RU2661759C1

RU2661759C1 - Ship device for fire detection

Info

Publication number: RU2661759C1
Application number: RU2017112790A
Authority: RU
Inventors: Игорь Владимирович Русаков
Original assignee: Игорь Владимирович Русаков
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2016-07-18
Publication date: 2018-07-19
Also published as: RU2017112790A

Abstract

FIELD: fire safety.

SUBSTANCE: invention relates to the pre-fire and fire situations on ships monitoring means. Device contains N monitoring devices 1, connected to the fire detectors 2 groups by the communication lines, control and annunciation panel 3, external annunciation activation device 4, annunciation backup devices 5, microprocessor 6 connected to the monitoring device 1, which outputs are controlled by the microprocessor 6 through the channels switch 7, are connected to the analog-to-digital converter 8 and to the microprocessor 6, to which annunciation backup devices 5 are connected to the control and annunciation panel 3 through the external ports, RS485 serial interface external port, external annunciation activation device 4, memory device (MD) 10 real time clock 9 is connected to the microprocessor 6 data bus. Monitoring device 1 includes in-series connected short-circuit protection unit 11 and the voltage modulator 12, current sensor 13 and the voltage adder 14, by the inputs connected to the current sensor 13 and to the short-circuit protection unit 11, the voltage modulator 12 and the current sensor 13 outputs are connected to the LAN through the microprocessor 6 controlled key devices 15.

EFFECT: technical result consists in the detection time reduction and increase in the fire detection reliability.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике контроля за предпожарными и пожарными ситуациями на судах, например в судовых помещениях.The invention relates to techniques for monitoring pre-fire and fire situations on ships, for example in ship premises.

Принцип работы таких устройств основан на преобразовании физических параметров окружающей среды (температура, задымленность и т.п.) соответствующими датчиками в сигналы для включения сигнализации (световой, звуковой и т.п.) при достижении параметров окружающей среды порога срабатывания датчиков.The principle of operation of such devices is based on the conversion of the physical parameters of the environment (temperature, smoke, etc.) by the corresponding sensors into signals to turn on the alarm (light, sound, etc.) when the environmental parameters reach the threshold of sensors.

Известна система пожарной сигнализации типа «Кристалл» (Техническое описание ВВ1.470.004 ТО), в которой сигналы по линиям связи (лучам) от датчиков, установленных на контролируемых объектах, поступают на устройства контроля и индикации их состояния, затем на устройства логической обработки и к устройству управления и сигнализации.A known fire alarm system of the type "Crystal" (Technical description BB1.470.004 TO), in which signals along communication lines (rays) from sensors installed on the monitored objects, are sent to monitoring and indication devices of their status, then to logical processing devices and to control and alarm device.

В качестве прототипа предлагаемого устройства выбрано судовое устройство обнаружения пожара по патенту RU №23012 на полезную модель, в котором для разделения сильноточных цепей нестабилизированного напряжения питания от слаботочных цепей управления введено устройство дистанционного включения и стабилизации напряжения.As a prototype of the proposed device, the ship’s fire detection device according to patent RU No. 23012 was selected for a utility model, in which a remote switching and voltage stabilization device was introduced to separate high-current circuits of unstabilized supply voltage from low-current control circuits.

Недостатком такого устройства является невысокая эффективность функционирования из-за отсутствия возможности точного определения места возникновения пожара и отсутствия возможности прогнозирования ситуации по факторам возникновения пожара.The disadvantage of this device is the low efficiency of operation due to the lack of the ability to accurately determine the location of the fire and the lack of the ability to predict the situation by the factors of the fire.

Задача, на решение которой направлено заявляемое в качестве изобретения техническое решение и технический результат от его использования заключается в повышении эффективности функционировании судового устройство обнаружения пожара за счет повышения достоверности обнаружения пожара и сокращения времени его обнаружения.The problem to which the technical solution claimed as an invention and the technical result from its use is directed is to increase the efficiency of the ship's fire detection device by increasing the reliability of fire detection and reducing the time of its detection.

