Системы оповещения вчера и сегодня

Статья посвящена 370-й годовщине образования пожарной охраны в России, написана в легкой и доступной форме, предлагает ретроспективный экскурс в область пожарного оповещения и освещает современные технические аспекты на примере решений, предлагаемых группой компаний ESCORT.

Немного истории

В этом году отмечается 370-тилетие образования пожарной охраны России. Датой основания пожарной службы в России считается апрель 1649 года, в котором выходит царский "Наказ о Градском благочинии", устанавливающий строгий порядок при тушении пожаров в Москве. В разработанном в этом же году "Соборном уложении", в восьми статьях, строго регламентировано соблюдение правил пожарной безопасности в городах и других селениях, а также в лесах.

Первыми техническими средствами оповещения на Руси, можно считать колокола, а мероприятиями, обеспечивающими оповещение людей, набаты - “битие во все колокола” при возникновении пожара. В этой связи можно дать первое определение системы оповещения, как комплекса организационных мероприятий и технических средств, предназначенных для доведения звуковой информации до человека. Что касается организационных мероприятий, то это, как минимум, предварительная работа с народом. Мол, если зазвучит набат, то значит возникла угроза и ее необходимо всемерно преодолеть.

В Петровские времена происходят дальнейшие преобразования “Пожарного дела”. Инновационность подхода Петра I заключалась в обращении серьезного внимания на предупредительные мероприятия - строительство каменных зданий. В XIX веке в Санкт-Петербурге и Москве открываются заводы противопожарного оборудования, где выпускаются пожарные насосы, складные лестницы и строится первый пожарный автомобиль. К делу тушения пожаров подключается научная и техническая мысль. В России создается одна из лучших конструкций гидрантов и стендеров, был разработан и испытан первый ручной пенный огнетушитель.

Советским правительством создается «Организация государственных мер борьбы с огнем». Задачи, решаемые данной организацией, возводятся на уровень «важнейших и первоочередных задач государства». В 1920 году создается «Центральный пожарный отдел» в составе Наркомата внутренних дел, на который возлагается осуществление руководства пожарной и охраной областями в масштабе всей страны. 23 марта 1923 года в Москве открывается Первая Всероссийская пожарная конференция, на которую прибывают профессиональные пожарные из городов России. Советским правительством особое внимание обращается на предупредительную работу на объектах промышленности и транспорта в сельской местности: на необходимость развития научной работы в области пожарной техники и пожарной профилактики. В декабре 1924 года открывается Ленинградский пожарный техникум, начинает складываться единая система Государственного пожарного надзора, налаживается производство отечественной пожарной техники.

Первые системы оповещения

Первые акустические приборы делились на 3 вида:

  • Электрические звонки (постоянного) тока
  • Звонок громкого боя
  • Звонки переменного тока.

Электрический звонок постоянного тока изображен на рис.1.

 

Рис.1 - Электрический звонок постоянного тока - внешний вид (а), электрическая схема (б)

Рис.1 - Электрический звонок постоянного тока - внешний вид (а), электрическая схема (б)

Звонки постоянного тока имеют и другое название - звонки-прерыватели. Имея различную конструкцию (рис.1а), они имеют достаточно простой принцип работы, обеспечивающий их высокую надежность (рис.1б). Постоянный ток, проходя через зажим (клемма А), поступает на обмотку (W) электромагнита (S). Цепь замыкается через железный якорь (М), соединенный с молоточком (К). Электромагнит притягивает якорь, и молоточек ударяет по чашке (Z). При этом контакт (FN) разрывается, прерывая ток, якорь возвращается в исходное положение.

Звонки громкого боя - прототип рупорного громкоговорителя, рис.2.

 

Рис.2 - Электрический звонок громкого боя, вмонтированный в литой колокол

Рис.2 - Электрический звонок громкого боя, вмонтированный в литой колокол

Звонки громкого боя имеют такой же принцип работы, как и звонки-прерыватели. Для получения большей громкости, необходимой для использования на улице (исторически: во дворе пожарной команды), вместо чашки, использовался колокол, подвешенный на кронштейн. Электромагнит, а также контакты скрывали в чугунном корпусе, устраняя атмосферное влияние.

