Относительно новый принцип защиты помещений состоит в использовании изменения давления воздуха при вскрытии замкнутого помещения (барометрические датчики) до сих пор не оправдал возлагавшихся на него ожиданий и почти не используется при оборудовании многофункциональных и крупных объектов. Эти датчики имеют высокую частоту ложных срабатываний и довольно жесткие ограничения по применению.
Необходимо отдельно остановиться на распределенных волоконно-оптических системах для охраны периметра. Современные волоконно-оптические датчики могут производить измерения давления, температуры, расстояния, положения в пространстве, ускорений, колебаний, массы звуковых волн, уровня жидкости, деформации, коэффициента преломления, электрического поля, электрического тока, магнитного поля, концентрации газа, дозы радиационного излучения и т. д. Оптическое волокно одновременно является линией связи и чувствительным элементом. В оптическое волокно подается свет лазера с высокой выходной мощностью и коротким импульсом излучения, затем измеряются параметры обратного рэлеевского рассеяния, а также френелевского отражения от стыков и торцов волокна. Под воздействием различных факторов (деформации, акустических колебаний, температуры, а при соответствующем покрытии волокна – электрического или магнитного поля) меняется разность фаз между поданным и отраженным световым импульсом. По временной задержке между моментом излучения импульса и моментом прихода сигнала обратного рассеяния определяется местоположение неоднородности, по интенсивности излучения обратного рассеяния определяются потери на участке линии.
Для отделения сигналов, создаваемых нарушителем, от шумов и помех используется анализатор сигналов, основанный на принципе нейронной сети. Сигнал на вход нейросетевого анализатора подается в виде спектрального вектора, формируемого процессором DSP (Digital Signal Processing), принцип действия которого основан на алгоритмах быстрого преобразования Фурье.
Достоинствами распределенных волоконно-оптических систем является возможность определять место нарушения границы объекта, использовать эти системы для охраны периметров протяженностью до 100 км, низкий уровень ложных срабатываний и относительно невысокая цена за погонный метр.
Лидером среди оборудования охранной сигнализации в настоящее время является комбинированный датчик, построенный на использовании одновременно двух каналов обнаружения человека – ИК-пассивного и микроволнового. В настоящее время он вытесняет все другие приборы, и многие установщики сигнализаций применяют его как единственный датчик для объемной защиты помещений. Среднее время наработки на ложное срабатывание составляет 3–5 тыс. ч., а в некоторых условиях достигает года. Он позволяет блокировать такие помещения, где ИК-пассивные или микроволновые датчики вообще не применимы (первые – в помещениях со сквозняками и тепловыми помехами, вторые – с тонкими неметаллическими стенками). Но вероятность обнаружения у таких датчиков всегда меньше, чем у любого из составляющих двух его каналов. Достичь того же успеха можно, применив по отдельности оба датчика (ИК и микроволновый) в одном помещении, а сигнал тревоги формировать только при срабатывании обоих извещателей в заданном интервале времени (обычно это несколько секунд), используя для этой цели возможности приемно-контрольной аппаратуры.
2.4. Типы пожарных извещателей
Для обнаружения возгорания могут использоваться следующие основные принципы активации пожарных извещателей:
детекторы дыма – на основе ионизации или фотоэлектрического принципа;
детекторы тепла – на основе фиксирования уровня подъема температуры или какого-то ее определенного показателя;
детекторы пламени – на основе использования ультрафиолетового или инфракрасного излучения;
детекторы газа.
Ручные извещатели необходимы для принудительного перевода системы в режим сигнализации о пожаре человеком. Могут быть реализованы в виде рычагов или кнопок, покрытых прозрачными материалами (легко разбиваемыми при пожаре). Чаще всего они устанавливаются в легкодоступных местах общего пользования.
