Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор состояния использования судовых стационарных систем обнаружения пожара 10
1.1. Общие сведения о судовых стационарных системах обнаружения пожара 10
1.2. Анализ работы прототипов стационарных судовых пожарных систем сигнализации и детализация задач исследования 13
Глава 2. Человеческий элемент в судовой технической системе. 22
2.1. Поведение человека-оператора при работе со сложной технической системой 22
2.2. Эрготехническая система судовых отношений 24
Глава 3. Обработка сигналов от группы извещателей, контролирующих одно судовое помещение 38
3.1. Способ обработки сигналов на основе карты Карно 38
3.2. Устройство обработки сигналов от группы из пятнадцати извещателей 51
3.3. Другие логические схемы обработки сигналов от группы извещателей , 76
3.4. Оценка вероятности достоверности определения пожарной тревоги 101
Глава 4. Функциональная организация стационарной судовой системы пожарной сигнализации 104
4.1. Частотный способ определения места возгорания 104
4.2. Выбор типа коммутационного устройства 105
4.3. Формирование сигналов определения мест возгорания 107
4.4. Обоснование значений частот генераторов меток помещений получу ССПС 112
4.5-Обработка сигнала ГМП по лучу ССПС в ППКП 115
4.6. Возможность фиксации состояний ССПС в ПРДРС 127
4.7. Диагностика ССПС при её ремонте и обслуживании 131
4.8. Сравнение с прототипами ССПС... 135
Заключение 138
Список использованной литературы
- Анализ работы прототипов стационарных судовых пожарных систем сигнализации и детализация задач исследования
- Эрготехническая система судовых отношений
- Другие логические схемы обработки сигналов от группы извещателей
- Формирование сигналов определения мест возгорания
Введение к работе
Актуальность темы. Прогресс в области создания сложных технических систем достиг заметных успехов в области их надёжного функционирования. Появились серьёзные исследования, оценивающие влияние технических систем на органы человека, что вызвало целое направление проектирования конструкций технических устройств под человека-оператора. Интерес к этому направлению связан с тем, что стремление увеличить надёжность техники сдерживается т.н. человеческим фактором . Всё чаще человек оказывается наиболее слабым звеном в управлении сложной технической системой.
Вмешательство авиадиспетчера (человека-оператора), потребовавшего ухода пассажирского авиалайнера "вверх", вместо рекомендованного автоматом "вниз", привело к авиакатастрофе над Боденским озером. Уже очевидно, что в проекте автоматической системы оповещений о цунами в юго-восточной Азии необходимо предусмотреть передачу оповещений, независимо от служб гидрометеорологии этих стран. Полезно вспомнить, как работа космонавтов одной из долговременных экспедиций на международной космической станции едва не была прервана досрочно из-за проблем с продовольствием. Оказалось, космонавты предыдущей экспедиции питались соответствующими их вкусу видами космической пиши, не информировав об этом ответственные наземные службы. Как оказалось, проблему создало несоответствие вкусов людей предыдущей и следующей длительных космических экспедиций, неочевидных в условиях космоса.
Ситуацию на море точно описывают слова капитана дальнего плавания Николая Чигренко, опубликованные в журнале "Судоходство" №1 — 2 за 2003 год [1]: "Ничего страшнее пожара на плавучем объекте в открытом море нельзя себе представить. Изолированность от помощи берега, несовершенство против Человеческий фактор в терминологии Международной Морской Организации (ШО) называется человеческим элементом. вопожарных средств (всё ещё наблюдается, несмотря на огромные успехи в развитии техники), сильное психологическое воздействие пожара и (возбуждённых им — В.Д.) взрывов на экипаж — вот те основные факторы, которые мешают справиться с огненной стихией, даже при пожаре среднего масштаба, и приводят к катастрофическим последствиям, хотя теоретически этого можно бьшо бы избежать... Трагедия "Титаника" и многие пожары на пассажирских и других судах говорят не только о несовершенстве техники, даже электронной, или о скупости при постройке и снабжении судов, но и об огромном влиянии негативного человеческого фактора".
