Név:  
Jelszó:  
   
Elérhetőség Tűzjelző rendszerek Gázjelző rendszerek Webshop Regisztráció nyomtatóbarát nézet

Nyitólap > Téka > Sajtó > Archívum >


2251TEM - az adaptív, környezetéhez alkalmazkodó érzékelő

Szerző: Szűts Jenő

Bevezetés
Drift kompenzálás
Éjszakai/nappali érzékenység állítás
Adaptív érzékenység állítás
Önbeálló előjelzés
Jelzés verifikálás
Együttes jelzés, csoport-döntés és kombinált érzékelés
Hogy működik a 2251TEM, és hogyan érdemes használni
Összegzés




2251TEM


Bevezetés

Sokan ismerik, s már használták is a System Sensor új intelligens kombinált füst- és hőérzékelőjét a 2251TEM-et. Ahhoz, hogy a ter­vezők, telepítők ki tudják használni az érzékelőben rejlő összes le­hetőséget, alaposan kell ismerniük működését. Ehhez, s legfőkép­pen az érzékelő adaptív, azaz mindig az aktuális környezetéhez al­kalmazkodó működésének megismeréséhez szeretnénk most segít­séget adni.

Minden érzékelő gyártó arra törekszik, hogy eszközeivel a tüzek minél szélesebb skálája megfelelően korán és lehetőleg téves jelzé­sek nélkül észlelhető legyen.

Vegyük először szemügyre a téves jelzések problémakörét. Köztu­dott, hogy a füstérzékelők (akár az ionizációs, akár az optikai elven működők) nem csak az igazi tűzből származó füstrészecskékre, ha­nem az ezen részecskékre -méretben és tulajdonságban- hasonlító zavaró porra, szálakra, vízpárára is hajlamosak tévesen jelzést adni, így a tervezőknek mindig figyelniük kell arra, hogy az adott érzéke­lőt milyen környezetben szerelik. Az sem újdonság, hogy a füstérzékelők a kamrájukban - hosszú idő alatt - lerakódó szennye­ződések miatt egyre érzékenyebbé válnak, rossz esetben be is jelez­hetnek. Emiatt fontos a füstérzékelők rendszeres karbantartása, ér­zékenységük ellenőrzése, és - adott esetben - tisztítással a gyári ér­zékenységi szintre történő visszaállítása.

A tűzjelző rendszerekben a téves jelzések elleni küzdelem tulajdon­képpen három “idősíkon” zajlik:

Hosszú időtartamú:
• Drift kompenzálás
Középtávú:
• Éjszakai/nappali érzékenység állítás
• Adaptív érzékenység állítás
• Önbeálló előjelzés
Rövidtávú:
• Jelzés verifikálás
• Együttes jelzés, csoport-döntés, multiszenzor
• Felügyelt/felügyelet nélküli üzem

Amióta az érzékelőkben is megjelentek a mikroprocesszorok, lehe­tővé vált rengeteg hasznos funkciót az érzékelőbe integrálni. Te­kintsük át a téves jelzések ellen kitalált eljárások lényegét, és néz­zük meg, ezek közül melyeket valósították meg a 2251TEM érzé­kelőben.

vissza a lap tetejére


Driftkompenzálás

A füstérzékelők hosszú idő alatt a kamrájukban lerakódó por, szennyeződés hatására egyre érzékenyebbé válnak (optikaiban a szennyezett kamrafal miatt megnövekszik a reflexió, ionizációsban lecsökken az ionáram). Így megnövekednek a téves jelzések, mivel már kisebb koncentrációjú füst is jelzésbe viheti az érzékelőt.

A drift kompenzálás lényege, hogy a lassan növekvő, és emiatt vél­hetően a kamra szennyeződéséből származó kamrajelnek megfele­lően az érzékelő is folyamatosan emeli riasztási szintjét, azaz állan­dó értéken tartja érzékenységét. A drift kompenzálást először az in­telligens központok alkalmazták, mivel itt állt a központban folya­matosan rendelkezésre az érzékelők által mért tűzjellemző értéke. Amióta a mikroprocesszorok az érzékelőkben is helyet kaptak, nincs akadálya, hogy egy intelligens érzékelő (System Sensor 2251EM, 2251TEM) vagy akár egy hagyományos
érzékelő (pl. System Sensor 2351E, 2351TEM, ECO1002, ECO1003) önmaga ellensúlyozza a szennyeződés miatti érzékeny­ség változást (ld. 1. ábra).

