Почему так сложно убедить заказчика оборудовать объект качественной эффективной системой пожарной сигнализации? Конечно, из-за недоверия, что такие системы вообще могут быть, и из-за надежды на "авось пронесет". Какова вероятность возникновения пожара на конкретном объекте? Сразу скажем – очень и очень маленькая. Казалось бы, зачем тогда идти на значительные затраты? Так, по минимуму, без особых изысков. Подрядной организации ставят задачу найти самое дешевое оборудование и с наименьшими трудозатратами выполнить работы.
Далее этот самый экономный вариант начинает всех "доставать" тревогами на пустом месте. Они уже считаются неотъемлемой частью систем противопожарной защиты, как реклама на телевидении. В конечном счете, к заказчику приходит удовлетворение от того, что не так дорого заплатил за эту никчемную "обязаловку". Круг замкнулся, и выйти из него сложно. Спрос, как известно, рождает предложение. Масса неподготовленных специалистов рванулась монтировать системы пожарной сигнализации. На рынке появилось очень дешевое оборудование. У добросовестных производителей просто нет аргументов, чтобы доказать, что за такие деньги невозможно приобрести качественные системы.
С чего начать искать выход из замкнутого круга? Единственный вариант — с минимизации вероятности ложных срабатываний. Именно они являются лакмусовой бумажкой при оценке принятых технических решений и выборе оборудования. Что интересно, в некоторых европейских стандартах, в частности в английских, есть нормируемая величина вероятности ложных тревог — если это значение на объекте превышено, то обслуживающая организация должна привести его в соответствие.
Объективные причины ложных срабатываний в системах пожарной сигнализации
Таких причин всего пять:
- конструктивные особенности дымовой камеры точечного оптико-электронного извещателя;
- отсутствие эксплуатационного контроля текущей запыленности дымовой камеры точечного оптико-электронного извещателя;
- наведенные электромагнитные помехи на входные каскады точечных дымовых оптико-электронных извещателей;
- наведенные электромагнитные помехи на выходные каскады извещателей;
- наведенные электромагнитные помехи на входные каскады приемно-контрольных приборов.
Конструктивные особенности дымовой камеры точечного оптико-электронного извещателя
Задача пожарного извещателя — своевременно обнаружить присущие любому возгоранию опасные факторы пожара. Чаще всего это дым. Дымовой извещатель характеризуется чувствительностью к различным типам дымов: от тления древесины или хлопка, от горения древесины и синтетических материалов, легко воспламеняющейся жидкости. Не вдаваясь в подробности, скажем: частички дыма можно представить в виде углеродосодержащих молекул, сцепленных между собой и имеющих на концах этих цепочек одноименные потенциалы. Под воздействием тепловых конвекционных потоков они поднимаются вверх и, перемещаясь горизонтально под потолком помещения, заполняют все больший и больший его объем. Теперь представьте себе, что у дымовых извещателей за весь период нахождения на потолке настолько наэлектризованные корпуса, что часть летящих радикалов дыма получают ускорение, встретившись с одноименными зарядами, и пролетают мимо этих извещателей, а другая часть стремится прилипнуть к корпусу прибора. И только самое малое количество частичек дыма может чисто случайно попасть вовнутрь извещателя, в его дымовую камеру, и – при удачном стечении обстоятельств – отразить часть световой энергии на чувствительный элемент прибора, пролетая в зоне облучения встроенного в дымовую камеру источника света.
Чтобы частички дыма попали в дымовую камеру, она должна иметь хорошую вентилируемость. Но этому мешают перегородки, предназначенные для исключения попадания на чувствительный элемент света, отраженного от стенок камеры. Именно стенки дымовой камеры являются источником собственных шумов извещателя, однако если их убрать вовсе, то на чувствительный элемент будет попадать свет от внешних источников.
Таким образом, конструкция дымовой камеры – это уникальное компромиссное решение между уровнем собственных шумов, уровнем внешних шумов и требуемой вентилируемости. Самое главное, что оно должно работать в широком диапазоне для обеспечения одинаковой чувствительности к различным дымам.