В журнале "Судоходство" №1 - 2 за 2003 год [2] также высказана мысль, что "решающее значение для успешности действий спасателей может иметь оборудование, позволяющее выявить очаг возгорания и правильно оценить обстановку... Чем быстрее будет обнаружен очаг пожара, тем легче его взять под контроль".
Поэтому сегодня весьма актуально дальнейшее наращивание контролирующих технических устройств, помогающих человеку-оператору управлять сложными техническими системами и вырабатывать правильные оперативные решения в критических ситуациях.
Объектом исследования является система технической противопожарной диагностики судовых помещений, увеличивающая правильность принятия решений членами экипажа судна в экстремальных условиях пожара.
Предметом исследования является стационарная судовая система пожарной сигнализации (ССПС) повышенной надёжности. Насыщенность судовых помещений техническим оборудованием, требующим всесторонней специализированной подготовки судовых специалистов, при тенденции снижения численности судовых экипажей, усиливает роль человеческого элемента (ЧЭ) в квалифицированном обслуживании и эксплуатации оборудования. Ошибка от несвоевременно принятого решения одного члена экипажа должна быть сведена к минимуму для предотвращения аварийной ситуации. Это соответствует позиции Международной Морской Организации (JMO), изложенной в резолюции А.850(20), согласно которой адекватность действий в тех или иных условиях должна исключать ошибки одного человека, влияющие на безопасность судна в целом [3].
Цель исследования. Целью диссертационной работы является поиск более надёжного принципа работы стационарной ССПС:
- уменьшающей влияние ЧЭ на своевременность принятии решения об объявлении пожарной тревоги;
- снижающей риск ошибки конструктора судна от недостаточного прикрытия средствами пожарного контроля пожароопасных зон судовых помещений;
- обеспечивающей простое поддержание работоспособности ССПС силами экипажа судна при всей рутинности её эксплуатации;
- гарантирующей запись текущего состояния системы в приборе регистрации данных о рейсе судна (чёрном ящике) для обеспечения надлежащего расследования развития пожара, а также возможностей внезапной оперативной проверки готовности ССПС к работе ответственными лицами Морской Администрации при обычной эксплуатации судна.
Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие оригинальные научные результаты:
- предложена модель судовой эрготехнической системы на основе теории отношений "объективного" и "субъективного";
- предложен способ построения карты Карно на девять логических переменных, позволивший существенно увеличить число правил объединения клеток для такой карты Карно;
- проведено математическое обоснование возможности записи конечного выражения (путём объединения клеток в карте Карно) в совершенной конъюнктивной нормальной форме; - предложена базисная организация логических структур построения
(средствами дискретной математики) цифровых микросхем на шесть и на девять входов для двухуровневой оценки степени пожарной опасности (уровни "Угроза возгорания" и "Пожар");
- обоснованы способы соединения таких микросхем в группы (в частности, по две и по три) для двухуровневого способа оценки пожарной опасности;
- предложено использование обнаруженных новых свойств треугольника Паскаля (в частности, организующего частотные метки контролируемых помещений);
- предложен способ преобразования сигналов в индикации мест возгорания в пожарном приёмно-контрольном приборе, учитывающий требования инженерной психологии.
Научная достоверность и обоснованность результатов. Научная достоверность и обоснованность результатов, защищаемых в настоящей работе, основана на использовании формул, теорем, правил и методов, разработанных отечественными и иностранными учёными в областях пожарной безопасности, инженерной психологии, дискретной математики, цифровой и аналоговой схемотехники, дискретного преобразования Фурье (соответствующие работы учёных упомянуты в списке использованной литературы).
