UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCŢII BUCUREŞTI FACULTATEA DE INSTALAŢII CATEDRA DE ELECTROTEHNICĂ

Transcription

1 UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCŢII BUCUREŞTI FACULTATEA DE INSTALAŢII CATEDRA DE ELECTROTEHNICĂ Teză de doctorat Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Conducător ştiinţific: Prof. dr. ing. Ovidiu CENTEA Doctorand ing. Gigel-Valentin Stoica 1

2

3 Cuprins LISTA FIGURI... 5 LISTA TABELE Introducere Noţiuni generale despre incendiu Terminologie [73], [104], [107], [108], [109] Evaluarea analitică a incendiilor folosind curbe standard Parametrii incendiilor Reglementări privind supravegherea şi alarmarea la incendii Prevederea instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu Concluzii Stadiul actual al instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu Structura instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu Echipament de control şi semnalizare (centrala de semnalizare) Detectoare de incendiu Instalaţii de alarmare în caz de incendiu Echipamentul de alimentare cu energie electrică Alegerea echipamentelor pentru supravegherea la incendiu Detecţia Alte prevederi ale supravegherii şi alarmării la incendii Spaţii destinate echipamentelor de control şi semnalizare aferente instalaţiilor de semnalizare a incendiilor Protecţia împotriva incendiului Protecţie împotriva defectelor mecanice Protecţia împotriva efectelor electromagnetice Prize de pământ pentru instalaţiile de semnalizare a incendiilor Realizarea, montarea cablurilor şi exploatarea instalaţiilor de semnalizare a incendiilor Zonarea clădirii Concluzii Conceptul Building Management System (BMS) Generalităţi Funcţiunile principale ale sistemului BMS Structura sistemului BMS Strategii de management energetic Principalele sisteme BMS existente pe piaţă Aspecte legate de viitor Concluzii Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare Standarde şi protocoale de comunicaţie Modelul de referinţă OSI Clasificarea protocoalelor de comunicaţie [13], [59], [90]: Protocolul Modbus Protocolul BACnet Protocolul LonTalk Protocolul KNX Protocolul OPC Topologia reţelelor de comunicaţie Topologii de bază Topologia LonTalk Topologia BACnet Topologia KNX Sisteme automate de achiziţie a datelor, conducere şi supervizare a proceselor Concluzii Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului

4 5.1 Echiparea tehnică a clădirilor cu instalaţii de protecţie împotriva incendiilor Sisteme şi instalaţii de evacuare a fumului şi gazelor fierbinţi Elemente generale de echipare Desfumarea prin tiraj natural organizat Desfumarea prin ventilare mecanică Sisteme de stingere a incendiilor [68], [69] Instalaţii de stingere cu sprinklere Instalaţii cu drencere Instalaţii fixe de stingere a incendiilor cu apă pulverizată Rezervoare şi staţii de pompare Instalaţii speciale de stingere Pregătirea şi analiza prealabilă a intervenţiei Principiile organizatorice ale intervenţiilor Desfăşurarea acţiunilor de intervenţie Concluzii Sisteme virtuale de vizualizare a parametrilor instalaţiilor ce intervin în funcţionarea clădirilor Introducere Vizualizare ICONICS Vizualizare Citect Vizualizare Siemens Vizualizare GE Fanuc Vizualizare Rockwell Automation Vizualizare Wonderware Concluzii Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Studiu teoretic Componenţa instalaţiei Topologia reţelei Simularea unor începuturi de incendiu Descrierea programului FDS Descrierea submodelelor FDS Parametri de intrare Cantităţi de ieşire Limitări ale programului FDS Condițiile în care se desfășoară simularea, descrierea modelului Implementare în LabView Accesul la funcţionalitatea reţelei Stabilirea modului de lucru al dispozitivelor utilizate Operaţii şi instrumente realizate [41], [56] Implementarea în C++ a funcţionalităţii centralei de alarmare la incendiu Tehnologia COM [24], [26] Conceptul de clasă în C Implementare Concluzii Concluzii şi contribuţii personale Anexa A Anexa B Anexa C BIBLIOGRAFIE

5 LISTA FIGURI Figura 1-1 Schema generală a procesului de ardere Figura 1-2 Curba temperatură-durată a unui incendiu standard Figura 1-3 Curba temperatură-durată a unui incendiu într-o incintă aşa-zis deschisă Figura 1-4 Curba temperatură-durată a unui incendiu mocnit Figura 1-5 Analiză comparativă a curbelor standard temperatură-durată Figura 1-6 Analiză comparativă curba standard ISO şi curbe de la incendiu de la 50 de teste de laborator Figura 2-1 Detector de fum SDN cu adaptarea pragului de răspuns Figura 2-2 Reacţia detectorului la: a)creştere normală b)creştere lentă c)creştere rapidă a concentraţiei de fum 44 Figura 2-3 Schemă de principiu a unei instalaţii de alarmare pentru evacuare in caz de incendiu Figura 2-4 Schemă de principiu; by-pass potenţiometru Figura 2-5 Curba focului Figura 3-1 Arhitectura sistemului BMS Figura 3-2 Exemplu de interfaţă cu utilizatorul Figura 4-1 Modelul de referinţă OSI Figura 4-2 Schema ierarhică CEN și diferite protocoale de comunicaţie Figura 4-3 Echivalenţa între nivelurile BACnet și nivelurile OSI Figura 4-4 O rețea LonTalk Figura 4-5 Funcţionarea KNX Figura 4-6 Locul OPC în automatizarea clădirilor Figura 4-7 Topologii de bază Figura 5-1 Dispeceratul Figura 5-2 Subunitate alarmată în vederea primirii ordinului de deplasare Figura 5-3 Deplasarea la intervenţie Figura 5-4 Salvarea persoanelor Figura 6-1 CitectSCADA Figura 6-2 SIMATIC WinCC/WebNavigator Figura 6-3 Proficy HMI/SCADA CIMPLICITY Figura 6-4 Proficy HMI/SCADA ifix Figura 7-1 Koffer demonstrativ Figura 7-2 Laptop pentru vizualizarea evoluţiei intervenţiei Figura 7-3 Dispozitivele KNX vizualizate în ETS Figura 7-4 ETS3 programarea dispozitivelor KNX Figura 7-5 Programarea dispozitivelor KNX proprietăţi controler temperatură Figura 7-6 Programarea dispozitivelor KNX paramatrii de configurare controler de temperatură Figura 7-7 Controler de temperatură Figura 7-8 Topologia reţelei de automatizare KNX Figura 7-9 Modelarea etajului 2 al Facultății de Instalații Figura 7-10 Incendiu cu încăperea închisă Figura 7-11 Incendiu cu fereastra biroului deschisă Figura 7-12 Incendiu cu fereastra biroului închisă, ușă deschisă, fereastră hol deschisă Figura 7-13 Incendiu cu fereastra biroului deschisă, ușă deschisă, fereastră hol deschisă Figura 7-14 Amplasarea dispozitivelor în încăpere Figura 7-15 Rata eliberării de căldură pentru cele patru cazuri (de la stânga la dreapta, de sus în jos) Figura 7-16 Valorile măsurate de detectorul de temperatură pentru cele patru cazuri Figura 7-17 Rata arderii pentru cele patru cazuri Figura 7-18 Nivelul de obstrucționare a vizibilității măsurat indicat de detectorul de fum Figura 7-19 Temperatura indicată de termocuplurile din tavan Figura 7-20 Incendiul dupa aproximativ 150 secunde Figura 7-21 Temperatura obiectelor dupa aproximativ 150 secunde Figura 7-22 Temperatura straturilor de aer dupa aproximativ 150 secunde Figura 7-23 Planul spaţiului supravegheat Figura 7-24 Modul de realizare a legăturii cu serverul OPC Figura 7-25 Schema de principiu Figura 7-26 Contact magnetic Figura 7-27 Control acces Figura 7-28 Senzor de mişcare utilizat pentru controlul iluminatului Figura 7-29 Detector de fum de incendiu Figura 7-30 Prezentare generală a Centralei de supraveghere

6 Figura 7-31 Prezentare plan general Facultatea de Instalaţii Figura 7-32 Diagrama funcţionare plan general Figura 7-33 Prezentare fereastră Supraveghere Video Figura 7-34 Prezentare panou webcam Figura 7-35 Diagramă corespunzătoare panoului webcam Figura 7-36 Prezentare fereastră Etaj Figura 7-37 Apariţia unui incendiu în două zone Figura 7-38 Zonă programare pentru o încăpere ( Sală şedinţe ) Figura 7-39 Prezentare fereastră Listă evenimente Figura 7-40 Diagramă programare Listă evenimente Figura 7-41 Diagramă SubVI adaugă_eveniment.vi Figura 7-42 Diagramă SubVI formatare_mesaj.vi Figura 7-43 Diagrama SubVi scade_eveniment Figura 7-44 Panou VI analiza_mesaj.vi Figura 7-45 Diagramă analiza_mesaj.vi Figura 7-46 Panoul frontal sms.vi Figura 7-47 Diagrama corespunzătoare sms.vi Figura 7-48 Funcţionare Iluminat Figura 7-49 Panou pentru VI-ul valaore_modificata.vi Figura 7-50 Diagramă VI valaore_modificata.vi Figura 7-51 Diagrama SubVI vi_iluminat.vi Figura 7-52 Panou interval_orar.vi Figura 7-53 Diagrama interval_orar.vi Figura 7-54 Simulare stare ferestre Figura 7-55 Diagrama SubVI vi_fereastra Figura 7-56 Diagrama programare fereastra Figura 7-57 Simulare sonerie Figura 7-58 Diagrama programare sonerie Figura 7-59 Diagrama SubVI vi_sonerie Figura 7-60 Acţionare deschidere uşi Figura 7-61 Diagrama programare uşă Figura 7-62 Diagrama SubVI vi_usa Figura 7-63 Fereastră Casa Scării Figura 7-64 Panou VI vi_trape_evacuare.vi Figura 7-65 Diagramă funcţionare pentru VI-ul vi_trape_evacuare.vi Figura 7-66 Panou Opţiuni Figura 7-67 Diagrama programare trimite Figura 7-68 Panou SubVi Figura 7-69 Diagrama SubVI Figura 7-70 Crearea interfeţei web cu unealta Web Publishing Tool Figura 7-71 Stabilirea unor parametrii ai paginii web Figura 7-72 Alte opţiuni de configurare ai Interfeţei web Figura 7-73 Interfaţă web aşteptarea cedării controlului Figura 7-74 Aplicaţie se cedează controlul către Interfaţa web Figura 7-75 Aplicaţie confirmarea faptului că s-a cedat controlul Figura 7-76 Interfaţă web s-a primit controlul asupra aplicaţiei Figura 7-77 Monitorizarea traficului prin reţeaua KNX a kofferului Figura 7-78 Exportarea informaţiilor pentru serverul OPC Figura 7-79 Fişierul exportat pentru OPC Figura 7-80 Importul datelor pentru utilizarea cu serverul OPC Figura 7-81 ETS Connection Manager, în urma executării funcţiei OpenConnectionManager() Figura 7-82 Interfaţa aplicaţiei Figura 7-83 Fereastra de dialog în editorul Dialog Editor

7 LISTA TABELE Tabel 1:1 Lungimea de undă a radiaţiilor Tabel 2:1 Semnătura focului şi detectoarele comerciale existente Tabel 3:1 Informaţii BMS Tabel 4:1 Reprezentarea unui obiect BACnet Tabel 7:1 Valoarea temperaturilor pentru cele patru cazuri Tabel 7:2 Timpii de declanșare ai detectoarelor(s)

8

9 Capitolul 1 Introducere 1 Introducere 1.1 Noţiuni generale despre incendiu Incendiul poate fi definit ca o ardere autoîntreţinută, care se desfăşoară în spaţiu şi timp, ce produce pagube materiale şi/ sau pierderi de vieţi omeneşti şi necesită o intervenţie organizată în scopul întreruperii procesului de ardere [11], [17], [107]. Procesul de ardere este posibil numai dacă se întrunesc simultan următoarele condiţii: existenţa substanţelor sau materialelor combustibile; prezenţa substanţelor care întreţin arderea, în general oxigenul din aer; surse de energie capabile să realizeze temperatura de aprindere. După cum rezultă din această schemă, substanţele combustibile se comportă în prima fază în mod diferit, în funcţie de starea de agregare, consumând cantităţi inegale de energie calorică. Astfel în fază iniţială materialele combustibile solide utilizează căldura pentru asigurarea proceselor de topire, distilare sau sublimare. În cazul topirii se observă că este nevoie de un aport suplimentar de căldură în scopul asigurării procesului. Astfel se explică de ce, în general materialele combustibile se aprind şi ard mai greu decât lichidele şi gazele. De asemenea, substanţele combustibile lichide consumă o anumită cantitate de căldură care, în general, este mai redusă decât la materiale combustibile solide, destinată procesului de vaporizare care se intensifică după depăşirea temperaturii de inflamabilitate. Odată ajunse în fază de gaze, materialele combustibile lichide sau solide au, din punctul de vedere al arderii, o evoluţie identică. Prin intermediul aportului de oxigen are loc începerea procesului de oxidare care se intensifică prin cantitatea de căldură degajată de reacţie, după care apare inflamarea şi apoi arderea propriu-zisă. Schemă generală a procesului de ardere este prezentată în figura 1-1 [82]. 9

