SISTEMELE DE SUPRAVEGHERE SI ALARMARE LA INCENDII - PARTE COMPONENTA A CLADIRILOR INTELIGENTE

SISTEMELE DE SUPRAVEGHERE SI ALARMARE LA INCENDII - PARTE COMPONENTA A CLADIRILOR INTELIGENTE

1. Descriere generala si principii de functionare

Sistemele pentru detectarea incendiilor [5],[28] au ca scop urmatoarele: alarmarea imediata, raspunsul si interventia rapida, salvarea si evacuarea urgenta a persoanelor aflate in zona de risc, activarea automata a masurilor pentru limitarea sau stingerea incendiilor, reducerea pagubelor datorate incendiilor.

Rolul unei instaltii de semnalizare a incendiilor consta in supravegherea permanenta a spatiului protejat, in depistarea corecta si precoce a prezentei incendiului si in declansarea sistemelor de alarmare si/sau de protectie, adaptate unei interventii rapide si eficiente.

Schema de principiu pentru o instalatie automata de detectare si semnalizare a incendiilor, in care se evidentiaza intrarile si iesirile este prezentata in figura 1.

Fig. 1. Instalatie automata de detectare si semnalizare a incendiilor.

Schema de principiu.

Dupa cum se poate observa, instalatia are in componenta sa urmatoarele elemente principale:

centrala de semnalizare;

detectoare automate de incendiu;

butoane manuale de semnalizare;

circuite de legatura intre centrala de semnalizare si echipamentele exterioare acesteia;

echipamente si dispozitive anexe (acumulator, redresor, dispozitive de alarmare acustica si optica, dispozitive de retransltie, etc.).

La aparitia unui semnal de incendiu, care poate proveni de la detectoarele automate sau butoanele manuale, centrala declanseaza alarma de incendiu locala. Daca intr-un timp prestabilit nu se interpune o interventie umana a operatorului centralei, centrala de semnalizare isi continua programul automat declansand alarma generala de incendiu.

Concomitent cu executarea acestor operatii, instalatia automata poate executa, in functie de complexitatea echipamentelor componente si de programul prestabilit, activarea comenzilor pentru dispozitivele de evacuare si de protectie (inchiderea usilor antifoc, deschiderea trapelor de evacuare a fumului si gazelor fierbinti, oprirea instalatiilor de climatizare si ventilare, punerea in functiune a instalatiilor de suprapresiune pe caile de evacuare, etc.).

Sistemele moderne de detectare si alarmare la incendii permit identificarea cu exactitate a dispozitivelor care au initiat alarma (detectoare sau butoane).

Procedurile de tratare a semnalelor provenite de la dispozitivele de initiere a alarmei difera de la un sistem la altul; astfel, la unele sisteme, semnalul de alarma provenit de la un detector este afisat imediat la centrala de semnalizare ca semnal de incendiu, pe cand la alte sisteme alarma de incendiu este semnalizata numai dupa o temporizare de ordinul secundelor. Sistemele si mai performante verifica semnalul de incendiu daca este sau nu este real prin verificari repetate si numai daca se confirma consecutiv, de doua sau de mai multe ori, atunci centrala valideaza semnalul ca alarma de incendiu.

Centrala de semnalizare (CPU)

Functia de baza a centralei de semnalizare consta in a raspunde automat la semnalele de incendiu provenite de la detectoare, sau de la butoanele manuale de semnalizare.

Selectivitatea in afisarea semnalelor optice de incendiu constituie un criteriu de baza in constructia centralelor de semnalizare. Prin aceasta functie trebuie sa se asigure identificarea fiecarui circuit alarmat, fara posibilitatea de confuzie.

Semnalizarile optice de incendiu sau de defect afisate de centrala, trebuie sa poata fi anulate numai atunci cand a incetat cauza care le-a produs. Spre deosebire de acestea, semnalizarile acustice locale pot fi anulate, dar cu conditia ca un semnal de incendiu receptionat ulterior anularii, sa conduca la o noua semnalizare acustica generata de centrala

Centrala de semnalizare, prin functia de autocontrol, supravegheaza integritatea circuitelor exterioare si starea echipamentelor cu care se interconecteaza. Defectele din instalatia de semnalizare a incendiilor sunt evidentiate prin semnalizari optice si acustice distincte de semnalizarea de alarma la incendiu.

Unele centrale de semnalizare sunt prevazute cu dispozitive de afisare si inregistrare a evenimentelor. La anumite perioade de timp, centrala poate prezenta rapoarte despre situatia statistica pe grupe de probleme.

Alimentarea cu energie electrica a centralelor de semnalizare, avand in vedere importanta deosebita a functionarii neintrerupte a acestora, trebuie sa se efectueze de la doua surse distincte. Lipsa tensiunii, sau scaderea tensiunii sursei de baza sub valoarea minima de functionare, trebuie sa conduca la cuplarea sursei de rezerva. La restabilirea sursei de baza, centrala trebuie sa se comute automat pe aceasta, asigurand si reincarcarea sursei de rezerva (acumulatorul).

Centralele de semnalizare moderne sunt niste microcalculatoare care pot sa se autotesteze permanent si pot comunica cu operatorul uman sau cu un calculator la nivelul ierarhic superior. Prin functia de autotestare se verifica periodic starea de functionare a tuturor elementelor conectate in sistemul automat de supraveghere si alarmare la incendii. Orice defectiune este prompt semnalizata incat operatorul poate lua masuri operative de remediere. Comunicatia cu operatorul uman se realizeaza prin intermediul tastaturii si a dispozitivului local de afisare cu care este prevazuta centrala. Comunicatia cu un calculator se efectueaza printr-un port specializat al centralei, ceea ce deschide posibilitatea integrarii sistemului de detectare a incendiilor in sistemul de gestiune tehnica al cladirilor.