Практическая ценность. Предлагаемая стационарная ССПС обладает возможностью указания места возгорания на пожарном приёмно-контрольном приборе (ППКП); до 24 помещений на каждый луч ППКП. Количество лучей определяется сложностью интерьера судна. В каждом из упомянутых помещений данная система допускает установку автоматических и ручных пожарных извещателей в количестве от двух до 27 при любом качественном сочетании автоматических пожарных извещателей (тепловых, дымовых, пламени и т.д.). Использование звуковых частот - меток помещений для определения местоположения возгорания при современной элементной базе (реляторы, цифровые микросхемы) обеспечивает возможность поддержания работоспособности ста 8 ционарной ССПС силами экипажа при использовании минимума измерительной аппаратуры. Массовое использование микросхем реляторов вместо реле увеличивает надёжность работы системы. Предложен способ регистрации развития судового пожара на прибор регистрации данных о рейсе судна (чёрный ящик) от всех лучей на один общий носитель записи; обосновывается возможность использования для этих целей дискретного преобразования Фурье. Ведение таких записей не противоречит возможности расширения минимального набора данных, подлежащих записи в приборе регистрации данных о рейсе судна (ПРДРС), как это требует резолюция ЇМОА.86Ц20) [4]. Наличие на борту ПРДРС в настоящее является обязательным для всех пассажирских судов независимо от даты постройки судна и валовой вместимости и для непассажирских судов с валовой вместимостью от 3000 регистровых тонн и более, построенных после 1 июля 2002 г [5].
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации апробированы в публикациях в журналах "Транспортное дело в России", "Известия вузов Северо-Кавказского региона: Технические науки 1, в материалах второй региональной научно-технической конференции "Проблемы технической и коммерческой эксплуатации и модернизации транспорта" (1 4-Ї-16 июня 2001г.), материалах четвёртой научно-технической конференции "Проблемы безопасности морского судоходства, технической и коммерческой эксплуатации морского транспорта " (19 23 сент. 2005 г.) и сборниках научных трудов НГМА. Научный вклад соискателя в разработку защищаемых положений определяющий.
На защиту выносятся:
1. Модель судовой эрготехнической системы отношений "объективного" и "субъективного".
2. Представление карты Карно на девять логических переменных для ССПС. Обоснование (доказательство) возможности записи конечного выражения в совершенной конъюнктивной нормальной форме после объединения клеток в карте Карно.
Логические схемы построения базисных цифровых микросхем на шесть и на девять входов для двухуровневой стационарной ССПС и схем их совместной работы по два и три элемента при любом качественном сочетании. Использование новых свойств треугольника Паскаля для пространственной организации частотного плана генераторов - меток помещений. Способ преобразования сигналов в индикации мест возгорания с использованием реляторных линеек.
Анализ работы прототипов стационарных судовых пожарных систем сигнализации и детализация задач исследования
Информация о работе стационарных ССПС типов SWD10, SWD-10M, МКД-15, ТИС-К, ТИС-М, СКДПС-1, BV-1, "Экман", "Кристалл" получена из [21], ССПС "Фотон-МП", "Фотон-М", "Фотон-П" - получена из [22], ССПС ОСА из [23].
К системам дымообнаружения с забором проб воздуха относятся ССПС SWD-10 и SIVD-10M, осуществляющими контроль всего за 10 судовыми помещениями. SWD-1ОМ-это модернизированный вариант SWD-10. "Модернизация станции (ППКП - В.Д.) сведена в основном к замене электронного блока" [21]. В элементной базе SWD-10M используются уже микросхемы - операционные усилители. При обнаружении дыма в одном из дымопроводов контроль воздуха в других дымопроводах прекращается, хотя пожар может развиваться и далее. Система дымообнаружения с забором проб воздуха МКД-15 не прекращает контроля других судовых помещений, если в одном из дымопроводов обнаружено наличие дыма. А число одновременно контролируемых помещений увеличено до 15. Использование подобных систем дымообнаружения, пожалуй, оправдано только для морских судов малого тоннажа.
Последующие системы относятся к стационарным ССПС, использующим лучевую или шлейфную схемы подключения АПИ. ССПС ТИС-К использует от четырех до шести лучей с неограниченным количеством термических пожарных датчиков (эквивалентен АПИ - В.Д.). Каждый из термических пожарных датчиков является размыкающим контактом, шунтирующим 500-омный резистор. Конец луча, наиболее удаленный от приемной станции, также подсоединен к 500-омному резистору. Наличие активизированного термического датчика увеличивает, соответственно, сопротивление луча на шаг в 500 Ом при активизации каждого термического пожарного датчика. Элементная база -транзисторы, диоды, реле. При активизации термического пожарного датчика определяется только луч, которому принадлежит этот активизированный термический датчик. При активизации термического пожарного датчика в ССПС ТИС-К вахтенная служба должна проконтролировать, пользуясь схемой судна, огромное количество судовых помещений по лучу, в котором активизирован термический пожарный датчик. То есть результат поиска зависит от лица (ЧЭ), производящего осмотр судовых помещений. Международный Кодекс по системам противопожарной безопасности [16] требует, чтобы не более 50 судовых помещений контролировалось с использованием одного луча, и эти помещения находились на одной палубе.