Как это проверить? Ответ: только в результате проведения огневых испытаний, предусмотренных в новой нормативной базе в приложении Н к ГОСТ Р 53325-2009 (раньше эти требования находились в ГОСТ Р 50898-1996). Предусмотренные в данных документах тестовые пожары (ТП1 — ТП6) и являются самой важной и единственной проверкой качества дымовой камеры извещателя. К сожалению, в нашей стране до сих пор нет ни одной установки для проведения таких испытаний.
Когда у извещателя низкая вентилируемость, то для обеспечения работоспособности у него повышают коэффициент усиления тракта обработки, а заодно и повышаются уровни шумов, вызванных отражением от стенок и от внешних источников света. С этого момента пожарный извещатель становится постоянным источником ложных тревог. Для того чтобы пройти сертификацию, можно с помощью некоторых ухищрений добиться требуемой чувствительности извещателя к тлению хлопка (0,05 — 0,2 дБ/м) и при недостаточной вентилируемости дымовой камеры, но хлопок в нашей стране не является основной пожарной нагрузкой, а вот чувствительность к остальным типам дымов остается неизвестной. В результате нет уверенности, что такие дымовые извещатели смогут обнаружить реальные пожары, но при этом они постоянно формируют ложные тревоги.
Необходимо отметить, что за рубежом появление новой дымовой камеры происходит не каждый год и является событием…
Эксплуатационный контроль текущей запыленности дымовой камеры точечного оптико-электронного извещателя
То, что дымовые камеры постепенно заполняются пылью, ни у кого сомнения не вызывает, а вот надо ли поддерживать их чистоту — этот вопрос еще может обсуждаться. В положениях по техническому обслуживанию написано, что периодичность работ по очистке извещателя должен устанавливать производитель. Как правило, указывается срок в 6 месяцев. Какова же действительность – проводятся ли эти регламентные работы?
Как ведет себя необслуживаемый дымовой извещатель? Взвеси пыли, скопившейся в дымовой камере, под механическим воздействием или из-за сильных сквозняков вызывают ложные срабатывания. Особенно ярко это выражено со второго по четвертый-пятый год эксплуатации. Потом это "безобразие" заканчивается, так как оптопара вообще теряет способность на что-либо реагировать.
В последние годы активно обсуждались вопросы о компенсации загрязненности дымовой камеры. Механизм компенсации предназначен для борьбы с частичным загрязнением камеры или другими долгосрочными эффектами, такими как старение. В соответствии с зарубежными нормами диапазон компенсации должен быть ограничен таким образом, чтобы внутри его загрязнение не привело к превышению начального значения порога срабатывания по чувствительности более чем в 1,6 раза. Очень важно, чтобы компенсация не ухудшала чувствительность к медленно развивающимся пожарам. В отечественной нормативной базе нет требований к механизму компенсации. Поэтому извещатели необходимо чистить с указанной производителем периодичностью, а затем проверять их работоспособность.
Намного легче, когда технический персонал может прямо на приемно-контрольном приборе оценить уровень запыленности каждого извещателя. Такая возможность есть только в адресно-аналоговых системах. Таким образом, эксплуатационная причина ложных срабатываний может быть легко устранена при применении адресно-аналоговых систем. Что и объясняет популярность этих систем за рубежом.
Кстати, давно подмечено, что когда производитель извещателей начинает выпускать адресно-аналоговые ивещатели и соответствующие приемно-контрольные приборы, то по-новому начинает подходить к качественным характеристикам конструкции дымовой камеры. В адресно-аналоговых системах спрятать огрехи не так просто, как в пороговых.
Наведенные электромагнитные помехи на ВХОДНЫЕ каскады точечных дымовых оптико-электронных извещателей
Чувствительность входного каскада извещателя должна обеспечить фиксирование изменения оптической плотности среды на расстоянии 1 м от источника света до приемника всего на 1% (0,05 дБ/м) и принять однозначное решение о тревоге. Канал обработки, как правило, включается только на момент проведения измерений. Это защитная мера. Но если в момент измерения на шлейф сигнализации, а он одновременно является и шиной питания, будет наведена помеха, то, естественно, извещатель формирует ложное срабатывание. Отечественные извещатели редко когда оснащаются устройствами защиты от этих наведенных помех. В зарубежных же они обязательно используются, и, более того, иностранные производители идут даже на экранирование входных цепей. Да, все это стоит денег, и платит конечный заказчик. Наши заказчики пока не готовы отдавать за это деньги. Пускай орут целый день сирены.
