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

Nyitólap > Téka > Sajtó > Új cikkek, sajtóinformációk >


Negyedik dimenzió - valódi tűzérzékelés


Kattintson a nagyításért!


Napjainkban egyre több tűzjelző érzékelőt gyártó cég termékpalettáján találkozhatunk az ún. kombinált érzékelőkkel. Ha ezen érzékelők megjelenésének indítékát keressük, a választ  tulajdonképpen az automatikus tűzjelző rendszerekkel szemben támasztott mindenkori  elvárást leginkább megközelítő megoldások  keresésében találhatjuk. Fontos hangsúlyoznunk  válaszként a „megoldások keresését” , ugyanis jelen pillanatban (és belátható időn belül) nem jelenthetjük ki, hogy ismerjük és megvalósítottuk a tökéletes tűzjelző rendszert.

Elvárásaink az automatikus tűzjelző rendszerrel szemben

Tűzérzékelés gázzal

Valódi tűzérzékelés

A lángérzékelés bevonása

Téves jelzés szűrés lángérzékeléssel

Multiszenzorok minősítése

Összefoglalás


Elvárásaink az automatikus tűzjelző rendszerrel szemben

„A tüzek lehető legkorábbi, ugyanakkor biztos  jelzése”

Végezzünk egy gondolatkísérletet: tételezzük fel, hogy egy korszerű tűzjelző rendszer kifejlesztésével bíznak meg bennünket. Az elvárásban megfogalmazottakat szem előtt tartva koncentráljunk a tűzjelző rendszer bemeneti, érzékelési oldalára és először vegyük számba azokat a fizikai jelenségek, melyek alapján egy eseményt tűzesetként azonosítanánk.

Rövid gondolkodás után három olyan jelenséget tudunk felsorolni, melyek általában a legtöbb tűzesettel összefüggésbe hozhatók:

füstképződés
fényjelenség
hőmérséklet emelkedés

Ezek a tüzet kísérő jelenségek az emberi érzékszervekkel is  jól azonosíthatók. Van egy negyedik kísérő jelenség is, mely sok esetben az emberi érzékszervekkel nehezen vagy nem észlelhető: ez a
gázképződés

Ahhoz, hogy hatékony tűzjelző rendszerünk legyen, ezeknek a jelenségeknek az észlelését kellene  automatikus érzékelővel biztosítanunk (ld. 1. ábra).

A megfelelő érzékelő kialakításánál figyelembe kellene vennünk, hogy a legtöbb tűzesetnél nem feltétlenül lép fel  az összes említett kísérő jelenség és főleg nem egyidejűleg, különösen igaz ez a tűzesetek korai szakaszában. Ugyanakkor, egy eseményt tűzként a legbiztosabban az összes, az adott tűzre jellemző  kísérő jelenség észlelése  esetén azonosíthatunk.




Tűzjellemzők és terjedésük.
Kattintson a nagyításért!


Tűzérzékelés gázzal

A 2000-es évek elejére az érzékelőkben általánossá váló mikroprocesszoros technológia a pontszerű füstérzékelők észlelési spektrumának javítása mellett lehetőséget kínált számos olyan jelzésszűrési eljárás pontszerű érzékelőkben történő alkalmazására, melyeket korábban a tűzjelző rendszerek központjai végeztek a téves jelzések arányának csökkentésére.

Az egyre általánosabbá váló füstérzékelés-hőérzékelés kombináció mellett felmerült az eddig nem hasznosított  gázérzékelésnek, mint szóba jöhető észlelési elvnek a bevonása is a tűzjelzésbe. A különböző anyagok égésekor keletkező gáznemű anyagok gyakoriságának vizsgálata alapján a széndioxid és a szénmonoxid bizonyult a két legtöbb esetben keletkező gáznemű anyagnak. A két gáznemű anyag közül a szénmonoxid észlelése előnyösebb a tűzjelzéstechnikában: egyrészt a szénmonoxid keletkezése a tűzesetek korai szakaszára jellemzőbb (tökéletlen égés) - segítve ezzel az észlelés lehetőségének kitolását a korai szakaszra -, másrészt a szénmonoxid a levegővel közel azonos fajsúlyú, ezért a levegőben jól elkeveredik, diffúz módon terjed, megkönnyítve ezzel az észlelhetőséget azokban az esetekben is, amikor  a tűzesetek során keletkező égéstermékek felhajtó hatása még nem érvényesül.  A kombinált érzékelők az esetek döntő részében alapvetően füstérzékelők és így a szénmonoxid észlelés alkalmazása a döntéshozatalban pontszerű érzékelők esetén nem jár a füstérzékelőkre alkalmazott elhelyezési szabályok  megváltoztatásával.