Drift kompenzáláskor a központ vagy az érzékelő a beolvasott kamrajelekből egy hosszú idejű átlagértéket képez, és ehhez az át­lagértékhez képest állítja feljebb riasztási szintjét, tartja állandó ér­téken érzékenységét. Természetesen a szennyeződés kompenzálása nem tarthat örökké, ezért egy adott szint elérése után a rendszer, je­len esetben maga az érzékelő általában "Karbantartás vagy szerviz igény" hibajelzéssel figyelmeztet az esedékes tisztítás szükségessé­gére.

vissza a lap tetejére




1. ábra. A driftkompenzálás


Éjszakai-nappali érzékenység állítás

Majdnem minden épület esetén elmondható, hogy a tűzérzékelők számára zavaró jelenségek csak szakaszosan állnak fenn. Jó példa lehet erre egy ipari csarnok vagy akár egy irodaház is, ahol a nap­pali órákban, a munkaidő alatt igen sok zavaró tényezővel találkoz­hatunk (gőzt, füstöt kibocsátó technológiai berendezések, dohány­zás, dízel targonca, porfelverés, huzat stb.), míg az éjszakai órák­ban emberi tevékenységek híján ezek a zavarok megszűnnek.

Az intelligens központokkal megoldható, hogy az egyes érzékelők érzékenységét ún. időprogram szerint módosítsuk, azaz a nappali órákban, amikor a zavaró tényezők fennállnak, viszonylag érzéket­lenek legyenek, éjszaka és hétvégi szünnapokon, a zavaró hatások elmúltával pedig automatikusan érzékenyebbek (ld. 2. ábra).

A megoldás egyik hibája, hogy a rendszert programozó mérnöknek pontosan kell ismernie az adott helyszín munkarendjét, azaz a za­vart/zavarmentes időszakokat. A másik baj a viszonylagos rugal­matlanság: pl. a gyártó részleg 1-2 órát ráhúz munkaidő után, így előfordulhat, hogy az érzékelők már az éjszakai (érzékenyebb) ál­lásban működnek, pedig a túlóra miatt minden technológiai beren­dezés, dízeltargonca stb. működik, és termeli a zavaró hatásokat.

vissza a lap tetejére




2.ábra: Éjszakai/nappali érzékenység változtatás


Adaptív érzékenység állítás

Az éjszakai/nappali érzékenység változtatás előbb említett hiányos­ságát úgy küszöbölhetjük ki, ha az érzékenység váltás időpontját az érzékelőre bízzuk. Ennek alapján működik a  2251TEM is. Az ér­zékelő folyamatosan figyeli a környezetében levő zavaró hatásokat. Amennyiben ezek szintje magasabb, kicsit egyszerűsítve: magas az alap füstszint (munkaidő alatt vagy a munkaidőt meghaladóan dol­goznak, mozognak a területen), az érzékelő automatikusan érzéket­lenebb állásba kapcsol, míg a zavaró hatások elmúltával újra érzé­kenyebb lesz.

Az érzékenység változtatás természetesen csak bizonyos határok között lehetséges, de mint majd ezt a későbbiekben látjuk, a terve­ző több érzékenység tartományt használhat a zavaró környezeti ha­tások nagyságától függően. A drift kompenzáláshoz hasonlóan az érzékenység változtatás (a riasztási szint eltolása) itt is egy átlag­képzés alapján történik, de itt a "kamraérték" 1 órás (közepes idő­tartamú) átlagán alapul, amely jól követi a környezet középtávú változásait (ld. 3. ábra). (A "kamraérték" kifejezés itt nem is pon­tos, mivel a 2251TEM egy kombinált érzékelő, tehát itt az érzékelő processzora által a füst- és a hőérzékelő elemről beérkező előfel­dolgozott jel átlagképzéséről van szó.)

