Проектирование автоматизированной системы управления пожарной сигнализации и пожаротушения в помещениях повышенной взрывопожароопасности на базе вычислительной платформы Arduino
|
АННОТАЦИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ПОЖАРНЫЕ СИГНАЛИЗАЦИИ 10
1.1. Основные понятия и определения пожарной безопасности 10
1.2. Классификация пожаров 13
1.3. Категории помещении по взрывопожарной и пожарной опасности 17
1.4. Виды пожарной сигнализации 19
1.4.1. Пороговая система пожарной сигнализации 19
1.4.2. Адресно-опросная система пожарной сигнализации 20
1.4.3. Адресно-аналоговая система пожарной сигнализации 21
1.5. Классификация технических средств пожарных систем 22
1.5.1. Классификация ПКП пожарных систем 23
1.5.2. Классификации пожарных извещателей 25
1.5.3. Классификация электроснабжения пожарной системы 27
1.6. Аналоги АСУ пожарных сигнализаций 28
1.6.1. Системы пожарной охраны отечественного производства 28
1.6.2. Системы пожарной охраны импортного производства 37
2. ВЫБОР И ОСОБЕННОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ ПОЖАРНЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЕЙ 41
2.1. Выбор и особенности размещения пожарных датчиков пламени 41
2.1.1. Характеристики датчиков открытого пламени и специфика из
работы 41
2.1.2. Область применения датчиков открытого пламени 44
2.1.3. Особенности размещения и включения пожарных извещателей
пламени 45
2.1.4. Вычисление максимально допустимого расстояния установки пожарных датчиков пламени до очага известной тепловой мощности 47
2.2. Выбор и особенности применения пожарных датчиков дыма 48
2.3. Выбор и особенности применения
пожарных датчиков температуры
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Расчет максимально допустимых расстояний для установки
извещателей 94
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Общая схема подключения компонентов пожарной сигнализации 108
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Листинг программы (скетч) разработанной пожарной системы 109 ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Блок-диаграмма (код программы) программного комплекса «Дистанционное управление АУПС» 117
.••••••••••• .••••••••... ••••••••••••••••••••.... .••••••••••• .••••••••...... ••....••••••••••••.. ^5
2.4. Метод вычислений максимально допустимых расстояний между располагаемыми точечными тепловыми и дымовыми пожарными
датчиками 52
2.4.1. Общие положения метода 52
2.4.2. Порядок нахождения максимально допустимых расстояний между
точечными пожарными датчиками 53
2.4.3. Подбор схемы распространения пожара и определение класса
пожара 54
2.4.4. Расчет предельно допустимой тепловой мощности пожара к
моменту времени его обнаружения 55
2.4.5. Расчет максимально допустимых расстояний между пожарными
датчиками 58
3. РЕАЛИЗАЦИЯ АСУ ПОЖАРНОЙ СИСТЕМЫ НА БАЗЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ ARDUINO 60
3.1. Описание компонентов реализуемой пожарной системы 60
3.1.1. Arduino Uno R3 (ATMEGA328P-PU) 60
3.1.2. Газовые извещатели серии MQ 62
3.1.3. Температурный извещатель LM35D 67
3.1.4. Извещатель пламени LM393 69
3.1.5. Одноканалъноереле и мембранный насос 72
3.1.6. LCD дисплей LCM1602 с контроллером 12с 74
3.1.7. Пъезоизлучателъ 77
3.2. Дистанционное управления автоматической системой пожарной
сигнализации 78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 91
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 92
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ПОЖАРНЫЕ СИГНАЛИЗАЦИИ 10
1.1. Основные понятия и определения пожарной безопасности 10
1.2. Классификация пожаров 13
1.3. Категории помещении по взрывопожарной и пожарной опасности 17
1.4. Виды пожарной сигнализации 19
1.4.1. Пороговая система пожарной сигнализации 19
1.4.2. Адресно-опросная система пожарной сигнализации 20
1.4.3. Адресно-аналоговая система пожарной сигнализации 21
1.5. Классификация технических средств пожарных систем 22
1.5.1. Классификация ПКП пожарных систем 23
1.5.2. Классификации пожарных извещателей 25
1.5.3. Классификация электроснабжения пожарной системы 27
1.6. Аналоги АСУ пожарных сигнализаций 28
1.6.1. Системы пожарной охраны отечественного производства 28
1.6.2. Системы пожарной охраны импортного производства 37
2. ВЫБОР И ОСОБЕННОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ ПОЖАРНЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЕЙ 41
2.1. Выбор и особенности размещения пожарных датчиков пламени 41
2.1.1. Характеристики датчиков открытого пламени и специфика из
работы 41
2.1.2. Область применения датчиков открытого пламени 44
2.1.3. Особенности размещения и включения пожарных извещателей
пламени 45
2.1.4. Вычисление максимально допустимого расстояния установки пожарных датчиков пламени до очага известной тепловой мощности 47
2.2. Выбор и особенности применения пожарных датчиков дыма 48
2.3. Выбор и особенности применения
