Курсовой проект - Микропроцессорная система мониторинга и управления системами пожаротушения и дымоудаления в административно-торговом здании

Назначение системы
Система предназначена для автоматического управления системами пожаротушения предварительного действия (Preaction systems) и системами дымоудаления в административно-торговом здании.

Цели создания системы
- Организация комплекса мер по пожарной безопасности, который позволит или потушить сразу возникший очаг возгорания, или с наименьшими потерями дождаться прибытия профессиональных пожарных.
- Уменьшение вероятности гибели людей вследствие удушения угарным газом.
- Автоматизация процесса пожаротушения и дымоудаления с полным исключением влияния человеческого фактора на принятие решений в экстренной ситуации.

Характеристика объекта автоматизации

Административно-торговое здание состоит из одного надземного этажа и подвала. Подробный план здания приведен на рисунках 1 и 2. Согласно нормам пожарной безопасности НБП 105-03 "Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности" автоматизируемое помещение имеет низшую категорию опасности – Д.
Требования к системе

Требования к структуре и функционированию системы
Требования к датчикам:
Датчики температуры:
- Бесконтактный датчик температуры;
- Диапазон измеряемых температур: от 0 до +125 С;
- Точность индикации ±1 С;
- Время отклика выхода не более 25мс;

Датчики дыма и концентрации угарного газа:
- Способность работать при высокой температуре;
- Номинальное напряжение питания (±15%): 12 В постоянного тока;
- Температурный диапазон работы: от -10°С до +50°С.
- Диапазон измерения концентраций: 0 - 100 мг/м3
- Время отклика выхода не более 25мс;
- Относительная погрешность не более:25%

Требования к расстановке датчиков
- Тепловые и дымовые датчики должны быть расположены в самых высоких частях помещения. При установке датчиков следует учитывать эффект стратификации.
- Датчики CO согласно схеме тепловых датчиков, продублировав их расположение на стене в горячем цехе.
- Необходимо исключить установку датчиков вблизи стыка стены и потолка
- Исключить установку чувствительного элемента теплового или дымового датчика вровень с потолком.
В рассматриваемом административно-торговом здании имеется фальшпотолок, поэтому датчики должны быть установлены ниже уровня фальшпотолка согласно следующим требованиям: чувствительные элементы детекторов должны быть расположены ниже потолка в пределах:
1) 25 мм — 600 мм для дымовых датчиков;
2) 25 мм — 150 мм для тепловых датчиков.

Точечные дымовые и тепловые детекторы не должны устанавливаться на расстоянии менее чем 500 мм от любой из стен, перегородок или преград для потоков дыма и нагретых газов, типа балок, воздуховодов, где величина преграды больше, чем 250 мм по глубине. Если ограниченное пространство имеет ширину менее 1 м, то датчик устанавливается как можно ближе к центру промежутка.
Расстояние между любой точкой защищаемого помещения в горизонтальной проекции и ближайшим детектором не должно превышать:
1) 7,5 м, если ближайший детектор дымовой;
2) 5,3 м, если ближайший детектор тепловой.

Датчики температуры и дыма должны представлять единый пожарный модуль и располагаться в здании согласно рисункам 1 и 2.
Требования к системе пожаротушения
- Необходимо использовать систему пожаротушения предварительного действия с подводящим трубопроводом, заполненным сжатым воздухом или азотом. Спринклерные оросители необходимо установить на высоте не ниже 4 метров над полом.
- Насосная станция должна находиться в отапливаемом помещении;

Требования к системе дымоудаления
- Клапаны дымоудаления необходимо установить в ответвлениях воздуховодов;
- Клапан должен быть оснащен автоматически и дистанционно управляемым приводом;
- Применение клапана дымоудаления осуществляется в соответствии с требованиями СНиП 2.04.05-91.

Входные данные
- Данные о работоспособности средств детекции (тепловые, дымовые пожарные датчики), электроклапанов (дренчарные, дымоудаления), системы вентиляторов.
- Значения фактических температур с термодатчиков.
- Значения концентрации угарного газа в воздухе.
- Данные о наличии дыма на объекте контроля, получаемые с датчиков дыма.
- Сигнал запуска СПДУ.

Выходные данные
- Сигнал пуска систем пожаротушения и дымоудаления;
- Управление скоростью вращения вентиляторов;
- Сигналы для передачи технологической информации на стационарную СМУ;
- Поток данных, передаваемый на компьютер.

Требование к электропитанию и подводке
Электропитание системы пожаротушения должно соответствовать рекомендациям, данным в стандарте В5 5839-1:2002, п. 25. Питание к системе пожаротушения должно быть подведено в соответствии с рекомендациями, данными в стандарте BS 5839-1:2002, п. 26 для кабелей со стандартными огнеупорными свойствами.