Az adaptív érzékenység változtatás egyértelmű előnye, hogy az ér­zékelő óráról-órára automatikusan áll be a környezeti "zajszintnek" megfelelő érzékenységre, azaz nem fordulhatnak elő téves jelzések egy hibásan megválasztott vagy ideiglenes jelleggel áthágott (pl. túlmunka) időprogram miatt.

vissza a lap tetejére




3.ábra: Adaptív érzékenység változtatás


Önbeálló előjelzés

Bizonyos fajta adaptivitásnak, a környezeti viszonyokhoz való egy­szeri alkalmazkodásnak tekinthető némely intelligens tűzjelző köz­pont által kínált ún. önbeálló előjelzés funkció is. Ennek lényege, hogy a tűzjelző központ az adott érzékelő környezetében mért hosszú idejű értékek alapján állítja be automatikusan az érzékelő­höz rendelt előjelzési szintet. Pontosabban: az előjelzési szint a legutolsó 1 hét (tűzjelzés mentes hét) alatt mért maximum értékek fölé állítódik, így kicsi lesz a valószínűsége a téves jelzéseknek. Mint a magyarázatból kitűnik, ez a fajta beállítás egy egyszeri környezetfelmérésen alapul, tehát nem annyira rugalmas, mint a 2251­TEM érzékelőnél említett folyamatos, adaptív érzékenység változ­tatás.

vissza a lap tetejére




4. abra: Önbeálló jelzési szint


Jelzés verifikálás

A jelzés verifikálás mind a hagyományos, mind az intelligens tűz­jelző központokban már régóta alkalmazott eljárás főleg az emberi tevékenységből származó, rövid ideig fennálló zavaró hatások ki­szűrésére. Lényege, hogy a központ az érzékelőről beérkező első tűzjelzést nem tekinti valósnak (törli a jelzést), vár egy megadott ideig (verifikációs idő: 1-30 másodperc), majd újra megvizsgálja, hogy fennáll-e jelzési állapot. Ha az érzékelő ekkor is jelzésben van, akkor történik csak igazi riasztás (ld. 5. ábra). Ezzel a mód­szerrel a csak rövid ideig fennálló, nem tűztől származó jelzések küszöbölhetők ki (dízel targonca, huzatból származó porpamacs stb.).

Amióta a mikroprocesszorok az érzékelőkben is helyet kaptak, bi­zonyos mértékű jelzés verifikálás az érzékelőkbe is bekerült. A kombinált érzékelők esetében a verifikálás még egy kicsit tovább is bonyolódik. Ha az érzékelő hirtelen jelentős koncentrációjú füstöt észlel, akkor csak viszonylag hosszú verifikációs idő letelte után je­lez riasztást. A viszonylag hosszú (30-50 mp.) verifikációs idő nem jelent gondot, hiszen azok a zavaró tényezők, melyekre a füstérzé­kelők hajlamosak tévesen bejelezni, általában nem járnak együtt a hőmérséklet egyidejű növekedésével. Ha azonban a füstkoncentrá­ció növekedése mellett a hőérzékelő elem is növekvő jelet ad, ak­kor az érzékelő biztos lehet abban, hogy valódi tűzzel van dolga, ezért a verifikációs idő lerövidül, és gyorsabban jelez.

vissza a lap tetejére




5.ábra: Jelzés verifikálás


Együttes jelzés, csoport-döntés és kombinált érzékelés (multiszenzorok)

Az alcímben jelzett módszerek mindegyike alapvetően azonos mó­don igyekszik elkerülni a téves jelzéseket. Ha biztosan akarjuk je­lezni a tüzet, akkor minél több, azonos területen telepített érzékelő jelzését vesszük figyelembe, annál kisebb valószínűséggel téve­dünk.

