Производственная и пожарная автоматика / Kostarev - Pozharnaya avtomatika, upravleniye i svyaz 2017

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

С.Н. Костарев

ПОЖАРНАЯ АВТОМАТИКА, УПРАВЛЕНИЕ И СВЯЗЬ

Рекомендовано УМО РАЕ по классическому университетскому и тематическому образованию в качестве учебного пособия для бакалавров, обучающихся по направлениям:

20.03.01 «Техносферная безопасность» и 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника»

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2017

УДК 614.842.4 (075.8) К71

Рецензенты:

начальник отдела гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций А.И. Устинов (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);

канд. техн. наук, доцент А.Н. Павлов (Пермский военный институт

войск Национальной Гвардии Российской Федерации)

Костарев, С.Н.

К71 Пожарная автоматика, управление и связь : учеб. пособие / С.Н. Костарев. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. по-

литехн. ун-та, 2017. – 123 с. ISBN 978-5-398-01731-1

Рассмотрены основные принципы организации управления и связи, особенности пожарной автоматики. Изложены основные научнометодические, нормативно-правовые и организационно-технические аспекты в области пожарной автоматики, управления и связи. Даны теоретические сведения, технические особенности устройств пожарной автоматики и связи, вопросы и задачи для самоконтроля.

Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлениям: 20.03.01 «Техносферная безопасность» и 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника».

УДК 614.842.4 (075.8)

ISBN 978-5-398-01731-1

© ПНИПУ, 2017

ОГЛАВЛЕНИЕ
Список сокращений...............................................................................................	5
Введение..................................................................................................................	6
ГЛАВА1. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕСИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯИСВЯЗЬ....................................................................................	8
1.1 Управление и автоматизированные системы......................................	8
1.1.1. Классификация автоматизированных
информационных систем..........................................................	13
1.1.2. Состав и задачи автоматизированных
систем управления.....................................................................	14
1.1.3. Автоматизированные системы в деятельности
пожарной охраны.......................................................................	15
1.1.4. Автоматизированная система оперативного управления
подразделениями пожарной охраны (АСОУПО) ..................	16
1.2. Основы связи.......................................................................................	22
1.2.1. Основные определения .............................................................	22
1.2.2. Проводная связь.........................................................................	22
1.2.3. Телефонная связь и ее основные элементы..............................	24
1.2.4. Автоматическая телефонная связь...........................................	25
1.2.5. Проводная связь ГПС по линиям специальной связи «01».....	27
1.2.6. Проводная оперативно-диспетчерская связь ГПС................	29
1.2.7. Системы радиосвязи..................................................................	32
1.2.8. Радиостанции, применяемые в пожарной охране .................	33
Список литературы к главе
«Автоматизированные системы управления и связь»....................	34
ГЛАВА2. ПОЖАРНАЯАВТОМАТИКА......................................................	37
2.1. Область применения и основные требования к установкам
автоматического пожаротушения......................................................	39
2.2. Автоматические установки водяного пожаротушения...................	41
2.2.1. Спринклерные и дренчерные установки.................................	41
2.2.2. Классификация оросителей......................................................	44

3

2.3. Автоматические установки пенного пожаротушения......................	47
2.3.1. Общее описание установок пенного пожаротушения..........	47
2.3.2. Описание реагентных блоков...................................................	47
2.3.3. Дозирующие устройства...........................................................	50
2.4. Аэрозольные технологии...................................................................	53
2.4.1. Аэрозольные огнетушащие составы........................................	53
2.4.2. Стационарные генераторы огнетушащего аэрозоля.............	59
2.4.3. Генераторы оперативного применения...................................	62
2.4.4. Системы импульсного пожаротушения ..................................	63
Список литературы к главе «Пожарная автоматика» ............................	65
ГЛАВА3. ЗАДАНИЯИМЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПОВЫПОЛНЕНИЮКОНТРОЛЬНЫХИЛАБОРАТОРНЫХРАБОТ....	69

3.1.Методические рекомендации по выполнению контрольной работы по разделу «Автоматизированные системы

управления и связь» ...........................................................................