Для решения поставленной задачи и обеспечения требуемого технического результата в судовое устройство обнаружения пожара (СУОП), содержащее N устройств контроля линий связи (лучей), подключенные входом-выходом к соответствующим группам пожарных извещателей, имеющих в своем составе датчики контроля состояния окружающей среды, устройство (панель) управления и сигнализации, устройство включения внешней сигнализации, выходы которого являются входами для подключения элементов внешней сигнализации, дублирующие устройства сигнализации, введены аналого-цифровой преобразователь, коммутатор каналов и микропроцессор, выходы которого подключены к соответствующим входам устройств контроля линий связи, выходы которых через коммутатор каналов, управляемый микропроцессором, подключены к аналого-цифровому преобразователю, который соединен с входом микропроцессора, к которому через внешние порты подключены устройство управления и сигнализации, дублирующие устройства сигнализации, внешний порт последовательного интерфейса, например типа RS485, а устройство включения внешних сигналов соединено входом-выходом шиной данных с микропроцессором.To solve the problem and ensure the required technical result, the ship’s fire detection device (FMSS) contains N communication line (ray) control devices connected by input / output to the corresponding groups of fire detectors, which include environmental monitoring sensors, a device ( control and alarm panel, an external alarm enable device, the outputs of which are inputs for connecting external alarm elements, duplicate alarm devices, An analog-to-digital converter, a channel commutator, and a microprocessor are given, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of communication line control devices, the outputs of which are connected via a microprocessor-controlled channel commutator to an analog-to-digital converter, which is connected to the microprocessor input, to which are connected via external ports control and signaling device, redundant signaling devices, an external serial interface port, for example, RS485 type, and an external signal switching device the signal is connected by the input / output data bus with a microprocessor.

В варианте выполнения устройства оно содержит часы реального времени и энергонезависимое запоминающее устройство, подключенные к шине данных микропроцессора, что позволяет хранить в энергонезависимой памяти журнал всех событий с привязкой ко времени и возможностью их копирования на внешний накопитель с целью анализа событий при чрезвычайных происшествиях.In an embodiment of the device, it contains a real-time clock and non-volatile storage device connected to the microprocessor data bus, which allows you to store a log of all events in a non-volatile memory with a time reference and the ability to copy them to an external drive in order to analyze events in emergency situations.

Устройство контроля линии связи включает в себя последовательно соединенные блок защиты от короткого замыкания и модулятор напряжения, датчик тока и сумматор напряжения, входы которого подключены соответственно к выходу датчика тока и блока защиты от короткого замыкания, а выход является входом для соединения с коммутатором каналов, другой вход модулятора напряжения является входом для подключения к выходу микропроцессора, при этом выходы модулятора напряжения и датчика тока через устройства переключения, управляемые микропроцессором соединены с линией связи соответствующего луча.The communication line monitoring device includes a series-connected short-circuit protection unit and a voltage modulator, a current sensor and a voltage combiner, the inputs of which are connected respectively to the output of the current sensor and short-circuit protection unit, and the output is an input for connecting to a channel switch, another the input of the voltage modulator is an input for connecting to the output of the microprocessor, while the outputs of the voltage modulator and current sensor through switching devices controlled by the microprocessor ohms are connected to the communication line of the corresponding beam.

Сущность СУОП поясняется рисунками, где изображено: на фиг. 1 - общая структурная схема устройства; на фиг. 2 - упрощенная структурная схема устройства контроля линии связи; на фиг. 3 - схема электрическая устройства контроля линии связи.The essence of the SUOP is illustrated by drawings, which depict: in FIG. 1 is a general block diagram of a device; in FIG. 2 is a simplified block diagram of a communication line monitoring device; in FIG. 3 is an electrical diagram of a communication line monitoring device.

