ИССЛЕДОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ ПОВЫШЕНИЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ АВТОМАТИКИ

Аннотация. Настоящая статья посвящена исследованию критериев повышения отказоустойчивости системы противопожарной автоматики. В статье произведен анализ наиболее вероятных отказов систем противопожарной автоматики, причин их возникновения, формирование критериев отказоустойчивости системы противопожарной автоматики, а также исследование вопросов применения средств автоматизации для повышения отказоустойчивости системы противопожарной автоматики.

Abstract. This article is devoted to the study of criteria for increasing the fault tolerance of the fire automation system. The article analyzes the most probable failures of fire-fighting automation systems, the causes of their occurrence, the formation of criteria for fault tolerance of the fire-fighting automation system, as well as the study of the use of automation tools to increase the fault tolerance of the fire-fighting automation system.

Ключевые слова: отказоустойчивость, системы противопожарной автоматики, критерии, надежность, отказы, автоматизация, информационные системы.

Keywords: fault tolerance, fire-fighting automation systems, criteria, reliability, failures, automation, information systems.

В настоящее время в большинстве зданий имеются системы противопожарной автоматики, например, пожарная сигнализация. Одна из важнейших задач совершенствования систем противопожарной автоматики – это минимизация вероятности их ложных срабатываний, которые в настоящее время являются серьёзной проблемой, а также отказов систем. Систематические отказы систем и ложные срабатывания, как правило, приводят к тому, что установку отключают, или пытаются сымитировать её нормальную работу, вводя в заблуждение обслуживающий персонал и ответственных за пожарную безопасность объекта [1].

Цель исследования – формирование критериев повышения отказоустойчивости системы противопожарной автоматики.

Под отказом работоспособности понимают переход механизма или системы на более низкий уровень эффективности. Он определяется соответствием списку и объему функций, выполнение которых ожидается от системы или механизма. Эта статья посвящена различным видам отказов систем противопожарной автоматики (СПА) и их отличительным особенностям [4].

СПА иногда отказывают, это неоспоримый факт. В зависимости от причин и разновидностей сбоев выделяют три периода.

Первый из них – приработка или обкатка системы. Для установок пожарной сигнализации он составляет 1-2 месяца, установки пожаротушения обкатываются в течение 6-12 месяцев. Среди причин отказов в этот период наиболее распространены ошибки конструктивного характера, производственный брак, нарушение правил эксплуатации.

Непосредственная эксплуатация автоматических пожарный систем длится от 5-6 до 15-20 лет. На этом этапе причины отказов в основном индивидуальны и зависят от особенностей эксплуатации и обслуживания систем.

Все отказы можно разделить на две большие группы [2]:

– явные – легко заметить визуально или по показаниям приборов и быстро исправить;

– неявные – можно заметить только в процессе упреждающих ремонтных работ или проверки работоспособности. Такие отказы, как правило, приводят к недостаточному выполнению или полной неспособности автоматики выполнять возложенные на нее функции.

Для повышения надежности СПА необходимо применение наиболее современных элементов систем автоматизации.

Обобщенная модель системы автоматического управления, изображенная на рисунке 1, предусматривает дефрагментацию программного обеспечения системы на совокупность приложений, которые выполняют необходимые функции системы автоматизации, и среду взаимодействия, которая обеспечивает корректную работу приложений.

Рисунок 1. Концептуальная модель системы управления

При построении автоматизированных систем применяется иерархический принцип формирования структуры. Большинство систем автоматизации включает в свой состав три основных уровня: нижний, средний и верхний. Трехуровневая модель автоматизированной системы представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Принципиальная схема трехуровневой модели управления

Нижний уровень состоит из следующих элементов [3]:

- комплекс необходимых средств измерения и идентификации параметров технологического процесса;

- комплекс необходимых приборов и оборудования;

- комплекс оборудования и исполнительных механизмов;

- комплекс вторичных исполнительных и вспомогательных приборов и оборудования.

В системе автоматизации между контролирующими датчиками и исполнительными устройствами существует связь, которая организована с помощью устройств, обеспечивающих передачу аналоговых и дискретных сигналов.

В процессе формирования основ автоматизированных систем могут быть использованы самые различные технические средства. Эти средства предназначены для решения различных задач. На разных этапах создания системы автоматизации задачи могут быть достаточно разнообразными исходя из особенностей конкретного объекта.

На сегодняшний день процесс автоматизации противопожарных систем подразумевает использование принципа формирования контуров управления, которые имеют локальный характер. Таким образом, эти контуры управления предназначены для решения локальных вопросов автоматизации и контроля параметров технологического процесса. Процедура формирования локальных контуров подразумевает применение технических средств, обеспечивающих высокий уровень автономности их функционирования.

Локальные контуры могут состоять из следующих элементов: датчики, сенсоры, преобразователи, устройства отображения информации, средства автоматического управления параметрами ТП, исполнительные механизмы и так далее.

В современных и наиболее распространенных автоматизированных системах основой являются различные средства микропроцессорной техники. В первую очередь, это микропроцессоры и микроконтроллеры.

Опыт использования МПК как основного инструмента автоматического управления ТП показал, что он является наиболее оптимальным вариантом, по сравнению с локальными техническими средствами управления. При неизменной структуре технических средств объекта автоматизации с помощью МПК имеется возможность гибкого изменения алгоритмов управления. Это и есть основное преимущество МПК перед локальными техническими средствами управления [5].

Для реализации всех возможных функций МПК в некоторых случаях необходимо вносить незначительные изменения в программное обеспечение МПК. Также применение МПК способствует увеличению степени надежности объекта автоматизации. Это достигается за счет того, что отпадает необходимость в применении большого количества различных стыков между блоками и датчиками. Все они объединены в одну ЛВС.

Для решения поставленных задач необходимо использовать децентрализованный принцип построения автоматизированной системы. Децентрализованные системы характеризуются высокой степенью гибкости, высокой производительностью, которая обеспечивается за счет оптимального распределения обязанностей и выполняемых функций.

С помощью систем автоматизации, которые построены по принципу децентрализации, достигается возможность работы с информацией от датчиков на нижних уровнях. Также на нижнем уровне имеется возможность обработки информационных потоков. На верхнем уровне появляется возможность оптимизации основных показателей системы автоматизации.

При применении принципа децентрализации появляются следующие возможности [6]:

- высокий уровень быстродействия и оперативности принятия различных решений для оптимизации работы;

- оптимизация производственных расходов и издержек в процессе производственного цикла;

- высокий уровень унификации и качества принимаемых решений.

Микропроцессорные терминалы совместно с принципами децентрализованной системы автоматизации обеспечивают высокую степень автоматизации и автономности рабочих мест обслуживающего персонала.

Помимо этого, все элементы системы автоматизации являются резервируемыми, за счет чего система характеризуется высокой надежностью.