69

3.2.Задания и методические указания по выполнению контрольных и лабораторных работ по разделу

«Пожарная автоматика» ....................................................................	82
3.2.1. Контрольная работа № 1 ...........................................................	82
3.2.2. Контрольная работа № 2 ...........................................................	84
3.2.3. Контрольная работа № 3 ...........................................................	87
3.2.4. Контрольная работа № 4 ...........................................................	97
3.2.5. Задания и методические указания по выполнению
лабораторных работ «Имитация работы системы
охранно-пожарной сигнализации».........................................	104

4

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АИС – автоматизированная информационная система АСУ – автоматизированная система управления АСУПБ – автоматизированная система управления по-

жарной безопасностью АУП – автоматические установки пожаротушения

ЕДДС – единая дежурно-диспетчерская служба ИС – информационная система КЗ – короткое замыкание

КИП – контрольно-измерительные приборы ЛС – ложное срабатывание ОС – отсутствие срабатывания

ПБ – промышленная безопасность РЭ – релейный элемент РКС – релейно-контактная схема

СПЗ – системы противопожарной защиты ССПБ– системастандартов противопожарной безопасности ТО – техническое обслуживание ЦУС – центральный узел связи УСО – устройство связи с объектом

УППС – управление противопожарной службы КТС – комплексная телекоммутационная система ИО – исполнительные органы ПО – пожарные оповещатели

5

ВВЕДЕНИЕ

Пожарная автоматика это комплекс технических средств для предупреждения, обнаружения и тушения пожаров, обеспечения безопасности людей при пожаре и автоматической блокировки систем пожарной безопасности, инженерных систем жизнеобеспечения и технологического оборудования по заданному алгоритму.

Пожарная автоматика – общее название комплекса автоматических систем противопожарной защиты (СПЗ), которыми оборудуются строения, сооружения, здания и помещения с повышенной пожарной опасностью. В комплекс систем противопожарной защиты включаются автоматические установки пожаротушения (АУПТ), сигнализации, оповещения и управления эвакуацией, противодымной защиты.

Основные терминологические понятия в области пожарной автоматики определяются по ГОСТ 12.2.047–86 ССПБ. Пожарная техника. Термины и определения. В соответствии с ГОСТом установка пожаротушения – это совокупность технических средств для тушения пожара за счет выпуска огнетушащего вещества; установка пожарной сигнализации – это совокупность технических средств, установленных на защищаемом объекте, для обнаружения пожара, обработки, представления в заданном виде извещения о пожаре на этом объекте, специальной информации и (или) выдачи команд на включение автоматических установок пожаротушения и технологических устройств. Установки противопожарной защиты объекта могут объединяться в единую систему – автоматизированную систему управления пожарной безопасностью (АСУПБ).

Представленное учебное пособие отражает современные подходы в данной области и содержит два раздела: «Автоматизированные системы управления и связь» и «Пожарная автома-

6

тика». В первом разделе рассматривается классификация АИС, состав и задачи АСУ, автоматизированные системы в деятельности пожарной охраны. Во втором разделе рассматриваются автоматические установки водяного пожаротушения; спринклерные и дренчерные установки, их виды, схемы, принципы действия; автоматические установки пенного пожаротушения; автоматические установки газового пожаротушения и аэрозольные технологии. Учебное пособие содержит задания и методические указания по выполнению контрольных работ, что позволит оценить навыки, полученные бакалаврами при изучении дисциплины.

Пожарная автоматика, управление и связь, постоянно развивающаяся отрасль. Изложенные в учебном пособии подходы к связи в настоящее время дополняются Internet-технологиями. К 2017 г. запланирован переход телеграфной связи на Ethernetплатформу. Автоматизированные системы связи и управления в работе ГПС должны обеспечивать оперативное управление подразделениями пожарных служб на обслуживаемой территории. Цель развития и совершенствования АСУ и системы радиосвязи – повышение эффективности функционирования органов пожарной охраны.