10 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 1-1 Schema generală a procesului de ardere Proiectarea şi executarea construcţiilor, instalaţiilor aferente, a instalaţiilor tehnologice, inclusiv a instalaţiilor de detectare, semnalizare şi stingere a incendiilor, precum şi a altor amenajări (campinguri, tribune, parcaje, platforme etc.) se realizează astfel încât, în cazul producerii unui incendiu în faza de utilizare a acestora, să fie asigurate următoarele cerinţe: protecţia şi evacuarea utilizatorilor, ţinând seama de vârsta şi starea lor fizică; limitarea la minimum posibil a pierderilor de vieţi omeneşti şi de bunuri materiale şi propagării incendiului; protecţia pompierilor şi a altor forţe care intervin pentru evacuarea şi salvarea persoanelor, protejarea bunurilor periclitate, limitarea şi stingerea incendiului şi înlăturarea efectelor negative ale acestuia. Riscul de incendiu este criteriul de performanţă care reprezintă probabilitatea globală de izbucnire a incendiilor, determinată de interacţiunea proprietăţilor specifice materialelor şi 10

11 Capitolul 1 Introducere substanţelor combustibile cu sursele potenţiale de aprindere, în anumite împrejurări, în acelaşi timp şi spaţiu Terminologie [73], [104], [107], [108], [109] Alarmă semnal acustic şi/sau optic iniţiat de om sau de un dispozitiv de iniţiere (detector, declanşator manual de alarmă etc.) prin care persoanele din incintă sunt anunţate despre existenţa unui eveniment (incendiu). Alarmă de incendiu semnalizare de incendiu, iniţiată de o persoană sau de un dispozitiv automat. Alarmă automată de incendiu semnal audibil şi / sau vizibil de alarmă de incendiu, iniţiat de un dispozitiv automat. Alarmă falsă de incendiu alarmă de incendiu care este falsă pentru că incendiul semnalizat nu există şi nu a existat. Aceasta poate apărea fie din cauza unui act de rea voinţă, fie a unei erori de manevrare, fie a unui defect de funcţionare. Alarma de incendiu autonomă dispozitiv de detectare incendiu care conţine, într-o singură carcasă, toate elementele (cu posibila excepţie a sursei de energie) necesare detectării unui incendiu şi emiterii unei alarme audibile. Alertă de incendiu transmisia unei alarme de incendiu, verbal, în mod direct sau telefonic, la serviciile de intervenţie. Anularea semnalizării acustice operaţie manuală de oprire a semnalului acustic. Avertizor manual de incendiu dispozitiv comandat manual care produce o semnalizare audibilă şi /sau vizibilă la incendiu. Avertizor sonor de alarmă de incendiu parte a unui sistem de alarmă de incendiu care emite un semnal audibil de incendiu. Cale de transmisie conexiune fizică, externă echipamentului de control şi semnalizare (centrala de semnalizare), necesară pentru transmisia de informaţii şi/sau tensiunii de alimentare: între echipamentul de control şi semnalizare (centrală de semnalizare) şi celelalte componente ale unei instalaţii de semnalizare a incendiului, şi/sau; între părţi ale unui echipament de control şi semnalizare (centrala de semnalizare) dispuse în carcase diferite. Centrală de semnalizare echipament centralizat de control şi de semnalizare de alarmă de incendiu; Echipament prin intermediul căruia detectoarele de incendiu pot fi 11

12 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii alimentate cu energie şi care: este utilizat pentru primirea semnalului detectat şi pentru a da un semnal de alarmă de incendiu; poate transmite semnalul detectat prin intermediul unui dispozitiv de transmisie a alarmei de incendiu, de exemplu pentru serviciul de pompieri sau pentru stingerea automată; este utilizat pentru a monitoriza funcţionalitatea sau semnalizarea corectă. Centru de control operaţional încăpere cu prezenţă umană şi complet echipată(în spaţiile serviciilor de incendiu), în care sunt primite apelurile şi de unde sunt luate măsurile corespunzătoare pentru mobilizarea personalului şi echipamentelor. Circuit de detectare cale de transmisie care leagă puncte de detectare şi/sau semnalizare la echipamentul de control şi semnalizare (centrala de semnalizare). Comandă automată a dispozitivelor de intervenţie în caz de incendiu dispozitiv automat folosit pentru acţionarea automată a unor echipamente de protecţie împotriva incendiului, după recepţia unui semnal de la echipamentul de control şi semnalizare (centrala de semnalizare). Comandă pentru echipamente automate de protecţie la incendiu dispozitiv automat utilizat pentru acţionarea echipamentului automat de protecţie împotriva incendiului după recepţia unui semnal de la echipamentul de control şi semnalizare. Declanşator manual de alarmă (buton de semnalizare) componentă a unei instalaţii de semnalizare a incendiilor care este utilizată pentru semnalizarea manuală a unui incendiu. Detector autonom declanşator tip de detector de incendiu, care nu face parte dintrun sistem de alarmă de incendiu, utilizat pentru a acţiona unul sau mai multe echipamente deservite. Detector de căldură detector sensibil la o condiţie de temperatură anormală şi/sau creştere de temperatură şi/sau de diferenţă de temperatură. Detector de flacără de incendiu detector sensibil la radiaţia emisă de flăcări. Detector de fum detector sensibil la particulele solide sau lichide de combustie şi/sau de piroliză în suspensie în atmosferă. Detector de fum cu ionizare detector sensibil la produsele de combustie susceptibile să afecteze curenţii de ionizare din detector. Detector de gaz de incendiu detector sensibil la produsele gazoase ale combustiei 12

13 Capitolul 1 Introducere şi/sau de descompunere termică. Detector de incendiu componentă a sistemului de detectare a incendiului ce conţine cel puţin un senzor care constant sau la intervale regulate monitorizează cel puţin un parametru fizic şi/sau chimic asociat cu incendiul, şi care furnizează un semnal corespunzător la echipamentul de control şi semnalizare (centrala de semnalizare). În cazul detectoarelor convenţionale, acestea sesizează doar depăşirea unor valori limită, monitoarele analogice transmiţând centralei de semnalizare informaţia furnizată de parametrul fizic şi/sau chimic supravegheat sau un echivalent al acestuia. Detector liniar detector care răspunde la fenomenul monitorizat în vecinătatea unei linii continue. Detector multipunctual detector care răspunde la fenomenul controlat în vecinătatea a mai mult de un senzor compact (element sensibil), cum ar fi mai multe termocupluri. Detector optic de fum (fotoelectric) detector sensibil la produsele de combustie susceptibile să modifice absorbţia sau difuzia unei radiaţii în zona infraroşie, vizibilă şi/sau ultravioletă a spectrului electromagnetic. Detector punctual detector care răspunde la fenomenul controlat în vecinătatea unui element sensibil compact. Dispozitiv de alarmă la incendiu echipament intermediar care transmite un semnal de alarmă de la un echipament de control şi semnalizare (centrală de semnalizare) la un dispozitiv de recepţie a alarmei. Dispozitiv de semnalizare şi de alarmă de incendiu echipament care nu este încorporat într-o centrală de semnalizare şi care este utilizat pentru a produce un semnal de incendiu, de exemplu, avertizor sonor sau vizual. Dispozitiv de transmisie alarmă incendiu echipament intermediar care transmite un semnal de alarmă de la un echipament de control şi semnalizare (centrala de semnalizare) la un dispozitiv de recepţie a alarmei. Dispozitiv de transmisie semnal de defect echipament intermediar care transmite un semnal de defect de la echipamentul de control şi semnalizare (centrala de semnalizare) la un dispozitiv de recepţie a semnalului defect. Distanţa de căutare distanţa maximă ce trebuie parcursă în cadrul unei zone pentru identificarea detectorului neadresabil care a iniţiat un semnal de alarmă. Echipament automat de protecţie împotriva incendiului echipament de comandă sau protecţie de exemplu: comandă uşi etanşe la fum, clapete, ventilatoare sau o instalaţie de stingere automată. 13

14 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Echipament de control şi semnalizare (centrală de semnalizare) componentă e unei instalaţii de semnalizare a incendiului sau a unui sistem de alarmă împotriva efracţiei, echipament multifuncţional care, în principal, asigură recepţionarea prelucrarea, centralizarea şi transmiterea semnalelor de la şi către elementele periferice interconectate în sistem. Echipament de declanşare dispozitiv care poate fi acţionat automat sau manual pentru a produce o alarmă, de exemplu un detector, declanşator manual de alarmă de incendiu, sau comutator de presiune. Echipament de protecţie împotriva incendiului echipament automat de control şi de intervenţie împotriva incendiului, de exemplu o instalaţie de stingere. Echipament de transmisie de alarmă de incendiu echipament intermediar care transmite o alarmă de la centrala de semnalizare la o staţie de recepţie a alarmei de incendiu. Echipament de transmisie semnale de defect echipament intermediar care transmite un semnal de defect de la sistemul automat de detectare şi de alarmă incendiu la un post de centralizare semnale de defect. Echipament de alimentare cu energie electrică componentă a instalaţiei de semnalizare a incendiului care asigură alimentarea cu energie electrică a echipamentului de control şi semnalizare. (Echipamentul de alimentare cu energie electrică include surse de alimentare principală şi de rezervă.) Elemente pentru conectare toate acele elemente care formează legăturile între diferitele componente ale unui sistem de detecţie şi de alarmă la incendiu. Explozie reacţie chimică sau fizică foarte rapidă, violentă însoţită de efecte mecanice, sonore, termice, luminoase, provocate de descompunerea substanţelor explozive. Proces de descompunere a substanţelor explozive şi de transformare a lor în alţi compuşi, mai simpli însoţit de dezvoltare mare de căldură, lumină, zgomot şi de efectuare de lucru mecanic într-un timp foarte scurt. Indicator de zonă parte a unui echipament de semnalizare a alarmei de incendiu care indică vizual zona de origine a unei alarme de incendiu sau a unui semnal defect. Instalaţie de semnalizare a incendiului ansamblu complex, compus din declanşatoare manuale de alarmă (butoane de semnalizare) şi detectoare automată, conectate la un echipament de control şi semnalizare (centrală de semnalizare) care permite monitorizarea dispozitivelor de semnalizare şi care poate acţiona automat, înaintea instalaţiei de stingere, pornirea pompelor de incendiu, oprirea instalaţiei de ventilare, pornirea instalaţiei de evacuare mecanică a fumului, trecerea prin dispozitiv de anclanşare automată pe sursa de 14

15 Capitolul 1 Introducere alimentare electrică de rezervă, acţionarea uşilor antifoc, alertarea pompierilor şi salvării etc. Încăpere de centralizare semnale de defect; încăpere de semnale de defect încăpere în care sunt primite semnale de defect şi unde pot fi luate măsuri necesare de repunere în funcţiune. Încăpere de supraveghere încăpere, cu prezenţa umană permanentă, situată în sau aproape de spaţiile supravegheate pentru recepţionarea apelurilor de urgenţă şi echipate cu mijloace pentru indicarea situaţiei în fiecare loc protejat şi comunicaţiile necesare pentru transmiterea apelurilor la serviciile de urgenţă. Linia telefonică de incendiu circuit telefonic rezervat exclusiv pentru transmisia unei alarme de incendiu. Resetare operaţie capabilă de a încheia o stare de alarmă la incendiu şi/sau o stare de defect. Staţie centrală de supraveghere incendiu centru, cu prezenţă umană permanentă, aparţinând în general unei organizaţii din afara spaţiilor protejate sau supravegheate şi la care personalul, după recepţionarea unui apel de incendiu, informează (anunţă) serviciul de pompieri. Semnal de defect (deranjament) indicaţie automată, sub formă vizuală, a prezenţei unui defect în sistem. Sistem de alarmă de incendiu sistem de componente care produce o alarmă de incendiu audibilă şi /sau vizibilă şi/sau altă alarmă de incendiu perceptibilă. Sistemul poate de asemenea să declanşeze o altă acţiune. Sistem automat de detectare şi de alarmă la incendiu sistem de alarmă incendiu alcătuit din elemente pentru detectarea automată a unui incendiu iniţierea unei alarme de incendiu şi alte acţiuni corespunzătoare. Staţie de recepţie de alarmă de incendiu centru situat în spaţii protejate sau la distanţă de acestea, de unde pot fi luate în orice moment măsuri de intervenţie şi de protecţie împotriva incendiului. Spaţii protejate (sau monitorizate) spaţii, sau părţi din acestea, echipate cu unul sau mai multe sisteme automate de detectare şi/sau stingerea incendiului. Sursă de alimentare electrică de bază alimentarea cu energie electrică a instalaţiei de semnalizare a incendiului în condiţii normale de funcţionare. Sursă de alimentare electrică de rezervă alimentarea cu energie electrică a instalaţiei de semnalizare a incendiului în cazul indisponibilităţii sursei de bază. Telefon de incendiu telefon rezervat exclusiv apelurilor de incendiu. 15