Решение в ССПС ТИС-К соответствует выбору приоритета количества термических пожарных датчиков над количеством лучей. Альтернативные решения использованы в ССПС BV-1, СКДПС-1, ТИС-М.
ССПС BV-1 фирмы "Аутроникс" является поканальной системой с тепловыми (максимальными и дифференциальными), дымовыми АЛИ и РПИ. В ППКП устанавливается до 15 групповых блоков. А каждый группой блок контролирует до трех шлейфов. Элементная база - транзисторы, диоды, реле. Определяется только шлейф, которому принадлежит активизированный АПИ.
ССПС СКДПС-1 использует АПИ, комбинированные по температуре и дыму, и используется лучевой принцип их подключения. ССПС СКДПС-1 использует шесть лучей, а каждый луч контролирует до 10 датчиков. По заказу может быть увеличено число лучей и число контролируемых АПИ, использующих один луч. Элементная база - операционные усилители на микросхемах, транзисторы, диоды и реле. Определяется только луч, на котором находится активизированный АПИ. ССПС ТИС-М является системой, использующей температурные АПИ, подключенные по лучевой схеме, с возможностью использования до восьми лучей и до восьми АПИ на один луч. Каждый луч контролируется в течение 2с методом сканирования. Период сканирования для восьми лучей равен 16с. Термические АПИ одного луча (все сразу) могут быть установлены на один из уровней - плюс 70, 80, 90 С. Элементная база - цифровые микросхемы. При активизации одного из АПИ вахтенная служба (человек - оператор) должна остановить режим сканирования лучей для определения луча, у которого активизировался пожарный датчик.
"Фотон-МП", "Фотон-М", "Фотон-П" являются ССПС, предлагаемыми к использованию на судах в настоящее время. В ССПС "Фотон-МП" используется восемь шлейфов сигнализации, до 50 извещателей в шлейфе; "Фотон-М" -10 шлейфов сигнализации, до 50 извещателей в шлейфе; "Фотон-П" — 68 шлейфов, до 60 извещателей в шлейфе (всего до 4080 извещателей) [22].
Таким образом, ССПС ТИС-К, BV-1, СКДПС-1, ТИС-М, "Фотон-МП", "Фотон-М", "Фотон-П" при активизации АПИ определяют только луч или шлейф, которому принадлежит активизированный АПИ.
В ССПС "Экман" решена задача определения места возгорания до 10 позиций на шлейф с использованием уже устаревшей элементной базы (шаговые искатели) [21]. Для ССПС "Экман" это означает, что на каждый шлейф приходится по 10, так называемых, групповых датчиков. Количество шлейфов всего два. Устройство, эквивалентное по значению АПИ, в ССПС "Экман" называется групповым датчиком. Групповой датчик представляет собой конденсатор, включенный между проводами шлейфа и две плавкие вставки по одной на каждый провод. При расплавлении вставок группового датчика под воздействием температуры на ППКП приводится в действие звуковая и световая сигнализация.
Эрготехническая система судовых отношений
В 2.1 было кратко рассмотрено поведение человека при работе со сложной технической системой с точки зрения инженерной психологии. Судовая система также является сложной технической системой, с которой работает целый экипаж на судне, обеспечивая его безопасную эксплуатацию. Насыщенность судовых помещений техническим оборудованием, требующим специализированной разнонаправленной подготовки судовых специалистов, при тенденциях снижения численности судовых экипажей усиливает необходимость учета ЧЭ в квалифицированном обслуживании и эксплуатации такого оборудования. Около 80% всех аварийных случаев с судами мирового флота связаны с человеческим элементом, то есть с ошибками, упущениями, нарушениями норм и правил со стороны судового экипажа [35]. Ошибка в своевременном принятии верного решения одним членом экипажа должна быть сведена к минимуму для предотвращения аварийной ситуации. Это соответствует позиции Международной Морской Организации (IMO), изложенной в резолюции А.850(20), что в концепции человеческого элемента при выработке правил должны всегда присутствовать адекватные условия, чтобы "ошибка одного человека" не привела к аварии при применении этих правил. "Рассмотрение вопросов человеческого элемента должно быть нацелено на уменьшение ошибки одного человека, насколько это возможно" [3].