СУОБ содержит N устройств контроля (УК) 1, линиями связи (ЛС) подключенные входом-выходом к соответствующим группам извещателей пожара (ИП) 2 (включающие датчики контроля состояния окружающей среды), панель управления и сигнализации (ПУ) 3, устройство включения внешней сигнализации (УВС) 4, выходы которого являются входами для подключения элементов внешней сигнализации, дублирующие устройства сигнализации 5, микропроцессор 6, коммутатор каналов 7 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, выходы микропроцессора 6 подключены к соответствующим входам устройств контроля линий связи 1, выходы которых через коммутатор каналов 7, управляемый микропроцессором 6 (один из выходов микропроцессора подключен к управляющему входу коммутатора 7), подключены к аналого-цифровому преобразователю 8, который соединен с входом микропроцессора 6, к которому через внешние порты подключены панель управления и сигнализации 3, дублирующие устройства сигнализации 5, внешний порт последовательного интерфейса, например RS485, а устройство включения внешней сигнализации 4 соединено входом-выходом шиной данных с микропроцессором 6. Часы реального времени 9 и энергонезависимое запоминающее устройство (ЗУ) 10 подключены к шине данных микропроцессора 6.The FMSS contains N control devices (CC) 1, communication lines (LAN) connected by input-output to the corresponding groups of fire detectors (IP) 2 (including sensors for monitoring the state of the environment), a control and alarm panel (PU) 3, an external alarm enable device (UVS) 4, the outputs of which are inputs for connecting external signaling elements, duplicating signaling devices 5, microprocessor 6, channel switch 7 and analog-to-digital converter (ADC) 8, the outputs of microprocessor 6 are connected to the corresponding the moves of the control devices for communication lines 1, the outputs of which are through a channel switch 7, controlled by a microprocessor 6 (one of the outputs of the microprocessor is connected to the control input of the switch 7), connected to an analog-to-digital converter 8, which is connected to the input of the microprocessor 6, to which through external ports the control and signaling panel 3, redundant signaling devices 5, an external port of the serial interface, for example RS485, are connected, and the external signaling device 4 is connected by an input-output data bus x microprocessor 6. Real-time clock 9 and the nonvolatile memory device (memory) 10 are connected to the microprocessor data bus 6.

Устройство контроля линий связи 1 включает в себя последовательно соединенные блок защиты от короткого замыкания 11 (на вход которого подается питание через фильтр ЭМС-электромагнитной совместимости) и модулятор напряжения 12, датчик тока 13 и сумматор напряжения 14, входы которого подключены соответственно к выходу датчика тока 13 и блока защиты от короткого замыкания 11, а выход является входом для соединения с коммутатором каналов 7, другой вход модулятора напряжения 12 является входом для подключения к выходу микропроцессора 6, при этом выходы модулятора напряжения 12 и датчика тока 3 через ключевые устройства 15, например реле, управляемые микропроцессором 6 для включения/отключения луча, и фильтры ЭМС соединены с соответствующей линией связи 2. Реле обеспечивает включение/отключение луча, его контакты в разомкнутом состоянии обеспечивают гальваническую развязку луча в выключенном состоянии от СУОП для возможности безопасного проведения работ с оборудованием луча и обеспечения максимальной сохранности СУОП от внешних воздействий при обслуживании системы и др. опасных работах на судне.The control device for communication lines 1 includes a series-connected short-circuit protection unit 11 (the input of which is supplied with power through an EMC filter) and a voltage modulator 12, a current sensor 13 and a voltage combiner 14, the inputs of which are connected respectively to the output of the current sensor 13 and the short-circuit protection unit 11, and the output is an input for connecting to a channel 7 switch, the other input of voltage modulator 12 is an input for connecting to the output of microprocessor 6, while voltage modulator 12 and current sensor 3 through key devices 15, for example, relays controlled by microprocessor 6 to turn on / off the beam, and EMC filters are connected to the corresponding communication line 2. The relay provides on / off of the beam, its contacts in the open state provide galvanic isolation the beam in the off state from the control system for safe operation of the equipment with the beam and to ensure maximum safety of the control system from external influences when servicing the system and other dangerous work tach on the ship.