Есть ли объективный показатель чувствительности входных каскадов к наведенным помехам? Да, есть. Это степень жесткости электромагнитной совместимости.
Наведенные электромагнитные помехи на ВЫХОДНЫЕ каскады извещателей
Чувствительность выходных каскадов к наведенным помехам по шлейфу значительно меньше, чем у входных каскадов. Зато выходные каскады всегда доступны для этих помех. При токе потребления в десятки микроампер в извещателях все цепи являются высокоомными и работают не по току, а по напряжению. В этом случае (при микротоковом потреблении) наведенная помеха может накапливаться за достаточно продолжительный период, что в итоге вызывает ложное срабатывание. Если нет эффективной защиты, то обслуживающей персонал долго будет искать его причину. Однако есть механизм инструментальной проверки, такой же, как и для входного каскада.
Наведенные электромагнитные помехи на входные каскады приемно-контрольных приборов
В последние годы это одна из самых часто встречающихся причин ложных срабатываний. Связана она с возможностью приемно-контрольного прибора (ПКП) реагировать на помехи, наведенные в шлейфе сигнализации. Большая длина шлейфа, высокое входное сопротивление самого прибора и оконечного резистора шлейфа, режим контроля состояния шлейфа не по току, а по напряжению на входе прибора — и даже при наличии очень надежных извещателей будут происходить ложные срабатывания. Вместо пожарной сигнализации получился хороший детекторный приемник с чувствительной антенной. Щелкнули выключателем освещения — пошла тревога. Отключили насос – пошла тревога. Включили сварочный аппарат – пошла тревога. Такую систему придется выключить сразу после приема ее в эксплуатацию.
Электромагнитная совместимость
Все три последние причины ложных срабатываний можно, в принципе, объединить в одну – вопрос электромагнитной совместимости.
В новой нормативной базе требования по электромагнитной совместимости технических средств пожарной автоматики приведены в приложении М к ГОСТ Р 53325—2009. В соответствии с этим документом в паспорте на изделие в обязательном порядке должна указываться степень помехоустойчивости каждого устройства, чего раньше не было. Именно в этом приложении даны ссылки на базовые стандарты по электромагнитной совместимости:
- ГОСТ Р 51317.4.1—99 — по устойчивости к динамическим изменениям напряжения сети перемен-ного тока;
- ГОСТ Р 51317.4.2—99 — по устойчивости к электростатическим разрядам;
- ГОСТ Р 51317.4.3—99 — по устойчивости к радиочастотным электромагнитным полям;
- ГОСТ Р 51317.4.4—99 — по устойчивости к наносекундным импульсам;
- ГОСТ Р 51317.4.5—99 — по устойчивости к микросекундным импульсам;
- ГОСТ Р 50648—94 — по устойчивости к магнитному полю с частотой питающей сети.
Самое главное заключается в том, что именно в этих базовых стандартах имеется классификация объектов, где используются технические средства пожарной автоматики, а также перечислены условия их эксплуатации по степени жесткости.
Прежде чем приступать к проектированию системы пожарной сигнализации, необходимо выяснить, какая степень жесткости должна быть у оборудования для использования на конкретном объекте. У кого-то на электроподстанции ни охранная, ни пожарная сигнализация просто не смогут работать, у кого-то даже в обычном студенческом общежитии по десять раз в день включается оповещение о пожаре. Все делают вид, что ложные тревоги в пожарной сигнализации неизбежны, вместо того чтобы изучить рекомендации по применению оборудования в соответствии с имеющимися условиями эксплуатации.