В основу данной главы положены материалы, опубликованные в [36]. В резолюции А.850(20) Международной морской организации (IMO) [3] отмечается, что "эффективные действия по исправлению ситуаций, возникающих в результате аварий на море, требуют глубокого понимания вовлеченного человеческого элемента в причинную связь происшествия. Человеческий элемент затрагивает весь спектр человеческой деятельности, выполняемый судовыми экипажами; береговыми службами управления; органами, издающими нормативные документы; классификационными обществами; судостроительными заводами; законодательными органами и другими соответствующими сторонами...". Из приведенного выше определения мер "исправления ситуаций, возникающих в результате аварий на море", по резолюции ШО А.850(20) легко улавливаются рекомендации каждому судовому экипажу необходимости учета как предпосылаемого априори набора вероятных причин данной аварии, так и возникающих по вине экипажа в текущий период его деятельности (непосредственно перед аварией). Влияние человеческого элемента на причинную связь- с происшествием "выявляется из тщательного расследования и систематического анализа аварий с целью выявления сопутствующих факторов и причинной связи событий" [3].
Приведём примеры влияния человеческого элемента на причинную связь с происшествием. Так, 14.12.2001 на борту сухогрузного судна "Rosebank"[29] (флаг Великобритании) обнаружили пламя, вырвавшееся из охлаждаемого судового помещения, предназначенного для хранения пищевых запасов для экипажа судна. Экипаж судна состоял всего из пяти человек. Углекислотный огнетушитель весом 45 кг был перемещён из машинного отделения к месту пожара. С помощью этого огнетушителя пламя удалось погасить. Но поскольку переборки оставались сильно разогретыми, то дополнительно был проложен пожарный рукав для водяного охлаждения сильно разогретых переборок пожароопасного помещения. Однако члены экипажа не учли, что сильно разогретое судовое помещение следует охлаждать со всех сторон. К тому же имелась и языковая проблема понимания действий друг друга при связи через носимые радиостанции, поскольку в экипаж входили лица разных национальностей. Критическая ситуация на борту судна только усугубляла понимание неродного языка у части экипажа. Кадровая политика судовладельца привела к необоснованно заниженной численности экипажа судна, достаточного при обычной эксплуатации судна и не достаточного при аварии. В итоге экипаж судна был эвакуирован вертолетом береговой охраны, а с возобновившимся пожаром боролись уже профессиональные пожарные.
Однако простым увеличением численности экипажа заметного снижения аварийности удаётся.добиться далеко не всегда. Так, например, 14,07,2001 нормально укомплектованный экипаж контейнеровоза "SSG Edward A. Carter jr. "(флаг США) [29] готовил судно к рейсу после погрузки 1212 контейнеров с взрывоопасным военным грузом. Один из механиков занимался вопросами перелива тяжелого топливного масла из танков переполнения левого и правого борта в регулировочный танк. Регулировочный танк был оборудован системой сигнализации перелива, но тумблер подтверждения приема сигнала перелива был неисправен. Чтобы система перелива работала, под тумблер подкладывали карандаш. В итоге сбоя при погрузке произошел перелив регулировочного танка, топливное масло, смешалось с дизельным топливом другого танка и попало на верхнюю палубу; спустя некоторое время оно перелилось на разогретые поверхности в машинном отделении. Возник пожар. Расследование показало, что эта постановка карандаша под тумблер применялась механиком уже несколько месяцев.