пожарных датчиков температуры
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Расчет максимально допустимых расстояний для установки
извещателей 94
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Общая схема подключения компонентов пожарной сигнализации 108
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Листинг программы (скетч) разработанной пожарной системы 109 ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Блок-диаграмма (код программы) программного комплекса «Дистанционное управление АУПС» 117
.••••••••••• .••••••••... ••••••••••••••••••••.... .••••••••••• .••••••••...... ••....••••••••••••.. ^5
2.4. Метод вычислений максимально допустимых расстояний между располагаемыми точечными тепловыми и дымовыми пожарными
датчиками 52
2.4.1. Общие положения метода 52
2.4.2. Порядок нахождения максимально допустимых расстояний между
точечными пожарными датчиками 53
2.4.3. Подбор схемы распространения пожара и определение класса
пожара 54
2.4.4. Расчет предельно допустимой тепловой мощности пожара к
моменту времени его обнаружения 55
2.4.5. Расчет максимально допустимых расстояний между пожарными
датчиками 58
3. РЕАЛИЗАЦИЯ АСУ ПОЖАРНОЙ СИСТЕМЫ НА БАЗЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ ARDUINO 60
3.1. Описание компонентов реализуемой пожарной системы 60
3.1.1. Arduino Uno R3 (ATMEGA328P-PU) 60
3.1.2. Газовые извещатели серии MQ 62
3.1.3. Температурный извещатель LM35D 67
3.1.4. Извещатель пламени LM393 69
3.1.5. Одноканалъноереле и мембранный насос 72
3.1.6. LCD дисплей LCM1602 с контроллером 12с 74
3.1.7. Пъезоизлучателъ 77
3.2. Дистанционное управления автоматической системой пожарной
сигнализации 78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 91
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 92
ПРИЛОЖЕНИЯ
Прототипом современных систем пожарной сигнализации и оповещения о пожаре в давние времена была пожарная каланча со штатом пожарных служителей, оповещавших о возникновении пожара в какой-либо части населенного пункта. С ростом городов и этажности зданий каланча утратила свое назначение и ей на смену стали приходить механические и электрические приспособления, предназначенные для обнаружения и сигнализации о пожаре.
В 1832 году русский ученый П. Шиллинг, а спустя 5 лет американец С. Морзе создали телеграфный аппарат, прототип которого системы «Вернер- Сименс» впервые стала использовать берлинская пожарная команда в 1851 г. Такие системы были установлены также в местах с массовым пребыванием людей. Практика использования новых приборов связи выявила и их недостатки. Они были слишком громоздкими и дорогостоящими, к тому же для передачи сигналов азбукой Морзе необходимо было содержать специально обученный персонал. Поэтому в 1852 г. взамен этой конструкции фирмой «Сименс-Гальске» на улицах Берлина были установлены извещатели, передающие сигнал тревоги при передвижении наружной рукоятки, которой приводился в действие приводной механизм, прерывавший контакт в цепи шлейфа. На приемном аппарате центральной станции при каждом размыкании цепи на бумажной ленте пробивались дырочки, по числу которых устанавливался номер, а соответственно и место установки извещателя. После приема сигнала на центральной станции на уличном аппарате звучал звонок — подавший сигнал теперь был уверен, что помощь придет [14].
Актуальность темы. Пожары являются одним из распространенных и опасных бедствий на планете. Ежегодно в пожарах гибнут и получают увечье десятки тысяч человек, на миллиарды рублей сгорает ценностей. Ежегодно пожаров возникают около 300 тысяч. Относительный уровень потерь в России самый высокий среди высокоразвитых стран мира. Он превышает сопоставимые
показатели потерь Японии - в 3,5 раза, Великобритании - в 4,5 раза, США - в 3 раза. На территории России ежедневно происходит в среднем около 600 пожаров, в которых погибают 55 человек; уничтожается около 200 строений. В городах происходят 70% всех возгораний. Поэтому системы пожарной охраны актуальны в наше время.
Цель работы - разработка автоматизированной системы управления пожарной охраны для производственных помещений повышенной взрывопожароопасности.
Задачи работы:
1. изучить материалы в области пожарной безопасности;
2. изучить рынки систем пожарной безопасности как отечественного, так и импортного производства;
3. подобрать методику для расчета максимально допустимых расстояний для установки пожарных извещателей;
4. спроектировать пожарную систему для помещений повышенной взрывопожароопасности на базе вычислительной платформы Arduino;
5. разработать макет системы пожарной безопасности;
6. реализовать дистанционное управление системой пожарной безопасности.
Объект работы - автоматизированная система управления пожарной охраны.
Результаты работы можно использовать для обеспечения безопасности производственных помещений повышенной взрывопожароопасности.