Узлы и блоки СУОП могут быть выполнены с использованием известных элементов электронной техники: УК выполнено согласно электрической схеме на фиг. 3; ИП 2 содержит камеру измерения концентрации дыма (датчик дыма), датчик температуры типа KTY81-210, управление выполнено на микроконтроллере ATMega 48 фирмы Atmel; ПУ 3 представляет собой панель оператора, имеющую в составе клавиатуру, дисплей, микроконтроллер ATMega 128 фирмы Atmel; устройство включения внешней сигнализации 4 выполнено на микроконтроллере ATMega 48 фирмы Atmel, микросхемах ULN2003AI и реле TR5V Nianbo; дублирующие устройства 5 представляют собой панели оператора, имеющие в своем составе клавиатуру, дисплей, микроконтроллер ATMega 128 фирмы Almel; микропроцессор 6 выполнен на базе микропроцессора STM32F103 фирмы STM, имеющий в своем составе коммутатор каналов 7 и АЦП 8; часы 9 выполнены на микросхеме PCF8563 фирмы NXP; ЗУ 10 выполнено на микросхеме АТ24С128 фирмы Atmel.Units and blocks of a control system can be made using well-known elements of electronic technology: the AC is made according to the electric circuit in FIG. 3; IP 2 contains a smoke concentration measuring chamber (smoke sensor), a temperature sensor of the type KTY81-210, control is performed on an Atmel ATMega 48 microcontroller; PU 3 is an operator panel, comprising a keyboard, display, and Atmel ATMega 128 microcontroller; an external alarm switching device 4 is made on an Atmel microcontroller ATMega 48, ULN2003AI microcircuits, and a Nianbo TR5V relay; backup devices 5 are operator panels comprising a keyboard, a display, an Almel microcontroller ATMega 128; microprocessor 6 is made on the basis of STM32F103 microprocessor manufactured by STM, which incorporates a channel switch 7 and an ADC 8; hours 9 are made on a NXP PCF8563 chip; The memory 10 is made on the AT24C128 chip from Atmel.

Устройство работает следующим образом. После подачи напряжения питания основного или аварийного на судовое устройство обнаружения пожара микропроцессор 6 на выходах формирует сигналы (команды) для включения N лучей (луч - это совокупность всех участков данной линии связи и всех извещателей пожарных, подключенных к ней) и сигнал запроса датчиков первого луча, он поступает на вход УК 1₁, с выхода которого сигнал запроса поступает в ЛС на ИП1₁, …, ИП1_M, которые приняв сигнал запроса передают ответ в соответствии с протоколом обмена на УК-1₁ с выхода которого он поступает через коммутатор каналов 7 на вход АЦП 8. С выхода АЦП цифровой сигнал поступает на микропроцессор 6 для расшифровки в соответствии с протоколом обмена и последующей обработки. Подобным образом производится последовательный опрос состояния ИП всех N лучей. При определении микропроцессором 6 состояния какого-либо из ИП как «Тревога» или «Неисправность», соответствующая команда передается микропроцессором 6 по внутренней шине данных (ВШД) к УВС 4 для включения устройств внешней сигнализации и в ЗУ 10 для сохранения события, вместе с событием в ЗУ 10 сохраняется значение времени и даты события, полученные по ВШД от ЧРВ 9. Одновременно от микропроцессора через внешние порты передается команда события и значение времени для сигнализации и индикации на ПУ 3 и на дублирующие устройства сигнализации 5, а также для передачи команды в другие внешние судовые системы регистрации событий (регистратор данных рейса, системы аварийно-предупредительной сигнализации и т.п.) через внешний порт последовательного интерфейса, например RS485. ПУ 3 служит также для просмотра списка событий, управления включением/выключением СУОП, включением/выключением лучей для технического обслуживания, выключения внутренней и внешней сигнализации с помощью клавиатуры ПУ, формируя микроконтроллером ПУ команду, которая передается на внешний порт СУОП и по ВШД поступает на микропроцессор 6, который на выходах формирует команды включения/выключения лучей, передаст команду на отключение внешней сигнализации, а также формирует команды подтверждения о включении/выключении СУОП или лучей, которая по ВШД поступает на внешние порты для передачи данных о состоянии СУОП на дублирующие устройства сигнализации 5, ПУ 3 и на внешние порты судовых систем регистрации событий.The device operates as follows. After supplying the main or emergency power supply to the ship’s fire detection device, the microprocessor 6 generates signals (commands) at the outputs to turn on N beams (a beam is a combination of all sections of a given communication line and all fire detectors connected to it) and a request signal from the sensors of the first beam , it arrives at the input of UK 1 ₁ , from the output of which the request signal is sent to the LAN at IP1 ₁ , ..., IP1 _M , which, upon receiving the request signal, transmit a response in accordance with the exchange protocol to UK-1 ₁ from the output of which it comes through the switch channel ator 7 to the ADC input 8. From the ADC output, the digital signal is fed to the microprocessor 6 for decryption in accordance with the exchange protocol and subsequent processing. Similarly, a sequential interrogation of the state of the IP of all N rays is performed. When the microprocessor 6 determines the state of any of the IPs as “Alarm” or “Fault”, the corresponding command is transmitted by the microprocessor 6 via the internal data bus (ID) to the UVS 4 to turn on the external alarm devices and to the memory 10 to save the event, together with the event in the memory 10, the value of the time and date of the event received by IDP from the CRV 9 is stored. At the same time, the event command and the time value for signaling and indication to the control panel 3 and to the backup signaling devices 5 are transmitted from the microprocessor through external ports and also for transmitting a command to other external shipboard event registration systems (voyage data recorder, alarm systems, etc.) through an external serial interface port, for example RS485. The control unit 3 also serves to view the list of events, control the on / off control system, turn on / off the beams for maintenance, turn off the internal and external alarms using the control panel keypad, forming a command by the control microcontroller, which is transmitted to the external control system port and is transmitted to the microprocessor via the ID gate 6, which at the outputs generates on / off beams commands, sends a command to turn off the external alarm, and also generates confirmation commands for turning on / off the control system or beams, which I by the HFS arrive at external ports for transmitting information about the status of the control system to the backup signaling devices 5, PU 3 and to the external ports of the ship's event registration systems.