2. Transmisia semnalelor de alarma

Transmisia informatiilor provenite de la detectoarele de incendiu catre centrala de semnalizare se poate realiza cu ajutorul semnalelor analogice sau numerice. In cazul transmisiei analogice, nivelul semnalului care determina intrarea sistemului in starea de alarma de incendiu este prereglat in centrala de semnalizare sau, uneori, se poate fixa pentru fiecare detector in parte. In cazul transmisiei numerice, decizia daca este sau nu un semnal de incendiu se ia, de regula, la nivelul detectorului.

Modul de transmisie a datelor catre centrala conduc la evidentierea a doua sisteme principale de transmisie: prin fir si prin unde radio.

Sistemele de transmisie prin fir utilizeaza ca suport fizic conductoarele electrice, de preferinta din cupru.

Sistemele de transmisie prin unde radio se utilizeaza in acele locuri unde siguranta conductoarelor electrice ale liniilor de semnalizare nu este corespunzatoare, sau la protectia temporara a unor spatii cum ar fi: expozitii, spatii de depozitare pe perioade scurte de timp a unor valori deosebit de importante, etc. Necesita un timp de instalare cu mult mai redus decat al sistemelor cu transmisie prin fir.

Un sistem relativ nou de transmisie folosit in tehnica semnalizarii incendiilor, ce caracterizeaza sistemele de inalta fiabilitate si sensibilitate este acela care utilizeaza fibrele optice insa datorita pretului ridicat, acest sistem este folosit numai in aplicatii speciale.

Tehnica de transmisie a informatiilor de la detectoarele de incendiu sau de la butoanele manuale catre centralea de semnalizare, diferentiaza sistemele de suparaveghere si alarmare la incendii in :

sistemele clasice;

sistemele adresabile.

2.1. Transmisia datelor in cadrul sistemelor clasice

In sistemele clasice, transmisia semnalului de alarma provenit de la detectoarele si butoanele de incendiu se realizeaza cu semnale analogice, prin niveluri de tensiune sau prin niveluri de curent.

a)      Transmisia semnalului de alarma prin niveluri de tensiune. Circuitul de semnalizare este format din cel putin trei conductoare electrice.

Principiul de functionare al acestui tip de transmisie este prezentat in continuare, folosind figura 2, in care D₁, D₂,,D_n sunt detectoare de incendiu si R₁, R₂, sunt rezistoare terminale.

Fig. 2. Circuit de semnalizare in niveluri de tensiune.

Circuitul de intrare aferent unei linii de semnalizare din centrala prezinta o intrare de semnal S si doua iesiri, notate (+) si (-), prin care se alimenteaza cu tensiune detectoarele cuplate la linia de semnalizare. La intrarea S se aplica nivelurile de tensiune transmise de la detectoarele de incendiu, care sunt diferite pentru starea de veghe si starea de alarma. Nivelul in starea de veghe este stabilit cu ajutorul divizorului R₁, R₂. La trecerea unui detector in starea de alarma, prin intermediul unui releu sau al unui tranzistor, se forteaza modificarea potentialului pe borna S la o valoare corespunzatoare nivelului de alarma, care este diferita de valoarea in stare de veghe. Divizorul de tensiune R₁, R₂ are rolul de a stabili nivelul tensiunii pe linie in starea de veghe si de a crea circuitului de intrare al centralei posibilitatea supravegherii ruperii sau scurtcircuitarii conductoarelor liniei de semnalizare.

Dezavantajele transmisiei prin niveluri de tensiune sunt urmatoarele:

starea de alarma initiata de oricare detector din circuit nu mai permite sesizarea unei alarme ulterioare, provenite de la alt detector din acelasi circuit;

nu poate fi precizat care detector din circuit se afla in stare de alarma.

b)      Transmisia semnalului de alarma prin niveluri de curent utilizeaza circuite (linii) de semnalizare formate din doua conductoare electrice (fig. 3), prin care se efectueaza atat alimentarea cu energie a detectoarelor cat si transmisia semnalului de alarma in caz de incendiu.

Fig. 3. Circuit de semnalizare in niveluri de curent.

In starea de veghe, prin circuitul de semnalizare se stabileste un curent de veghe, a carui intensitate este dictata de rezistorul terminal R si de consumul propriu al detectoarelor D₁, D₂,,D_n cuplate la linie.

In starea de alarma, curentul consumat de detectorul activat este cu mult mai mare decat cel din starea de veghe, situatie sesizata de circuitul de intrare al centralei de semnalizare.

Raportul intensitatilor curentilor din starile de alarma si de veghe este de minim 50.

Transmisia prin niveluri de curent prezinta aceleasi dezavantaje ca si transmisia prin niveluri de tensiune.

2.2. Transmisia datelor in cadrul sistemelor adresabile

Caracteristica principala a unui sistem adresabil este faptul ca se poate identifica detectorul de incendiu care a produs semnalul de alarma, ceea ce constituie cel mai important avantaj fata de sistemele clasice.

Circuitul de semnalizare al unui sistem adresabil poate fi alcatuit din doua sau mai multe conductoare. Frecvent se folosesc metode de transmisie pe doua sau pe patru conductoare.

Principiul care sta la baza transmisiei de date in sistemele modulare de semnalizare a incendiilor este multiplexarea [22],[30] care consta in baleierea informatiilor de la detectoare -informatie paralela - si transmiterea pe un singur canal - informaþie seriala.

