Автоматизированные системы пожарной безопасности

Высокорисковых объектов

В системе пожаровзрывобезопасности высокорискового объекта ключевую роль играет автоматизация, позволяющая повысить эффективность функционирования всех элементов системы и в конечном итоге эффективность защиты людей и материальных ценностей от угрозы пожаров и взрывов. Автоматизация системы пожаровзрывобезопасности объекта осуществляется по двум направлениям:

внедрение автоматических средств пожаровзрывозащиты (датчиков газоанализаторов, пожарных извещателей, установок пожаротушения, систем локализации и подавления взрывов, систем противодымной защиты и др.);

внедрение автоматизированных систем, решающих большой комплекс управленческих, информационных, проектных, административно-хозяйственных, кадровых и других задач.

Автоматизированная система пожаровзрывобезопасности (АСПВБ) объекта [4] входит в состав системы пожаровзрывобезопасности (СПВБ) как его информационно-управляющая часть, которая обеспечивает управление всеми составными частями СПВБ (в том числе автоматикой) и их функциональную и аппаратурную увязку в единую систему, необходимое функциональное взаимодействие СПВБ с другими объектовыми и с городскими системами и службами безопасности. Образно говоря, АСПВБ является мозгом и нервами системы пожаровзрывобезопасности, ее интеллектуальным ядром.

Здесь следует обратить внимание на то, что включенная автоматика функционирует, конечно же, без вмешательства человека, однако включение, выключение и контроль ее готовности целесообразно осуществлять не в ручном, а в автоматизированном режиме в рамках АСПВБ. Кроме того, компьютеры, выполняющие функции автоматизированной системы, одновременно могут выполнять и функции автоматических систем (пожарной сигнализации, пожаротушения, локализации и подавления взрывов, противодымной защиты и т.д.). Поэтому в СПВБ объекта не просто провести функциональную и особенно аппаратурную границы между ее автоматической и автоматизированной частями.

Обобщенная структура АСПВБ высокорискового объекта приведена на рис. 1.1. АСПВБ состоит из функциональных АС нижестоящего уровня и обеспечивающих систем, называемых также видами обеспечения.

Функциональными автоматизированными системами нижестоящего уровня АСПВБ являются:

автоматизированная система предотвращения пожаров и взрывов;

автоматизированная система пожаровзрывозащиты;

автоматизированная система общего назначения.

АС предотвращения пожаров и взрывов обеспечивает автоматизированное управление профилактическими противопожарными и противовзрывными работами, автоматизированное решение задач по предотвращению предпожарных и взрывоопасных режимов функционирования технологического оборудования объекта, включая управление экологическим мониторингом территории объекта и окружающей среды.

АС пожаровзрывозащиты обеспечивает управление системами и средствами тушения пожаров, взрыво- и противодымной защиты, пожарной сигнализации, оповещения и эвакуации людей из горящих зданий.

АС общего назначения обеспечивает автоматизированное решение задач в интересах всей системы пожаровзрывобезопасности объекта: проектирования СПВБ, подготовки кадров для пожарной охраны, связи и оперативного управления подразделениями пожарной охраны, сертификации и лицензирования пожарной техники, работ и услуг, взаимодействия с городской пожарной охраной, другими объектовыми и городскими системами и службами безопасности (охраны, ограничения доступа, милиции, ФСБ, ГИБДД, МЧС, экстренной медицинской помощи, аварийных служб коммунального хозяйства, транспорта и др. технических средств).

К видам обеспечения АСПВБ относятся:

- информационное обеспечение;

- математическое обеспечение;

- программное обеспечение;

- техническое обеспечение;

- лингвистическое обеспечение;

- организационно-правовое обеспечение;

- метрологическое обеспечение.

Информационное обеспечение АСПВБ представляет собой совокупность массивов информации (данных), языковых средств формализованного описания данных; методов и средств сбора, хранения, поиска, выдачи и отображения информации, доступа к компьютерным информационным массивам; систем классификации и кодирования информации, систем документации.

