рис. 2. Газовый счетчик Гранд-SPI
Обмен данными с внешними устройствами и с электросчетчиком извещателем в частности, может осуществляться посредством встроенного GSM-модема или проводами с технологического разъема.
Электро-газо-счетчик-извещатель
В этом случае комплексирование газового счетчика с электросчетчиком-извещателем (ЭСИ) превращает его в электро-газо-счетчик-извещатель (ЭГСИ) опасных факторов пожара и взрыва (ОФПВ) от утечки бытового газа, с возможностью определения уже пожарно-энергетического вреда.
Иными словами, речь идет о новом понятии (характеристике) – пожарно-электрическом вреде, который призван заменить качественный (дискретный и латентный) подход в диагностике и мониторинге разных состояний контролируемого объекта – на количественный (аналитический и временной), позволяющий осуществлять непрерывный контроль за расходованием пожаробезопасного ресурса электроприборов, чтобы вовремя прекратить их эксплуатацию (в т. ч. для осуществления планового ремонта, продлевающего этот ресурс), пока очередной пожароопасный отказ не привёл к возникновению пожара в них, что является предельным значением («максимумом») функции ПЭВ [1, 2, 5]:
,
где ПЭВ – пожарно-энергетический вред за время t; РГ – вероятность пожара от газовых приборов; kДж – коэффициент перевода киловатт/ч в Джоули (3,6 мДж); qг – теплотворная способность газа (35 мДж/м3) PД – вероятность пожара по электротехническим причинам при допустимых отклонениях параметров электроэнергии; PНД – вероятность пожара по электротехническим причинам при недопустимых отклонениях параметров электроэнергии. Wг – общее количество электроэнергии, отпущенной потребителю за время t; Wд – количество израсходованной электроэнергии при допустимых отклонениях; Wнд – количество израсходованной электроэнергии при недопустимых отклонениях.
Такая модификация потребовала введения микроконтроллера и модулей ввода-вывода, т.к. было предложено подавлять еще и не качественность потребляемой электроэнергии встроенным компенсатором реактивной мощности (рис. 3), что резко снижает вероятность пожароопасных отказов в БЭП [5, 7].
Рис. 3. Блок-схема модели электро-газо-счетчика-извещателя
Применение микроконтроллера и модулей ввода-вывода позволяет повысить достоверность диагностики ОФПВ, путем периодического отключения/подключения с помощью электромагнитного клапана трубопровода аспирационной системы от ЭГСИ, для регистрации и записи в память значения температуры, окиси углерода, задымленности и концентрации бытового газа в помещении, где установлен ЭГСИ (как правило, это прихожая), с целью сравнения и идентификации, как возникающих изменений в остальных защищаемых помещениях, так и момента «исчезновения ОФПВ», после отключения газа и электроэнергии, для предотвращения взрыва и пожара.
Заключение
В статье представлены новейшие методы и средства диагностики и обнаружения ПЭВ и ОФПВ в квартирах и жилых помещениях, на основе которых будет разработана тиражируемая микросистема противопожарной защиты квартир и индивидуальных жилых домов.