Не будем останавливаться на второй степени жесткости, а сразу перейдем к описанию третьей степени:
- "по устойчивости к радиочастотному электромагнитному полю" — это обстановка, характеризующаяся высоким уровнем электромагнитных излучений. Соответствует случаю применения переносных радиостанций мощностью более 1 Вт в непосредственной близости к техническим средствам пожарной автоматики (но не менее 1 м), а также к близкому расположению мощных радиовещательных и телевизионных передатчиков, промышленных, научных и медицинских высокочастотных установок. Представляет собой типичную промышленную обстановку;
- "по устойчивости к наносекундным импульсным помехам (НИП)" — это типовая промышленная электромагнитная обстановка, характеризуемая: отсутствием подавления НИП в цепях силового электропитания и управления, которые переключаются только с помощью реле (не контакторами); недостаточным разделением силовых цепей от других цепей, связанных с более жестким уровнем электромагнитной обстановки; недостаточным разделением между кабелями силового электропитания, управления, сигнальными и коммуникационными; наличием системы заземления, использующей проводящие каналы, проводники заземления в кабельных желобах (соединенных с системой защитного заземления) и контуры заземления. НИП передаются индуктивным способом от силового кабеля к сигнальному, если они проложены недалеко друг от друга, и если это место никак не отмечено, то найти этот источник ложных срабатываний будет практически невозможно. Нет необходимости комментировать, как зачастую прокладываются провода за подвесными потолками… А потом все удивляются, почему не работают не только радиальные пороговые системы, но и даже более или менее защищенные от этой проблемы адресные системы;
- микросекундные импульсные помехи (МИП) (причина их возникновения во многом совпадает с НИП) воздействуют по электрической сети на источники питания и через них уже на сами технические средства. Так вот, многие источники питания с высокочастотными преобразователями сами являются источниками этих помех, о чем свидетельствует большой практический опыт;
- по устойчивости к магнитному полю промышленной частоты — это электромагнитная обстановка, характеризующаяся: близким расположением от мест установки технических средств, шин и кабелей, обладающих повышенными потоками рассеяния, а также от заземляющих проводов систем безопасности; удалением цепей низкого напряжения и высоковольтных проводов на расстояние нескольких сотен метров от рассматриваемых технических средств. Примерами указанной электромагнитной обстановки могут служить коммерческие зоны, центры управления, зоны предприятий, не относящихся к тяжелой промышленности, компьютерные залы высоковольтных электрических подстанций.
Примерами электромагнитной обстановки, характеризующейся 4-й степенью жесткости по устойчивости к магнитному полю промышленной частоты могут служить зоны предприятий тяжелой промышленности и электростанций, залы управления высоковольтных электрических подстанций. Это уже специальное оборудование, экранированные кабели в трубах, защитные контуры и т.п.
Базовые стандарты по электромагнитной совместимости несколько раз изменялись, появились новые их редакции, но рекомендации по использованию технических средств остались неизменными — и это хорошо.
А вот что хотелось бы изменить, так это то, что в Своде правил СП5.13130.2009 "Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования" прописана всего лишь вторая, а не третья степень жесткости. Пункт 13.14.2: "Приборы приемно-контрольные пожарные, приборы управления пожарные и другое оборудование, функционирующее в установках и системах пожарной автоматики, должны быть устойчивы к воздействию электромагнитных помех со степенью жесткости не ниже второй по ГОСТ Р 53325-2009".
Правда, есть некоторое предостережение по выбору технических средств в пункте 13.14.1: "Приборы приемно-контрольные, приборы управления и другое оборудование следует применять в соответствии с требованиями государственных стандартов, технической документации и с учетом климатических, механических, электромагнитных и других воздействий в местах их размещения, а также при наличии соответствующих сертификатов". Но как воспользоваться такой "ценной" подсказкой?
Подводя промежуточные итоги…
В первой статье цикла публикаций мы конкретизировали основные причины ложных срабатываний пожарной сигнализации:
- конструктивные особенности дымовой камеры точечного оптико-электронного извещателя,
- отсутствие эксплуатационного контроля текущей запыленности дымовой камеры точечного оптико-электронного извещателя,
- наведенные электромагнитные помехи на входные каскады точечных дымовых оптико-электронных извещателей,
- наведенные электромагнитные помехи на выходные каскады извещателей,
- наведенные электромагнитные помехи на входные каскады приемно-контрольных приборов.
Рассмотрели вопросы электромагнитной совместимости технических средств пожарной автоматики в рамках отечественной нормативной базы. Далее рассмотрим требования по электромагнитной совместимости в смежных областях (охранная сигнализация) и проанализирован зарубежный опыт в области систем безопасности. При сравнении европейских наработок с отечественными, к сожалению, выясняется, что в нашей стране еще требуется провести огромную работу по снижению вероятности ложных срабатываний.