Основой системы информационного обеспечения АСПВБ является информационная база (база данных), в которой информация организована специальным образом в виде информационно-справочных фондов, банков данных и отдельных компьютерных файлов, включающих нормативные, справочные, методические материалы; текущую информацию о состоянии технологического оборудования защищаемого объекта, технических средств пожаровзрывобезопасности, оперативной обстановки при тушении пожара и проведении первоочередных аварийно-спасательных работ; информацию, поступающую в АСПВБ из других систем и служб безопасности, и другую необходимую для функционирования АСПВБ информацию.

В качестве примеров назовем некоторые рекомендуемые информационно-справочные фонды (ИСФ).

ИСФ "Вещества и материалы" содержит характеристики веществ и материалов, необходимых при решении различных задач по обеспечению пожаровзрывобезопасности. Все вещества и материалы распределяются на группы: твердые, жидкие, газообразные. Твердые вещества распределяются на древесину, полимеры, ткани, пыли и т.д.; жидкие - на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ); газообразные - на простые и смеси.

ИСФ "Элементы СПВБ" содержит информацию о функциональных системах СПВБ нижестоящего уровня (предотвращения пожаров и взрывов, пожаротушения, взрывозащиты, противодымной защиты, оповещения и эвакуации людей и др.), технических средствах пожаровзрывобезопасности, огнетушащих средствах и т.д. Информация распределяется на группы: пожарные извещатели, установки пожаротушения, огнетушащие составы, огнетушители и т.д. Информация каждой группы распределяется по типам и видам средств.

Система классификации и кодирования информации должна удовлетворять следующим требованиям:

- однозначность кодирования;

- полнота охвата информации;

- минимальная длина кода;

- возможность актуализации и расширения;

- удобство и простота поиска в компьютере закодированной информации.

Система классификации и кодирования включает федеральные, ведомственные и локальные (объектовые) классификаторы и системы обозначений, необходимые для функционирования АСПВБ. В качестве федеральных используются ранее принятые в СССР общесоюзные классификаторы и системы обозначения:

Общесоюзный классификатор продукции (ОКП), состоящий из классификационной части – К-ОКП (так называемые высшие классификационные группировки, закодированные 2–6 - разрядными кодами) и ассортиментной части – А-ОКП (отраслевые разделы, в которых 10-разрядными кодами закодирована конкретная номенклатура продукции);

Общий классификатор предприятий и организаций (ОКПО);

Система обозначений административно-территориальных объектов (СОАТО) – автономных республик, краев, областей, районов, городов, внутригородских районов, поселков и т.д.;

Система обозначений единиц измерений (СОЕИ);

Система обозначений органов государственного управления (СООГУ) и ряд других классификаторов.

Применение классификаторов, позиции которых упорядочены, систематизированы и имеют цифровые коды, облегчает компьютерную обработку информации в любой автоматизированной системе. Применение федеральных и ведомственных классификаторов в системе ГПС необходимо, прежде всего, при обмене информацией с другими организациями, системами, службами в целях однозначной идентификации одних и тех же элементов взаимно используемой информации, что обеспечивается цифровыми кодами и наименованиями этих элементов, принятыми в классификаторах.

Что касается этих наименований, то они имеют такую же юридическую силу, как и гостированные наименования, поскольку федеральные классификаторы и ГОСТы взаимно увязываются и как правило не противоречат друг другу. Поэтому применение наименований, принятых в классификаторах, должно быть не только приоритетным, по сравнению с иными (зачастую устаревшими) наименованиями одних и тех же элементов информации, использованными в других технических источниках, но и обязательным при выполнении функциональных обязанностей сотрудниками всех рангов в системе ГПС.

Кроме того, необходимо иметь в виду, что правильная терминология – это одна из необходимых составных частей информационного обеспечения. Она должна соответствовать стандартам, классификаторам и толковым словарям русского языка. К сожалению, в практике пожарной охраны не единичны случаи ошибочного применения некоторых терминов. Так, например, при решении проблем обеспечения безопасности использования электротехнических устройств во взрывоопасной среде совершенно противоположные по смыслу термины «взрывобезопасный» и «взрывозащищенный» нередко используются как синонимы, хотя по правилам русского языка и здравому смыслу «взрывобезопасный» - это не создающий опасности, не являющийся ее источником, а «взрывозащищенный» - это имеющий защиту от внешнего взрыва.