Utilizarea tehnicii multiplexarii in functionarea instalatiilor de semnalizare a incendiilor, impune metode specifice de identificare a elementului din circuitul de semnalizare care comunica cu centrala. Se utilizeaza urmatoarele trei metode pentru efectuarea comunicatiei:

1- Metoda impulsurilor generate de fiecare element dupa ce a fost conectat la centrala si a efectuat transmisia;

Metoda adresabilitatii secventiale a elementelor din circuitul de semnalizare;

Metoda alocarii de adrese numerice pentru fiecare element.

In primul caz, metoda consta in generarea unei comenzi de start de la centrala, dupa care primul detector desemnat prin modul de implementare al sistemului comunica cu centrala. Dupa terminarea transmisiei inchide un contact electric, care permite urmatorului element conectat in circuitul de semnalizare sa comunice cu centrala, s.a.m.d. pana ce comunica si ultimul element din circuit, dupa care procedura se reia. Conform acestei metode, detectoarele de incendiu sunt conectate in serie si adresele alocate detectoarelor corespund in ordine crescatoare cu dispunerea lor fizica in sistem.

2- Metoda adresabilitatii secventiale incepe prin lansarea pe linie a unui semnal de sincronizare, care are drept scop pregatirea detectoarelor pentru comunicatia cu centrala. Centrala trimite apoi pe linie impulsuri de ceas pentru adresare. La primul impuls de ceas al centralei isi comunica starea primul detector, la cel de-al doilea impuls al centralei isi comunica starea cel de-al doilea detector, s.a.m.d. pana cand toate detectoarele au fost baleiate si au comunicat starea. Ciclul se reia prin lansarea unui nou semnal de sincronizare.

3- Metoda alocarii de adrese numerice unice pentru fiecare element, consta in faptul ca fiecare detector raspunde apelului lansat de la centrala printr-un mesaj, al carui format contine adresa numerica si starea curenta a detectorului. Utilizarea unui astfel de format al mesajului asigura flexibilitate functionala maxima, dar numarul de caractere este mare; se mareste durata unui ciclu de apelare a detectoarelor, motiv pentru care se impun viteze mari de transmisie.

In cazul sistemelor adresabile, numarul detectoarelor conectate pe acelasi circuit de semnalizare este cu mult mai mare decat in cazul sistemelor clasice. Astfel, la unele sisteme adresabile se poate ajunge la 250 detectoare legate pe acelasi circuit de semnalizare, in timp ce la sistemele clasice acest numar se limiteaza la maxim 20 detectoare pe un circuit, pentru a se putea identifica totusi rapid locul incendiului.

Avantajele transmisiei numerice - spre deosebire de detectoarele de incendiu clasice, care ating in functionare doua stari distincte (starea de veghe si starea de alarma), la detectoarele de incendiu ca transmisie numerica a semnalului sunt posibile o serie de informatii suplimentare, care pot caractertiza mai amplu starea de functionare a instalatiei de semnalizare a incendiilor.

In functie de nivelul semnalului analogic furnizat de detector, se pot stabili anumite anomalii in functionarea detectorului. De exemplu, scaderea nivelului semnalului sub valoarea stabilita ca nivel de veghe poate fi cauzata de micsorarea sensibilitatii traductorului.

Deoarece decizia declansarii alarmei se ia la nivelul centralei, poate fi stabilit un nivel de prealarma, care sa avertizeze diminuarea sensibilitatii traductorului din componenta detectorului de incendiu. De asemenea, prin programarea centralei de semnalizare se poate introduce regimul de functionare diferentiat pentru zi si pentru noapte, fara a fi scoase din functiune detectoarele pe timpul zilei, atunci cand cladirile supravegheate sunt populate cu personalul care isi desfasoara activitatea normala. Spre exemplu, prin modificarea nivelurilor de alarma ce se impun in timpul zilei, in unele spatii protejate unde exista un nivel ridicat de fum provenit de la fumatori, nu se vor produce alarme false si nu mai este necesara deconectarea detectoarelor ziua in acele spatii protejate.

La unele instalatii de semnalizare a incendiilor, prin intermediul tehnicii de transmisie numerica, a fost posibila conectarea pe aceeasi linie atat a elementelor care initiaza alarma (detectoare, butoane), cat si a dispozitivelor de avertizare sirene, lampi de semnalizare

3. Detectoare de incendiu. Circuite electrice aferente

Detectoarele de incendiu [28] sunt elemente ale instalatiilor de semnalizare prin care se supravegheaza continuu sau la anumite intervale de timp un parametru fizic si/sau chimic asociat incendiului. In caz de incendiu, detectoarele declanseaza un semnal care este transmis la centrala prin intermediul circuitelor de legatura.

Circuitele electrice care fac legatura intre detectoarele de incendiu si centrala de semnalizare trebuie supravegheate astfel incat eventualele conditii de avarie ce pot apare sa fie detectate si anuntate.

Circuite de tipul 1

Acest tip de circuit, conform, face diferenta intre scurtcircuitul pe bucla (interpretat ca alarma) si bucla deschisa (interpretata ca avarie). Supravegherea circuitului se face prin trecerea unui curent mic prin cablajul instalatiei si prin dispozitivul capat de linie. Variatiile acestui curent de supraveghere sunt monitorizate de unitatea centrala de control, care poate indica conditii de alarma sau de avarie. Deschiderea unui circuit de acest tip va dezafecta toate dispozitivele electrice din aval.

Detectoarele automate de incendiu care sunt conectate in circuitele de tipul 1 sunt in general detectoare pe doua sau pe patru fire.