Электромагнитная совместимость: европейский опыт
В европейских стандартах по системам противопожарной защиты серии EN 54 в требованиях по электромагнитной совместимости (ЭМС) дана ссылка на стандарт EN 50130-4 "Системы сигнализации. Часть 4: Электромагнитная совместимость – Требования по помехоустойчивости для компонент систем безопасности". Таким образом, все компоненты пожарной сигнализации, сертифицированные в Европе, должны соответствовать требованиям этого стандарта и нормально функциониро-вать в условиях современной электромагнитной обстановки.
Кроме того, ведущие европейские сертификационные центры LPCB и VdS еще в 2000 году установили более высокие сертификационные требования для точечных дымовых пожарных извещателей (Agreement Document for point smoke detectors LPCB/VdS AD1.1. 2000-07-05): диапазон частот радиосигналов был расширен до 2 ГГц, а в двух поддиапазонах (предназначенных для мобильной сотовой связи) повысили напряженность поля до 30 В/м, что соответствует 4-ой степени жесткости по ГОСТ Р 51317.4.3-99 "Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю. Требования и методы испытаний". Напомним, что в недавно вступившей в действие в РФ нормативной базе по пожарной безопасности, к сожалению, остались требования на соответствие пожарной автоматики лишь 2-ой степени жесткости (см. табл. 1).
Технически выполнить установленные LPCB и VdS требования вполне возможно, больше того ведущие зарубежные и российские производители, сертифицировавшие свою продукцию в Европе, обеспечивают технологический запас и проводят испытания в диапазонах сотовой связи 864 – 960 МГц и 1709 – 1967 МГц при напряженности поля 60 В/м и с соответствующими типами модуляции. Для выявления возможных резонансов в извещателе перестройка по частоте производится в нижнем поддиапазоне через 1 МГц, а верхнем поддиапазоне через 4 МГц. Причем используются только импульсная модуляция, но с различными параметрами для имитации радиосигналов разных типов мобильной связи. Используются частоты модуляции 500 Гц, 217 Гц и 100 Гц, скважности 8/7, 2, 8, 12, 24 и 48. Соответственно длительность радиоимпульсов и паузы между ними также изменяются в широких пределах: импульсы 0,25 мс, 1,0 мс, 0,567 мс, 2,3 мс, 4,03 мс, 5,0 мс, 0,417 мс и 0,208 мс, паузы – 1,75 мс, 1,0 мс, 4,03 мс, 2,3 мс, 0,576 мс, 5,0 мс, 9,176 мс и 9,792 мс (табл. 2).
Рис. 1. Блок схема испытательной установки:
1 — извещатель, 2 — рупор, 3 — поглотитель, 4 — ферриты, 5 — направленный ответвитель, 6 — измеритель, 7 — генератор, 8 — усилитель, 9 — контроллер
Для проведения испытаний не обязательно использовать дорогостоящие безэховые камеры больших размеров. Пример достаточно компактной установки приведен на рис. 1. Электромагнитное поле с заданными параметрами создается в рупоре соответствующих размеров. Его торцевая стенка изнутри закрыта радиопоглотителем, который выполняет роль согласованной нагрузки. Управление генератором и контроль работы извещателя производится посредством компьютера по соответствующим программам, с использованием необходимых согласующих устройств и фильтров. Для обеспечения устойчивого положения извещатель располагают внутри кубика из радиопрозрачного материала, например из пенопласта. Испытания проводятся при горизонтальной и вертикальной поляризации сигналов, в 4-х положениях извещателя на каждой поляризации.
Причем, напряженность поля 60 в/м выдерживают не только неадресные пороговые извещатели, но и адресно-аналоговые: они проходят данные испытания без нарушения протокола обмена информации и без искажения передаваемой аналоговой величины контролируемого фактора (-ов). Наилучшие же результаты в подобных испытаниях показывают беспроводные извещатели.