Информационная база АСПВБ содержит совокупность следующих данных:

- о пожарном состоянии технологического оборудования, зданий, помещений и сооружений объекта;

- о готовности и работоспособности технических средств пожаровзрывобезопасности;

- о состоянии боевой готовности пожарных подразделений, охраняющих объект, о наличии у них и состоянии средств противопожарной защиты;

- о возможных пожарных ситуациях и рекомендациях по их ликвидации;

- о степени готовности личного состава ПЧ и персонала объекта к ликвидации пожаров и выполнению первоочередных аварийно-спасательных работ;

- об имевших место на этом и других аналогичных объектах пожарах и взрывах, примененных способах пожаротушения, взрывозащиты и их эффективности;

- о подъездных путях эвакуации людей.

Математическое обеспечение АСПВБ представляет собой совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, необходимых для автоматизированного решения задач по обеспечению пожаровзрывобезопасности объекта.

В основу построения алгоритмов решения задач в АСПВБ положены математические методы и модели процессов возникновения и развития пожаров, взрывов и их опасных факторов; газообмена, нагрева конструкций, движения людских потоков по эвакуационным путям и т.д.

К необходимым в АСПВБ математическим методам можно отнести следующие:

- метод определения уровня обеспечения пожарной безопасности людей [5];

- метод определения вероятности возникновения пожара (взрыва) на пожаровзрывоопасном объекте [5];

- метод оценки экономической эффективности систем пожарной безопасности [5];

- методы оценки опасных факторов пожара;

- методы оценки токсической опасности дыма ;

- методы игрового моделирования [6];

- методы оценки уровня пожаровзрывобезопасности объектов;

- метод расчета требуемых пределов огнестойкости железобетонных плит [7];

- метод оценки эффективности противопожарной защиты людей на путях эвакуации из зданий [8];

- методы расчета температурного режима пожара в помещениях [9];

- метод статистических испытаний (Монте-Карло) [10];

- методы оптимального управления [11];

- методы управления в условиях неполной информации [12,13];

- методы принятия решений [14];

- метод расчета температур вспышки и воспламенения горючих жидкостей и ряд других методов.

К необходимым в АСПВБ математическим моделям можно отнести следующие:

- модель начальной стадии пожара (позволяет рассчитывать необходимое время эвакуации людей из помещения) [15];

- модель газообмена лестничной клетки при пожаре в здании (позволяет рассчитывать оптическую концентрацию дыма в помещениях) [16];

- модель движения людских потоков по эвакуационным путям (позволяет рассчитывать необходимые параметры эвакуационных путей);

- модель теплогазообмена в канале дымоудаления (позволяет рассчитывать необходимые параметры системы противодымной защиты);

- модель несжимаемого изобарического потока газов (позволяет рассчитывать необходимые параметры вентиляционного оборудования, обеспечивающего создание избыточного давления в защищаемых помещениях) и другие модели.

Математическое обеспечение АСПВБ включаeт следующие алгоритмы:

- функционирования систем и средств пожарной сигнализации, противодымной защиты; водяного, пенного и газового пожаротушения; взрывозащиты, оповещения и эвакуации людей, управления подразделениями пожарной охраны;

- обмена информацией между функциональными автоматизированным и системами, входящими в состав АСПВБ;

- отображения и документирования информации;

- прогнозирования динамики оперативной обстановки на объекте;

- оценки опасных факторов пожаров и взрывов;

- разработки оптимальных планов тушения пожаров;

- работы операторов АСПВБ;

- функционирования АРМ инспектора профилактики ПО, РТП и других работников пожарной охраны.

Программное обеспечение АСПВБ представляет собой совокупность компьютерных программ, необходимых для автоматизированного решения задач по обеспечению пожаровзрывобезопасности объекта, и документации к ним, включающей описания программ, инструкции по эксплуатации и т.д. Программное обеспечение АСПВБ состоит из двух составных частей:

- общесистемного программного обеспечения;

- специального программного обеспечения.