В 1832 году русский ученый П. Шиллинг, а спустя 5 лет американец С. Морзе создали телеграфный аппарат, прототип которого системы «Вернер- Сименс» впервые стала использовать берлинская пожарная команда в 1851 г. Такие системы были установлены также в местах с массовым пребыванием людей. Практика использования новых приборов связи выявила и их недостатки. Они были слишком громоздкими и дорогостоящими, к тому же для передачи сигналов азбукой Морзе необходимо было содержать специально обученный персонал. Поэтому в 1852 г. взамен этой конструкции фирмой «Сименс-Гальске» на улицах Берлина были установлены извещатели, передающие сигнал тревоги при передвижении наружной рукоятки, которой приводился в действие приводной механизм, прерывавший контакт в цепи шлейфа. На приемном аппарате центральной станции при каждом размыкании цепи на бумажной ленте пробивались дырочки, по числу которых устанавливался номер, а соответственно и место установки извещателя. После приема сигнала на центральной станции на уличном аппарате звучал звонок — подавший сигнал теперь был уверен, что помощь придет [14].
Актуальность темы. Пожары являются одним из распространенных и опасных бедствий на планете. Ежегодно в пожарах гибнут и получают увечье десятки тысяч человек, на миллиарды рублей сгорает ценностей. Ежегодно пожаров возникают около 300 тысяч. Относительный уровень потерь в России самый высокий среди высокоразвитых стран мира. Он превышает сопоставимые
показатели потерь Японии - в 3,5 раза, Великобритании - в 4,5 раза, США - в 3 раза. На территории России ежедневно происходит в среднем около 600 пожаров, в которых погибают 55 человек; уничтожается около 200 строений. В городах происходят 70% всех возгораний. Поэтому системы пожарной охраны актуальны в наше время.
Цель работы - разработка автоматизированной системы управления пожарной охраны для производственных помещений повышенной взрывопожароопасности.
Задачи работы:
1. изучить материалы в области пожарной безопасности;
2. изучить рынки систем пожарной безопасности как отечественного, так и импортного производства;
3. подобрать методику для расчета максимально допустимых расстояний для установки пожарных извещателей;
4. спроектировать пожарную систему для помещений повышенной взрывопожароопасности на базе вычислительной платформы Arduino;
5. разработать макет системы пожарной безопасности;
6. реализовать дистанционное управление системой пожарной безопасности.
Объект работы - автоматизированная система управления пожарной охраны.
Результаты работы можно использовать для обеспечения безопасности производственных помещений повышенной взрывопожароопасности.
В результате проведенной работы была создана автоматизированная система управления пожарной сигнализации и пожаротушения в помещениях повышенной взрывопожароопасности на базе вычислительной платформы Arduino. Созданный макет пожарной сигнализации можно применять для отладки и тестирования компонентов реальных пожарных систем.
Были проанализированы пожарные сигнализации разных производителей, как отечественного производства, так и импортного. Основное направление в поиске было приложено к отечественным разработкам, в рамках решения задачи импортозамещения. Так же были рассмотрены аналогичные пожарные сигнализации, используемые в помещениях повышенной
взрывопожароопасности, проанализированы их достоинства и недостатки.
В зависимости от типа пожарного извещателя определены методы нахождения максимальных допустимых расстояний между ними и предполагаемыми очагами пожара, чтобы минимизировать количество «слепых» зон.
Разработан программный код в среде разработки Arduino IDE, который позволяет настроить и откалибровать пожарные извещатели, оповещатели, реле и другие компоненты пожарной системы. Код программы построен таким образом, чтобы улучшить быстродействие всей системы путем подбора правильных функций.
Создан интерфейс в среде разработки LabVIEW, который позволяет вести мониторинг состояния объекта на расстоянии. Интерфейс визуально и интуитивно понятен для оператора.
Результаты работы рекомендуется использовать в сфере пожарной безопасности. Выполненная работа имеет практическую ценность.
Были проанализированы пожарные сигнализации разных производителей, как отечественного производства, так и импортного. Основное направление в поиске было приложено к отечественным разработкам, в рамках решения задачи импортозамещения. Так же были рассмотрены аналогичные пожарные сигнализации, используемые в помещениях повышенной
взрывопожароопасности, проанализированы их достоинства и недостатки.
В зависимости от типа пожарного извещателя определены методы нахождения максимальных допустимых расстояний между ними и предполагаемыми очагами пожара, чтобы минимизировать количество «слепых» зон.
Разработан программный код в среде разработки Arduino IDE, который позволяет настроить и откалибровать пожарные извещатели, оповещатели, реле и другие компоненты пожарной системы. Код программы построен таким образом, чтобы улучшить быстродействие всей системы путем подбора правильных функций.
Создан интерфейс в среде разработки LabVIEW, который позволяет вести мониторинг состояния объекта на расстоянии. Интерфейс визуально и интуитивно понятен для оператора.
Результаты работы рекомендуется использовать в сфере пожарной безопасности. Выполненная работа имеет практическую ценность.