Конечно для обеспечения таких высоких требований, необходимо проведение большого объема экспериментальных исследований, разработка новых технологических процессов и т.д., что приводит к удорожанию изделия, но гарантирует отсутствие ложных срабатываний при воздействии электромагнитных помех. Благодаря развитию микроэлектроники и использованию SMD-элементов стало возможным выполнять все электрические соединения в одном слое печатной платы, используя второй слой в качестве экрана. Для экранировки наиболее чувствительных элементов может использоваться напыление на пластиковые конструктивные элементы (рис. 2), что позволяет повысить уровень защиты по сравнению с традиционными экранами, уменьшить габариты и трудоемкость изготовления извещателя.
Различие российских и европейских нормативных требований определяет основные конструктивные и схемотехнические решения, которые используются в зарубежных и отечественных извещателях. Даже при "копировании" конструкции европейских образцов в отечественных извещателях автоматически исключается экранировка и вообще, как правило, максимально снижается стоимость в ущерб работоспособности.
Рис. 2. Экранированная крышка дымовой камеры извещателя 801PС
Степени жесткости: влияние излучения сотовых телефонов
Обратимся вновь к ГОСТ Р 51317.4.3-99, определяющему степени жесткости испытаний технических средств на устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю. В стандарте подробно рассматривается излучение радиотелефонов сотовой связи, хотя не упоминается о работе базовых станций, которые также располагаются в огромных количествах в любом населенном пункте. Испытания по п. 5.2 должны проводиться в диапазонах 800 — 960 МГц и 1,4 – 2 ГГц, напряженность поля зависит от степени жесткости испытаний и имеет те же значения (табл. 3). Таким образом, при проведении испытаний на 2-ю степень жесткости напряженность поля также составляет всего 3 В/м, и даже не добавляется воздействие импульсных сигналов, используется только тот же амплитудно-модулированнный сигнал с глубиной модуляции 80% синусоидальным сигналом частотой 1 кГц. По сути, к испытаниям на частотах 80 – 1000 МГц добавляются испытания в поддиапазоне частот 1,4 — 2 ГГц.
Таблица 3. Связь степеней жесткости с напряженностью испытательного электромагнитного поля
|
Степень жесткости испытаний |
Напряженность испытательного электромагнитного поля, В/м |
|
1 |
1 (120) |
|
2 |
3 (130) |
|
3 |
10 (140) |
|
4 |
30 (150) |
|
Х* |
Специальная |
*Открытая степень жесткости испытаний, которая может быть установлена в стандартах и в технической документации на техническое средство конкретного вида
В приложении Е стандарта даны рекомендации по выбору степеней жесткости испытаний средств, рассчитанных на работу при наличии цифровых радиотелефонов. Отмечается, что чаще всего радиотелефоны стандарта GSM имеют максимальную эффективную излучаемую мощность 2 Вт, хотя есть и телефоны с мощностями 5 и 8 Вт. Далее в Приложении Е отмечается, что: "при выборе степеней жесткости испытаний необходимо принимать во внимание последствия отказов в работе тех-нического средства. Если последствия отказов в работе могут быть значительными, устанавливают более высокие степени жесткости испытаний".
Таким образом, указанная в нормативных документах по пожарной безопасности 2-я степень жесткости обеспечивает работу прибора на расстоянии более 1,8 м от 2 ваттного радиотелефона и на расстоянии более 3,7 м от 8 ваттного радиотелефона! Согласитесь, точно соблюсти такие расстояния сегодня не представляется возможным. 3-я степень жесткости дает более приемлемые результаты: 0,6 м от 2-ваттного радиотелефона и 1,1 м от 8-ваттного, в то время как 4-я степень жесткости обеспечивает работоспособность прибора при воздействии излучения радиотелефонов с расстояний до 0,4 м.
Влияние сетей 4G WiMAX
В ГОСТ Р 51317.4.3-99 в примечании к п. 5.2 указано, что "на частотах выше 800 МГц возможность помехоэмиссии связана, главным образом, с радиотелефонными системами. Другие системы, работающие в этой полосе частот, имеют в основном крайне малую мощность и поэтому маловероятно, чтобы они представляли серьезные проблемы". Однако, в настоящее время, с появлением сети WiMAX, работающей на частотах 2,5 – 2,7 ГГц, которая бурно развивается в России и за рубежом, данное положение потребует корректировки.