Detectoarele pe doua fire se alimenteaza din acelasi circuit al unitatii centrale pe care se raporteaza situatia de alarma. Din cauza acestei dependente, detectoarele pe doua fire trebuie testate si verificate din punctul de vedere al compatibilitatii.

Detectoarele pe patru fire (fig. 4) se alimenteaza pe o pereche de fire separata si, in general, transmit o alarma generand un scurtcircuit pe circuitul de initiere asociat. Deoarece nu se alimenteaza de la bornele buclei de initiere, compatibilitatea electrica este data de parametrii sursei de alimentare la care sunt conectate detectoarele. Supravegherea sursei de alimentare este posibila prin intermediul unui releu de supraveghere amplasat la capatul de linie. Cand tensiunea este prezenta, contactele releului capat de linie sunt inchise si conectate in serie cu dispozitivul capat de linie (rezistor capat de linie) din "spatele" ultimului dispozitiv de initiere. Pierderea tensiunii de alimentare in orice punct al circuitului de alimentare va genera decuplarea releului capat de linie si generarea unei conditii de avarie.

Fig. 4. Circuit de tipul 1 cu detectoare pe patru fire.

Fig. 5. Circuit de tipul 2 cu detectoare pe doua fire.

Circuite de tipul 2

Ca si circuitele din prima categorie si aceste tipuri de circuite realizeaza diferenta intre situatiile de scurtcircuit pe bucla si deschiderea circuitului de-a lungul buclei (fig. 5). Supravegherea se realizeaza prin monitorizarea nivelului de curenti prin dispozitivul capat de linie, care la circuitele de tipul 2 este plasat in unitatea centrala. Circuitul de tipul 2 porneste si se inchide in centrala automata. Acest tip de circuit necesita un minim de patru fire pe care se leaga detectoarele de incendiu. C‑entrala automata trebuie sa aiba capacitatea de a monitoriza circuitele de tipul 2. Circuitul suplimentar (optional) permite centralei monitorizarea circuitului de initiere de la ambele capete, chiar atunci cand se afla intr-o situatie de avarie datorata deschiderii buclei. Practic sunt doua circuite de initiere, astfel incat deschiderea unuia dintre ele nu impiedica monitorizarea buclei. Aceasta conditionare asigura tuturor dispozitivelor capacitatea de raspuns si de raportare a alarmei, in conditiile deschiderii buclei intr-un singur loc.

Problemele de compatibilitate semnalate la circuitele de tipul 1 sunt valabile si la circuitele de tipul 2.

Ca o concluzie a analizei celor doua tipuri de conectare, rezulta ca detectoarele folosite in instalatiile de alarmare la incendii care comanda dispozitive de stingere, se recomanda sa fie conectate pe circuite cu patru fire, deoarece detectoarele pot primi suficienta energie prin cele doua fire separate ale circuitului de alimentare a detectoarelor, incat sa poata comanda dispozitivele de stingere in cazul unei alarme. In cazul folosirii detectoarelor de fum legate pe doua fire, daca detectoarele sunt prevazute cu relee pentru comanda dispozitivelor de stingere se impune multa atentie deoarece este posibila solicitarea de mai multa energie decat poate furniza circuitul de initiere; aceasta situatie poate avea ca rezultat incapacitatea releului de a comanda echipamentul auxiliar la care este conectat.

Sistemele moderne de supraveghere si alarmare la incendii, datorita complexitatii centralelor automate, pot fi integrate in sistemele de gestiune tehnica a cladirilor si pot raspunde astfel exigentelor actuale de asigurare in cladiri a confortului si sigurantei ocupantilor.

4. Centrala adresabila anti-incendii MICRO - SAM (μ-SAM)

Centrala de semnalizare MICRO-SAM (MICRO-Supervizor Adresabil Multipunct),[1],[19] produsa in Romania de AUTOMATICA SA, poate constitui impreuna cu dispozitivele periferice un sistem de tip adresabil destinat supravegherii, detectarii si alarmarii in cazul apariatiei unor incendii in spatii inchise (fig. ).

Fig. Centrala MICRO-SAM cu echipamente periferice.

Dispozitivele periferice adresabile de catre centrala pot fi butoane de semnalizare, detectoare de fum, de flacara, de temperatura, sonerii si alte dispozitive de iesire legate la centrala prin linii de comunicatie pe doua fire.

Centrala μ-SAM respecta cerintele standardului britanic BS 5839-4/88, care a fost avizat de catre Inspectoratul General al Corpului Pompierilor Militari, pentru utilizarea in cadrul instalatiilor de avertizare a incendiilor.

Centrala permite realizarea a 4 linii circuite de semnalizare si pe fiecare dintre acestea se pot stabili 15 adrese distincte. Fiecare circuit de semnalizare permite conectarea atat a elementelor de initiere a alarmei cat si a elementelor de executie avertizare

Centrala μ-SAM indeplineste urmatoarele functii:

supravegheaza maxim 60 de zone (adrese), localizand rapid si exact aparitia unei stari anormale in oricare dintre acestea si afisand starea corespunzatoare pe display-ul centralei;

asigura alarmarea optica si acustica centralizat, local sau la distanta, in functie de programarea efectuata de catre utilizator;

asigura interfata cu operatorul sau cu un nivel ierarhic superior de automatizare in vederea verificarii resurselor, intretinerii/depanarii sistemului, precum si introducerii (modificarii) configuratiei aplicatiei.

Centrala este conceputa astfel incat in situatia nefunctionarii unitatii centrale, alarmarea unui detector de pe oricare din linii sa determine comanda directa a hupei sistemului.