Звонки переменного тока до сих пор имеют применение, например, в школах. В советское время они широко применялись для пожарной сигнализации. По сравнению с звонками постоянного тока они имеют более высокую надежность, так как в них отсутствует необходимость в прерывании тока. Достигается это использованием двух электромагнитов и вращающегося якоря, ударяющего уже не по одной, а по двум чашкам.

Первые, выносимые на большие расстояния системы, строились на звонках переменного тока, включенных последовательно или параллельно. Для параллельного включения звонков использовалась дополнительная тонкая заземляемая обмотка. Запускались такие схемы от индуктора - элемента питания переменного или постоянного напряжения (24В). Интересно заметить, что для каждого здания составлялись схемы подключения таких звонков, что послужило прототипом проектирования современных распределенных и зональных систем оповещения. Уже в то время решались задачи повышения надежности и контролируемости. Так, например, последовательное соединение обеспечивало контролируемость линии (простая лампочка), но снижало надежность, а именно, при выходе из строя любого звонка, разрывалась цепь, обесточивая всю систему. Для параллельного соединения прототипа современного трансформаторного согласования устанавливалась дополнительная заземляемая катушка, позволяющая, при выходе из строя какого-либо звонка, оставаться системе работоспособной.

Системы трехпрограммного проводного вещания

В 1962 году в СССР началось внедрение системы трёхпрограммного проводного вещания. По сети проводного вещания на звуковых частотах транслировалась Первая программа Всесоюзного радио, что позволяло для ее приема использовать простейший радио-приемник. На радиочастотах (АМ) транслировалась Вторая программа Всесоюзного радио («Маяк») - на частоте 78 кГц, а Третья программа Всесоюзного радио - на частоте 120 кГц (материал из Википедии).

Радиотрансляционные розетки (радиоточки) устанавливались во всех жилых помещениях, была создана развитая сеть. Следует заметить, что в связи с распространением домашних радиоточек, прекратилась трансляция радиопрограмм через уличные громкоговорители, часть которых могла быть использована для экстренного оповещения населения.

Вещание шло либо через громкоговорители районных радиотрансляционных сетей (в таком случае вещала только 1-я программа Всесоюзного радио, областные радиостанции и районные радиоузлы), либо через трёхпрограммные приёмники. Многие магнитофоны, производимые в СССР, снабжались отдельным гнездом для записи с радиоточки. Проводное радиовещание стало одним из важнейших средств массовой информации наряду с телевидением. В СССР был налажен выпуск относительно простых и надежных трёхпрограммных приёмников (трёхпрограммников), которые включались одним штепселем в радиотрансляционную сеть, другим - в электроосветительную сеть. В большинстве из них была предусмотрена возможность прослушивания первой программы без подключения приёмника к электроосветительной сети, что сохраняло для абонентов важнейшее из достоинств системы вещания — энергонезависимость, но только на одной первой программе.

На рис.3 изображена схема подключения абонентских радиоприемников (громкоговорителей) к абонентской радиосети.

 

Рис.3 - Схема подключения абонентских радиоприемников к абонентской радиосети здания или многоквартирного дома

Рис.3 - Схема подключения абонентских радиоприемников к абонентской радиосети здания или многоквартирного дома

Простейшая радиоточка представляла собой устройство, состоящее из регулятора громкости и трансформатора, согласующего 15/30В линию с обычным громкоговорителем (4/8 Ом). Такие устройства соединялись параллельно и подключались посредством еще одного трансформатора к фидеру 240В, при помощи которого и раздавался звуковой сигнал вещания. Повышенное напряжение - необходимая мера, минимизирующая токовые составляющие, наводки и потери на проводах, до сих пор являющаяся актуальной, и используемой в системах трансляции, см. далее.

Понижающие (240/30В) трансформаторы могли располагаться, как на трубостойках, так и внутри здания. Линия радиофикации напряжением 30В называется абонентской и имеет свои отличительные особенности. Абонентская линия имеет чисто распределительный характер, каждое ответвление в ней осуществляется через ограничительный резистор. Количество абонентов для каждого трансформатора рассчитывается отдельно, так как огранивается его мощностью.