Тепловые извещатели реагируют на изменение температуры окружающей среды. Отдельные материалы горят практически без выделения дыма (например, дерево), или распространение дыма затруднено вследствие малого пространства (за подвесными потолками). Применяются в случаях, когда в воздухе высока концентрация аэрозольных частиц, не имеющих никакого отношения к процессам горения (водяные испарения, мука на мельнице и т. п.). Тепловые пороговые пожарные извещатели выдают сигнал «пожар» при достижении пороговой температуры, дифференциальные – фиксируют пожароопасную ситуацию по скорости нарастания температуры.
Контактный пороговый тепловой извещатель выдает тревожный сигнал при превышении заранее заданной предельно допустимой температуры. При нагревании расплавляется контактная пластина, электрическая цепь разрывается и вырабатывается тревожный сигнал. Это самые простые извещатели. Обычно пороговая температура составляет 75 °C.
В качестве чувствительного элемента может применяться и полупроводниковый элемент. При росте температуры сопротивление цепи падает, и по ней течет больший ток. При превышении пороговой величины электрического тока вырабатывается тревожный сигнал. Полупроводниковые чувствительные элементы имеют более высокую скорость реагирования, величина пороговой температуры может быть задана произвольно, а при срабатывании датчика не происходит разрушения прибора.
Дифференциальные тепловые извещатели обычно состоят из двух термоэлементов, один из которых располагается внутри корпуса извещателя, а второй помещен снаружи. Токи, протекающие через эти две цепи, подаются на входы дифференциального усилителя. При увеличении температуры ток, протекающий по наружной цепи, резко изменяется. Во внутренней цепи он почти не меняется, что приводит к дисбалансу токов и формированию тревожного сигнала. Использование термопары позволяет исключить влияние плавных температурных изменений, вызванных естественными причинами. Эти датчики являются наиболее быстрыми по скорости реагирования и устойчивыми в работе.
Линейные тепловые извещатели. Конструкция представляет собой четыре медных проводника с оболочками из специального материала с отрицательным температурным коэффициентом. Проводники упакованы в общий кожух так, что плотно соприкасаются своими оболочками. Провода соединяются в конце линии попарно между собой, образуя две петли, соприкасающиеся оболочками. Принцип действия: при увеличении температуры оболочки изменяют свое сопротивление, изменяя также общее сопротивление между петлями, которое и измеряется специальным блоком обработки результатов. По величине этого сопротивления и принимается решение о наличии возгорания. Чем больше длина кабеля (до 1,5 км), тем выше чувствительность прибора.
Дымовые извещатели предназначены для обнаружения наличия заданной концентрации частиц дыма в воздухе. Состав частиц дыма может быть различным. Поэтому по принципу действия дымовые извещатели подразделяются на два основных типа – оптоэлектронные и ионизационные.
Ионизационный дымовой извещатель. Поток радиоактивных частиц (обычно применяется америций-241) поступает в две отдельные камеры. При попадании частиц дыма (цвет дыма не важен) в измерительную (внешнюю) камеру происходит уменьшение тока, протекающего через нее, поскольку при этом происходит уменьшение длины пробега ?-частиц и увеличение рекомбинации ионов. Для обработки используется разность между токами в измерительной и контрольной камерах. Ионизационные извещатели не наносят вреда здоровью людей (источник радиоактивного излучения порядка 0,9 мкКи). Эти датчики дают реальную пожарную защиту во взрывоопасных зонах. Они также имеют рекордно низкий ток потребления. Недостатками являются сложность захоронения после окончания срока службы (не менее 5 лет) и уязвимость к изменениям влажности, давления, температуры, скорости движения воздуха.
Оптический дымовой извещатель. Измерительная камера этого устройства содержит оптоэлектронную пару. В качестве задающего элемента используется светодиод или лазер (аспирационный датчик). Излучение задающего элемента инфракрасного спектра в обычных условиях не попадает на фотоприемник. При попадании частиц дыма в оптическую камеру происходит рассеивание излучения от светодиода. Вследствие оптического эффекта рассеивания инфракрасного излучения на частицах дыма на фотоприемник попадает свет, обеспечивая получение электрического сигнала. Чем больше концентрация рассеивающих частиц дыма в воздухе, тем выше уровень сигнала. Для правильной работы оптического извещателя очень важной является конструкции оптической камеры.