При варианте исполнения СУОП со структурой выполнения УК 1, приведенной на фиг. 2-3, УК позволяет получать не только сигналы от срабатывания датчиков ИП 2, по и получать микропроцессору 6 от датчиков адресных извещателей пожара, используя протокол обмена информацией, измеренные ими параметры (величины) среды в контролируемых объектах (помещениях), обеспечивая при этом быструю защиту от короткого замыкания цепей, повышая эффективность функционирования СУОП.In an embodiment of a control system with the execution structure of CC 1 shown in FIG. 2-3, CC allows you to receive not only signals from the operation of the IP 2 sensors, but also to receive the microprocessor 6 from the sensors of the addressable fire detectors, using the information exchange protocol, their measured parameters (values) of the medium in the controlled objects (rooms), while ensuring fast protection against short circuits, increasing the efficiency of functioning of the control system.

Для этого в УК 1 реле 16 включается по команде микропроцессора 6, после чего модулятором формируется (путем модуляции напряжения питания луча Еп) необходимая для получения устойчивого обмена данными соотношением полезный сигнал/помеха на входе приемника в ИП величина амплитуды сигнала запроса (выбираемая изменением количества диодов модулятора), при этом незначительная часть тока луча притекает через шунт Rш, который обеспечивает формирование необходимой длительности фронтов сигнала запроса при любом количестве ИП 2 в луче. Ток протекает через датчик тока 13, на выходе которого выделяется напряжение, пропорционально протекающему через него току, которое через сумматор 14 поступает на соответствующий номеру луча вход коммутатора каналов 7 и далее на АЦП 8.To do this, in UK 1, relay 16 is turned on at the command of microprocessor 6, after which the modulator forms (by modulating the supply voltage of the beam Ep) the value of the signal amplitude of the request signal (selected by changing the number of diodes modulator), while an insignificant part of the beam current flows through the shunt Rш, which ensures the formation of the required duration of the edges of the request signal for any number of IP 2 in the beam. The current flows through the current sensor 13, the output of which is allocated a voltage proportional to the current flowing through it, which through the adder 14 enters the input of the channel 7 switch and then to the ADC 8 through the adder 14.