Alimentarea cu energie electrica a centralei se efectueaza de la retea sau de la un acumulator incorporat in centrala, care functioneaza in regim tampon cu rezervare. Starea acumulatorului este semnalizata optic, independent de functionarea unitatii centrale.

Indicarea evenimentelor care au loc in sistem se efectueaza local pe un afisor cu patru caractere sintetizate prin sapte segmente, apartinand centralei, sau prin tiparire la o imprimanta conectata pe iesirea seriala RS-232 a centralei. Indicarea evenimentelor produse in sistemul de supraveghere se poate efectua si la distanta, datorita comunicatiei care se poate stabili intre centrala μ-SAM si un calculator la nivelul ierarhic superior. De asemenea, la distanta se poate comunica automat prin linie telefonica, folosind principiul comutarii circuitelor, dispozitivul de apel telefonic avand o capacitate de maxim patru numere abonati

Sistemul μ-SAM utilizeaza tehnica adresabilitatii secventiale. Interfetele sistemului au un ciclu de functionare care debuteaza cu alimentarea acestora, urmata de receptionarea semnalului de sincronizare de la centrala. Fiecare interfata care receptioneaza acest semnal va incarca in comparatorul de adrese numarator de tip 4193 propria adresa prestabilita hardware. Receptionarea in continuare a impulsurilor de ceas de catre toate interfetele conectate pe linie, va determina decrementarea numaratoarelor pentru adresare ale fiecarei interfete si, pe rand, numai cate un singur compartor de adrese va genera semnalul de egalitate. In acest mod, interfata in cauza va putea fi citita de catre centrala μ-SAM, precizandu-si starea in care se afla printr-un impuls de curent de durata variabila, dependenta de starea la momentul respectiv nivelul incendiului

Centrala de semnalizare se poate conecta in vederea comunicatiei cu un calculator PC aflat la nivelul ierarhic superior. Comunicatia intre centrala si calculator se efectueaza serial, cu o viteza de 2400 bauds, este de tip asincron si respecta standardul RS-232C.

Sensul transmisiei informatiei este de la centrala μ-SAM, aflata la nivelul inferior, catre calculatorul situat la nivelul superior. Este posibila transmisia informatiei si in sens invers, atunci cand centrala se programeaza de la nivelul calculatorului.

Distanta maxima dintre centrala μ-SAM si calculator poate fi de 15 m, atunci cand comunicatia se realizeaza conform standardului RS-232C. Daca situatia concreta dintr-o cladire impune comunicatia la distante mai mari, atunci se poate utiliza cea de-a doua iesire seriala a centralei, care foloseste standardul RS-485. La capatul dinspre calculator al cablului de comunicaþie se va utiliza un adaptor RS-485/RS-232 si distanta maxima poate fi de 1200 m.

Caracterele transmise de centrala si receptionate de calculator fig. 7. se obtin prin adaugarea la cei opt biti informationali codul ASCII al caracterului transmis a informatiei cadru, constituita dintr-un bit de START si un bit de STOP. Sincronizarea emitatorului cu receptorul are loc numai pe durata transmisiei unui caracter.

Fig. 7. Structura unui caracter transmis de la centrala catre calculator.

Aceeasi iesire seriala a centralei de semnalizare poate fi conectata si la o imprimanta, unde se tiparesc rapoarte despre starea sistemului de supraveghere si alarmare la incendii, in momentele semnificative de timp.

In regim de monitorizare, centrala μ-SAM transmite la calculator sau tipareste la imprimanta orice eveniment care se produce in sistem: alarme provenite de la butoane sau detectoare, intreruperi sau scurtcircuite in liniile de semnalizare cablate in cladirile sau spatiile supravegheate, intreruperea alimentarii centralei de la reteaua de 220V c.a., descarcarea acumulatoarelor, etc. Un exemplu de raport al centralei μ-SAM este prezentat in continuare.

4.1. Interfete

Centrala SAM transmite interfetelor adresabile mai multe comenzi: SINCRO, APEL, CITIRE si COMANDA. Primele doua comenzi utilizeaza modularea duratei de suprapunere peste tensiunea continua de alimentare a undei purtatoare de frecventa fixa generata de centrala. Ultimele doua semnale permit citirea informatiei de la interfata, respectiv transmiterea unei comenzi (active) catre aceasta, ambele utilizand variatia duratei lipsei purtatoarei susmentionate.

Ciclul de functionare debuteaza cu alimentarea interfetelor, urmat de transmiterea de catre -SAM a unui semnal de sincronizare SINCRO. Fiecare interfata care receptioneaza acest semnal va incarca in comparatorul de adrese (numarator tip 4193) adresa proprie, prestabilita, a acesteia. Receptionarea succesiva in continuare a semnalelor APEL de catre toate interfetele conectate pe linie va determina ca un singur comparator de adrese sa genereze semnul de egalitate si, in acest mod, interfata va putea fi CITITA de catre centrala -SAM. Interfata raspunde printr-un impuls de curent de durata variabila, dependenta de starea sa. Centrala interpreteaza acest semnal si decide daca se reia ciclul cu un alt semnal APEL transmis pe linie sau trimite comanda de actionare a iesirii.