Szénmonoxid  és széndioxid érzékelők  minősítésére nem rendelkezünk szabványban rögzített előírásokkal, teszttüzekkel, ezért a 2. ábra  a füstérzékelők minősítésére használt szabványos teszttüzek során keletkező szénmonoxid (CO) és széndioxid (CO2) mennyiségeket mutatja. Az ábrán jól látszik, hogy a lánggal égő tüzek esetén, melyeknél tökéletes égés valósul meg (TF1, TF5, TF6)  döntően a széndioxid képződés a jellemző, míg a füstölgő, parázsló tüzeknél, melyekre a tökéletlen égés a jellemző (TF2, TF3), döntően szénmonoxid képződik.

A teszttüzek során keletkező mennyiségek nagyságrendje megegyezik a normál körülmények között is előforduló koncentrációval, ezért a gázérzékelők önálló érzékelőként való alkalmazása a tűzjelző rendszerekben nem terjedt el, azonban kombinált érzékelőkben egyik lehetséges észlelési elvként egyre gyakrabban találkozhatunk főként szén-monoxid érzékeléssel.
Azoknál a kombinált érzékelőknél, melyek CO érzékelést is használnak a döntéshozatalban, mindenképpen számolni kell a legtöbb érzékelési eljárás esetén a CO  érzékelő elem elöregedésével. Napjainkban CO érzékelésre leggyakrabban az elektrokémiai cellás észlelési eljárást alkalmazzák pontszerű érzékelőkben. Ennek az észlelési eljárásnak a várható élettartama jelenleg 5-7 év.




A teszttüzek során keletkező szén-monoxid és szén-dioxid. Kattintson a nagyítsért!


Valódi tűzérzékelés


2251CTLE - robbantott ábra. Kattintson a nagyításért!

A System Sensor - élve a napjainkban egyre szélesebb körben alkalmazható mikroprocesszoros technológia adta lehetőségekkel - egy különleges kombinált érzékelővel jelent meg a piacon. Az új  érzékelő kifejlesztésének elsődleges célja egy olyan pontszerű érzékelő létrehozása volt, mely a jelenlegi technológiai lehetőségek mellett a lehető legkisebb téves jelzés aránnyal rendelkezik, ugyanakkor a valós tüzeket korai fázisban jelzi.
Az új érzékelőben a pontszerű érzékeléstechnikában eddig használt füst,  hő és szén-monoxid érzékelés mellett elsőként alkalmaztak lángérzékelést pontszerű kombinált érzékelőben és mindjárt úgy, hogy az eddig a tűzjelzésben alkalmazott összes észlelési elvet egyetlen pontszerű érzékelőben egyesítették. Ezt tükrözi az érzékelő fantázia nevei is:  COPTIR, mely az alkalmazott észlelési elvek angol nyelvű rövidítéseinek betűszava: CO+P+T+IR  (azaz CO érzékelés, optikai füstérzékelés (Photo), hőérzékelés(Thermal), lángérzékelés infravörös tartományban (IR)).


A lángérzékelés bevonása

A lángérzékelés bevonása a döntéshozatalba az elméleti meggondolások alapján nyilvánvalóan jelentős mértékben növeli a jelzésbiztonságot: szélesíti és kiegyenlítettebbé teszi az észlelési spektrumot az optikai füst - hőérzékelés kombinációhoz képest.  A pontszerű optikai füstérzékelésnek közismerten gyengébb pontja a lángoló tüzek észlelése, az ilyen tüzeknél  a mindinkább háttérbe szoruló (szorítandó) ionizációs füstérzékelés rendelkezik előnyösebb tulajdonságokkal. A lángérzékelés bevonása a döntéshozatalba valódi, hatékony lehetőséget kínál az ionizációs érzékelők helyettesíthetőségére.