Общесистемное программное обеспечение управляет процессом обработки информации в компьютерах. Общесистемные программы обеспечивают функционирование вычислительной техники в режиме реального времени, одновременное решение нескольких задач, обслуживание одновременно с решением задач многих пользователей, обмен данными с другими компьютерами, управление базами данных.

Специальное программное обеспечение представляет собой совокупность прикладных программ, обеспечивающих решение конкретных задач по обеспечению пожаровзрывобезопасности объекта в соответствии с разработанными алгоритмами.

Поскольку основой эффективной работы пользователей с компьютерами в АСПВБ является диалоговый режим, то одной из необходимых программ является диалоговый монитор, в котором реализован метод "меню": компьютер задает вопросы и предлагает варианты решений, которые могут быть выбраны пользователем.

Диалоговый монитор выполняет следующие основные функции:

- поиск и отображение заранее подготовленного фрагмента информации;

- запуск программного модуля, реализующего требуемую функцию;

- обеспечение передачи данных из одной программы в другую;

- обеспечение управления диалогом;

- отображение информации, сформированной программным модулем.

Специальные программы обеспечивают периодический опрос различных датчиков - пожарных извещателей, сигнализаторов падения давления в газовых баллонах и в сети жидких огнетушащих средств, датчиков уровня пенораствора в резервуарах и гидро-пенобаках, извещателей падения напряжения питания в устройствах пожарной автоматики и т.п.

В случае поступления сигнала от какого-либо датчика, специальная программа обеспечивает выдачу сигнала о неисправности, пожаре или взрыве оперативному персоналу, а в случае подтверждения информации о пожаре или взрыве - и диспетчеру ПЧ.

Все сообщения, выдаваемые на дисплеи оперативному персоналу объекта, ПЧ, фиксируются на устройствах печати, дискетах и сопровождаются регистрацией времени и точных координат мест неисправностей, пожаров и взрывов. При выдаче диспетчером команды какому-либо исполнительному механизму, на дисплей должно выдаваться сообщение о получении этой команды механизмом и результате ее выполнения.

Все действия оперативного персонала объекта и ПЧ при работе с АСПВБ фиксируются в памяти компьютеров и на дискетах для последующего анализа.

Техническое обеспечение АСПВБ представляет собой комплекс технических средств (КТС), обеспечивающих сбор, хранение, поиск, подготовку, обработку, отображение и передачу информации, используемой для автоматизированного решения задач по обеспечению пожаровзрывобезопасности объекта.

Основой КТС АСПВБ является электронная вычислительная техника, объединенная в сети, обеспечивающие оперативный обмен информацией. Кроме того, в состав КТС АСПВБ входят:

средства связи и передачи данных;

устройства подготовки, ввода и отображения информации;

копировально-множительная техника, включая средства микрофильмирования;

средства оперативной полиграфии, включая высокопроизводительное фотонаборное оборудование;

оргтехника.

Комплекс технических средств АСПВБ обеспечивает:

- производительность вычислительной техники, необходимую для решения всех задач АСПВБ;

- возможность оперативной работы пользователей с вычислительной техникой;

- приемлемое для пользователей время реакции вычислительной техники на их запросы;

- простоту эксплуатации и обслуживания;

- открытость для реконфигурации и дальнейшего развития;

- возможность использования графической и фотоинформации;

- информационную связь между различными функциональными системами АСПВБ, связь АСПВБ с другими объектовыми автоматизированными системами и с городскими системами и службами безопасности.

Лингвистическое обеспечение АСПВБ представляет собой языковые средства взаимодействия пользователей с программно-техническими средствами.

АСПВБ представляет собой информационно-управляющую систему, в которой наряду с функциями управления, являющимися главными при тушении пожаров, эвакуации людей, проведении первоочередных аварийно-спасательных работ, выполняются также информационно-поисковые работы, что в ряде случаев (кроме использования естественного языка) требует использования специального информационно-поискового языка (ИПЯ), в состав которого включаются:

- перечень смысловыражающих единиц (слов и словосочетаний) с соответствующими пояснениями, толкованиями (тезаурус);

- правила преобразования содержания запросов и документов с естественного языка на ИПЯ;

- правила построения и ведения ИПЯ.