Az együttes jelzé használata esetén a központ csak akkor ad tűzjel­zést, ha két azonos területen levő érzékelő egyszerre (vagy az azo­nos területen telepített érzékelők közül legalább kettő egyszerre) ri­asztást jelez. Ezt a módszert általában oltó rendszerek indítási felté­teleként vagy kritikus beavatkozások vezérlési feltételeként szokták alkalmazni a véletlen indítások elkerülésére.

A csoport-döntésmódszerét néhány intelligens tűzjelző központ al­kalmazza. Ezzel az eljárással az azonos területet védő, szomszédos érzékelők súlyozott jelei alapján a központ már akkor jelzést tud produkálni, amikor még egyik érzékelő sem érte el a riasztáshoz tartozó jelzési szintet (ld. 6. ábra). Ily módon egyrészt tehát koráb­ban kapunk jelzést, mintha csak egy érzékelő jelzésére hagyatkoz­nánk (három érzékelő használata esetén az összesített érzékenység kb. kétszeres lesz), másrészt stabilabb és biztosabb lesz a kapott in­formáció (azaz a jelzés), hiszen több, független forrásból szárma­zik.

Kombinált érzékelőkesetén egyértelmű, hogy azonos területet védő érzékelőkről van szó, hiszen a kettő vagy több különböző tűzjellemzőt figyelő érzékelő elem egy közös tokozatban helyezke­dik el. A kombinált érzékelők megjelenése is egyértelműen a mik­roprocesszoroknak köszönhető, hisz ezek teszik lehetővé a külön­böző érzékelő elemek által adott jelek algoritmikus kiértékelését. Az érzékelő gyártók már régen felismerték a kombinált érzékelők téves jelzésekre gyakorolt kedvező hatását. A 90-es évek közepén megjelent ionizációs és optikai elven működő füstérzékelők hőér­zékelőkkel kombinálva (Esser, System Sensor) igen gyorsan rea­gáltak a legkülönfélébb típusú tüzekre. Következő lépésben a ra­dioaktív anyagok kihagyására irányuló törekvés vezetett a kombi­nált optikai füst- és hőérzékelő megjelenéséhez. Annak ellenére, hogy az optikai füstérzékelő kevésbé érzékeny a 0,01-0,4 mm mére­tű füstrészecskékre, amelyeket az ionizációs érzékelők igen jó ha­tásfokkal észleltek, a hőérzékelővel megvalósított kombináció az EN54-7 teszt tüzek mindegyikénél igen jó és egyenletes eredmé­nyeket ad. (Azok a teszt tüzek, melyeknél az ionizációs érzékelők a kis szemcseméret miatt jónak mutatkoztak, általában jelentős mennyiségű hőt is termelnek, ennek tulajdoníthatóak a kombinált optikai füst-hőérzékelő kedvező eredményei.)

A kombinált érzékelők területén a következő lépés lehet a különbö­ző gáznemű égéstermékek észlelése és ezek bevonása a tűzjelzési döntésbe. Majd minden tűznél keletkezik CO és CO2, melyek ész­lelése hozzásegíthet a minél korábbi és minél stabilabb -téves jel­zés nélküli- tűzfelismeréshez. Az elv eddig is ismert volt a gyártók előtt, a megvalósításban a problémát inkább csak a gázérzékelő ele­mek nagyobb fogyasztása, nagy keresztérzékenysége és rövid élet­tartama okozta. A már jelenleg is kapható kombinált optikai-hő-CO érzékelők tekintetében még mindig elég sok a bizonytalansági té­nyező: nincsenek megfelelő vizsgálati szabványok, a különböző tűzjellemzők eltérő terjedési viszonyai miatt még eldöntetlenek a legkedvezőbb alkalmazhatósági területek, a kellő tapasztalatok hiá­nyában nem jósolható meg egyértelműen az élettartam stb.. Min­denesetre úgy tűnik, hogy a jelen évtized várhatóan ezen a területen fog nagy előrelépést hozni: minél több tűzjellemzőt figyelünk és értékelünk ki egyszerre, annál biztosabb eredményre jutunk a valós tűz felismerésében.

vissza a lap tetejére




6.ábra: Csoport-döntés


Hogy működik a 2251TEM, és hogyan érdemes használni

A 2251TEM tehát intelligens kombinált érzékelő, fényszóródásos elven működő optikai füstérzékelővel és hőérzékelővel. A két érzé­kelő elem által mért jeleket a beépített mikroprocesszor dolgozza fel, és értékeli ki különleges algoritmusok alapján, majd ennek eredményeként hat különböző "veszélyszintet" közvetít az intelli­gens központ felé.

