Способ определения пожарно-электрического вреда и опасных факторов пожара с помощью электросчетчика-извещателя
Изобретение относится к области электрической и пожарной безопасности помещений, зданий и сооружений. Технический результат заключается в достоверности обнаружения пожара за счет установки в электросчетчике-извещателе трех датчиков, использующих разные физические принципы регистрации опасных факторов пожара: теплового, дымового и газового, а также корреляции с вычисляемым значением пожарно-электрического вреда. Способ построен на применении аспирационного метода обнаружения пожара и анализатора качества и количества потребляемой электроэнергии, совместное использование которых позволяет вычислять и визуализировать пожарно-электрический вред по качеству потребляемой энергии, а также обнаружить опасные факторы пожара на ранней стадии с высокой достоверностью с помощью прокачивания воздуха защищаемых помещений через аспирационную систему с электросчетчиком-извещателем. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области электрической и пожарной безопасности помещений, зданий и сооружений, а также к энергосбережению и качеству потребляемой электроэнергии.
В некоторых странах (США, Германия, Польша) в последнее время получили распространение автономные пожарные извещатели (АПИ), предназначенные для применения в помещениях, выдающих, при обнаружении признаков пожара, прерывистый сигнал тревоги с уровнем звукового давления 85-90 дБ на расстоянии 1 м от извещателя. Статистика при этом свидетельствует, что применение АПИ позволяет сократить число погибших при пожарах в жилом секторе на 45% [Богуславский Е.И., Белозеров В.В., Богуславский Н.Е. Прогнозирование, анализ и оценка пожарной безопасности /Уч. пособие под ред. проф. Богуславского Е.И./ - Ростов н/Д: РГСУ, 2004. - 151 с.].
Известны многие способы и устройства обнаружения загораний, реализующие эти способы:
Дымовые - ионизационные и оптические [Шаровар Ф.И. Принципы построения устройств и систем автоматической пожарной сигнализации. - М.: Стройиздат, 1983. - 335 с.].
Тепловые - пороговые и аналоговые [Членов А.Н. Автоматические пожарные извещатели. - М.: НИЦ «Охрана» ВНИИПО МВД России, 1997. - 51 с.].
Пламенные - оптические [Патент SU 1795894] и на основе использования ультрафиолетового [Патент RU 2433424] или инфракрасного излучения [Патент RU №2398609]
Газовые - на продукты горения [Патент RU 2336573], включая селективные линейные пожарные извещатели [Щипицин С. Тенденции развития пожарных извещателей - БДИ. - 2004, №3 (54), с. 38-43].
Наиболее эффективным из них является датчик, сочетающий в себе фотоэлектрические и тепловые чувствительные элементы. Подобные типы мультидатчиков применяются уже длительное время, используя очень простую систему принятия решения «или-или», когда сигнал подается, в случае срабатывания фотоэлектрического или теплового датчиков.
Однако все перечисленные способы и извещатели обладают существенным недостатком - большой инерционностью, т.к. обнаруживают опасный фактор пожара, когда «тот дойдет» до чувствительного элемента. А в связи с тем, что извещатели, как правило, устанавливаются на потолках, то «приход к ним» дыма, газа или температуры составляет от нескольких единиц до десятков минут [Шаровар Ф.И. Принципы построения устройств и систем автоматической пожарной сигнализации. - М.: Стройиздат, 1983. - 335 с.]. Поэтому для раннего обнаружения опасных факторов пожара был разработан аспирационный способ и система его реализующая, обычно называемые «проточными».
Сущность этого способа, который является прототипом заявляемого изобретения в части обнаружения пожара, заключается в том, что используются те же датчики, но устанавливаются они в трубопроводе и через них «прокачивается» воздух защищаемого помещения. Иными словами, если возникают опасные факторы пожара, то они «втягиваются в датчик» и обнаруживаются быстрее на порядок и более [«Рекомендации по применению аспирационных дымовых извещателей VESDA», части 1,2 и 3 - М.: ВНИИПО МЧС России].
Также известно, что низкое качество потребляемой электроприборами электроэнергии (например, пониженное или повышенное напряжение, фазовый сдвиг тока и напряжения и т.д.) уменьшает технический ресурс электроприборов и создает условия для возникновения в них пожароопасных отказов [Белозеров В.В., Тополъский Н.Г., Смелков Г.И. Вероятностно-физический метод определения пожарной опасности радиоэлектронной аппаратуры // Научно-техническое обеспечение противопожарных и аварийно-спасательных работ: Материалы XII Всероссийской науч.-практ. конф. - М.: ВНИИПО, 1993, с. 23-27], т.е. увеличивает вероятность пожаров по электротехническим причинам [ГОСТ 12.1.004 Пожарная безопасность. Общие требования – М.: Изд.стандартов, 1992. - 75 с.].