16 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Zonă suprafaţă sau spaţiu echipat cu un ansamblu de detectoare şi/sau de declanşatoare manuale de alarmă, pentru care este prevăzută o semnalizare distinctă Evaluarea analitică a incendiilor folosind curbe standard Potrivit Documentului interpretativ nr. 2 [25], propagarea incendiului şi a fumului trebuie sa fie limitate, iar capacitatea portantă a construcţiei în caz de incendiu să fie corespunzătoare pentru un anumit interval de timp. Aceste condiţii pot fi îndeplinite prin estimarea rezistenţei la foc a elementelor portante utilizate într-o construcţie, indiferent dacă acestea au sau nu funcţii de compartimentare în caz de incendiu. Scenariul de incendiu - unul dintre elementele fundamentale ale noii concepţii europene privind securitatea la incendiu - este definit ca o descriere calitativă a evoluţiei unui incendiu în decursul timpului, identificând evenimentele cheie care-l caracterizează şi îl diferenţiază de alte posibile incendii [28], [120]. Modelarea reprezintă o parte inerentă a cercetării, în cazul ştiinţei şi ingineriei iar aplicarea sa asupra incendiului este la fel de veche ca însăşi cercetarea ştiinţifică a comportamentului incendiului. Rezistenţa la foc a elementelor portante, cu sau fără funcţie de compartimentare, poate fi evaluată pe baza mai multor niveluri de acţiune termică, niveluri reflectate în mai multe scenarii de referinţă şi definite în metode de încercări, conform prevederilor standardelor [51] Curba temperatură-durată a unui incendiu standard Curba standard temperatură-durată reprezintă o exprimare convenţională a unui incendiu într-un compartiment. Ea este dată de standardul ISO 834, are expresia 1.1 şi este prezentată grafic în figura 1-2 [3], [50]. 16

17 Capitolul 1 Introducere Figura 1-2 Curba temperatură-durată a unui incendiu standard. Curba standard temperatură-durată este un model convenţional folosit pentru evaluarea performanţelor produselor pentru construcţii şi instalaţii expuse la un foc în plină desfăşurare. Curba este o simplificare pentru a reprezenta acţiunea termică a incendiului asupra elementelor de construcţii [58]. Forma analitică a curbei este: θ θ 0 = 345 log (8t + 1), (1.1) în care: este temperatura gazelor din cuptorul instalaţiei experimentale, [ C]; 0 - temperatura mediului ambiant, în absenţa incendiului [ C] (de regulă, 0 = 20 C); t - durata expunerii termice de la începutul încercării la foc, [min] Curba temperatură-durată a unui incendiu într-o incintă aşa-zis deschisă Curba de foc exterior este o relaţie temperatură-durată, care modelează expunerea feţei exterioare a unui perete la un incendiu exterior în dezvoltare liberă [3], [14], [15], [120]. Curba temperatură-durată a unui incendiu într-o incintă aşa-zis deschisă este reprezentată grafic în figura 1-3 şi este definită prin relaţia: în care: θ θ 0 = 660[1 0,687e 0,32t 0,313e 3,8t ], (1.2) este temperatura gazelor din cuptorul instalaţiei experimentale, [ C]; 17

18 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii 0 - temperatura mediului ambiant, în absenţa incendiului [ C] (de regulă, 0 = 20 C); t - durata expunerii termice de la începutul încercării la foc, [min]. Figura 1-3 Curba temperatură-durată a unui incendiu într-o incintă aşa-zis deschisă Curba temperatură-durată a unui incendiu mocnit Încercarea la foc mocnit se utilizează numai atunci când se estimează că performanţele de rezistenţă la foc ale unui element structural pot fi reduse în urma expunerii la temperaturi corespunzătoare etapei de dezvoltare a incendiului. De aceea, încercarea este relevantă pentru elementele a căror performanţă poate depinde de viteze mari de încălzire (dar sub 500 C valoare caracteristică curbei standardizate temperatură-durată), în vederea clasificării lor, cum sunt produsele care reacţionează sub influenţa căldurii, îndeosebi produsele intumescente [101], [120]. Curba de încălzire lentă este dată de următoarea relaţie: θ θ 0 = 154t 0,25, (1.4) în care: este temperatura gazelor din cuptorul instalaţiei experimentale, [ C]; 0 - temperatura mediului ambiant, în absenţa incendiului [ C] (de regulă, 0 = 20 C); t - durata expunerii termice de la începutul încercării la foc, [min]. 18

19 Capitolul 1 Introducere Figura 1-4 Curba temperatură-durată a unui incendiu mocnit Parametrii incendiilor Incendiul este o ardere care, datorită proceselor chimice şi fizice ce au loc în fazele de desfăşurare, conduce la apariţia unor fenomene caracteristice cunoscute sub denumirea de efecte ale arderii. Transformările de materiale şi energie care au loc pe durata arderii conduc la modificarea parametrilor fizici şi chimici ai mediului în care arderea are loc. Măsurarea variaţiei acestor parametri în locuri mai mult sau mai puţin apropiate de focarul de incendiu, prin intermediul unor aparate adecvate, oferă posibilitatea semnalizării automate a apariţiei incendiilor [99], [100]. Pe durata desfăşurării proceselor de transformare energetică, se eliberează, în cantităţi variabile, energie termică. Această energie se transmite mediului ambiant prin radiaţie, convecţie şi prin conducţie. Pe durata procesului de transformare a materialelor, se formează, pe de o parte, produse solide şi lichide care rămân în zona de desfăşurare a incendiului (exemplu cenuşa) şi, pe de altă parte, produse care se răspândesc în spaţiul înconjurător focarului de incendiu (exemplu fumul). Produsele volatile sunt fie gazoase, fie sub formă de particule solide sau lichide, fin dispersate în aer. Cele din urmă, mai obişnuit, sunt cunoscute sub denumirea de fum. În funcţie de tipul de incendiu mocnit sau cu flacără, fenomenele caracteristice care se 19

20 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii desfăşoară au o evoluţie diferită în timp. Incendiul mocnit, care are loc numai la arderea materialelor combustibile solide, este în faza iniţială de dezvoltare lipsit de prezenţa flăcărilor. Acest tip de incendiu este caracterizat prin producerea şi acumularea de căldură în interiorul focarului, generarea de gaze de ardere şi fum, iar după o perioadă de timp, care poate fi şi de ordinul orelor, se poate transforma într-un incendiu cu flacără [32]. În cazul incendiilor cu flacără, fenomenele se petrec aproximativ invers. Flăcările sunt prezente în faza de dezvoltare iniţială, constituind parametrul principal care poate permite semnalizarea rapidă a acestuia, pentru ca apoi, odată cu evoluţia incendiului, să apară în cantitate sporită gazele de ardere, fum şi degajări importante de căldură [11]. Sarcina principală care revine detectoarelor de incendiu constă în a semnaliza apariţia unui incendiu cât mai repede posibil, încă din faza iniţială a acestuia. Ca atare, alegerea celui mai adecvat tip de detector este în mod evident condiţionată de felul de manifestare a incendiului în faza iniţială de dezvoltare. În general, în dezvoltarea unui incendiu de materiale combustibile la solide din punct de vedere al detecţiei, se pot distinge patru faze[17]. Prima fază faza incipientă este aceea în care apar degajări de produse de ardere invizibile, fără fum şi fără flacără. În faza a doua, produsele de ardere au o concentraţie mai ridicată, conducând la apariţia fumului, fără a se observa încă o degajare de căldură apreciabilă sau flacără. În faza a treia, apar flăcările, însă cantitatea de căldură este totuşi redusă. A patra fază este caracterizată de degajări din ce în ce mai mari de căldură, flacără şi fum, respectiv incendiul a început să se mărească intrând în faza de ardere activă. În fază incipientă, când apar produsele de ardere invizibile, detectoarele care pot sesiza incendiul pot fi cele cu cameră de ionizare. Pentru faza în care apare fumul, incendiul poate fi detectat cu ajutorul detectoarelor optice sau al detectoarelor de fum cu camere de ionizare. În faza a treia, se pot utiliza detectoarele sensibile la radiaţiile infraroşii şi ultraviolete generate de flăcări. În faza a patra, detectoarele termice sunt cele ce pot semnaliza prezenţa incendiului. 20

21 Capitolul 1 Introducere Fumul ca parametru de incendiu Fumul este un aerosol care se compune dintr-un mediu de dispersie şi o fază dispersă. Mediul de dispersie este un gaz rezultat din amestecul dintre aer şi gazele de ardere (CO, CO 2, HCl, HCN, NO 2 etc.) [17]. Faza dispersă este formată din particule lichide şi solide rezultate în urma procesului de ardere a materialelor combustibile. Faza dispersă a fumului este caracterizată în principal prin formă, mărime, concentraţie, distribuţia mărimii particulelor, structură, precum şi de indicele de refracţie al particulelor. În fum se pot observa particule cu compoziţie chimică şi structură diferită determinată în principal de compoziţia materialelor combustibile care ard. Frecvent, în fum se întâlnesc particule de funingine formate din carbon pur, printre acestea găsindu-se particule fine de apă şi particule de funingine care sunt îmbrăcate într-o peliculă fină de apă. În funcţie de mărimea şi concentraţia particulelor ce-1 alcătuiesc, fumul poate fi vizibil sau invizibil. În plus, în funcţie de compoziţia chimică a materialelor care ard, fumul poate prezenta diverse nuanţe coloristice, însoţite, în unele cazuri, şi de anumite mirosuri caracteristice. Aerosolii emişi de focarele cu flăcări (acetonă, benzină, lemn, alcool etilic, păcură) evoluează cu o granulometrie medie centrată pe valoarea de 0,2 µm. Numai metanolul emite aerosoli foarte fini, acesta reprezentând tipul perfect de focar cu flăcări la care granulometria este sub 0,01 µm. Evoluţia acestui aerosol începe printr-o fază de nucleare pentru a sfârşi prin acumulare-coagulare lentă. Evoluţia aerosolilor emişi de arderile mocnite (bumbac, PVC, lemn, carton) este lentă, favorizând formarea unor aerosoli cu masă mare, la care coagularea este favorizată de viteza de deplasare redusă determinată de cantitatea scăzută de căldură care se degajă în exteriorul focarului. Numai doi combustibili, carbonul şi sodiul, au emis în condiţii de ardere mocnită aerosoli cu granulometrie mai mare de 1 µm. Variaţia diametrului aerosolilor este relativ mică, în medie fiind de ordinul 10 1 nm, pe când variaţia de volum a acestora poate depăşi valori de ordinul 10 3 nm. Astfel, masa aerosolilor generaţi este concentrată într-un număr mic de particule la care sedimentarea (căderea la sol) este importantă pentru acelea care au un diametru mai mare de 1 µm [17]. În funcţie de poziţia lor în raport cu focarul, se constată că granulometria aerosolilor creşte pe măsură ce distanţa se măreşte faţă de focar (lucru explicabil prin efectul de 21