Ahhoz, hogy pontosan megérthessük a "veszélyszintek" lényegét, érdemes megnézni, mi a különbség egy "klasszikus" egy tűzjellem­zőt észlelő intelligens érzékelő és egy kombinált érzékelő között (7. ábra). Az egy tűzjellemzőt figyelő intelligens érzékelők valójában csupán mérőegységek, melyek a mért tűzjellemző aktuális értékének megfelelő "analóg" értéket küldenek el a központ felé. (Az "analóg" jelző kicsit becsapós, hiszen az átküldött jel lépcsőzése az érzékelőben levő A/D konverter felbontásától függ általában. Mindenesetre a központ felé küldött jel nagysága arányos a mért tűzjellemzővel.) Az intelligens tűzjelző központokban minden érzékelőhöz különböző érzékenységet rendelhetünk (pl. a Notifier AM központoknál 9 különböző érzékenység lehet), amely érzékenység állítás tulajdonképpen egy-egy komparálási szint beállításnak felel meg a központ oldalán.

Kombinált érzékelők esetében nem ilyen egyszerű a helyzet. Az ér­zékelőben levő mikroprocesszor a két (vagy több) érzékelő elemről kapott jelek alapján bonyolult algoritmus segítségével bizonyos döntéseket is hoz a veszély nagyságáról, és minél nagyobb a ve­szély (füstkoncentráció és/vagy hő), annál nagyobb kódolt, diszkrét értéket küld a központ felé. A 2251TEM hat
különböző veszélyszint kiadására képes, ezek közül az első öt kom­binált veszélyszint, míg a legnagyobbat, a hatodikat akkor jelzi, ha az érzékelő környezete elérte a 60oC-ot. A kombinált veszélyszin­tek között három fix és két adaptív szintet találunk. (Az egyszerűbb érthetőség kedvéért tekintsük ezeket a szinteket úgy, mintha csak a füstérzékelő jelzéseihez tartoznának.) A fix szintek 3%/m (A1), 6%/m (A3) és 10,5%/m (A5) koncentrációnál jelentkeznek. Az adaptív, környezethez alkalmazkodó szintek 3-6%/m (A2) és 6-10,5%/m (A4) füstkoncentráció között jelentkeznek.

Ez tehát azt jelenti, ha a központban olyan érzékenységet válasz­tunk az érzékelőhöz, hogy az A2 veszélyszint már riasztást okoz­zon, akkor tiszta, zavarmentes környezetben már 3%/m koncentrá­ciónál, míg állandó 1-2%/m állandó környezeti koncentráció esetén esetleg csak 6%/m füstkoncentrációnál lesz riasztás. (Ehhez az AM6000/AM2000 központokban a 8-as vagy 9-es érzékenységet érdemes választani.) Ugyanez igaz az A4 veszélyszintnél is, csak ezt olyan esetekben érdemes használni, ha a környezeti "alapzaj" magasabb, kb. 3-5 %/m koncentrációnak felel meg (ekkor a köz­pontokban a 4-es érzékenységet érdemes kiválasztani). Mivel az ér­zékelő folyamatosan figyeli a környezeti zavarszintet, ezért téves jelzés nem fordulhat elő amiatt, hogy túl korán vagy túl későn vál­toztatná meg az érzékenységét, mint az éjszakai/nappali érzékeny­ség állítás esetén lehetséges.

vissza a lap tetejére




7.ábra: Az egy tűzjellemzőt figyelő és a kombinált érzékelők jelzésbeli különbsége