Технология WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) обеспечивает высокую скорость беспроводного доступа в интернет (до 10 Мбит/с) для рабочих станций, портативных компьютеров и мобильных телефонов в любой точке города и даже при движении на скоростях до 120 км/ч. Сеть WiMAX строится аналогично традиционным GSM-сетям, с использованием базовых станций, расположенных на расстояниях до десятков километров, установленных на крышах домов и вышках. Однако необходимо заметить, что для обеспечения скоростей порядка 7,5 — 10 Мбит/с, которые требуются для просмотра онлайн-видеороликов и телепередач, необходим высокий уровень сигнала. Величина СINR (Carrier to interference plus noise ratio) — отношение сигнал/шум с учетом уровня интерференции, должна быть не менее 20 — 30 дБ. При снижении уровня сигнала базовой станции WiMAX с точке приема или при высоком уровне интерференции, что нельзя исключать в условиях городской застройки, соответственно уменьшается скорость доступа в интернет. Например, при значении СINR = 9,94 дБ скорость снижается до 1,24 Мбит/с, а при значении СINR = 3,81 дБ падает до 0,48 Мбит/с и по эффективности приближается к EDGE, который в сетях GSM обеспечивает передачу данных со скоростью до 474 кбит/с.
В связи с этим можно предположить необходимость использования более высоких мощностей сигналов базовых станций в сети WiMAX, по сравнению с GSM сетями, либо их более плотное размещение, либо то и другое одновременно. Необходимо также иметь запас по уровню сигнала для компенсации затухания внутри зданий и с учетом стоячих волн, образующихся в любом помещении, чтобы не требовалось ис-кать место размещения компьютера с модемом WiMAX для получения приемлемого уровня сигнала.
Таким образом, в условиях воздействия радиочастотных электромагнитных полей технические средства систем противопожарной защиты должны обладать минимум 3-ей степенью жесткости, а с учетом отсутствия испытаний на воздействие сигналов с импульсной модуляцией – 4-ой степенью жесткости. Кроме того, необходимо учитывать влияние на технические средства одновременной работы нескольких радиотелефонов, базовых станций нескольких сотовых операторов, сетей WiFi, WiMAX, подвижной радиосвязи и т.д.
Высокие европейские требования к электромагнитной совместимости обеспечивают системам пожарной автоматики технологический запас, который абсолютно необходим в течение срока их службы – не менее 10 лет, ведь прогресс не стоит на месте, и электромагнитная обстановка меняется очень быстро. В отличие от европейских обязательных требований, российский ГОСТ Р 53325-2009, к сожалению, содержит всего лишь указание в приложении М, п. М.1.3: "В техническую документацию пожарной автоматики должно быть внесено предупреждение пользователю о том, что качество функционирования пожарной автоматики не гарантируется, если электромагнитная обстановка не соответствует условиям эксплуатации пожарной автоматики. В техническую документацию пожарной автоматики могут быть внесены рекомендации пользователю по защите пожарной автоматики для того, чтобы уровни помех не превышали установленных уровней помехоустойчивости".
Охранная сигнализация: высокие требования по ЭМС
Для сравнения давайте обратимся к требованиям по электромагнитной совместимости в смежной области — охранной сигнализации, которую устанавливают так, чтобы система реально работала и оправдывала вложенные в нее средства. Хотя, заметим, её ложное срабатывание не потребует ни эвакуации сотрудников, ни остановки производственного цикла. Несмотря на то, что и охранные и пожарные системы эксплуатируются на одних и тех же объектах в одних и тех же условиях, необходимо отметить существенные различия в нормативных требованиях по защите от электромагнитных помех, предъявляемые к этим системам. В 2001 году введен в действие ГОСТ Р 51699-2000 "Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электромагнитным помехам технических средств охранной сигнализации. Требования и методы испытаний", который "содержит аутентичный текст европейского стандарта EN 50130-4(1995-12) (исключая системы пожарной сигнализации)", про который мы уже говорили ранее как о базовом европейском документе по ЭМС всех составляющих систем безопасности.
В отличие от Свода правил СП5.13130.2009, где указано общее требование: "Степень жесткости воздействий должна соответствовать требованиям технической документации на пожарную автоматику конкретных типов, но не менее 2-й", в ГОСТ Р 51699-2000 приведены конкретные значения по каждому параметру. Например, испытания на устойчивость электростатическим разрядам проводятся с напряжениями при контактном разряде 2, 4 и 6 кВ, при воздушном разряде 2, 4 и 8 кВ, что соответствует 3 степени жесткости по ГОСТ Р 51317.4.2 -99.