7

ГЛАВА 1. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И СВЯЗЬ

1.1 УПРАВЛЕНИЕ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

Процесс управления представляет собой направленное воздействие на объект управления с целью получения желаемых результатов (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Система управления процессом

Состояние объекта может быть определено целью функционирования: пространством или средой существования, переменными, характеризующими его состояние в выбранной системе отсчета, воздействиями на него со стороны внешней среды (возмущениями), управляющими воздействиями, способными изменить его состояние при наличии возмущений.

Модель объекта – функциональная связь, определяющая зависимость переменных состояния объекта от возмущающих и управляющих воздействий. Эта функциональная зависимость может быть получена на основе анализа закономерностей, в соответствии с которыми функционирует объект.

Свойства объекта лежат в основе многих современных подходов к изучению сложных систем, которые можно рассмат-

8

ривать как предложение классического метода возмущений. К ним относится, в частности, подход, на котором основана теория автоматического регулирования. Он состоит в том, что задается желаемый режим работы системы, а вблизи этого режима на основе ограничений информации об объекте строится его упрощенная модель, чаще всего линейная, с помощью которой развитыми математическими методами выводятся алгоритмы регулирования, позволяющие эффективно управлять объектом вблизи указанного режима.

Пространство состояния объекта – система пространст-

венно-временного отсчета, позволяющая выбрать координаты или переменные, по которым можно судить о процессах, протекающих на объекте. В пространстве состояния задаются управляющие и возмущающие переменные.

Процесс – изменение переменных объекта в пространстве состояния из-за естественного развития событий в окружающей среде. Функционально – это процесс решения уравнений модели, обусловленный природой объекта. Процесс, который приводит объект к достижению желаемого результата, считается заданным процессом. Разница между заданным и фактическим процессом представляет собой отклонение объекта от заданного процесса или режима.

Цель управления – это поведение объекта, заданное переменными в пространстве состояния объекта. К цели как желаемому состоянию объект должен приводиться заданным процессом. В частном случае целью может являться какой-либо режим функционирования, например стационарный режим. В связи с определением понятия цели приобретает смысл и понятие критерия качества достижения цели.

Критерий качества достижения цели – функционал, яв-

ляющийся мерой достижения цели и связанный с отклонениями объекта от заданного режима за период мониторинга объекта.

Закон управления – синтезируемая в процессе построения управления функциональная зависимость, определяющая

9

значения управляющих переменных по отклонению объекта от заданного режима.

Исходя из основных принципов управления всегда могут быть сформулированы простейшие законы управления по отклонению (управление, компенсирующее возникающие в процессе функционирования ошибки) и по возмущению (управление, компенсирующее влияние зафиксированных возмущений).

Критерий эффективности управления – понятие, теснейшим образом связанное с законом управления. Критерий эффективности управления является мерой оценки качества процесса управления. Можно сформировать разные варианты закона управления, которые будут обеспечивать одинаковое качество достижения цели. Однако такие показатели, как затраты на управление, различные характеристики динамических свойств управления, величины отклонений объекта от заданных режимов в процессе управления, будут для выбранных законов различны.

Таким образом, функционал, в соответствии с которым может быть оценена эффективность закона управления, можно считать критерием эффективности управления.

В процессе управления стремятся к некоторой заранее заданной цели или стараются реализовать некоторую предварительно заданную или вырабатываемую по ходу реализации процесса управления программу действий.

К функциям управления можно отнести следующие: планирование, учет, анализ, регулирование. Схематично взаимосвязь этих функций может быть представлена на рисунке, назы-

ваемом контуром управления (рис. 1.2).

Планирование – задание параметров функционирования управляемого процесса, обеспечивающих реализацию целей.

Учет – формирование информации о состоянии управляемого процесса.

Анализ – сравнение заданных (плановых) параметров функционирования объекта с учетными.

10