22 coagulare). Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Detectoarele de fum utilizate în prezent răspund la faza dispersă a fumului, fază care, datorită produselor ce se degajă pe durata arderii, reprezintă un amestec neomogen de particule. Dimensiunile acestor particule pot varia în limite foarte largi. Pentru detectoarele de fum, de un real interes sunt particulele ale căror diametre sunt cuprinse în intervalul de la 5 nm la 5 µm. Particulele cu un diametru mai mare de 5 µm sunt puţine la număr şi în majoritatea cazurilor, au o concentraţie prea mică pentru a avea o importanţă practică. Particulele cu un diametru mai mic de 5 nm nu sunt durabile şi se coagulează prea repede pentru a avea importanţă reală Căldura ca parametru de incendiu Energia termică, căldura care se degajă la incendiu, ca urmare a arderii substanţelor şi materialelor combustibile, se transmite mediului înconjurător prin conducţie, convecţie şi radiaţie. În legătura cu detectoarele de temperatură, o importanţă deosebită o are transportul de energie termică care se realizează prin convecţie şi radiaţie. Transmisia căldurii prin convecţie are loc atunci când schimbul de căldură se efectuează prin intermediul unui mediu care desparte corpurile şi care poate fi aerul, apa etc. Mediul care, de regulă, este lichid sau gazos, prezintă o coeziune moleculară mai mică decât în cazul corpurilor solide, ce facilitează transmiterea căldurii prin conducţie. Transmisia căldurii prin radiaţie se realizează după legi similare cu cele ale propagării radiaţiilor electromagnetice. Între radiaţia de căldură şi spectrul vizibil al undelor electromagnetice există o strânsă dependenţă, cu toate că acestea acţionează în mod diferit atât asupra elementelor de detecţie, cât şi asupra simţurilor umane. Relaţia prin care se poate aprecia cantitatea de căldura transmită prin radiaţie este dată de formula: [17], [114]. în care: Q = c S T c 100 Q= cantitatea de căldură absorbită (kcal /h); 4 T r 100 c = constanta de radiaţie a corpurilor (kcal/m 2 ); S =suprafaţa prin care se primeşte căldura radiată (m 2 ); 22 4, (1.5)

23 Capitolul 1 Introducere T c = temperatura corpului care radiază căldură (K); T r = temperatura corpului care primeşte căldura radiată (K). Ca urmare a determinărilor efectuate atât pentru condiţii normale cât şi în diverse cazuri de incendiu, s-a ajuns la rezultate deosebit de importante în ceea ce priveşte modul de variaţie în timp a temperaturii [113]. Astfel, în încăperi, utilizarea aparatelor uzuale de gătit şi încălzit produce o creştere a temperaturii cu circa 2-3 C/min. Utilizarea normală a aparatelor cu flacără deschisă sau a reflectoarelor de iluminat din studiouri provoacă o viteză de creştere a temperaturii de circa C/min. În condiţiile unui incendiu mocnit, viteza de creştere a temperaturii este de 0,005-0,3 C/min. În general, pentru incendiile cu flacără, viteza de creştere a temperaturii este de C/min dar, în unele cazuri, aceste valori pot fi depăşite de câteva ori. Cu privire la fluxul de gaze fierbinţi se apreciază că acesta se deplasează aproximativ vertical, cu o viteză de cm/s deasupra surselor de căldură. Pentru punctele aflate la o distanţă relativ mare de sursa de căldură se poate aprecia că fluxul de gaze fierbinţi are o deplasare aproximativ orizontală, cu o viteză mai mică de 50 cm/s. În acest caz temperatura creşte liniar cu timpul, spre deosebire de prima situaţie când temperatura are o variaţie sub formă de treaptă, conducând la creşterea bruscă a temperaturii sub planşeul superior şi la menţinerea acestei temperaturi la o valoare relativ constantă. Experimental s-a constatat că, în condiţiile unei arderi cu flacără, circa 70% din energia produsă de focar se transmite mediului înconjurător prin convecţie, restul de 30% se degajă sub formă de radiaţii, cea mai mare contribuţie având-o radiaţia dată de flăcări. În timpul incendiilor cu dezvoltare rapidă, însoţite şi de flăcări, se poate ajunge în spaţiul respectiv la temperaturi în jur de l000 C sau chiar mai mult. În cazul unei arderi mocnite, se estimează că aproape în întregime energia degajată prin combustie este transferată mediului înconjurător prin convecţie. În timpul incendiilor cu dezvoltare lentă, provocate de arderile mocnite, temperatura poate atinge valori de circa 500 C, iar în condiţii de umiditate ridicată şi aport redus de aer, temperatura se situează în jurul valorii de 300 C şi uneori chiar sub această valoare [11]. Pentru detectoarele de temperatură este important a se determina modul în care variază temperatura în diferite puncte ale spaţiului protejat. În condiţiile în care, în spaţiul protejat, nu există mişcări ale aerului provocate de diferite deschideri sau instalaţii de ventilare-climatizare, fluxul de gaze fierbinţi formează 23

24 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii deasupra focarului un con orientat cu baza către partea superioară a încăperii. În interiorul acestui con are loc mişcarea în plan vertical a gazelor şi a altor produse rezultate din ardere. Examinând modul în care aerul rece aflat la o distanţă relativ mare faţă de tavan se amestecă în stratul de aer de sub tavan, se constată că este necesar un aport de energie pentru ca să aibă loc ridicarea straturilor de aer mai reci printre gazele mai calde. Această energie, cunoscută şi sub denumirea de energie potenţială de înălţime, se poate obţine numai din energia cinetică de deplasare a gazelor calde în raport cu aerul mal rece. În condiţiile în care stratul de aer de sub tavan are o deplasare relativ înceată, ca în cazul incendiilor de mici dimensiuni, energia cinetică degajată de gazele fierbinţi va fi insuficientă pentru a putea ridica straturile de aer mai rece, amestecarea fiind un proces relativ lent şi datorat în cea mai mare parte fenomenului de difuzie, conducând în final la creşterea suprafeţei bazei conului şi la mărirea distanţei acesteia faţă de plafon. Aproximând că temperatura este constantă în planul secţiunii transversale a conului de convecţie, pentru faza iniţială de dezvoltare a incendiilor mici şi în condiţii de atmosferă liniştită, variaţia temperaturii în funcţie de înălţime este dată de relaţia: [65] unde: ΔT = 0,26 Q 2 3 h 5 2, (1.6) ΔT- creşterea de temperatură la înălţimea h faţă de focar în raport cu temperatura mediului ambiant ( o C); Q- fluxul de căldură transferat de la focar prin convecţie în unitatea de timp, în mediul ambiant (W); h- distanţa faţă de focar (m). Această relaţie este deosebit de importantă, deoarece ilustrează modul în care căldura degajată, care trebuie să acţioneze detectorul de temperatură, variază odată cu creşterea înălţimii tavanului. Înălţimea încăperii prezintă o deosebită importanţă în funcţionarea detectoarelor de temperatură (termice), astfel, după relaţia de mai sus, pentru ca acelaşi detector să fie acţionat, este necesară o putere de 22,5 kw, când este montat într-o încăpere care are plafonul la 2,5 m şi 720 kw, când este amplasat la o înălţime de 10 m. Degajarea de energie calorică, pe durata arderii diferitelor substanţe şi materiale combustibile, este dependentă de puterea calorifică inferioară şi de viteza de ardere. De exemplu, dacă se ard materiale cu viteze de ardere mici, atunci cantitatea de energie calorică ce se degajă în unitatea de timp va fi relativ mică, chiar şi în cazul în care puterea calorifică 24

25 Capitolul 1 Introducere are o valoare mare. Acelaşi fenomen are loc şi atunci când materialele care ard prezintă o viteză mare de ardere, dar au o putere calorifică redusă. Dimpotrivă, atunci când ard materiale eu puteri calorifice ridicate şi viteze de ardere mari, are loc o degajare importantă de energie calorică. Aceasta se transferă mediului înconjurător şi acţionează atât asupra celorlalte materiale combustibile, pregătindu-le pentru aprindere, cât şi asupra elementelor de construcţie Radiaţia flăcărilor ca parametru de incendiu. După cum s-a arătat, energia care se degajă la incendii nu se propagă numai prin convecţie, ci şi prin radiaţie. După cum se ştie orice corp aflat la o temperatură mai mare de zero absolut emite radiaţii. Pe măsură ce temperatura corpului creşte şi radiaţia emisă de el va creşte, atât în intensitate, cât şi în frecvenţă. Radiaţia emisă de corpurile calde este de natură electromagnetică. Tabel 1:1 Lungimea de undă a radiaţiilor Domeniul spectral Radiaţii gamma Radiaţii Roentgen Radiaţii ultraviolete Radiaţii vizibile Lungimea de undă sub 40 Å 0,04-50 Å Å Å Radiaţii infraroşii 0, µm Unde radio Unde de joasă frecvenţă 0,5-20 km peste 20 km. Totalitatea undelor electromagnetice constituie spectrul undelor electromagnetice care, în funcţie de lungimea de undă, poate fi împărţit în mod convenţional în mai multe domenii (tabel nr. 1:1) [17] [18]. Spectrul flăcărilor Flăcările, rezultat exclusiv al arderii gazelor, radiază energie atât în domeniul vizibil, cât şi în cel invizibil al spectrului electromagnetic. Procesul de schimb de masă şi căldură joacă un rol esenţial în fenomenele de aprindere şi determină în mare măsură dimensiunile geometrice ale flăcării, câmpurile de temperaturi în 25

26 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii flacără, precum şi proprietăţile radiante ale acesteia. În general se poate considera că timpul total de ardere se compune din timpul necesar pentru realizarea contactului fizic între combustibil şi substanţa care întreţine arderea (de regulă aerul) şi timpul necesar desfăşurării reacţiei chimice de oxidare. În principal, la un incendiu, flăcările care apar sunt flăcări de difuzie. Flăcările rezultate în urma arderii unui amestec combustibil, care are substanţa oxidantă într-un anumit raport pregătit din timp, sunt cunoscute sub denumirea de flăcări de preamestec. Caracteristicile radiante ale flăcărilor sunt determinate atât de temperatura care se realizează la ardere, cât şi de structura flăcării. Structura compoziţională a flăcării depinde de natura şi modul de ardere a combustibilului. Unele flăcări sunt luminoase, altele neluminoase. Luminozitatea este cu atât mai mare, cu cât, în flăcări, se găsesc mai multe particule solide în stare de incandescenţă, în special carbon. Astfel, la arderea lemnului, flacăra este vizibilă datorită particulelor numeroase de carbon care se degajă în procesul de ardere, pe când la arderea hidrogenului şi oxidului de carbon în stare pură se degajă o flacără aproape invizibilă. Emisia de energie electromagnetică, mai mult sau mai puţin intensă, este o consecinţă a stării de excitaţie provocate de energia termică a flăcării şi poate apare sub formă de benzi sau linii spectrale. Spectrul continuu emis de particulele de carbon încinse este analog cu cel produs de un corp negru şi prezintă variaţii ale energiei radiante în funcţie de lungimea de undă. Energia radiantă are valori importante în banda l 5 µm corespunzătoare domeniului radiaţiilor infraroşii, dar cu maxime corespunzătoare lungimilor de undă situate în jurul valorilor de 2,1; 2,7 şi 4,2 µm [17]. Modulaţia flăcărilor O caracteristică deosebit de importantă a radiaţiei electromagnetice emisă de flăcările de difuzie constă în aceea că nivelul radiaţiei nu este constant, ci variază în timp. Această caracteristică trebuie înţeleasă în sensul că, de exemplu, pentru o anumită lungime de undă, puterea radiată nu se menţine constantă în timp, ci variază cu o anumită frecvenţă în jurul unei valori medii. Măsurătorile efectuate la un incendiu experimental de lichide inflamabile au scos în evidenţă faptul că puterea radiată este modulată în domeniul 1,5-30 Hz, 26