Требования к численности и квалификации персонала системы и режиму его работы
Система должна быть полностью автоматизирована, необходимо минимизировать влияние человеческого фактора на ее «повседневную» работу. Квалифицированный персонал необходимо привлекать только для проведения профилактических и/или ремонтных работ.
Требования к надежности
- Система должна быть спроектирована таким образом, чтобы в случае единичного повреждения шлейфа (обрыва или короткого замыкания), она обнаруживала пожар на защищаемой площади и, по крайней мере, оставляла возможность включения пожаротушения вручную.
- Пожарные датчики должны выдерживать воздействие электромагнитных помех напряженностью 10 В/м в диапазонах 0,03-1000 МГц и 1-2 ГГц и напряженностью 30 В/м в диапазонах сотовой связи 41 5-466 МГц и 890-960 МГц, причем с синусоидальной и импульсной модуляцией (согласно европейским требованиям LPCB и VdS ).

Требования безопасности
Ввиду массового скопления людей в здании необходимо использовать систему пожаротушения, не оказывающего вредного воздействия на организм людей.
Выброс огнетушащего вещества (воды) должен производиться только в той части защищаемой области, где обнаружено возгорание.

Требования по эргономике и технической эстетике (в соответствии с ГОСТ 24750-81)
- Конструкция блока МПС управления должна обладать информативностью формы, свидетельствующей о ее функции и способе ее осуществления.
- На конструкции системы должна быть предусмотрена кнопка ручного запуска системы пожаротушения/дымоудаления в случае несрабатывания автоматики.
- Допускается выделять цветом элементы корпуса СМУ или его отдельные части в композиционных и функциональных целях.
- На экране компьютера информация должна отображаться в виде мнемосхем.
- Необходимо обеспечить визуальную индикацию статуса системы за пределами защищаемой зоны и располагать у всех входов в помещение так, чтобы состояние системы пожаротушения было понятно персоналу, входящему в защищенную область.
- Световое и звуковое оповещение должно соответствовать требованиям стандарта В5 5839-1.

Требования по сохранности информации при авариях
При потере питания необходимо обеспечить работоспособность компьютера в течении 10-20 минут для завершения записи поступившей технологической информации и корректного завершения работы, либо, при возобновлении электропитания, возможности продолжить работать в нормальном режиме.


Требования к функциям (задачам), выполняемым системой

- Система должна автоматически контролировать каналы связи с входящими в систему котроллерами и средствами детекции с целью фиксации обрывов и скорейшей их ликвидации. Период опроса не должен превышать 30мс.
- Необходимо в режиме реального времени получать данные об уровне концентрации угарного газа, величине температуры в помещении, наличии дыма, уровне воды в насосной станции, а также – состоянии открытости эвакуационных выходов.
- В случае повышенной концентрации угарного газа, должна включиться моноблочная система вентиляции, которая работает до тех пор, пока концентрация угарного газа в воздухе не сведется к допустимой норме - 0,02%.
- При возникновении повышенной задымленности и/или очага возгорания в помещении должна включиться система дымоудаления/ система пожаротушения предварительного действия.
- Информация обо всех технических процессах должна передаваться системой управления на компьютер, на котором эти данные записываются в базу данных и отображаются на экране в виде мнемосхем. В случае обрыва на экране компьютера должен отображаться подозрительный канал.

Требования к видам обеспечения.

Требования к информационному обеспечению
- Информационный обмен между контроллерами и СМУ должен осуществляться по последовательной магистрали CAN. Каждое сообщение снабжается идентификатором, который определяет назначение передаваемых данных, но не адрес приемника. Любой приемник может реагировать как на один идентификатор, так и на несколько. На один идентификатор могут реагировать несколько приемников.
- Для подключения средств детекции к контроллерам необходимо использовать радиальный или кольцевой шлейф.
- Для подключения СМУ к компьютеру должен использоваться интерфейс USB 2.0.
- Для подключения компьютера к сети интернет и передачи данных по протоколу TCP/IP необходимо наличие сети Ethernet.
- Процесс сбора данный с компонентов системы должен осуществляться с периодом не более 30мс. Эти данные должны передаваться через СМУ в компьютер для записи в базу данных.
- Система управления базой данных должна поддерживать интерфейс Open Database Connectivity (ODBC) для взаимодействия со SCADA-системой.

Требования к программному обеспечению
1. Использование SCADA – системы (Supervisory Control And Data Acquisition) TRACE MODE® для автоматизированного управления и сбора данных:
- Отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме;
- Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями;
- Ведение архивов событий;
- Визуализация места возникновения пожара и процесса тушения;
2. Использование SOFTLOGIC-системы TRACE MODE® для программирования контроллеров:
- Возможность применения языков программирования стандарта IEC МЭК 6-1131/3;
- Наличие средств отладки реального времени, позволяющих отслеживать работу котроллера в режиме исполнения проекта.
3. Интегрированная отладочная среда CodeVisionAVR C Compiler для написания и отладки прикладных программ для AVR микропроцессоров.

Требования к документации.
Документация должна включать в себя:
- Пояснительную записку;
- Структурную схему;
- Функциональную схему;
- Электрическую принципиальную схему.

Заключение

Разработанная микропроцессорная вычислительная система для управления системами пожаротушения и дымоудаления.
Графическая часть выполнена на 3 листах в соответствии с ЕСКД и ЕСПД.
Разработана схема электрическая принципиальная блока управления СПДУ.
Составлен алгоритм функционирования блока управления СПДУ, исходя из аппаратной реализации системы.