Еще более существенные различия присутствуют в требованиях по устойчивости к радиочастотным электромагнитным полям. По ГОСТ Р 51317.4.3-99 проводятся испытания на устойчивость в диапазоне от 80 до 1000 мГц с использованием только сигнала с амплитудной синусоидальной модуляцией, частотой 1 кГц, глубина модуляции 80%. Напряженность поля по 2-й степени жесткости составляет 3 В/м. Аналогичное требование в ГОСТ Р 51699-2000: напряженность электромагнитного поля должна быть 10 В/м, а это уже 3-я степень жесткости по ГОСТ Р 51317.4.3-99. Кроме того, испытания проводятся не только с синусоидально амплитудно-модулированными сигналами, но и с импульсной модуляцией, 1 Гц меандр – 0,5 с включен, 0,5 с выключен (рис. 3).
Рис. 3. Осциллограмма радиочастотной электромагнитной помехи: а) немодулиро-ванная, б и в) с амплитудной и импульсной модуляцией соответственно
Два вида модуляции имитируют более широкий класс устройств. Более высокие требования по воздействию радиосигналов определяют соответственно более высокую степень защиты охранных систем, и на порядок более устойчивую их работу в современной электромагнитной обстановке. Некоторые производители охранной техники гарантируют нормальную работу извещателей при воздействии излучения 10-ваттного радиопередатчика, расположенного на расстоянии 1 м.
Настоящее и светлое будущее, или Подводя итоги
Сравнивая отечественную и европейскую нормативные базы по электромагнитной совместимости систем безопасности, находим сходство лишь в одном: минимальные требования к российским ОХРАННЫМ системам и всем зарубежным средствам безопасности соответствуют как минимум 3-ей степени жесткости по ГОСТ Р 51317.4.3-99, а не 2-ой! Более того, в диапазоне частот мобильной связи требования по устойчивости к электромагнитному полю соответствуют 4-ой степе-ни жесткости.
Очень жаль, что действующие требования пожарной безопасности не учитывают современную электромагнитную обстановку и отстают от европейских наработок в этой области. В Своде правил СП5.13130.2009 и ГОСТ Р 53325-2009 указано, что степень жесткости технических средств пожарной автоматики должна быть не ниже 2-ой, что является морально устаревшим требованием. Однако подавляющее большинство российского оборудования соответствуют лишь этой 2-ой степени, и в результате конечные заказчики получают головную боль вместо надежной пожарной сигнализации. Именно недорогие пороговые неадресные системы больше всего страдают от ложных срабатываний – ведь чаще всего в них используются извещатели с непонятными характеристиками по обнаружению пожара, в которых нет возможности проводить эксплуатационный контроль запыленности дымовых камер и которые меньше всего защищены от электромагнитных наводок.
В адресно-аналоговых и беспроводных системах намного проще реализовать 3-ю степень жесткости к наведенным электромагнитным помехам, они меньше всего подтверждены ложным срабатываниям. После вступления в силу новой нормативной базы в области пожарной безопасности уже наметились некоторые сдвиги в применении тех или иных современных технических решений. Связано это, в первую очередь, с необходимостью обеспечения огнестойкости систем пожарной автоматики, где беспроводные системы оказались вне конкуренции.
Мы уверены, что когда начнут проводиться сертификационные огневые испытания пожарных извещателей и будет решен вопрос электромагнитной совместимости (установлена жесткая эксплуатационная норма на вероятность ложных срабатываний пожарной сигнализации), то уровень качества обеспечения пожарной безопасности в нашей стране значительно повысится. И тогда наконец пожарная сигнализация перестанет быть "обязаловкой", с сопутствующими ей ложными тревогами, и станет надежной, эффективно выполняющей свои задачи системой жизнеобеспечения.
А.В.Зайцев Советник президента Ассоциации Индустрии Безопасности
И.Г. Неплохов Технический директор компании "Центр-СБ", к.т.н.
Журнал "Системы безопасности" №4,№5, 2009г