27 Capitolul 1 Introducere frecvenţele scăzute fiind asociate incendiilor cu suprafaţă mare de ardere. Frecvenţa de modulaţie a radiaţiei emise de flăcări este dependentă şi de curenţii de aer. Astfel, de exemplu, prin arderea unei cantităţi de petrol într-un vas cu diametrul de circa 15 cm, în aer liniştit, se obţine un vârf de maxim pentru frecvenţe între 3 şi 5 Hz, iar în condiţiile unui curent de aer cu o viteză de 1,8 m/s, maximul se deplasează către valoarea de 2 Hz [17]. Profunzimea modulaţiei constituie un alt aspect important al radiaţiei flăcărilor, înţelegându-se prin aceasta cât de mari sunt deviaţiile de putere radiată faţă de valoarea medie a puterii luată ca referinţă. Profunzimea sau mărimea modulaţiei radiaţiei depinde de natura combustibilului care arde. În cazul incendiilor de lichide inflamabile, radiaţia este, în principal, datorată flăcărilor, iar profunzimea de modulaţie este de circa 20% din totalul radiaţiei. În cazul incendiilor de materiale combustibile solide, de exemplu lemn, radiaţia este parţial produsă de flăcări şi parţial de combustibilul incandescent, profunzimea de modulaţie fiind de circa 5% [17]. Deoarece detectoarele de flacără trebuie să depisteze apariţia incendiului încă din faza când acesta este de dimensiuni reduse, este necesar a se cunoaşte modul cum are loc creşterea puterii radiaţiilor electromagnetice emise la arderea diferitelor tipuri de combustibili. Creşterea şi atingerea valorilor maxime ale puterii radiate sunt mult mai rapide în cazul arderii lichidelor inflamabile în raport cu arderea unor materiale combustibile solide. La arderea unui combustibil solid (lemn), s-au înregistrat următoarele valori: în circa 60 secunde de la aprindere, puterea radiată ajunge la aproximativ 10% din valoarea maximă; energia radiată atinge valoarea maximă după circa 3 minute de la iniţiere. În funcţie de domeniul spectral, gradul de absorbţie a radiaţiilor de către mediul înconjurător este diferit. De regulă, absorbţia cea mai puternică se datorează substanţelor cu molecule poliatomice şi în primul rând particulelor de apă, dioxid de carbon, precum şi aerosolilor, ca praful şi fumul. Ca un exemplu al caracterului selectiv al absorbţiei radiaţiilor, se poate arăta că vaporii de apă absorb în special radiaţiile infraroşii cu lungimile de undă de: 0,94; 1,13; 1,38; 1,46; l,87; 2,66; 3,15 µm (cifrele indică centrul benzilor) şi 0,3 µm în ultraviolet. Dioxidul de carbon absoarbe radiaţiile cu lungimile de undă de 2,7 şi 4,4 µm [17]. Gradul de absorbţie a radiaţiilor poate depinde de concentraţia, dimensiunea şi natura 27

28 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii chimică a particulelor aflate în suspensie în atmosferă, precum şi de distanţa parcursă de radiaţie în mediul respectiv. Experimental s-a constatat că radiaţia provenită de la flăcările unui incendiu prezintă în domeniul infraroşului un maximum pentru lungimea de 4,5 µm. Până în prezent, la majoritatea detectoarelor de flacără se utilizează, pentru semnalizarea incendiilor, benzile de 4,5 şi 2,7 µm în domeniul infraroşu şi zona de Å în domeniul ultraviolet [114]. Cu toate că şi alte linii spectrale pot prezenta interes, este important ca detectorul de flacără să aibă o sensibilitate bună la un număr cât mai mare de incendii de diverse tipuri, deci detectorul de flacără să fie relativ universal. Întrucât, practic, un număr mare de incendii este legat de arderea unor materiale şi substanţe organice (care, în majoritate, conţin carbon şi hidrogen), apare ca necesară utilizarea liniilor spectrale corespunzătoare (care se emit la arderea unor astfel de substanţe) întâlnite frecvent. 1.2 Reglementări privind supravegherea şi alarmarea la incendii. Întreaga activitate în domeniul proiectării, realizării, instalării, punerii în funcţiune, exploatării şi întreţinerii unei astfel de instalaţii se poate face numai de firme avizate, de instituţii desemnate, prin persoane avizate şi cu echipamente agrementate. În ţara noastră, dintre normativele care reglementează aceste probleme, se remarcă următoarele: Legea nr.307 din 12 iulie 2006 privind apărarea împotriva incendiilor. Legea nr. 10/1995 privind calitatea în construcţii, cu modificările şi completările ulterioare. Hotărârea nr din 6 decembrie 2006 pentru aprobarea categoriilor de construcţii şi amenajări care se supun avizării şi/sau autorizării privind securitatea la incendiu. Hotărârea nr din 1 octombrie 2008 privind modificarea Hotărârii Guvernului nr. 766/1997 pentru aprobarea unor regulamente privind calitatea în construcţii. Hotărâre nr.971 din 26 iulie 2006 privind cerinţele minime pentru semnalizarea de securitate şi/sau de sănătate la locul de muncă. O.M.A.I. nr din 22 mai 2006 al ministrului administraţiei şi internelor pentru aprobarea Normelor metodologice de avizare şi autorizare privind prevenirea şi 28

29 Capitolul 1 Introducere stingerea incendiilor. O.M.A.I. nr.163 din 28 februarie 2007 al ministrului administraţiei şi internelor pentru aprobarea Normelor generale de apărare împotriva incendiilor. Ordin nr.599 din 18 noiembrie 1998 al ministrului muncii şi protecţiei sociale privind aprobarea Prescripţiilor minime pentru semnalizarea de securitate şi/sau de sănătate la locul de muncă. D.G.P.S.I. 004/2001,aprobată cu O.M.I. 108/2001, Dispoziţiile generale privind reducerea riscurilor de incendiu generate de încărcări electrostatice. Normativ privind proiectarea, executarea, verificarea si exploatarea instalaţiilor electrice in zone cu pericol de explozie indicativ NP , aprobat de MTCT cu ordinul 176/ Normativ de siguranţă la foc a construcţiilor. P 118/99. Normativ pentru proiectarea şi executarea instalaţiilor de semnalizare a incendiilor şi a sistemelor de semnalizare contra efracţiei din clădiri, Indicativ I 18/2/02. Normativ pentru protecţia construcţiilor împotriva trăsnetului I20/2000. O.C.C.P.M. nr. 530/2001 pentru aprobarea reglementării tehnice Condiţii tehnice generale. Echipamente de control şi semnalizare, Cod CTGA Normele de prevenire şi stingere a incendiilor în unităţile din ramurile industriei electronice, electrotehnice şi mecanicii fine şi de dotare cu maşini, instalaţii, utilaje, aparatură, echipamente de protecţie şi substanţe chimice pentru prevenirea şi stingerea incendiilor, aprobate cu Ordinul nr. 12 / 92 -O.D.I.E.M.F. Colecţia de standarde SR-EN-54 necesare dimensionării instalaţiilor pentru detecţia şi semnalizarea incendiilor. SR ISO :1999 Protecţie împotriva incendiilor. Vocabular. Partea 2: Protecţia structurală împotriva incendiului SR ISO :2000 Protecţia împotriva incendiilor. Terminologie. Partea 7: Mijloace de detectare şi de inhibare a exploziilor. SR ISO :2000 Protecţia împotriva incendiilor. Terminologie. Partea 3: Detectare şi alarmă la incendiu. STAS 297/1, 2 Culori şi indicatoare de securitate. STAS 10903/2-79 Măsuri pentru protecţie contra incendiilor. Determinarea sarcinii termice în construcţii. Norma cea mai importantă din punctul de vedere al dimensionării instalaţiilor pentru detecţia şi semnalizarea incendiului este standardul SR-EN

30 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Alte normative, legiferate în statele CEE sunt în curs de omologare şi în ţara noastră. 1.3 Prevederea instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu Documentaţia tehnico-economică se elaborează pe baza conceptului de protecţie la risc (la incendiu) bazat pe identificarea riscului şi, după caz, a analizei de risc, stabilindu-se măsurile, tehnicile şi procedeele de organizare a instalaţiilor de semnalizare a incendiilor. În urma analizei de risc la incendiu se defineşte nivelul relativ de stare de pericol de incendiu sau de explozie urmată de incendiu. Dimensionarea instalaţiei de semnalizare a incendiilor şi amenajarea spaţiilor necesare instalării echipamentelor aferente se stabileşte de proiectant pe baza destinaţiei construcţiei, caracteristicile specifice ale produselor utilizate şi în funcţie de pericolul prognozat. Necesitatea utilizării instalaţiilor de semnalizare a incendiilor aferente construcţiilor se stabileşte în funcţie de riscul de incendiu, tipul de clădire, destinaţie, categoria de importanţă a construcţiilor. Producătorul (sau furnizorul) de elemente componente ale instalaţiilor de semnalizare incendiu are obligaţia să livreze o dată cu echipamentele şi instrucţiunile de funcţionare, montaj, exploatare şi verificare ale acestora. Instrucţiunile cât şi inscripţionările elementelor de comandă şi semnalizare ale echipamentului de control şi semnalizare trebui să fie în limba română. Constructorul are obligaţia să efectueze lucrările în conformitate cu prevederile documentaţiilor tehnico-economice şi reglementărilor tehnice specifice. Investitorul are obligaţia de a aviza documentaţia tehnico-economică, de a recepţiona lucrarea, de a exploata şi întreţine în condiţii de siguranţă instalaţiile de semnalizare a incendiilor. Proiectarea, executarea, punerea în funcţiune, asigurarea service-ului şi a mentenanţei instalaţiilor şi echipamentelor aferente instalaţiilor şi echipamentelor aferente instalaţiilor de semnalizare a incendiilor se realizează de către societăţi comerciale care au competenţă profesională atestată în condiţiile legii din partea organelor abilitate. Echiparea clădirilor cu instalaţii de semnalizare a incendiilor se realizează în vederea asigurării siguranţei la foc a utilizatorilor construcţiei, pentru prevenirea incendiilor şi intervenţia în timp util în caz de apariţie a acestora, în funcţie de categoria de importanţă a construcţiei, tipul construcţiei, nivelul riscului de incendiu (categoria de pericol de incendiu), 30

31 Capitolul 1 Introducere destinaţia clădirii. 1.4 Concluzii Concomitent cu evoluţia şi progresele generale înregistrate în tehnică, s-au îmbunătăţit şi modernizat sistemele de protecţie împotriva incendiilor. Aceasta cuprinde latura calitativă a sistemelor în sensul că prin utilizarea unor dispozitive electronice performante (microprocesoare, circuite integrate specializate dedicate aplicaţiilor specifice aparaturii de protecţie împotriva incendiilor etc.) s-a îmbunătăţit siguranţa în funcţionare a sistemelor concomitent cu realizarea unor funcţiuni suplimentare care aduc un plus de informaţii şi uşurează într-o mare măsura activitatea desfăşurată de operator. Nu trebuie neglijat nici aspectul cantitativ al acestei problematici, în sensul că tot mai mulţi beneficiari echipează clădirile ce le deţin cu astfel de sisteme eficiente de protecţie în caz de incendiu. Pentru a se pune în evidenţă severitatea fiecărui tip de incendiu în figura 1-5 s-au suprapus curbele standard temperatură-durată pentru cele patru tipuri de incendii. De fapt, în termeni de protecţie la foc, diferenţa dintre cele mai severe tipuri de arderi - incendiu standard şi incendiu de hidrocarburi - nu este reprezentată de temperatură ci de durata necesară pentru a atinge temperatura maximă. În condiţiile unui incendiu de hidrocarburi se va atinge o temperatură de 900 ºC în 8 minute, pe când pentru un incendiu standard celulozic (ISO) sunt necesare 50 minute pentru a atinge acelaşi nivel de temperatură. Figura 1-5 Analiză comparativă a curbelor standard temperatură-durată Deşi majoritatea ţărilor s-au afiliat în adoptarea metodei de încercare ISO, respectiv 31

32 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii curba incendiului standard, se pot face unele precizări critice la aceasta, mai ales ţinând seama de alura curbei unui incendiu real după cum se poate observa în figura 1-6 [5], [17], [58], [66], [98]: curba standard nu ţine seama de influenţa sarcinii termice şi de distribuţia acesteia din spaţiul incendiat; curba standard nu ţine seama de natura materialelor incendiate; echivalarea cantităţii de căldură degajate cu ajutorul curbei standard în raport cu cea din incendiul real se face cu o aproximare mare. Astfel temperatura atinsă într-un incendiu real este mult mai mare decât cea din incendiul standard şi drept urmare pot să apară o serie de transformări chimice ale materialelor din elementele de construcţie; Figura 1-6 Analiză comparativă curba standard ISO şi curbe de la incendiu de la 50 de teste de laborator (Moore D. 2007), (Sleich, Cajot și al. 2002) curba standard nu ţine seama de viteza de ardere şi de parametri elementelor de construcţie (ex. elemente subţiri, groase); curba standard nu ţine cont de ventilare, de geometria golului de ventilare; curba standard nu ia în calcul influenţa pereţilor şi a caracteristicilor încăperilor (izolate-neizolate), dimensiunile orizontale şi verticale ale compartimentului incendiat precum şi emisivitatea şi conductivitatea termică a elementelor de construcţie; Alegerea unui sistem de supraveghere şi alarmare la incendiu presupune cunoaşterea temeinică a destinaţiei, a activităţii desfăşurate în clădirea protejată, precum şi natura sarcinii termice din interior. Astfel cunoaşterea parametrilor incendiului are un rol important în 32

33 Capitolul 1 Introducere alegerea sistemului de supraveghere. Este important să se cunoască stadiului actual al sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu pentru a şti de la ce nivel de cunoaştere se pleacă, ce probleme apar în instalaţiile vechi, şi cum se pot adapta acestea la cerinţele actuale. 33