В качестве смысловыражающих единиц применяют главным образом ключевые слова (словосочетания) и дескрипторы - некоторые символы (числа, номера, слова), обозначающие совокупность эквивалентных по смыслу лексических единиц (наличие дескрипторов обеспечивает устранение синонимии).

При разработке экспертных систем в качестве способа организации диалога может использоваться общение на ограниченном количестве слов естественного языка (словарь из 100-200 слов).

Организационно-правовое обеспечение АСПВБ представляет собой совокупность организационных методов и средств, необходимых для успешного функционирования АСПВБ, и нормативно-правовых документов, регламентирующих деятельность персонала АСПВБ, объекта, работников ПЧ.

Состав документации организационно-правового обеспечения определяется ГОСТ 24.209-80 "Система технической документации на АСУ. Требования к содержанию документов по организационному обеспечению".

Система организационно-правового обеспечения должна:

- регламентировать права, обязанности и ответственность лиц, входящих в состав персонала АСПВБ;

- регламентировать взаимоотношения между персоналом АСПВБ и персоналом других заводских автоматизированных систем и городских систем и служб безопасности при возникновении взрывов, крупных пожаров и ликвидации их последствий;

- определять юридическую силу информации на машинных носителях и бумажных документов, используемых в процессе функционирования АСПВБ и создаваемых системой;

- предусматривать организационные меры, снижающие риск пожаровзрывоопасных действий персонала объекта и АСПВБ.

Метрологическое обеспечение – измерительные средства, используемые для обеспечения функционирования автоматизированной системы.

Одним из направлений использования в ГПС информационных технологий является обеспечение интеграции систем пожаровзрывобезопасности (СПВБ) многочисленных объектов с другими системами и службами.

Система пожаровзрывобезопасности любого сложного объекта по своей сути не является автономной, выполняющей свои функции самостоятельно. Пожаровзрывозащита каждого объекта осуществляется в общей системе пожарной охраны страны, и СПВБ является элементом общегосударственной системы пожарной безопасности, в рамках которой проводится широкий круг мероприятий социального, экономического, правового, технического и иного характера.

Специальными научно-исследовательскими, проектно-конструк-торскими и другими организациями проводятся фундаментальные и прикладные исследования по проблемам пожаровзрывобезопасности и опытно-конструкторские работы по созданию пожарной техники и противопожарного оборудования.

Силами ГПС осуществляется подготовка государственных мер и актов нормативно-правового регулирования в области пожарной безопасности. В последние годы приняты закон РФ "О пожарной безопасности" и федеральная программа "Пожарная безопасность и социальная защита", изменены десятки федеральных законов и постановлений правительства, затрагивающих вопросы пожарной безопасности. Требования пожаровзрывобезопасности регламентируются стандартами, нормами и правилами федерального уровня, утвержденными ГПС, или ведомственного уровня, согласованными с ГПС.

Проектирование и строительство объектов осуществляется с использованием установленных в системе ГПС требований. Создание отдельных технических средств для использования во взрывоопасной среде осуществляется в специальном взрывобезопасном исполнении в соответствии с требованиями, принятыми в системе ГПС.

Проведение отдельных видов работ и услуг в области пожаровзрывобезопасности осуществляется на основании лицензий, выдаваемых органами ГПС. Органы ГПС оформляют сертификаты безопасности на все виды пожаровзрывоопасных работ, услуг, процессов, на технические средства пожаровзрывобезопасности, а также выдают лицензии на производство этих средств.

Необходимо также иметь в виду, что защита людей, сооружений, окружающей среды от угрозы взрывов и пожаров на объектах не может быть обеспечена только силами и средствами пожарной охраны.

Специальных мер безопасности требует необходимость обеспечения защиты людей от сильнодействующих ядовитых веществ, возникающих в результате горения и термического разложения при пожарах и взрывах на различного рода производственных объектах.

Комплексный характер необходимых мер при тушении крупных пожаров и ликвидации их последствий (медицинская помощь пострадавшим, эвакуация людей, усиленная охрана объектов, ликвидация завалов, организация движения транспорта экстренных служб, устранение неисправностей системы водоснабжения, отключение подачи газа, ремонт электросети и др.) требует привлечения городских (региональных) служб экстренной медицинской помощи, милиции, ГИБДД, аварийных служб систем электро-, газо-, водоснабжения и т.д.