Система, учитывающая отношение человека с машиной, получила название эргатической системы. Стремясь подчеркнуть степень приспособляемости машины к человеку, Г.В.Дружинин предлагает называть эргатическую систему в [37] эрготехнической системой. Соглашаясь с этим мнением, в дальнейшем будем говорить об эрготехнической системе. Представим своё видение эргати-ческого аспекта отношений "объективного" с "субъективным" в сложной судовой технической системе. Детерминистское понимание вероятности событий [38] предполагает наличие у вероятности аварии на судне определенной причины.
Другие логические схемы обработки сигналов от группы извещателей
В практическом применении стационарной ССПС при создании нового судна потребуется использовать различные количества АПИ на различные судовые помещения в зависимости от их размеров и степени пожарной опасности. В данной части рассмотрим предлагаемые варианты использования соединений микросхем для их совместной работы (СМСР). В самых простых случаях для контроля от двух до шести извещателей (АПИ и/или РПИ) можно использовать всего одну микросхему U2, схема которой приведена на рис.9.
Условимся в дальнейшем тексте обозначать в качестве U2 одну из базисных микросхем с обработкой до шести входных логических сигналов для двухуровневой ССПС. Минимальное количество контролируемых АПИ равное двум обусловлено самой идеей двухуровневого контроля состояния пожароопасное судовых помещений ("Опасность возгорания" и "Пожар"). Нумерация ножек на рис.9 - условная. На ножках восемь, 12, 14 микросхемы U2 (рис,9) использован логический ноль (корпус) для доопределения состояния элементов указанной микросхемы. Ножки 17 и 19 объединены для возможности отмены сигнала "Опасность возгорания" при появлении сигнала "Пожар".
По аналогии с формулой (ЗЛО) сигнал на выходе Z2 может быть описан с помощью формулы Z2 = (х2 v з v х4 v 5 v х6) л ( 1 v 3 v х4 v х5 v х6) л л (jq v Х2 v Х4 v х$ v xg) л (х\ v Х2 v Х3 v х$ v xg) л л (jq v Х2 v хз v Х4 v xg) л (х\ v Х2 v Х3 v Х4 v Х5), (3.14) где в качестве сигналов хі+хб имеются в виду логические сигналы на входах I -т- 6. В свою очередь, сигнал на выходе Z1 может быть описан по формуле Z1 = {х\ v Х2 v г} v 4 v х5 v хб) Л z2 (3.15)
Как видно из формул (3.14) и 3.15) на выходе Z1 появляется логическая едини-ца при активизации только одного извещателя, а логическая единица на выходе Z2 появится при активизации от двух и более извещателей, контролируемых микросхемой U2 (см. рис.9).
Для контроля от двух до девяти АПИ предлагается использовать микро схему VI. Условимся в дальнейшем тексте обозначение VI считать соответст вующей базисной микросхеме с обработкой до девяти входных логических сигналов по двухуровневой схеме ССПС. Микросхема VI представлена на рис.10. Нумерация ножек микросхемы VI - условная. Микросхема VI работает аналогично микросхеме V2 с разницей только в количестве входных сигналов равном девяти, поэтому сигнал на выходе Z2 может быть описан по формуле Z2 = ( 2 v х$ v дг4 v х$ v х6 v 7 v х8 v - 9) л л (х\ v дгз v #4 v 5 v х6 v х1 v 8 v x9) л л (x\ v X2 v x$ v x$ v x$ v xj v jcg v X9) л л (x\ v X2 v 3 v 3:5 v xft v xy v xg v x$) л л (x\ v xj v XT, v X4 v X(j v xy v j:g v xy) л л \x\ v X2 v з v X4 v 5 v xy v ;cg v 9) л л (Ї[ v 12 v з v 4 v JCJ v v J;J v 19) л л (x\ v Х2 v Л3 v Х4 v ; v .xg v Л7 v 9) л л (xj v X2 v X3 v 4 v x$ v xg v xy v .). (З.іб)
В свою очередь, сигнал на выходе Z1 для микросхемы VI (см. рис.10) может быть описан по формуле
Для обработки сигналов от из вещателей (АПИ и/или РПИ) в количестве от двух до двенадцати для двухуровневой схемы ССПС ("Опасность возгорания" и "Пожар") потребуется совместная работа пары микросхем, условно обозначенных ранее как U2. Указанное соединение микросхем для их совместной работы (СМСР) показано на рис.11. Левая микросхема U2 на рис.11 является ведущей, а правая микросхема U2 на рис.11 является ведомой. У ведущей микросхемы имеется общий выход Z7, Ha котором появляется сигнал в виде логи-ческой единицы при активизации одного из входов х,-ведущей микросхемы или одного из входов ведомой микросхемы. На общем выходе 22 у ведущей микросхемы появляется сигнал в виде логической единицы при активизации двух и более входов при трёх вариантах возможных сочетаний сигналов из х,- и УС. активизация двух (и более) извещателей, контролируемых по входам х,; ак тивизация двух (и более) извещателей, контролируемых по входам ; активизация двух (и более) извещателей, контролируемым по входам х{ куі при г-1-гб.