In starea de veghe a detectorului clasic, conectat la interfata, acesta raspunde printr un plus de curent de durata corespunzatoare consumului absorbit de detector si rezistenta cap de linie a lui. In starea de alarmare a detectorului, curentul acestuia creste, crescand de asemenea si durata raspunsului catre -SAM. Verificarea corectitudinii declansarii detectorului se realizeaza de catre centrala printr-o COMANDA care determina interfata sa intrerupa alimentarea detectorului. Nedeclansarea imediata a acestuia permire centralei sa rejecteze alarmele false. De asemenea, netransmiterea pulsului de curent la momentul interogarii interfetei indica centralei o defectiune aparuta in aceasta.

Schema de principiu a intefetei este prezentata in figura 8.

Fig. 8. Schema bloc a interfetei

Legenda :

FEP - Formator Extractor de Purtatoare

FSC - Formator de Semnale si Comparator numeric serial

FSI - Formator de Semnal pentru intrari

FSO - Formator de Semnal pentru iesiri

Dispozitivele de iesire sunt in principiu relee bistabile care primesc comenzi de RESET la fiecare CITIRE si SET la fiecare COMANDA.

4.2. Schema bloc a centralei μ-SAM

A) Blocul nucleului numeric (NUN). Are functie de unitate centrala dotata cu WATCH DOG. Ruleaza, de asemenea, programe de bata (algoritmi, tabele) stocate intr-o memorie tip EPROM si memoreaza datele programate (introduse) de utilizator. Acestea se pot referi la:

- configuratia liniilor, zonelor si retranslatiilor;

- evenimentele survenite pe parcursul functionarii;

- calendar, numar de telefon, orarul personalului din spatiul supravegheat etc., date stocate intr-o memorie de tip RAM al carui continut este protejat la caderea alimentarii pentru minimum 72 ore.

Aceasta unitate centrala asigura, de asemenea, selectia comunicatiei cu celelalte blocuri si distribuirea semnalelor necesare functionarii acestora.

B) Blocul dialog linii (BDL). Are functia principala de interfatare a liniilor, permitand nucleului numeric sa dialogheze cu interfetele adresabile conectate pe linii.

C) Blocul tastatura si afisaj (BTA). Are rol de interfata utilizator, permitandu-i acestuia sa dialogheze cu μSAM.

D) Blocul comanda retranslatii si inchidere bucla (BRB) - asigura diverse comenzi externe.

Fig. 9. Schema bloc a centralei μ - SAM

Legenda :

BCS - Bloc Comunicatii Seriale    BSS - Bloc Surse si Supraveghere la avarii

NUN - Nucleu Numeric    BTA - Bloc Tastatura, Afisaj

BDL - Bloc Dialog de Linii CRB - Comanzi, Retranslatii si inchidere Bucla

E) Blocul comunicatii seriale (BCS) - asigura cuplarea μSAM cu alte sisteme: imprimanta, calculator, dispecerat etc.

F) Bloc sursa si supraveghere avarii (BSS) - asigura alimentarea blocurilor anterioare si supravegherea independenta de functionarea unitatii centrale a integritatii surselor de alimentare si izolarii sistemului fata de impamantare.

4.3. Caracteristici functionale

A)    4 linii a 15 puncte (zone) identificabile (prin adresa proprie) pe linie;

fiecarei adrese i se poate asocia unul dintre tipurile de dispozitive:

intrare: detector, buton manual;

- iesire: sonerie, stingator;

dispozitivele de intrare pot fi grupate diferit pentru comanda iesirilor;

fiecare zona este independenta si cuprinde:

un detector adresabil (printr-o interfata);

- maximum 10 detectoare clasice (neadresabile) sau curent maxim 1 mA consumat din interfata interconectata la acesta.

B)     8 retranslatii 24 V/250 mA supervizate de centrala:

generale:

Stari : Alarma, Defect

Actionari: Hupa, Telefon

centralizate:

4 iesiri programabile;

locale (aflate pe linii) programabile, optional alocabile din adresele zonelor;

C)    Interfata utilizator: tastatura si display pentru afisare:

Tip eveniment (incendiu, defect, blocare dispozitiv);

Nr. linie/adresa zone;

memorie de evenimente: maximum 1000 evenimente memorate pe principiul stivei in inel.

D)    4 regiuni de functionare:

- TEST - autotest resurse, intretinere/depanare sistem;

- PROGRAMARE - introducere (modificare) configuratie aplicatie;

- MONITORIZARE - supraveghere si alarmare (la evenimente);

- LISTARE - afisare (listare) de evenimente produse intr-o perioada anterioara programata (maximum un an).

Al treilea regim este prioritar fata de celelalte, iar al doilea are, optional, parola pentru acces.

E)     Interconectari externe programabile cu:

- linie telefonica, automat in caz de alarma (4 numere);

- linie speciala RS 232 pentru imprimanta sau calculator (viteza 2400 bauds).

F)     - linia de comunicatie cu interfetele: maximum 500 m (ecranat);

- linia de conectare cu detectoarele clasice: maximum 50 m (neecranat);

- sectiunea maxima admisa in conector 1,2 mm²;

- alimentare:

principala 220 Vca (-15 )/100VA;

rezerva (incorporata) 24 Vcc (-15 )/10Ah;

- autonomie:

24 h pentru centrala;

72 h pentru memorare evenimente;

- gabarit 390 x 280 x 135 mm;

- greutate 20 kg (cu acumulatoare).

4.4. Panoul operator

Echipamentul pus in stare de functionare (LED-ul PREZENTA TENSIUNE) poate fi intr-unul din cele patru regimuri: TESTARE, PROGRAMARE, MONITORIARE, LISTARE; identificarea regimului curent se face prin LED-ul corespunzator activat (TEST., PROG., MON., LIST.). Comutarea regiunilor se face succesiv prin actionarea tastei M, ultimului regim succedandu-i primul (in inel).