Наиболее простым и близким, т.е. прототипом в части реализации регистрации качества получаемой и используемой электроэнергии, является «Статистический анализатор качества и учета расхода электроэнергии» [патент RU 2260842], где при измерении и оцифровке кривой переменного напряжения сети осуществляется выделение отклонений от установленных ГОСТ 13109-97 значений, которые запоминаются и по истечении требуемого времени (сутки, неделя, месяц) по определенным алгоритмам определяются:
W=Wд+Wнд,
где W - общее количество электроэнергии, отпущенной потребителю за время Т,
Wд - количество израсходованной электроэнергии при допустимых отклонениях,
Wнд - количество израсходованной электроэнергии при недопустимых отклонениях.
В качестве прототипа, по реализации регистрации качества получаемой и используемой электроэнергии для промышленных предприятий (3-фазный ЭСИ), может быть использован отечественный прибор LPW-305 или стационарный анализатор количества и качества электрической энергии Circutor серии CVM, которые обеспечат не только измерение всех ПКЭ, обусловленные ГОСТ 13109-97, но также и дополнительных параметров [ГОСТ Р 51317.4.30:2008 (МЭК 61000-4-30:2008) и ГОСТ Р 51317.4.7-2008 (МЭК 61000-4-7:2002)], необходимых для вычисления и визуализации доли качественной электроэнергии:
- размах изменения напряжения,
- установившееся отклонение напряжения,
- доза фликера,
- коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения,
- коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения,
- коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности,
- коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности,
- длительность провала напряжения.
- отклонение частоты,
- коэффициент временного перенапряжения,
- импульсное напряжение,
которая и должна оплачиваться потребителем, а также доли «некачественной электроэнергии», за которую следует штрафовать производителей и поставщиков электроэнергии, т.к. она увеличивает пожарно-электрический вред, вызывая преждевременные отказы электроприборов, в т.ч. пожароопасные [Белозеров В.В., Босый С.И., Мотин В.Н., Панич А.Е. Вероятностно-физические модели надежности, качества и безопасности в высоких технологиях приборостроения // «Техносферная безопасность. Надежность. Качество. Энергосбережение.»: материалы Всерос. науч.-практ. конф. /Шепси, 6-9 сентября 2003 г., ISBN 5-89071-036-2/. - Ростов н/Д: РГСУ (ЮРО РААСН), 2003. с. 519-530].
Следовательно, введение «интеллекта» в электросчетчик, позволяющий регистрировать «не качественность» электроэнергии, и изменение по этой причине вероятности пожара от электроприборов, т.е. пожарно-электрического вреда, плюс комбинирование «проточных» датчиков в электросчетчик, помимо мониторинга и возможности регулирования оплаты в соответствии с качеством электроэнергии, позволит обеспечить раннее обнаружение пожара в квартире и соседних помещениях, где такой электросчетчик установлен, а также включить звуковое оповещение о пожаре и передать вызов в ближайшую пожарную часть, при наличии радиоканала [Белозеров В.В., Бойко С.И., Колганов В.А. Метод обоснования автоматизированной системы обнаружения и сообщения о пожаре // «Организационно-управленческие проблемы пожарной охраны»: сб. науч. тр. - М.: ВНИИПО, 1986, с. 56-63].
Таким образом, целью и задачей настоящего изобретения является разработка способа определения пожарно-электрического вреда и электросчетчика-извещателя, его регистрирующего и защищающего от него.
Указанная цель достигается тем, что разработан способ определения пожарно-электрического вреда (ПЭВ) и опасных факторов пожара (ОФП) с помощью электросчетчика-извещателя (ЭСИ), осуществляющего раннее обнаружение ОФП, с помощью прокачивания воздуха защищаемых помещений через аспирационную систему с ним, синхронно измеряющего и оцифровывающего сетевое напряжение и потребляемый ток в реальном масштабе времени, с вычислением стандартных параметров качества электроэнергии, по которым вычисляются и отдельно визуализируются потребленная электроэнергия с допустимым качеством и недопустимым, значения которых умножаются на соответствующие вероятности пожаров и суммируются, определяя и визуализируя ПЭВ. При этом раннее обнаружение ОФП отличается тем, что для достоверного обнаружения ОФП в помещениях, где размещена аспирационная система, в ЭСИ установлены, по меньшей мере, три разных датчика, синхронно реализующих три разных способа регистрации ОФП - тепловой, дымовой и газовый, по коррелированным значениям которых, с учетом вычисленного ПЭВ, происходит идентификация ложных сигналов или пожароопасного режима, о котором выдается прерывистый звук тревоги и при отсутствии реакции на который ЭСИ отключает электросеть, предотвращая, тем самым, возникновение пожара по электротехническим причинам и продолжая контролировать ОФП, включает непрерывный сигнал тревоги при возникновении пожара, и передает радиосигнал о пожаре в ближайшую пожарную часть, а данные о потребленной электроэнергии с допустимым и недопустимым качеством (например, по тому же радиоканалу) могут быть переданы в органы энергонадзора и энергосбытовые организации.