Используя ранее полученную формулу (3.12), сигналы на общем выходе 22 для рис. 11 могут быть представлены в виде: Z2 = (х2 v з v 4 v х5 v х6 v Уі) л (xl v х3 v 4 v Х5 v хе v у;) л л {х\ v Х2 v 4 v х5 v х6 v Уі) л fcl v х2 v х3 v х5 v х6 v Уі) л л [х\ v Х2 v х$ v 4 v x6 v J /) л ( v 12 v ЇЗ v Ї4 v Л5 v yj) л л (у2 v УЗ v Ч v -У5 v У6 v i) л Oi v уз v y4 v y5 v y& v ж,-) л л (уі v У2 v ДЧ v /5 v 6 v f) л ІУІ V У2 v УЗ v 5 v У6 v xi) л A (vi v У2 v 3 v M v 6 v /) л Ы v У2 v УЗ v УА v У5 v /) Ї C3-18) В свою очередь, сигнал на общем выходе Z1, соответствующий уровню пожарной опасности "Угроза возгорания", может быть представлен формулой
Схема CMCP, предназначенная для обработки сигналов от контролируемых извещателей (АПИ и/или РПИ) в количестве от двух до пятнадцати по двухуровневой схеме СПС ("Опасность возгорания" и "Пожар") представлена раньше на рис.8.
Для обработки сигналов от АПИ и/или РПИ в количестве от двух до восемнадцати по двухуровневой схеме ССПС ("Опасность возгорания" и "Пожар") потребуется совместная работа двух микросхем, условно обозначенных ранее как U1. Указанная схема СМСР приведена на рис.12. Аналогично предыдущему рисунку, левая на рис.12 микросхема является ведущей, а правая — ведомой микросхемой. Пусть ведущая микросхема обрабатывает на входе сигналы, обозначенные как xh а ведомая микросхема обрабатывает на входе сигналы, обозначенные как у,-, при і =1ч-9.
Формирование сигналов определения мест возгорания
Таким образом, ППКП после преобразования частоты ГНК в напряжение по аттракции (вовлеченности) между порогами должен указывать место возгорания. Светодиодную индикацию места возгорания, размещенную рядом -с ППКП, предлагается отображать на схеме продольного разреза судна и схеме палуб, с требованиями исполнения их подобными схемам борьбы за живучесть судна [88]. То есть светодиодная индикация получается двойной: один светоди-од - на схеме продольного разреза судна, другой светодиод- на схеме палубы в месте индикации помещения с возгоранием. Индикацию работы ГНК (Go) по каждому лучу на ППКП предлагается использовать как непрерывный контроль за целостностью лучей. Что касается установки требуемых порогов напряжений в схеме определения места возгорания (см. рис.21), то эту задачу для порогов от 10 до 25 можно решить при помощи регулируемого стабилизатора напряжений LM317L (максимальный ток стабилизации до ОДА), LM317H (максимальный ток стабилизации до 0,5А) или LM317T (номинальный ток стабилизации до 1,5А) [86, 89]. Все 16 стабилизаторов можно построить по одной и той же схеме (см. приложение 2) с использованием регулировки требуемого выходного напряжения при помощи переменного сопротивления R2.