Немного о грустном…

Проводное вещание, как стратегически важный элемент обеспечения безопасности населения, практически “сошел на нет”. В советском союзе удалось решить важную задачу - построить общую проводную сеть, обеспечить практически каждое жилое помещение радиоточкой, в которую, в случае необходимости, можно было бы передать экстренное сообщение. Проводное радиовещание было доступно для 90% населения, в 1996 году уже - 64%, в 2017 только 12%.

Постепенное возрождение

К середине 90-х на отечественном рынке начинают появляться профессиональные системы оповещения, правда пока импортного производства. Группа компаний ESCORT - одна из первых компаний, начавшая заниматься поставкой и внедрением таких систем, в частности, Южно-Корейской системы - Public Address system Inkel/Inter-M-9000 на отечественный рынок. Public Address системы понравились отечественному потребителю и проектировщикам, хорошо адаптировались к рынку, эффективно выполняли задачи музыкальной трансляции и различного рода аварийного оповещения. Данный опыт послужил хорошим “стартапом” для создания уже собственных - отечественных систем оповещения.

Современные системы оповещения

Современные системы оповещения представляют собой сложнейший механизм взаимодействия сил и средств, необходимых для оповещения людей, а также передачи служебной информации различным структурам, обеспечивающим пожарно-охранную безопасность. На сегодняшний день, в плане обеспечения комплексной безопасности, наибольшее распространение получили два вида систем - системы оповещения о пожаре и системы оповещения о чрезвычайных ситуациях. В данной статье мы постараемся максимально упростить подачу обширной информации по данной теме, указав ссылки да дополнительные сведения и материалы и остановимся на наиболее общих принципах и аспектах применения данных систем.

Системы оповещения, в плане обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений, называются СОУЭ (система оповещения и управления эвакуацией людей). Расширенное определение - комплекс организационных мероприятий и технических средств, предназначенный для своевременного сообщения людям информации о возникновении пожара, необходимости эвакуироваться, путях и очередности эвакуации.

Более подробную информацию о проектировании СОУЭ можно посмотреть в статье Основные этапы проектирования СОУЭ (О. Кочнов).

С повышением техногенной, антропогенной и других видов опасностей, все большую актуальность приобретают системы оповещения о чрезвычайных ситуациях. На сегодняшний день присутствует множество систем, одной из которых является РАСЦО - Региональная автоматизированная система централизованного оповещения. РАСЦО является составной частью системы управления гражданской обороной и мероприятиями по предупреждению чрезвычайных ситуаций на территории Субъекта РФ и предназначена для обеспечения своевременного доведения информации и сигналов оповещения до различных структур, диспетчерских служб и т.д.

Более подробную информацию о применении и построении данных систем, можно посмотреть в статье Сопряжение оборудования ROXTON с региональной автоматизированной системой централизованного оповещения РАСЦО (О. Кочнов).

Выше были даны общие определения для двух систем, в плане решаемых задач. Однако в своей основе эти системы, включающие технические средства, можно классифицировать и разделить:

  • По способу построения: локальные, зональные, распределенные
  • По способу реализации: аналоговые, цифро-аналоговые, цифровые
  • По способу взаимодействия: контактные, протокольные, сетевые.

С основами построения систем оповещения, можно познакомиться в статье Основы построения систем оповещения (О. Кочнов).

Давайте кратко рассмотрим особенности построения систем оповещения и специфику сопряжения систем с оконечными техническими средствами.

Трансляционные системы оповещения

Трансляционные системы являются основой практически любой системы оповещения и имеют повсеместное применение – от озвучивания бензозаправок до систем информирования, систем звукового обеспечения (СЗО) в аэропортах. Основа трансляционной системы представляет собой звуковой тракт, состоящий из последовательности: источник звука, трансляционный усилитель, громкоговоритель, рис.4.

 

Рис.4 - Устройство трансляционной системы

Рис.4 - Устройство трансляционной системы

Трансляционным называется усилитель, включающий в свой состав:

  • Предварительный усилитель
  • Усилитель мощности (УМ)
  • Согласующий трансформатор.

Предварительный усилитель осуществляет усиление низкоуровневого аудио сигнала (1-100мВ) для возможности его дальнейшего усиления УМ. Если предварительный усилитель (ПУ) содержит несколько микрофонных/аудио входов, то такой ПУ называется микшером.