Переменная составляющая выходного напряжения датчика тока 13 является информационной командой от ИП, а постоянная составляющая выходного напряжения служит для измерения величины тока в луче, и в случае превышения его нормального значения с помощью реле 16 производит отключение оборудования луча. При КЗ в луче с большими величинами токов необходимое быстрое отключение оборудования луча производит блок защиты от КЗ 11: при значительном увеличении тока на выходе датчика тока блока защиты от КЗ И формируется напряжение, которое поступает на вход его триггера, на выходе которого формируется и сохраняется до отключения луча сигнал отключения, после чего ключ блока защиты от КЗ 11 разрывает цепь питания луча. С выхода триггера напряжение через сумматор 14, коммутатор каналов 7 поступает на АЦП 8, а далее микропроцессор 6 формирует команду на отключение данного луча.The variable component of the output voltage of the current sensor 13 is an information command from the transmitter, and the constant component of the output voltage serves to measure the magnitude of the current in the beam, and if its normal value is exceeded, using the relay 16, the beam equipment is turned off. In case of short circuit in a beam with large currents, the necessary quick shutdown of the beam equipment is performed by the short circuit protection unit 11: with a significant increase in current at the output of the current sensor of the short circuit protection block And voltage is generated that goes to the input of its trigger, at the output of which it is formed and stored until turn off the beam shutdown signal, after which the key of the protection block from KZ 11 breaks the power supply circuit of the beam. From the output of the trigger voltage through the adder 14, the switch channel 7 is supplied to the ADC 8, and then the microprocessor 6 generates a command to turn off this beam.

Фильтры ЭМС устройств контроля 1 служат для обеспечения электромагнитной совместимости с другими судовыми устройствами, а именно для ослабления радиочастотных помех от УОП в ЛС, через которые могут излучаться и создавать помехи другим судовым устройствам, также ослабляют влияние помех от других судовых устройств наводимых на ЛС, которые могут мешать работе СУОП.EMC filters of monitoring devices 1 serve to ensure electromagnetic compatibility with other ship devices, namely, to reduce radio frequency interference from OOP in drugs through which other ship devices can radiate and interfere, also weaken the effect of interference from other ship devices induced on drugs that may interfere with the operation of the OPS.

Таким образом, предлагаемым судовым устройством обнаружения пожара обеспечивается повышенная эффективность функционирования за счет повышения достоверности обнаружения и прогнозирования пожароопасных ситуаций путем применения пожарных извещателей адресного типа (что позволяет точно определять место возникновения пожара), имеющих в составе камеру измерения концентрации дыма (датчик дыма) и/или датчик температуры, которые позволяют измерять текущее состояние окружающей среды, что обеспечивается протоколом обмена между извещателями и микропроцессором и вычислительными возможностями микропроцессора, вследствие чего происходит уменьшение времени реагирования обслуживающего персонала на развитие пожароопасной ситуации и возможности прогнозирования ситуации по факторам возникновения пожара.Thus, the proposed ship’s fire detection device provides increased efficiency of operation by increasing the reliability of detection and prediction of fire hazard situations by using address-type fire detectors (which makes it possible to accurately determine the location of a fire) that have a smoke concentration measuring chamber (smoke detector) and / or a temperature sensor that allows you to measure the current state of the environment, which is provided by the exchange protocol between the detectors and both the microprocessor and the computing capabilities of the microprocessor, as a result of which there is a decrease in the response time of the maintenance personnel to the development of a fire hazard situation and the possibility of predicting the situation by factors of a fire.

Claims

1. A ship fire detection device containing N communication line monitoring devices connected by input / output to respective groups of fire detectors with environmental monitoring sensors, an analog-to-digital converter, a channel switch and a microprocessor, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of communication line monitoring devices the outputs of which are connected via a microprocessor-controlled channel switcher to an analog-to-digital converter that is connected to the microprocessor input to which control and signaling devices, duplicate signaling devices, an external port of a serial interface, for example, type RS485, are connected through external ports, and an external signal switching device is connected by a data bus input / output with a microprocessor, characterized in that each communication line monitoring device includes a series connected short-circuit protection unit and voltage modulator, current sensor and voltage combiner, the inputs of which are connected respectively to the output of the current sensor and unit protection against short circuit, and the output of the control device for communication lines is connected to the channel switch, the other input of the voltage modulator is connected to the output of the microprocessor, while the outputs of the voltage modulator and current sensor through the switching devices controlled by the microprocessor are connected to the corresponding communication line.

2. The ship’s fire detection device according to claim 1, characterized in that it contains a real-time clock and non-volatile memory connected to the microprocessor data bus.