Напряжение порогов с 1 до 9 можно получить при помощи обычных регулируемых делителей напряжений, подключенных на девять из 16 ранее упомянутых регулируемых стабилизаторов напряжений порогов (от 10-го до 24-го). Что касается регулируемого стабилизатора напряжений, то он обладает особенностью поддержания опорного напряжения Ur 1,25В между ножками Out и Adj при несущественном потреблении тока через отвод Adj, поэтому выходное напряжение этой микросхемы Uout определяется формулой [86]: tW = Ч 1+- 2)" (4-9)
Так, например, при R]=470OM И максимальном значении переменного сопротивления R2=5K, напряжение на выходе микросхемы определим, пользуясь формулой (4.9): 115В Uout = 7ЧЇГ7Г (470 Ом + 5000 Ом) = 14,5 В, 470 Ом что не превышает допустимых значений напряжений на выходе микросхем LM317L или LM317H (1,25 В + 37 В). Каждый из таких стабилизаторов напряжений, с установленным порогом напряжения на выходе, может быть использован одновременно для для разных лучей в ППКП ССПС.
Поскольку основными компонентами в схеме определения места возгорания являются реляторы, то такую схему в дальнейшем будем называть реляторной линейкой. На рис.21 приведена схема реляторной линейки, используемой по одной схеме на луч [90]. Схема реляторной линейки (см. рис.21) представлена двумя фрагментами: началом и окончанием. Наличие линий в виде штрихов между двумя фрагментами схемы обозначает построение непоказан-ной на рис.21 части по аналогии с этими фрагментами. Нумерацию ножек реляторов также как и на рис.21 можно считать условной. Нумерация порогов напряжений для реляторной линейки соответствует табл.6. Надпись "С выхода схемы (из fi„ в V0Ui)" означает использование выходного напряжения со схемы, представленной в приложении 1 в качестве общего входного напряжения U для всех реляторов (ножка 3). Выходные сигналы Jt со схемы реляторной линейки используются для двойной светодиодной индикации места возгорания в схемах продольного разреза судна и схеме палубы, на которой располагается пожароопасное помещение.
Схема формирования порогов напряжений Ut приведена в приложении 2. Порог 1 соответствует минимальному напряжению из порогов, а порог 24 соответствует максимальному напряжению из порогов. Аттракция (вовлеченность) между пределами определяется работой пары соседних реляторов. В предлагаемой схеме (см. рис.21) выходные сигналы Jk могут быть описаны с помощью формулы (4.10) [90]: Jk = V{U - Ui)] л [l{Ui+i - U)} л (ZlS v Z2S). (4.10)
Здесь 1(Х) это единичная функция (оператор Хевисайда), упомянутая ранее в формуле (4.1). В формуле (4.10) /- номер порога, а к- номер помещения. В нашем случае к=25-і. Для первого помещения і =24 ( і+1 порог отсутствует) формула (4.10) примет вид:
A =№- 24)]A(21IVZ22). (4.11)
Поясним работу схемы организации реляторнои линейки, контролирующей луч СПС. Например, уровень напряжения на ножках три микросхем UJ, U3, U5,.„,U49 линейки реляторов выше чем порог 3, но ниже чем порог 4. Поскольку у микросхемы U5 напряжение на ножке три выше, чем на ножке два, то условные контакты 5-7 этой микросхемы оказываются замкнутыми, а условные контакты 9-12 этой же микросхемы разомкнутыми. У микросхемы U7 ситуация совершенно противоположная. Напряжение на ножке три микросхемы U7 меньше, чем напряжение на ножке два этой же микросхемы и, соответственно, условные контакты 5-7 микросхемы U7 разомкнуты, а условные контакты 9—12 замкнуты. Таким образом, на верхней (по рис.21) ножке микросхемы U6 появляется логическая единица за счет условно замкнутых контактов 5-7 микросхемы U5. На средней ножке микросхемы U6 появляется логическая единица за счет условно замкнутого контакта 9—12 микросхемы U7. Наличие напряжения уже выше, чем порог 1, означает активизацию извещателя (АПИ и/или РПИ) по контролируемому лучу и появление логической единицы (с выходов Zlz или Z2l рис.19) на нижнем (по рис.21) входе микросхемы U6. Схема "И" (микросхема U6)