A 3. ábra a különböző észlelési elvű füstérzékelők válaszkarakterisztikáit mutatja a lángfázisú TF1 teszttűz esetén. A PW4 jelű függőleges tengelyen az egyes érzékelők válaszának értékei: minél nagyobb az érték, annál nagyobb a füstkoncentráció ill. a tűzveszély, hiszen kombinált érzékelők esetén az eszköz válasza nem feltétlenül a füstkoncentrációval arányos. Az ábrán a 2000-es értéknél meghúzott vonal átlépését tekintjük tűzjelzésnek. Az ábra jobb oldalán található AL1-AL6 értékek a kombinált érzékelők lehetséges jelzési lépcsőfokait, veszélyszintjeit mutatják. Az ionizációs érzékelő válasza tulajdonképpen a teszttűz során fellépő apró szemcseméretű, szabad szemmel nem látható füstrészecskék koncentrációjának időbeli változását mutatja. Az ábra azt bizonyítja, hogy a lángérzékeléssel javított optikai-hőérzékelő kombináció valóban versenyképes az ionizációs érzékelőkkel lángoló tüzek esetén. Az ábra kapcsán érdemes megjegyezni, hogy a kombinált érzékelők viszony kevés lépcsőfoka, jelzési szintje, egyben azt is jelenti, ezeknél az érzékelőknél egy igen nagyfokú jelzéskiértékelés, jelzésszűrés, döntés előkészítés folyik az érzékelőkben, míg a folytonos karakterisztikájú füstérzékelők esetén a döntés tulajdonképpen a központban valósul meg.




Különböző érzékelők válasza TF1-re. Kattintson a nagyításért!


Téves jelzés szűrés lángérzékeléssel

A lángérzékelés alkalmazásának másik, az érzékelő kifejlesztésében hangsúlyozottan megfogalmazott célja a téves jelzések arányának lehető legkisebb értékre szorítása.

Az új érzékelőben alkalmazott lángérzékelés az infravörös tartományban dolgozik, azonban nem csak azokban a tartományokban, melyeket a lángérzékelőkben általában alkalmaznak. Az IR lángérzékelők ugyanis olyan IR tartományokban érzékelnek , melyeknél a földfelszínt érő kozmikus sugárzási spektrumban minimum helyek vannak. Az új érzékelőben alkalmazott jelfeldolgozó algoritmus a lángérzékelő jelének időbeli viselkedése alapján különbséget tud tenni egy hegesztésre jellemző jelalak és egy valós tűznek minősülő jelalak között (ld. 4. és 5. ábra), és ennek segítségével változtatja az optikai füstérzékelő érzékenységét:

valós tűz esetén növeli az optikai érzékelő érzékenységét és csökkenti a verifikációs időt,
míg zavarnak minősülő jelalak esetén csökkenti az optikai érzékelő érzékenységét.




Kattintson a nagyításért! Valódi láng és hegesztés sugárzási képe az idő függvényében.


Multiszenzorok minősítése

A tervezők az új érzékelő fejlesztése során olyan teszttüzeket használtak, melyekkel a kifejlesztendő érzékelő téves jelzést kiszűrő képességét hatékonyan ellenőrizhették, ugyanis a jelenleg az EN54-es szabványsorozatban rögzített, füstérzékelők minősítésére szolgáló teszttüzekkel (TF1-TF6) végzett kísérletek az érzékelők tévesjelzés-szűrő képességéről nem adnak kellő felvilágosítást.

A kifejlesztendő érzékelő tévesjelzés-szűrő valamint valós tűz-felismerő képességének ellenőrzésére a vizsgálatok során használt teszttüzeket két csoportba osztották: az egyik teszttűzcsoporttal a téves jelzésekhez vezető körülményeket, míg a másikkal a valós tüzeket modellezték.
Az új  érzékelő viselkedésének a fenti „teszttüzekkel” történő  ellenőrzése során összehasonlító vizsgálatokat végeztek egyéb, tűzjelzésben elterjedten használt  érzékelők jelzőképességével. Az összehasonlítás során azt vizsgálták, hogy milyen arányban azonosítják az egyes érzékelőfajták az ún. „valós tüzeket” tűzjelzésként és milyen arányban szűrik ki a téves jelzéshez vezető környezeti hatásokat.