Összegzés

A magyarázat alapján talán érthető, miért isolyan jó ez az adaptivi­tás. Ha a központokban valamelyik adaptív érzékenységi szintet (A2 vagy A4) választjuk, akkor az érzékelő mindig kb. 3-4 %/m ér­zékenységgel fog működni a környezeti alapzajhoz, alap füstszint­hez képest. Ha az alap füstszint elhanyagolható (tisztakörnyezet), akkor az érzékenység 3 %/m lesz, erős, 5-6 %/m alap füstszintnek megfelelő környezeti zavarok esetén a rövid idejű változásokra 3-4 %/m lesz az érzékenység, ami abszolút értelemben 8-10 %/m-nek felel meg. A fix 3-4%/m-es "relatív érzékenység" tehát mindig az adott környezeti alapzajhoz, alap füstszinthez képest értendő.

Az érzékelő hosszú idejű stabil működését, és megfelelő érzékeny­ségen tartását a beépített drift kompenzálás, míg a középtávú stabi­litást a korábban részletezett adaptív működés biztosítja. Természe­tesen lehetőség van éjszakai/nappali üzem szerinti érzékenység változtatásra is, hiszen ezt a központok biztosítják, de ennek csak akkor lehet létjogosultsága, ha a nappali és az éjszakai környezeti zajszint nagymértékben eltér egymástól. Az adott környezetnek megfelelő érzékenység kiválasztása (akár az adaptív üzem alkalma­zásával) a tervező feladata.

A rövid ideig fennálló zavaró hatásokat az érzékelő a korábban em­lített jelzés verifikációval és a kombinált jellegéből adódó függet­len tűzjellemzők együttes figyelésével szűri ki. A központok lehe­tőségeitől függően természetesen ennél az érzékelőnél is alkalmaz­ható az együttes jelzés, a csoport-döntés vagy további, a központ által biztosított jelzés verifikáció a jelzések megbízhatóságának nö­velésére.

Mint látható a korábban említett, a téves jelzések kiszűrésére kifej­lesztett eljárások mindegyike vagy beépítésre került az érzékelőbe vagy alkalmazható vele. További előnyei kombinált jellegéből következnek:

Jól alkalmazható az ionizációs füstérzékelők kiváltó típusaként.
Ott érdemes használni, ahol gyors és biztos jelzésre van szük­ség (életvédelem, nagy értékű vagyonvédelem) illetve.
Ahol nem lehet előre eldönteni a kialakuló tűz típusát (változó kockázatú helyek).

Az eddig felsorolt sok-sok pozitívum mellett azonban meg kell em­líteni egy, a tervezők által megfontolandó dolgot. A jelenlegi aján­lások -furcsa módon- nem tesznek különbséget a pontszerű füstér­zékelők és a kombinált füst- és hőérzékelők telepítésével, elhelye­zésével kapcsolatban. Azt azonban minden tervező jól tudja, hogy egy füstérzékelőre mekkora területet lehet bízni (kb. 80 m2), és mi­lyen magasra lehet szerelni (10,5-12 m). Ugyanezek az értékek hő­érzékelők esetében kb. 30m2 és 6-9 m. Ezekből az adatokból két dolog következik:

Ha egy kombinált érzékelőt -pl. éjszakai/nappali érzékenység változtatás mellett- úgy használunk, hogy nappali üzemben csak a hőérzékelő rész tud riasztást jelezni, akkor az érzékelőt a hőérzékelőkre megadott ajánlások szerint (kb. 30 m2 lefedés és 6-9 m magasság) kell szerelni.
Ha pedig feltételezzük, hogy az érzékelőben levő hőérzékelő csak a hőérzékelőkre engedélyezett magassági korlátokig tud megfelelő jelzést adni, akkor minden beállításban, még a kom­binált alkalmazásokban is ezeket a magassági korlátokat (6-9 m) kell betartani.
Az érzékelő előnyeit és "hátrányait" megismerve talán könnyebben eligazodnak a tervezők és telepítők az adatok halmazában.

< Vissza a lap tetejére
<< Cikkeink, sajtóinformációk
<<< Sajtó

 
 
 
 
 
 
powered by VICTORINET Internet Kft.