Согласующий трансформатор подключается к выходу УМ и необходим для:

  • Повышения выходного напряжения
  • Согласования УМ с нагрузкой
  • Дополнительной защиты выходных каскадов УМ.

Линии, нагруженные громкоговорителями и, подключаемые к трансляционному усилителю, как правило, довольно протяженные (до 2км). На таких расстояниях неизбежно возникают потери. Повышение напряжения на выходе ТУ, как раз, и необходимо для минимизации сечения жилы провода используемого кабеля.

К трансляционному усилителю (ТУ) подключаются два вида громкоговорителей:

  • Низкоомные (4-8 Ом) громкоговорители или акустические системы (АС)
  • Трансформаторные громкоговорители.

Если к ТУ подключаются низкоомные АС, то в этом случае мощность усилителя должна превышать мощность АС. Низкоомные АС подключаются непосредственно к УМ, минуя согласующий трансформатор. Способ подключения АС, в этом случае – последовательно-параллельный. Если к трансляционному усилителю подключаются специализированные трансформаторные громкоговорители, то в этом случае мощность усилителя не должна превышать суммарной мощности всех таких громкоговорителей. Трансформаторные громкоговорители подключаются к специализированному выходу (клеммам) трансляционного усилителя. Такие выходы обычно помечаются, как 70/100В. Трансформаторные громкоговорители соединяются всегда параллельно.

Мультимедийные трансляционные системы

Большинство современных трансляционных усилителей имеют многозонное исполнение. На базе таких усилителей строятся т.н. “зональные” системы оповещения. Зональные системы используются для оповещения крупных объектов, обширных территорий, разбиваемых на зоны, например, этажи гипермаркета. Зональное разбиение повышает эффективность и удобство управления сложными объектами. Современные трансляционные системы используются, как для передачи служебной информации, так и фоновой музыки. Существуют модели, в которые уже встроены комбинированные (универсальные) проигрыватели, позволяющие существенно сэкономить ваши средства. Такие системы иногда называют комбинированными, рис.5.

 

Рис.5 - Трансляционная система, построенная на базе настольного микрофона ROXTON RM-05, системы ROXTON MX-120, акустической системы ROXTON MS-20T

Рис.5 - Трансляционная система, построенная на базе настольного микрофона ROXTON RM-05, системы ROXTON MX-120, акустической системы ROXTON MS-20T

В комбинированных решениях, использующихся для решения широкого круга задач, наиважнейшей является такая функция, как “приоритетность”. Так, например, уже в простейшей модели ROXTON AX-360 аудио-вход (PAGING) является приоритетным. Аудио-сигнал, поступивший на данный вход, приглушает все остальные (низкоприоритетные) сигналы. Примером полноценной системы оповещения и музыкальной трансляции может служить комбинированная система оповещения российского производства ROXTON SX-480N.

Комбинированные аварийные системы

Комбинированные аварийные системы на сегодняшний день получили широкое распространение. Высокая функциональность комбинированных систем, достигается за счет использования микропроцессорных технологий. Микропроцессорные технологии позволяют существенно повысить надежность устройства при сохранении многофункциональности.

Так, например, в 5-ти зонной, 9-ти приоритетной модели ROXTON SX-480N (Рис.6) реализованы следующие приоритеты в порядке возрастания:

  • Фоновая музыкальная трансляция со встроенного комбинированного проигрывателя
  • Возможность трансляции т.н. “Интернет радио”
  • Подключение 4-х микрофонных консолей ROXTON SX-R31
  • Управление с телефона по SIP-протоколу
  • Подключение систем Го и ЧС
  • Автоматическое включение встроенного блока сообщений
  • Ручное высокоприоритетное управление.

 

Рис.6 - Пример использования комбинированной системы ROXTON SX-480N

Рис.6 - Пример использования комбинированной системы ROXTON SX-480N

Наличие у данной системы встроенного блока контроля позволяет использовать его в качестве системы оповещения о пожаре (СОУЭ 3 типа, ОСО, ЛСО, ЦСО).

Микрофонные консоли

Микрофонные консоли – высокоэффективные средства, позволяющие осуществлять дистанционное управление трансляционными системами. Микрофонные консоли можно разделить на:

  • Однозонные / многозонные со встроенным селектором
  • Со встроенным гонгом и без него.