34

35 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu 2 Stadiul actual al instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu Incendiul este un fenomen complex cu caracter aleatoriu şi evoluţie necontrolată. Datorită formelor sale violente de manifestare el reprezintă un pericol permanent pentru om. Oriunde ar izbucni, incendiul provoacă panică, distruge liniştea, armonia, confortul material si psihologic al celor confruntaţi cu acest sinistru, în cazuri grave, incendiul produce pierderi de vieţi omeneşti, importante pagube materiale şi, prin consecinţele sale, poate genera efecte care greu pot fi imaginate. Principalele domenii de aplicaţie ale instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu sunt: locuinţele, clădirile cu birouri, întreprinderile în care riscurile de incendiu sunt reduse, ţinând mai mult de instalaţia de alimentarea cu energie electrică, termică sau gaze; în acest domeniu predomină instalaţiile de semnalizare, instalaţiile de stingere automată utilizându-se numai ca o măsură suplimentară de protecţie, acolo unde sunt depozitate valori mari (tezaure de bancă, depozite de muzeu etc.) sau în zonele cu echipament de calcul cu importanţă strategică; instalaţiile de semnalizare sunt, de asemenea, frecvent întâlnite în zone în care riscurile de incendiu sunt reduse sau timpul de desfăşurare a acestuia, mai mare; acolo unde desfăşurarea incendiului poate fi atât de rapidă încât nici stingerea automată nu limitează suficient urmările unui incendiu, se va utiliza o instalaţie de monitorizare a gazelor şi substanţelor şi de semnalizare a apariţiei amestecurilor explozive. 2.1 Structura instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu. Schema bloc a unei instalaţii de semnalizare şi alarmare la incendii este prezentată în figura 2.1 [33], [83], [95], [112]. Instalaţia are în componenţa sa următoarele elemente principale: echipament de control şi semnalizare (centrală de semnalizare); detectoare automate de incendiu; declanşatoare manuale de alarmă; 35

36 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii dispozitiv de transmisie semnal de defect; dispozitiv de alarmă incendiu; dispozitiv de transmisie alarmă incendiu; echipament de alimentare cu energie; echipament de protecţie împotriva incendiului; circuite de legătură între centrala de semnalizare şi echipamentele exterioare acesteia ; echipamente pentru conectare, etc. Figură 2-1 Structura de principiu a instalaţiilor de semnalizare a incendiilor Detectarea incendiilor trebuie să fie precoce şi lipsită de alarme false, precisă, controlabilă şi înzestrată cu funcţiuni de autocontrol. Grupate zonal, detectoarele de incendiu alese în funcţie de natura riscului scontat supraveghează permanent spaţiile protejate. Detectoarele de incendiu convenabil grupate se conectează prin circuite electrice la centrala de semnalizare. Centrala alimentează cu energie electrică reţelele de detectoare şi prelucrează semnalele provenite de la acestea, declanşând - în funcţie de natura semnalului - un program de măsuri prestabilit prin proiectare. La apariţia unui semnal de incendiu instalaţia transmite alarma locală de incendiu prin acţionarea instalaţiilor de căutare a personalului de intervenţie şi de alarmă internă, urmată de efectuarea planului de măsuri prestabilit pentru asemenea situaţii. 36

37 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu În cazul în care nu se interpune o intervenţie umană, după o anumită temporizare, centrala îşi continuă programul, declanşând alarma generală. Aceasta conţine alarma externă, acustică şi/sau optică, destinată mobilizării şi avertizării personalului din obiectiv şi anunţării unităţilor de pompieri. Concomitent cu executarea acestor operaţii instalaţia poate executa, în funcţie de programul prestabilit, activarea comenzilor în caz de incendiu (închiderea uşilor antifoc, deschiderea gurilor de evacuare a fumului şi gazelor fierbinţi, întreruperea alimentării cu energie electrică a instalaţiilor etc.) şi declanşarea instalaţiilor de stingere (dioxid de carbon, halon etc.) Echipament de control şi semnalizare (centrala de semnalizare) Centrala de semnalizare este componenta principală a unui sistem de detectare şi de alarmă la incendiu prin care alte componente pot fi alimentate cu energie şi care [9], [27], [73], [112]: a) este utilizată pentru: a recepţiona semnale de la detectoarele conectate; a determina dacă aceste semnale corespund unei stări de alarmă; a avertiza o astfel de condiţie de alarmă colectiv (acustic) şi selectiv (optic); a indica locul pericolului; a înregistra aceste informaţii. pentru monitorizarea funcţionării corecte a sistemului şi a da avertizări acustice şi optice pentru orice defect. dacă se cere, este capabilă să transmită semnal de incendiu la: la dispozitive de alarmă incendiu sonore şi optice; spre echipamentul de transmisie a alarmei de incendiu la serviciul de pompieri; spre echipamentul de comandă a protecţiei automate la un echipament automat de stingere a incendiului. Funcţiunea de bază a centralei de semnalizare constă în a răspunde automat la semnalele de incendiu provenite de la detectoarele automate sau declanşatoarele manuale de semnalizare. Este necesar ca centrala să poată recepţiona simultan semnalele de incendiu furnizate de circuite de semnalizare distincte. Selectivitatea în afişarea semnalelor optice de incendiu constituie un criteriu de bază în construcţia centralelor de semnalizare. Prin această funcţiune trebuie să se asigure fie identificarea fiecărui circuit alarmat, fie a fiecărui detector 37

38 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii sau buton de semnalizare, fără posibilitate de confuzie. Semnalizările optice de incendiu afişate de centrală trebuie să fie uşor identificate, iar lumina produsă trebuie să fie de culoare roşie. Dispozitivele optice aferente acestor semnalizări trebuie să aibă inscripţionat cuvântul INCENDIU sau alt simbol sugestiv. Semnalizările optice de incendiu sau de defect afişate de centrală nu trebuie să poată fi anulate decât atunci când a încetat cauza care le-a produs. Spre deosebire de acestea, semnalizările acustice locale pot fi anulate, doar cu condiţia ca un semnal de incendiu sau defect recepţionat ulterior acestei operaţii să conducă în mod automat, la centrală, la o nouă semnalizare acustică de incendiu, respectiv defect [105]. Prioritatea alarmei de incendiu constituie o alta caracteristică importantă a centralei de semnalizare. Prin această funcţiune, semnalul de incendiu transmis la centrală, simultan cu un semnal de defect sau după acesta, conduce la declanşarea alarmei de incendiu. Semnalul de defect este înregistrat, memorat şi pus în evidenţă în mod optic prin dispozitive speciale aferente centralei. Prioritatea alarmei de incendiu este deosebit de importantă, în special pentru acele tipuri de centrale care prin construcţie au un singur dispozitiv acustic de alarmare (montat în centrală) ce serveşte atât semnalizării de incendiu cât şi celei de defect. Prin funcţia de autocontrol, centrala de semnalizare supraveghează integritatea circuitelor exterioare şi în unele cazuri şi starea unor echipamente cu care se interconectează. Deranjamentele (defectele) intervenite în instalaţii sunt puse în evidenţă prin semnale optice şi acustice distincte de semnalizarea de alarmă de incendiu. Este necesar să fie semnalizate ca defect: [105] scurtcircuitarea sau întreruperea conductoarelor la care se conectează detectoarele de incendiu, declanşatoarele manuale de alarmă, dispozitivele acustice de alarmă exterioară, inclusiv scoaterea din circuit a unui detector, acţionarea siguranţelor fuzibile sau a altor dispozitive cu rol similar care condiţionează recepţionarea, producerea şi transmiterea semnalizărilor de incendiu; lipsa sau valoarea necorespunzătoare a tensiunii surselor de electroalimentare (baza şi rezervă); punerea la masă (pământ) a altor elemente decât cele destinate special prin proiectare acestui scop. În scopul realizării unor instalaţii complexe de semnalizare a incendiilor constând din interconectarea mai multor centrale, situaţii întâlnite în marile obiective, cât şi pentru transmiterea semnalelor la un dispecerat central sau la unităţile de pompieri, este necesar ca centralele să fie prevăzute cu ieşiri pentru semnalele de alarmă de incendiu şi de defect. Centralele de semnalizare dispun de posibilitatea înregistrării şi afişării evenimentelor. 38

39 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu Cu ajutorul unei imprimante sau al unui sistem de afişare cu diode electroluminiscenţe (LED) sau cu cristale lichide (LCD), se pot obţine date referitoare la natura semnalizării (incendiu sau defect), la data apariţiei evenimentului, ora şi minutul, la linia care semnalizează. La cerere, centrala poate oferi din memoria proprie rapoarte despre evenimentele care s-au produs. Dispozitivele optice pentru producerea semnalizărilor trebuie să fie fiabile în exploatare şi să asigure un nivel luminos uşor identificabil chiar în condiţiile iluminatului artificial sau natural al mediului ambiant din spaţiul de amplasare a centralelor Detectoare de incendiu Generalităţi Detectoarele de incendiu sunt componente ale sistemului de detectare care conţine cel puţin un senzor care, constant sau la intervale regulate, monitorizează cel puţin un parametru fizic şi/sau chimic asociat incendiului, şi care furnizează cel puţin un semnal corespunzător la echipamentul de control şi semnalizare (centrala de semnalizare) [107]. Pentru anumite tipuri de instalaţii decizia de alarmă se poate lua la nivel de centrală şi nu la nivel de detector de incendiu. Pentru a fi eficiente, detectoarele de incendiu trebuie să îndeplinească, în principal, următoarele cerinţe: funcţionare sigură în condiţii specificate de mediu (temperatură, umiditate, curenţi de aer, concentraţii de praf etc. ); timp de răspuns rapid în prezenţa parametrului supravegheat; stabilitate în timp a pragului de acţionare; lipsa semnalizărilor false ; imunitate la semnale perturbatoare induse de natură electrică şi electromagnetică; consum redus de energie electrică; construcţie simplă; întreţinere şi depanare uşoară Clasificarea detectoarelor de incendiu [106] Detectoarele de incendiu se pot clasifica, în principal, după următoarele criterii: 39

40 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii a)în funcţie de parametrul detectat: detector de căldură: detector care răspunde la o creştere de temperatură; detector de fum: detector sensibil la particulele produse de combustie şi/sau piroliză suspendate în atmosferă; detector de gaz: detector sensibil la produse de combustie şi/sau descompunere termică; detector de flacără; detector sensibil la radiaţia electromagnetică emisă de flăcările de incendiu. b)în funcţie de modul de răspuns la parametrul detectat: detector static: detector care iniţiază o alarmă atunci când mărimea parametrului măsurat depăşeşte o anumită valoare, pentru o durată predeterminată; detector de rată de creştere: detector care iniţiază o alarmă când rata de schimbare a parametrului măsurat cu timpul depăşeşte o anumită valoare, pentru un timp predeterminat; detector diferenţial: semnalizează în cazul depăşirii unei valori prestabilite a diferenţei de mărime a parametrului supravegheat în cel puţin două locuri, pentru un timp predeterminat. c)în funcţie de configuraţia detectorului (traductorului): detector punctual: detector care răspunde la parametrul supravegheat din vecinătatea unui punct fix; detector multipunctual: detector care răspunde la parametrul supravegheat din vecinătatea unui număr de puncte fixe; detector liniar: detector care răspunde la parametrul supravegheat din vecinătatea unei linii continue. d) În funcţie de posibilitatea de reanclanşare a detectorului: detector resetabil: detector care, după răspuns, poate fi reanclanşat din starea sa de alarmă în starea sa normală de veghe, din momentul în care condiţiile care au declanşat intrarea lui în stare de alarmă încetează, fără a fi necesar să se înlocuiască unul din elementele sale componente; detector neresetabil (cu elemente schimbabile): detector la care, după răspuns, 40