A 6. ábra oszlopdiagramján  sárga színnel jelölt érték azt jelzi, hogy az egyes érzékelő típusok milyen százalékos arányban ismerték fel a zavarnak minősülő környezeti hatásokat, azaz nem jeleztek tűzjelzést a teszt során alkalmazott 21 zavarnak minősülő tűzeset ill. környezeti hatás esetén, míg a kék érték azt jelzi, a vizsgálat során alkalmazott 29 valós tűzből milyen százalékban történt tűzjelzés. A pirossal jelzett érték a két korábbi százalékos értékből az ábrán szereplő képlet szerint képzett teljesítmény jellemző, mely szerint ha pl. a valós tűz felismerő képesség és a zavaró körülmény felismerő képesség értéke  50- 50 %-os, akkor az eredő mutató csak 25%-os.

A vizsgálat eredménye jól tükrözi azt az elvárást, melyet az érzékelő kifejlesztésekor kitűztek: kimagaslóan jó az eszköz téves jelzés szűrő képessége.

Az ábrán külön érzékelőtípusként szerepel  az az eset, amikor az új érzékelőből (COPTIR) kihagyjuk a CO észlelési eljárást (PTIR). Ez a körülmény azért figyelemre méltó, mert mint a CO észlelésnél már említettük, a napjainkban pontszerű érzékelőkben használatos CO észlelésre használt eljárások élettartama véges (5-7 év), így az új érzékelő az alkalmazott CO cella élettartamának lejárta után az ábrán látható jellemzők szerint működik tovább. Az érzékelő a működése során figyelemmel kíséri  a  CO cella öregedését és állandó szinten tartja az érzékenységét,  továbbá egymástól eltérő figyelmeztető jelzéseket ad a élettartam lejárta előtt 6 hónappal illetve az élettartam lejártakor, lehetőséget adva ezzel a kellő idejű beavatkozásra (kritikus esetben érzékelő csere).

Az ábrát tanulmányozva első ránézésre meghökkentő lehet, hogy a száműzni kívánt ionizációs elvű érzékelés milyen jó eredményt nyújt. Az eredmény kiértékelésekor  azonban figyelembe kell venni az a körülményt, hogy az alkalmazott „teszttüzek” nagy része alapvetően az ionizációs elvű érzékelésnek kedvező.




A különböző érzékelők eredményei valós és nem valós tüzekre. Kattintson a nagyításra!


Összefoglalás


2251CTLE - Kattintson a nagyításért!


Azt nem állíthatjuk természetesen, hogy a System Sensor  érzékelő fejlesztői megtalálták a bölcsek kövét, a négy észlelési elv kombinálásával elértünk a Kánaánba, ezentúl nincsenek feladatai a tűzjelző rendszerek érzékelő fejlesztőinek. Cikkünkben bemutatott vizsgálati eredmények  és reményeink szerint a gyakorlati tapasztalatok is azt támasztják majd alá, hogy  az új érzékelő kifejlesztői jó úton jártak, és korunk technikai színvonalának kiaknázásával sikerült megközelíteniük „a lehető legkorábbi biztos tűzjelzés” elvárást.

Az új érzékelő

alkalmazásával olyankor sem kell lemondaniuk a korai tűzjelzés érdekében választott füstérzékelésről, amikor egyéb füstérzékelők alkalmazása nem jöhet szóba a várhatóan elfogadhatatlan téves jelzés arány miatt;
alternatívát jelenthet olyan esetekben, amikor a körülmények előre nem tervezhető változása miatt széles spektrumú, gyors tűzjelzésre van szükség;
megoldást jelenthet a lángfázissal induló tüzek korai jelzése esetén;
megoldást jelenthet azokban az esetekben is, amikor olyan tűzjelző rendszerek által automatikusan kezdeményezett beavatkozásokat kell végezni, ahol a téves jelzés elfogadhatatlan.
 
 
 
 
 
 
powered by VICTORINET Internet Kft.