Микрофонные консоли, как правило, выносятся на большие расстояния и, в зависимости от реализации системы, могут быть аналоговыми, цифро-аналоговыми, например, ROXTON SX-R31 и цифровыми, например, ROXTON IP-A6702A, рис.7.

 

Рис.7 - Внешний вид микрофонной консоли ROXTON IP-A6702A

Рис.7 - Внешний вид микрофонной консоли ROXTON IP-A6702A

Цифро-аналоговые системы оповещения

Примером такой системы является цифро-аналоговая распределенная система российского производства ROXTON 8000, рис.8.

 

Рис.8 - Структурная схема системы ROXTON 8000

Рис.8 - Структурная схема системы ROXTON 8000

Система оповещения ROXTON 8000 – широкая линейка блоков, выполненных на базе современных микропроцессорных технологий. Каждый блок системы является полноценным, законченным решением, функционирующим самостоятельно, в составе системы, под управлением программного обеспечения, а также в составе других систем.

Система ROXTON 8000 представляет собой многофункциональное 512-ти зонное 3-х канальное многоприоритетное решение. Блоки системы разбиты на 4-ре основных группы:

  • Терминальные усилители
  • Блоки контроля
  • Блоки управления
  • Блоки контроля и управления.

На базе блоков системы ROXTON 8000 можно решать самый широкий круг задач (см типовые решения) в следующих областях:

  • Системы оповещения и управления эвакуацией людей о пожаре (СОУЭ 3,4,5 типов)
  • Распределенные централизованные системы оповещения (ЦСО)
  • Локальные системы оповещения людей о чрезвычайных ситуациях (ЛСО)
  • Объектовые системы оповещения людей о технологических угрозах (ОСО)
  • Системы селекторной громкоговорящей связи (с персоналом)
  • Системы звукового обеспечения (СЗО).

Цифровые системы оповещения

Актуальность систем оповещения о пожаре СОУЭ и о чрезвычайных ситуациях, работающих по сети Ethernet на сегодняшний день очень высока. Возможность работать по существующим коммуникациям позволяет упростить монтаж, удешевить стоимость системы, сэкономив на проводах, а предоставляемый при этом сервис – не оставит сомнений в выборе. Одним из таких решений является система оповещения ROXTON IP, рис.9.

 

Рис.9 - Структура системы оповещения ROXTON IP

Рис.9 - Структура системы оповещения ROXTON IP

Система оповещения ROXTON IP является эффективным инновационным решением. Широкая линейка оборудования, входящая в состав данной системы, позволяет решать самый широкий круг задач, связанный с трансляцией звуковой информации по Ethernet и IP сетям. Особенность такой реализации в том, что все устройства, входящие в ее состав, можно подключать в любой точке здания где есть доступ к Ethernet сети. Эта возможность, кроме существенной экономии на дорогостоящем медном кабеле, обеспечивает гибкость конфигурации и мобильность решения любой задачи. На базе IP системы можно оснастить крупные промышленные объекты, а также поселки, и даже города. Количество устройств в системе ограничивается только наличием свободных IP адресов. В микрофонных консолях – устройствах дистанционного управления системой, реализована функция конференции означающая, что несколько консолей могут переговариваться друг с другом. В области безопасности эту возможность можно использовать для реализации режима обратной двухсторонней связи отдельной зоны и диспетчерского поста.

Громкоговорители, используемые в трансляционных системах

Трансформаторные громкоговорители имеют самую широкую сферу применения: используются для озвучивания офисов, учебных заведений, гипермаркетов, заводов, метрополитенов, аэропортов. Общей характеристикой вышеперечисленных объектов является обширная, распределенная территория. Для озвучивания таких территорий используют трансляционные системы, к которым как раз и подключают трансформаторные громкоговорители, рис.4.

Громкоговорители, в зависимости от решаемых задач, можно классифицировать различными способами. Наиболее простым является разделение на бытовые и профессиональные. Профессиональные же, в свою очередь, делятся на: музыкальные – акустические системы и трансляционные – громкоговорители, имеющие встроенный трансформатор и, используемые в трансляционных системах, рис.10.