41 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu trebuie înlocuite una sau mai multe componente pentru a trece în starea sa normală de veghe. detector neresetabil (fără elemente schimbabile): detector la care, după răspuns, nu mai poate fi trecut în stare de veghe (şi care trebuie înlocuit integral). e) În funcţie de amovibilitatea detectorului: detector amovibil: detector care este proiectat astfel încât să permită cu uşurinţă demontarea din poziţia sa normală de funcţionare pentru scopuri de mentenanţă şi întreţinere. detector inamovibil: detector la care modul de montare este astfel încât demontarea uşoară din poziţia sa normală de funcţionare pentru scopuri de mentenanţă şi întreţinere nu este posibilă. f) În funcţie de tipul de semnal transmis: detector cu două stări: detector care generează una din cele două stări de ieşire referitoare la condiţiile de "veghe" sau "alarmă de incendiu"; detector multistare: detector care generează o stare de ieşire dintr-un număr limitat (mai mare de două în legătură cu condiţiile de "veghe", "alarmă de incendiu" sau cu alte condiţii anormale; detector analogic: detector care generează un semnal de ieşire analogic ce reprezintă valoarea parametrului sesizat Metode de reducere a alarmelor false la detectoarele de fum Detectoarele de fum trebuie să genereze o semnalizare de alarmă atunci când sesizează prezenţa particulelor de combustie, dar, pe de altă parte, trebuie să minimizeze impactul semnalelor nedorite ce apar dintr-o varietate de cauze. Există o serie de factori care afectează detectoarele de fum cu cameră de ionizare: praful, umiditatea excesivă, curenţii de aer importanţi şi insectele mici pot fi interpretate în mod greşit ca particule de combustie. Cu cât detectorul este mai sensibil cu atât el va fi mai afectat de aceşti factori şi va genera alarme false. Praful şi murdăria se pot acumula pe sursa de radiaţie provocând scăderea sensibilizării detectorului. Într-un detector de fum optic, pătrunderea insectelor, a murdăriei, a prafului din aer, a particulelor desprinse de pe pereţii uscaţi poate reflecta lumina emisă de dioda 41

42 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii electroluminiscentă şi se pot produce astfel alarme false. Perturbaţiile electrice tranzitorii sau energia radiată de alte aparate electrice pot afecta circuitele electronice ale ambelor tipuri de detectoare şi pot fi interpretate de acestea ca sesizări de fum generându-se semnalizări de alarmă. Trebuie precizat că valorile sensibilităţii admise pentru detectoarele de fum sunt standardizate şi verificate, pentru fiecare producător şi tip de dispozitiv, de către instituţii specializate (VdS în Germania, Underwriters Laboratories în Statele Unite etc.). Pentru reducerea alarmelor false, în condiţiile asigurării unei sensibilităţi corespunzătoare, se folosesc metode de prelucrare electronică a semnalelor. Astfel firma Eff- Eff (Germania) utilizează două metode de reducere a alarmelor false, denumite SDN (Störungsmeldung - Diagnose - Nachführung) şi MSR (Mehrkriterien-Auswertung - Signalanalyse - Rastererkennung). Metoda SDN realizează următoarele prelucrări de semnal: [37], [64] evaluarea automată a erorilor pentru semnalele care nu ating pragul de decizie şi corectarea nivelului de decizie în funcţie de aceasta; atingerea unor praguri predeterminate duce la semnalizarea iminentei defectări a detectorului (o semnalizare de preavertizare şi, respectiv, o semnalizare de avertizare); declanşarea, la comanda transmisă de centrala de semnalizare, a unei autodiagnosticări care, pe de o parte, verifică circuitul electronic şi funcţiile logice ale procesului de semnal, iar, pe de altă parte, semnalizează dacă corecţia nivelului de decizie a ajuns la valorile predeterminate, indicând murdărirea sau îmbătrânirea detectorului; adaptarea succesivă la condiţiile ambientale. Abrevierea SDN provine de la următoarele tehnologii folosite în cadrul detectorului (fig. 2-2): S = evaluare şi detectare automată a unui deranjament, în situaţia în care sensibilitatea de răspuns se află în afara domeniului permis. D = mod de operare-diagnoză integrat pentru întreţinere preventivă, curăţare şi înlocuire. N = adaptare succesivă a pragului de răspuns şi acordare la condiţiile de mediu existente. 42

43 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu Figura 2-1 Detector de fum SDN cu adaptarea pragului de răspuns Metoda MSR realizează următoarele prelucrări de semnal: [37], [64] utilizarea în tandem a unui detector de fum (optic sau cu cameră de ionizare) împreună cu un detector termodiferenţial sau termomaximal, numit şi detector multicriteriu; un asemenea tip de detector asigură detectarea incendiului şi în cazurile în care incendiul se manifestă prin fenomene atipice (de exemplu, un incendiu cu flacără într-un mediu în care, în mod normal, emisia de fum este manifestarea tipică); corectarea nivelului de decizie se face prin reducerea sa în trepte, din momentul în care semnalul de măsură a atins un prag de prealarmă (fig. 2-3.b). Reducerea în trepte este astfel reglată, încât detectorul prezintă o sensibilitate mărită la o creştere lentă a conţinutului de fum şi o sensibilitate micşorată la o creştere rapidă a acestuia; în acest mod, o mare parte din fenomene este ignorată. În funcţie de analiza în laborator a manifestării incendiului în diverse condiţii, se pot programa parametrii de corecţie a nivelului de decizie, obţinându-se astfel detectoare perfect adaptate situaţiei de facto din teren (fig. 2-3.c). Abrevierea MSR provine de la următoarele tehnologii folosite în cadrul detectorului: M = Multicriteriu. Cele 2 tipuri standardizate de detectoare detector de fum cu ionizare MSR detector optic de fum MSR sunt echipate cu senzori termodiferenţiali sau termomaximali. S = Analiză a semnalului. La detectorul MSR se face o analiză a unui set de informaţii 43

44 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii pentru evaluarea stării de alarmare. Pe baza acestui set de informaţii, avertizorul îşi adaptează singur, în raport cu condiţiile din mediul înconjurător sensibilitatea, selectivitatea, dinamica. R = recunoaştere "în grilă". Pe baza unor teste extinse au fost analizate şi structurate evoluţii diferenţiate ale incendiului. Inteligenţa sistemului de recunoaştere "în grilă" constă în aceea că detectorii se adaptează individual în sistem "grilă" evoluţiei efective a incendiului. Astfel pe de o parte, se poate recunoaşte o presupusă mărime caracteristică de incendiu ca neadevărată şi pe de altă parte se poate reduce semnificativ timpul de reacţie pentru recunoaşterea timpurie a incendiului. a) b) c) Figura 2-2 Reacţia detectorului la: a)creştere normală b)creştere lentă c)creştere rapidă a concentraţiei de fum Declanşatoare manuale de alarmă Declanşatoarele manuale de alarmă sunt componente ale unui sistem de detectare şi alarmare care este utilizat pentru semnalizarea manuală a unei alarme [73], [105], [114]. Declanşatoarele manuale de alarmă reprezintă dispozitive prin intermediul cărora se poate semnaliza manual, de către om, apariţia unui incendiu. Cu toată răspândirea din ce în ce mai mare a detectoarelor automate de incendiu în instalaţiile de semnalizare, declanşatoarele manuale de alarmă sunt folosite, încă, pe scară largă, deoarece prezintă o construcţie simplă şi siguranţă ridicată în exploatare. Folosirea declanşatoarele manuale de alarmă în cazul instalaţiilor automate de semnalizare a incendiilor este justificată şi prin faptul că, în anumite situaţii, incendiul poate fi observat de către un om înainte de declanşarea unui detector automat şi ca atare este raţional ca instalaţiile să se prevadă şi cu această posibilitate. Instalaţiile de semnalizare a incendiului se prevăd numai cu acţionare manuală doar în acele situaţii în care intervenţia pentru stingerea în caz de incendiu poate fi asigurată în timp util. 44

45 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu Declanşatoarele manuale de alarmă a incendiilor se vor amplasa în locuri vizibile, uşor accesibile, de preferinţă lângă uşi, la intrarea în casa scărilor sau în aceasta şi, în general, în puncte de circulaţie obligatorie în caz de evacuare. În cazul spaţiilor cu suprafeţe mari de supraveghere (încăperi, culoare, hale de producţie etc.), declanşatoarele manuale de alarmă se vor amplasa astfel încât nici o persoană să nu aibă nevoie a se deplasa mai mult de circa 50 m de la orice poziţie din clădire, pentru a da alarma de incendiu. Butoanele de semnalizare se amplasează, de regulă, la o înălţime de circa 1,4 m de la pardoseală. Atunci când este necesar, locul de amplasare a acestora va fi iluminat corespunzător pentru a fi uşor observate. Pentru clădirile cu mai multe niveluri butoanele de semnalizare se vor amplasa la fiecare nivel, în apropierea scărilor sau a altor căi de acces. Nu este admisă conectarea butoanelor de semnalizare de pe niveluri diferite la acelaşi circuit de linie din centrala de semnalizare. Spaţiile în care se prevăd detectoare automate vor fi dotate în mod obligatoriu şi cu butoane manuale de semnalizare, instalate pe circuite de linii distincte. La baza acestei prevederi a stat atât considerentul realizării unei siguranţe ridicate în semnalizarea apariţiei unui incendiu prin semnalizare manuală, de către om, înainte de acţionarea unui detector automat de incendiu, cât şi existenţa unei rezervări în cazul în care circuitul de linie cu detector automat ar fi defect. Principiul care stă la baza funcţionării butoanelor de semnalizare manuală este mecanic şi constă, în funcţie de varianta constructivă a aparatului, în închiderea sau deschiderea unor contacte. Datorită siguranţei mai ridicate în transmiterea semnalizării de incendiu, în instalaţiile de semnalizare, se utilizează cu precădere declanşatoarele manuale de alarmă care - în starea normală de veghe - prezintă un contact închis şi în alarmă contact deschis. Această cerinţă a rezultat din practică, unde s-a constatat că - datorită unei întreţineri defectuoase în special a elementelor de etanşeizare în locurile cu mult praf, umezeală, substanţe corozive etc. - transmiterea semnalizării de incendiu nu s-a mai putut face la acţionarea declanşatoarele manuale de alarmă datorită oxidării sau depunerii prafului pe contactele din interiorul aparatului. La unele tipuri de butoane de semnalizare există şi posibilitatea realizării unei legături fonice cu centrala de semnalizare, legătură ce se stabileşte în mod automat după acţionarea acestuia pentru transmiterea semnalizării de incendiu. Aceste tipuri de butoane sunt deosebit de utile, întrucât operatorul de serviciu se poate informa cu date privind natura şi amploarea incendiului. Din punctul de vedere al construcţiei, butoanele de semnalizare se fabrică în variantele : Pentru medii normale destinate amplasării în interiorul construcţiilor sau în 45

46 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii exteriorul acestora; pentru medii explozive (de interior şi exterior); pentru mediu naval (de interior şi exterior) Instalaţii de alarmare în caz de incendiu Evacuarea numărului mare de persoane adăpostite în clădiri, care trebuie să parcurgă până la exterior, în unele cazuri, trasee lungi, ridică probleme deosebite în asigurarea unei securităţi cât mai ridicate a ocupanţilor în caz de incendiu. Un rol deosebit de important, în ansamblul măsurilor de protecţie ce se întreprind în acest scop, revine instalaţiilor automate de semnalizare a incendiilor şi avertizarea ocupanţilor pentru evacuare în caz de necesitate Clasificare. Rolul instalaţiilor de alarmă pentru evacuare în caz de incendiu constă în avertizarea ocupanţilor asupra necesităţii evacuării de urgenţă a clădirii [105], [106]. a)în funcţie de modul de declanşare a alarmei de evacuare, se disting următoarele tipuri de instalaţii: automate, declanşarea instalaţiei se realizează automat, fără intervenţia omului; manuale, declanşarea instalaţiei se realizează prin comandă manuală dată de om; combinate, declanşarea instalaţiei se realizează manual şi automat. b)în funcţie de zona de acţiune, se disting următoarele tipuri de instalaţii: generale, alarma de evacuare se poate transmite în toată clădirea; zonale, alarma de evacuare se poate transmite numai în anumite zone sau compartimente ale clădirii; individuale, alarma de evacuare se poate transmite numai într-o încăpere sau într-un număr limitat de încăperi. Instalaţiile automate de alarmare funcţionează de regulă cuplate cu instalaţii automate de detectare a incendiilor. În tehnologia de realizare clasică a echipamentelor, datorită complexităţii, nu a fost adoptată ca soluţie constructivă comasarea într-un singur echipament a celor două funcţiuni, respectiv detectare şi alarmare. La echipamentele moderne, în care este utilizată tehnica microprocesoarelor şi a 46