Угроза умышленных поджогов и взрывов требует интеграции объектовых систем пожаровзрывобезопасности с системами управления доступом и охраны объектов, городскими органами милиции и ФСБ.

Говоря о необходимости интеграции систем пожаровзрыво-безопасности с городскими и другими объектовыми системами и службами безопасности и жизнеобеспечения, следует иметь в виду, что речь идет об информационно-управленческой интеграции, главной целью которой является обеспечение необходимого функционального взаимодействия систем и служб и координации их управления. Эта интеграция требует использования ведомственных, городских, региональных и других компьютерных сетей.

Обеспечение указанной интеграции и повышение эффективности функционального взаимодействия систем пожаровзрывобезопасности объектов с городскими (региональными) системами и службами безопасности и жизнеобеспечения является одной из задач автоматизированных систем пожаровзрывобезопасности объектов.

Наличие на сложных объектах ряда автоматизированных систем безопасности и жизнеобеспечения (управления предприятием, технологическим процессом, научными исследованиями, проектированием, доступом людей, въездом/выездом автотранспорта; охранной сигнализации и охранного телевидения; водо-, электро-, газо-, теплоснабжения, канализации и т.д.) диктует целесообразность объединения этих систем. Интеграция СПВБ с другими объектовыми системами также является одной из задач автоматизации. Эта интеграция может иметь различную степень:

простейшую, но наиболее распространённую – охранно-пожарную сигнализацию [17];

объединение на единой аппаратно-программной основе с общей информационной средой нескольких систем безопасности и жизнеобеспечения – охранно-пожарной сигнализации, управления доступом, оперативной связи, инженерного обеспечения (водо-, газо-, электроснабжения и т.д.), управления въездом/выездом автотранспорта и др.;

перспективную автоматизацию систем управления безопасностью и жизнеобеспечением отдельных зданий и сооружений по технологии "Интеллектуальное здание", при которой на единой аппаратно-программной основе с использованием локальных компьютерных сетей объединяется большинство объектовых систем безопасности и жизнеобеспечения или осуществляется полное объединение всех этих систем.

Обеспечение интеграции СПВБ с городскими и объектовыми системами безопасности и жизнеобеспечения должно включать в себя создание интегрированных банков данных и информационно-справочных компьютерных систем и сетей, автоматизированных систем обработки интегрированной информации, автоматизированных систем управления взаимодействием отдельных систем и служб, единых диспетчерских пунктов экстренных служб, автоматизированных систем управления движением транспорта экстренных служб и др.

Повышение эффективности СПВБ в целом за счет автоматизированного управления качественно можно оценить повышением оперативности обнаружения пожаровзрывоопасных ситуаций, локализации и подавления взрывов, тушения пожаров, эвакуации людей из горящих зданий и выполнения других функций; повышением обоснованности принимаемых решений, уровня предотвращенных людских потерь и материального ущерба.

Что касается количественной оценки улучшения показателей эффективности СПВБ в целом, то надо иметь ввиду, что это требует создания сложных математических моделей и является предметом специальных исследований.

Оценивая повышение эффективности отдельных средств, следует отметить весьма существенное повышение надежности пожарной автоматики, которое может быть достигнуто за счет автоматизированного контроля ее готовности. Известно, что вероятность безотказной работы некоторых устройств пожарной автоматики (ПА) при отсутствии автоматизированного контроля и одноразовом техобслуживании в течение месяца (периодичность контроля t=720 ч, w - параметр отказов) равна

(о такой надежности упоминалось в докладе Президенту РФ «Горящая Россия» в 1991 г., а за последующее десятилетие эта надежность практически не увеличилась). Если же в автоматизированном режиме контролировать готовность этих устройств ПА хотя бы один раз в сутки (t=24 ч), то может быть достигнута (при условии оперативной замены обнаруженного неисправного устройства, во время которой не возникла опасная ситуация) вероятность безотказной работы

,

а при контроле через каждый час (t=1 ч) -

.