Cele patru regimuri au prioritati egale: intrarea sau iesirea dintr-un anumit regim se poate face numai prin actionarea tastei M de catre operator.

La cuplarea tensiunii de alimentare, sistemul intra automat in regimul TESTARE. Dupa trecerea testelor specifice acestui regim se poate intra in oricare alt regim prin tastare M.

Daca dupa trecerea testelor specifice regimului TESTARE nu se actioneaza nici o tasta timp de aproximativ 4 minute, sistemul trece automat in regimul MONITORIZARE. Aceasta regula este valabila si in cazul in care sistemul este intr-unul din regimurile PROGRAMARE sau LISTARE.

Prin intermediul afisajului se efectueaza schimbul de mesaje intre operator si centrala. Fiecarui regim ii sunt specifice anumite mesaje.

Urmatoarele semnalizari optice pe LED-uri sunt caracteristice regimului MONITORIZARE:

ALARMA MULTIPLA

DEFECT/BLOCARE

ANULARE SONOR

BLOC./DEBLOC. HUPA & TEL.

Restul semnalizarilor optice pe LED-uri sunt independente de oricare regim (si necontrolate de unitatea centrala). Acestea sunt:

PREZENTA TENSIUNE - indica prezenta tensiunii de alimentare (retea sau rezerva) in sistem.

CADERE RETEA - indica lipsa retelei 220 V c.a. sau intreruperea fuzibilului de retea.

BATERIE - indica lipsa alimentarii de rezerva sau arderea fuzibilului de pe 24 V, scaderea tensiunii bateriei.

INCARCATOR - indica defectarea sistemului de incarcare al alimentarii de rezerva.

BATERIE - indica prezenta tensiunii bateriei.

IZOLATIE +/- - indica si identifica prin doua LED-uri distincte deteriorarea izolatiei de linie.

Semnalizarea acustica centralizata (de pe centrala) este specifica tipului de eveniment (incendiu, defect, blocare de dispozitiv) si are doua niveluri: intens si de atentionare (beep).

Tastatura este operativa in orice regim de lucru. Semnificatia si functiile tastelor au fost prezentate anterior.

4.5. Programarea centralei

Trecerea in regimul PROGRAMARE se face prin actionarea tastei M. Intrarea centralei in acest regim este semnalizata optic prin aprinderea LED-ului corespunzator (PROG) de pe panoul operator, concomitent cu aparitia pe afisaj a cuvantului Cod in alternanta cu simbolul "8'8'8'8". Semnificatia acestei secvente consta in aceea ca, pentru a intra efectiv in regimul de programare, este necesara introducerea de la tastatura a codului (parolei) centralei.

Daca nu se actioneaza nici o tasta timp de aproximativ 4 minute, sistemul trece automat in regimul MONITORIZARE. Aceasta regula este valabila si pentru celelalte regimuri: TEST. si LIST.

Introducerea Codului (Parola) Centralei. Acest cod reprezinta o masura de precautie care permite accesul la programarea echipamentului doar pentru personalul autorizat. Codul este un munar format din partu cifre, fiecare cifra fiind un numar cuprins intre 0 - 9. Codul nu este vizibil pe afisaj in timpul tastarii acestuia. Fiecare cifra introdusa de la tastatura va face ca din simbolul "8'8'8'8" fiecare element sa fie inlocuit cu un blank (element de afisare stins).

Dupa introducerea codului corect si validarea lui, centrala trece automat in subregimul programare stare linii si tipuri de supraveghere

Programarea propriu-zisa a centralei. Regimul PROGRAMARE al centralei este organizat pe mai multe subregimuri, fiecare dintre acestea avand ca scop introducerea unor date referitoare la:

- dispozitivele de sesizare si limitare (stingere) a incendiului;

- apelul unor numere de telefon in caz de incendiu;

- calendar si ceas, pentru contabilizarea in timp a evenimentelor;

- programul de activitate zilnica si saptamanala a obiectivului supravegheat;

- nivelul de alarmare (atentionare) generat de echipament in caz de incendiu;

- stabilitatea (eventual modificarea) codului (parolei) centralei;

- adresa centralei, in cazul utilizarii ei intr-o retea de centrale supravegheata printr-un calculator.

Regimul "monitorizare". Trecerea in regimul MONITORIZARE se poate face in doua moduri:

- manual, prin actionarea tastei M;

- automat, prin regimurile TEST (dupa afisarea mesajului PASS), PROGRAMARE si LISTARE, daca intre doua testari succesive se depaseste un interval de timp de aproximativ cinci minute.

La aparitia unui eveniment in sistem, centrala afiseaza un mesaj in alternanta cu localizarea evenimentului. De exemplu, mesajul FOC/A'g'yz semnifica alarma foc in grupul (g) data de adresa (yz) din grup, iar mesajul dEF/d'g'yz semnifica defect in grupul (g) dat de dispozitivul cu adresa (yz) din grup.

In cazul defectelor multiple se va afisa doar defectul cu prioritatea cea mai mare. Pentru depistarea tuturor defectelor multiple aparute, acestea se pot afisa in modul LIST.

Defectele referitoare la retranslatii sunt sesizabile astfel:

in starea de veghe sunt sesizabile si afisate numai intreruperile;

in starea de alarma de incendiu se pot sesiza scurtcircuitele pe iesirile retranslatiilor (prin LED-ul DEFECT), dar nu pot fi afisate explicit (prioritate avand mesajele de FOC).