В общем случае пожарно-электрический вред определяется как сумма величин «качественной» и «некачественной» электроэнергии, потребленной и преобразованной пользователем в своих электроприборах и линейно-кабельных сооружениях, умноженной на соответствующие вероятности пожара от них [Белозеров В.В., Олейников C.H. К вопросу об адаптивном пожарно-энергетическом налоге в обеспечении пожарной безопасности // «Совершенствование теории и методологии финансов и налогообложения»: мат-лы междунар. научно-практ. конф. /10 мая 2012 г., Йошкар-Ола, ISBN-978-5-905371-29-5/ Приволжский НИЦ-Йошкар-Ола: «Коллоквиум». 2012, с. 106-111].
Указанные вероятности должен получать и обновлять энергонадзор (во время проверок ЭСИ) ежегодно, используя данные МЧС России по статистике пожаров на аналогичных объектах по электротехническим причинам [Дьяконов В.П., Исачков А.В., Кабанец Е.Е., Присадков А.И. Автоматизированная система обработки статистических данных о пожарах и загораниях - в сб.: «Применение математических методов исследования в вопросах пожарной охраны». - М.: ВНИИПО, 1982, с. 83-88].
Учет сезонных и территориальных особенностей при возникновении пожаров и социально-экономических потерь от них, в частности при внедрении пожарно-электрического налога, может осуществляться с помощью поправочного коэффициента, вычисляемого как отношение суммарных потерь в течение сезона (ущерба, гибели, травм и т.д. в денежном выражении) от пожаров по электротехническим причинам на аналогичных объектах в административно-территориальной единице (ATE), где расположен объект, к общему числу таких объектов в данном ATE [Белозеров В.В., Богуславский Е.И., Тетерин И.М., Тополъский Н.Г. Возможности специального адаптивного пожарного налога // «Техносферная безопасность. Надежность. Качество. Энергосбережение.»: мат-лы Всерос. науч.-практ. конф. /Шепси, 05-08.09.2006, ISBN 5-89071-036-2/. -Ростов н/Д: РГСУ (ЮРО РААСН), 2006, с. 411-420].
Способ определения ПЭВ и ОФП с помощью электросчетчика-извещателя следует реализовать в первую очередь в жилом секторе, т.к. именно в нем происходит более 70% пожаров, в которых погибает и травмируется более 75% всех пострадавших от пожаров [Серебренников Е.А. Динамика оперативной обстановки с пожарами в Российской Федерации - в сб. мат-лов XVII Межд. науч.-практ. конф. «Пожары и окружающая среда». - М.: ВНИИПО, 2002, с. 3-10].
Предлагаемый способ позволяет в кратчайшие сроки реализовать его внедрение с помощью реинвестиционной модели системы адаптивного пожарно-электрического налогообложения физических и юридических лиц не только в жилом секторе, но и на всех объектах промышленности, торговли, здравоохранения, образования, науки и культуры [Белозеров В.В., Плахотников Ю.Г., Афанасьев Н.С., Олейников C.H., Топольский Н.Г. К вопросу об управлении пожарной и экологической безопасностью на объектах топливно-энергетического комплекса // «Геленджик-2012. Актуальные проблемы развития ТЭК регионов России и пути их решения»: мат-лы 9-й междунар. конф. по проблеме нефтегазоносности Черного, Азовского и Каспийского морей /Геленджик, 28.05-01.06.2012/ - Геленджик: ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», 2012, с. 8-16].
Принимая во внимание вышеизложенное, считаем, что предлагаемый способ обладает принципиальной новизной и существенными отличиями от прототипов.
1. Способ определения пожарно-электрического вреда по потребляемой электроэнергии с помощью электросчетчика-извещателя, синхронно измеряющего и оцифровывающего сетевое напряжение и потребляемый ток в реальном масштабе времени, с вычислением стандартных параметров качества электроэнергии, по которым вычисляется и визуализируется потребленная электроэнергия с допустимым и недопустимым качеством, и умножением на константы вероятности пожаров по электротехническим причинам вычисляется и визуализируется пожарно-энергетический вред.
2. Способ по п.1, осуществляющий раннее обнаружение опасных факторов пожара с помощью прокачивания воздуха защищаемых помещений через аспирационную систему с электросчетчиком-извещателем, отличающийся тем, что для достоверного обнаружения опасных факторов пожара в помещениях, где размещена аспирационная система с электросчетчиком-извещателем, в нем установлены, по меньшей мере, три разных датчика, синхронно реализующих три разных способа регистрации ОФП - тепловой, дымовой и газовый, по коррелированным значениям которых, с учетом вычисленного пожарно-электрического вреда, происходит идентификация ложных сигналов или пожара, о чем выдается прерывистый звук тревоги, который может быть передан в ближайшую пожарную часть (например, по радиоканалу), при этом данные о потребленной электроэнергии с допустимым и недопустимым качеством (например, по тому же радиоканалу) могут быть переданы в органы энергонадзора и энергосбытовые организации.