 

Рис.10 - Внешний вид наиболее популярных громкоговорителей - потолочного ROXTON PA-620T (слева) и настенного ROXTON WP-06T (справа)

Рис.10 - Внешний вид наиболее популярных громкоговорителей - потолочного ROXTON PA-620T (слева) и настенного ROXTON WP-06T (справа)

Если бытовые и музыкальные громкоговорители имеют низкоомный вход 4/8 Ом и подключаются к такому же низкоомному выходу (бытового или профессионального) усилителя, то трансформаторные громкоговорители подключаются к специализированному выходу только профессионального трансляционного усилителя, см. рис.4.

При подключении трансформаторных громкоговорителей следует придерживаться следующих правил:

  • Убедиться в совпадении номиналов входного напряжения
  • Соблюдать полярность подключения
  • Трансформаторные громкоговорители должны подключаться к выходу трансляционного громкоговорителя только параллельно
  • Суммарная мощность трансформаторных громкоговорителей не должна превышать выходную мощность усилителей.

Трансформаторные громкоговорители имеют широкую классификацию. В самом простом случае их можно разделить по:

  • Защите на внешние (открытые площадки) / внутренние (закрытые помещения)
  • Конструктивному исполнению на врезные / накладные, потолочные / настенные, широкополосные / рупорные
  • Дополнительным возможностям на морозостойкие / взрывобезопасные.

Громкоговорители выбираются в зависимости от типа озвучиваемых помещений. Правильным выбором и расстановкой громкоговорителей можно добиться хорошего качества (разборчивости), а также равномерного распределения звука.

Для озвучивания открытых площадок, благодаря таким характеристикам, как высокая степень направленности звука и высокий КПД, используются рупорные громкоговорители, например, ROXTON HP-15T или ROXTON HP-30T.

В закрытых помещениях используются громкоговорители внутреннего исполнения. В зависимости от конфигурации помещения могут использоваться потолочные ROXTON PA-620T или настенные ROXTON WP-06T (ROXTON WP-10T) громкоговорители. Для высококачественного звучания можно использовать ROXTON PA-20T.

В коридорах, галереях и других протяженных помещениях рекомендуется устанавливать звуковые прожекторы, например, ROXTON SP-20T. Такой прожектор за счет звукового давления и направленности может озвучить коридор до 20-30м.

Эффективным решением являются звуковые колонны, например, ROXTON CS-10T. Имея хорошие характеристики и внешнее исполнение, они очень эффективны для озвучивания, например, парков, зон отдыха, бассейнов. Звуковые колонны широко используются для уличной звукофикации, см. например, статью «Звукофикация города Москвы».

Заключение

С бурным ростом научно-технического и, прежде всего, технологического прогресса, возникают многочисленные задачи и вопросы, разрешить которые можно только слаженным и профессиональным взаимодействием различных структур и ведомств, а также производителей. Хотелось бы напомнить о еще одной, очень важной, актуальной, но не затронутой в данной статье задаче – организационных мероприятиях, являющихся наиважнейшими в плане обеспечения эвакуации людей из замкнутого пространства. Не возможно представить себе, каким должен быть уровень технического оснащения, который без человеческого фактора (помощи), смог бы обеспечить безопасность слабозащищенного контингента – стариков, детей и инвалидов.

Группа компаний ESCORT - производитель систем оповещения ROXTON, является участником многочисленных конференций, на которых выступает с докладами, касающихся, особенностей, сложностью и спецификой применения систем оповещения, их интеграцией с другими системами. В предлагаемых подходах и решениях, компания фокусируется на проблемах повышения эффективности систем оповещения и эвакуации людей из общественных зданий и сооружений, оценке количественных и качественных характеристик систем оповещения и систем селекторной связи, специфике их применения, особенностям интеграции с другими системами, системами мониторинга а также их надежности и месте в общей структуре обеспечения комплексной безопасности. Более подробную информацию по содержанию доклада "Место и особенности применения систем оповещения в общей структуре обеспечения безопасности общественных зданий и сооружений (доклад на конференцию)" можно найти на нашем сайте.

В заключение хотелось бы еще раз отметить, что системы оповещения, являются конечным элементом в цепи обеспечения безопасности людей, являясь посредником между любыми вышестоящими силами, средствами и человеком, обеспечивая последнего необходимой (звуковой и речевой) информацией, касающейся его безопасности.