Prezenta unui eveniment in sistem este intotdeauna insotita de o semnalizare acustica specifica:

a)          semnal sonor specific alarmei de incendiu: intens si continuu. In acest caz se actioneaza buzzerul si hupa;

b)          semnalul sonor specific de defect: intens si intermitent. In acest caz se actioneaza buzzerul;

c)          semnalul sonor specific starii de actionare: intermitent si de intensitate redusa (beep). In acest caz se actioneaza buzzerul care emite un beep (nivel de atentionare) la interval de aproximativ opt secunde.

Regimul "listare". In acest regim echipamentul furnizeaza informatii referitoare la evenimentele care au avut loc in sistem (alarme, defecte, blocari, revenire la normal) in ultimele douasprezece luni de la data curenta. Aceste informatii contin data, ora si, eventual, dispozitivul care a generat evenimentul.

Informatiile pot fi obtinute direct pe afisajul centralei sau prin intermediul unei imprimante, centrala putand memora maxim o mie de evenimente.

5. Integrarea unui sistem de supraveghere si alarmare la incendii intr-o structura de gestiune tehnica a cladirilor

Pornind de la structurile sistemelor total integrate de conducere utilizate pentru conducerea proceselor in cladirile moderne (inteligente), se propune o structura de sistem integrat si distribuit [16] pentru gestiunea tehnica a cladirilor (fig. 10.).

Orice cladire moderna de dimensiuni medii si mari, de o anumita importanta sociala (hoteluri, spitale, scoli, cladiri administrative, centre de afaceri, etc.), trebuie dotata minimal cu instalatie de incalzire, instalatie impotriva patrunderii prin efractie si pentru controlul accesului, instalatie de supraveghere si alarmare la incendii si in anumite cazuri (hoteluri, spitale) cu instalatie de asigurare si monitorizare a serviciilor in camere sau saloane.

Fig. 10. Sistem integrat si distribuit pentru gestiunea tehnica a cladirilor.

In mod obisnuit, un calculator PC este capabil sa comunice serial pe patru porturi. Din acest motiv, in structura propusa calculatorul comunica cu doua echipamente specilizate (anti-efractie si supraveghere incendii), cu un automat programabil puternic (configurat incat sa asigure conduceri secventiale, reglari, comunicatii) si cu o retea locala de automate programabile (exemplu reteaua PROFIBUS). Reiese astfel ca un calculator PC obisnuit poate fi plasat la nivelul supraveghere si gestiune al unui sistem ierarhizat cu un grad ridicat de complexitate pentru cladiri, cum ar fi de exemplu hoteluri, spitale, scoli, etc.

Calculatorul PC de la nivelul supraveghere/gestiune este conectat in reteaua automatelor programabile de la nivelul automatizare si prin folosirea unui software adecvat, poate monitoriza asigurarea tuturor functiilor in cadrul cladirii, cat si interventia in timp real la eventualele evenimente de orice natura pe oricare nivel al cladirii.

Mergand mai departe si detaliind sistemul de supraveghere si alarmare la incendii, schema acestuia ar arata ca in fig. 11. Sistemul are in componenta sa o centrala μ-SAM aflata pe nivel ierarhic inferior, iar pe nivelul ierarhic superior se gaseste un calculator PC.

Fig. 11. Structura sistemului ierarhizat realizat cu μ-SAM.

In figura 11. s-au folosit urmatoarele notatii:

I₁, I₂,,I₁₅ interfetele adresabile ale detectoarelor de incendiu;

D₁, D₂,,D₁₅ detectoarele de incendiu.

Pentru a putea receptiona mesajele transmise de catre centrala de semnalizare, calculatorul de la nivelul supraveghere gestiune utilizeaza un soft de programare Kit, completat cu un driver specializat pentru comunicatie cu μ-SAM.

Sistem realizat cu mai multe centrale μ-SAM conectate in retea

Daca dimensiunile sau alte particularitati ale cladirilor supravegheate la incendii, impun utilizarea a mai mult de patru linii de semnalizare cu un total de butoane si detectoare mai mare de 60 elemente, atunci se poate opta pentru solutii cu mai multe centrale μ-SAM conectate in retea. Se accentueaza in acest mod caracterul distribuit al sistemului de supraveghere si alarmare la incendii. Structura unui sistem care utilizeaza centrale μ-SAM conectate in retea si un calculator la nivelul ierarhic superior este prezentata in figura 12.

Comunicatia in reteaua centralelor μ-SAM se efectueaza conform standardului serial RS-485, pentru care centrala are iesire speciala. La calculator este necesara prevederea convertorului RS-232 RS-485.

In ceea ce priveste protocolul care trebuie sa stea la baza comunicatiei in retea, in momentul actual producatorul nu ofera nici o solutie. Pentru atingerea acestui obiectiv, centrala dispune de resursele hardware necesare. Ramane de conceput programul de comunicatie pe baza protocolului fixat si inscrierea lui in memoria EPROM destinata acestui scop.

Fig. 12. Sistem ierarhizat cu mai multe centrale μ-SAM conectate in retea.

Protocolul de comunicatie PROFIBUS nu poate fi adoptat in acest caz, deoarece reprezinta o solutie mult prea complicata pentru resursele hardware ale centralei. Microprocesorul 80C32 din unitatea centrala a μ-SAM este suficient de ocupat cu activitatea de supraveghere si alarmare la incendii, pentru a prelua si sarcinile de comunicatie in retea. Un argument suplimentar ar fi ca automatele programabile APC 700, 701, 702 pot comunica conform protocolului PROFIBUS, deoarece dispun de un microprocesor 80C32 afectat special acestui scop, pe langa microprocesorul care rezolva sarcinile de automatizare obisnuite ale procesului.