47 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu dispozitivelor adresabile, sunt comasate în acelaşi echipament ambele funcţiuni (detectare şi alarmare ocupanţi), dar instalaţia de alarmare pentru evacuare este de tip zonal. Restricţia este cauzată, în principal, de căderile mari de tensiune, care pot apărea pe liniile de alarmare, la un consum mare de curent aferent unui mare număr de dispozitive acustice de alarmare ce necesită o funcţionare simultană în cazul unei instalaţii de alarmare. Instalaţiile automate de alarmare pentru evacuare în caz de incendiu sunt prevăzute în mod obligatoriu şi cu posibilitatea declanşării manuale a alarmei de incendiu Elemente componente Principalele elemente componente ale unei instalaţii de alarmă pentru evacuare în caz de incendiu, figura 2-4 constau din: Figura 2-3 Schemă de principiu a unei instalaţii de alarmare pentru evacuare in caz de incendiu. unitatea de comandă şi control; dispozitive de alarmare; circuite de legătură; surse de electroalimentare Unitatea centrală de comandă şi control Această unitate are rolul de a prelua semnalele de iniţiere a alarmei provenite, după caz, de la instalaţiile automate de detectare a incendiilor sau butoanele manuale de alarmare amplasate în clădire, de a comanda intrarea în funcţiune a dispozitivelor de alarmare, de a asigura supravegherea permanentă a circuitelor de iniţiere şi comandă a alarmei şi de a transmite semnale de alertă exterioare (unităţi de pompieri) [105]. Unitatea de comandă şi control trebuie să fie prevăzută cu indicatoare optice prin care să se semnalizeze stările de defect intervenite în circuitele de iniţiere şi comandă. Ca stări de defect se semnalizează întreruperea conductoarelor, scurtcircuitarea lor sau, la unele 47

48 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii echipamente, scăderea rezistenţei de izolaţie faţă de pământ (masă). De asemenea comanda de intrare în funcţiune şi respectiv funcţionarea dispozitivelor de alarmare trebuie să poată fi semnalizată optic, la nivel de unitate centrala de comandă şi control. Suplimentar, pentru semnalizarea stărilor de defect, la nivel local, în afara semnalizării optice trebuie să existe şi o semnalizare acustică. Pentru că de regulă unitatea de comanda şi control conţine mai multe module identice de alarmare, fiecare modul comandând un circuit de alarmare, este necesar ca semnalizările optice de defect să se facă pentru fiecare modul în parte (semnalizare selectivă) faţă de semnalizarea acustică care este comună (generală). Pentru unele tipuri de echipamente, la nivel de unitate de comandă şi control, există o serie de facilităţi care permit efectuarea de verificări privind atât starea de funcţionare a instalaţiei de alarmare cât şi funcţionarea în diverse moduri de lucru. Una dintre aceste funcţiuni constă din posibilitatea verificării funcţionale a dispozitivelor de alarmare. Prin trecerea unităţii de comandă şi control în acest regim de lucru sunt activate dispozitivele de alarmare, dar la niveluri sonore reduse, astfel încât să nu fi deranjată activitatea ocupanţilor. O altă funcţiune constă în posibilitatea transmiterii semnalului de alarmă selectiv numai pentru unele circuite de alarmare. Această calitate se întâlneşte, de regulă, la unităţile de comandă şi control de medie şi mare capacitate. La unele tipuri de echipamente moderne unitatea de comandă şi control poate transmite atât semnale de alarmă cât şi mesaje fonice. Mesajele pot fi transmise în direct, de către operator, prin intermediul unuia sau mai multor microfoane, cât şi mesaje înregistrate pe bandă magnetică Dispozitive de alarmare Pentru alarmarea ocupanţilor se folosesc dispozitive acustice şi, în unele cazuri, dispozitive optice. Dispozitivele optice de alarmare se utilizează, în general, ca suplimentare a celor acustice. Ca dispozitive acustice pot fi utilizate sonerii, hupe, difuzoare etc. În tehnologia de realizare a dispozitivelor acustice s-au realizat progrese remarcabile care au condus, comparativ cu dispozitivele clasice, la obţinerea unor performanţe net superioare. Prin utilizarea membranelor piezoceramice intensitatea curenţilor a scăzut de la sute de miliamperi la miliamperi, intensitatea sonoră a crescut cu peste 20% iar gabaritul 48

49 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu dispozitivelor a fost considerabil redus. Mai mult, dispozitivele acustice piezoelectronice pot reda şi frecvenţele audio, într-un domeniu de frecvenţe mai redus decât al difuzoarelor clasice, fapt ce le conferă şi posibilitatea de se putea transmite mesaje către ocupanţi, în caz de incendiu Circuite de alarmare Circuitele de alarmare reprezintă suportul fizic prin care se realizează interconectarea dispozitivelor acustice optice la unitatea de control şi comandă. Din punct de vedere constructiv un circuit de alarmare este format din două conductoare. La unele tipuri de instalaţii, care nu sunt special dedicate acestui scop, dar sunt folosite pentru avertizarea ocupanţilor, circuitele de alarmare conţin trei conductoare. Prezenţa celui de-al treilea conductor este necesară în scopul asigurării semnalizării pentru alarma de incendii la volum maxim, chiar dacă potenţiometrul de reglaj al volumului este la minim sau închis (fig. 2-4) Figura 2-4 Schemă de principiu; by-pass potenţiometru. În caz de alarmă de incendiu, prin cel de-al treilea conductor (S.C.) se comandă intrarea în funcţiune a releului (REL) care prin contactele sale, comută semnalul modulat (SM) din punctul (c) în punctul (b), asigurându-se funcţionarea instalaţiei chiar dacă potenţiometrul de volum (P) este închis. Alarmarea persoanelor în caz de incendiu prin instalaţii care nu sunt dedicate acestui scop, trebuie privită cu o oarecare reţinere, deoarece nu prezintă un grad ridicat de siguranţa în funcţionare. Astfel dacă, din cauze accidentale, alimentarea cu tensiune necesară funcţionării aparatului se întrerupe, funcţionarea instalaţiei este compromisă. De asemenea, întreruperea conductoarelor de semnal (SM) sau de comandă (SC), nefiind semnalizate ca defecte, se produce nerealizarea alarmării ocupanţilor din zona respectivă. La instalarea circuitelor de alarmă trebuiesc luate măsuri de protecţie corespunzătoare, 49

50 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii astfel încât sistemul de alarmare a ocupanţilor în caz de incendiu să-şi poată îndeplini funcţiunile. În unele ţări, cerinţele de protecţie pentru circuitele de alarmare în caz de incendiu sunt cu mult mai severe decât pentru liniile pe care sunt montate detectoarele automate de incendiu (circuite de detecţie) Alimentarea cu energie electrică a instalaţiilor de alarmare Alimentarea cu energie electrică a instalaţiilor de alarmare pentru evacuare se realizează, de regulă, din două surse, o sursă de bază şi una de rezervă. Sursa de bază este constituită din reţeaua de alimentare publică. Sursa de rezervă constă din baterii de acumulatoare. În regim normal de funcţionare unitatea de comandă şi control este alimentată din sursa de bază; totodată, ea asigură menţinerea sursei de rezervă la capacitatea nominală. În cazul în care sursa de bază prezintă valori ale tensiunii care nu mai permit o funcţionare normală sau lipseşte, se realizează continuitate în funcţionarea sistemului prin comutarea automată pe sursa de rezervă. La restabilirea sursei de bază, sistemul revine automat pe această alimentare şi totodată asigură reîncărcarea sursei de rezervă până la capacitatea nominală. Stările de defect intervenite la sursele de electroalimentare sunt semnalizate optic şi acustic, la nivel de unitate de comandă şi control. În structura sistemului de alimentare cu energie electrică sunt prevăzute ca dispozitive de protecţie siguranţele fuzibile, care au rolul de a asigura protecţia echipamentului în cazul unor deranjamente sau avarii. Dimensionarea circuitelor de alimentare şi respectiv a capacităţii sursei de rezervă trebuie să se facă în funcţie de curentul absorbit care, în principal, este determinat de consumul total al dispozitivelor de alarmare şi de autonomia impusă în funcţionarea instalaţiei la funcţionarea pe sursa de rezervă Criterii de proiectare şi realizare [102], [103] fie acustic. În caz de incendiu semnalul de alarmă utilizat pentru avertizarea persoanelor trebuie să Dispozitivele optice de alarmare se utilizează, de regulă, ca o suplimentare a celor acustice sau în situaţii speciale. Alarma de incendiu trebuie să fie audibilă în toate spaţiile în care sunt instalate 50

51 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu dispozitivele acustice de alarmare, chiar în prezenţa unor zgomote de fond sau a altor semnalizări existente în acele locuri. Sunetul emis de dispozitivele acustice de alarmare în caz da incendiu trebuie să fie distinct şi uşor de identificat faţă de alte semnalizări acustice utilizate în alte scopuri. Se interzice folosirea în alte scopuri a instalaţiilor de alarmare în caz de incendiu. Toate dispozitivele acustice destinate alarmei de incendiu, instalate într-o clădire, trebuie să fie de acelaşi tip şi să producă acelaşi sunet, cu excepţia acelor locuri unde se impun cerinţe speciale. În cazul în care, datorită configuraţiei clădirii sau altor cerinţe, o evacuare totală a persoanelor nu este posibilă, vor fi avertizaţi iniţial ocupanţii din zona afectată de incendiu şi zonale adiacente acestora şi apoi selectiv ocupanţii din celelalte zone, pentru a se efectua, dacă este cazul, evacuarea completă. În cazuri deosebite, în care ocupanţii nu sunt apţi să se autoevacueze sau pentru evitarea panicii, se va notifica (înştiinţa) printr-o alarmă discretă numai personalul instruit pentru intervenţie, astfel încât ocupanţii să nu perceapă starea de alarmă instituită. În aceste cazuri se recomandă prevederea unei instalaţii de comunicaţie internă, cu posturi instalate în diverse locuri din clădire, prin care să se asigure legătura cu dispeceratul de coordonare a evacuării şi intervenţiei. Această instalaţie poate fi parte integrantă a instalaţiei de alarmare în caz de incendiu sau realizată separat. Nivelul sonor produs de dispozitivele acustice de alarmare utilizate în clădirile publice şi în general în spaţiile cu condiţii normale de zgomot de fond trebuie să fie de minim 65dB. În cazul în care în aceste spaţii pot apărea zgomote de fond cu un nivel sonor mai mare de 65 db pe o durată mai mare de 30 secunde, nivelul sonor produs de dispozitivele acustice de alarmare trebuie să fie mai mare cu cel puţin 5 db peste valoarea maximă a nivelului sonor produs de zgomotele de fond. Nivelul sonor produs de dispozitivele acustice de alarmare nu trebuie să depăşească 135 db la distanţa minimă de audiţie faţă de acestea (stabilirea nivelului maxim a fost determinată de cerinţele fiziologice). Depăşirea pragului maxim conduce la senzaţia de durere în sistemul auditiv al omului şi poate amplifica starea de nelinişte sau nesiguranţă. În spaţiile cu nivel ridicat de zgomot, nivelul sonor produs de dispozitivele acustice de alarmare trebuie să fie mai mare cu cel puţin 10 db peste nivelul zgomotului. În aceste spaţii, în funcţie de necesităţi, se va asigura suplimentar şi semnalizarea optică. În clădirile sau spatiile destinate cazării persoanelor, nivelul sonor produs de dispozitivele acustice de alarmare trebuie să fie de minim 75 db. 51

52 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Pentru realizarea nivelului sonor minim în toate locurile unde se află oameni, la alegerea tipurilor şi numărului dispozitivelor acustice de alarmare se va avea în vedere şi atenuarea sunetelor produsă de elementele fonoabsorbante (mochete, uşi capitonaje etc. Pentru spaţiile mari este recomandabil să se utilizeze mai multe dispozitive acustice cu intensitate sonoră mai redusă, dar care asigură nivelul de audibilitate necesar. Întreruperea alarmei de evacuare în caz de incendiu se va realiza numai manual de către personal autorizat. Transmiterea alarmei de evacuare în caz de incendiu prin echipamentele de informare a publicului cu care este dotată clădirea, în locul unei instalaţii speciale de alarmare, se admite numai dacă sunt îndeplinite următoarele cerinţe : alarma de incendiu este transmisă în toate spaţiile în care sunt persoane; alarma de incendiu este prioritară şi distinctă faţă de orice alte semnale transmise; pe durata funcţionarii în regim de alarmare, sunt deconectate toate microfoanele şi sursele de program, cu excepţia microfonului şi sursei pentru anunţuri de incendiu; defectarea amplificatoarelor de putere şi a generatorul de semnal pentru alarma de incendiu se semnalizează ca defect; întreruperea circuitelor la care se conectează dispozitivele acustice de alarmare se semnalizează ca defect; alimentarea cu energie electrică a instalaţiei se face din două surse distincte; se asigura nivelul sonor minim pentru alarma acustică de evacuare în caz de incendiu Echipamentul de alimentare cu energie electrică Alimentarea cu energie electrică a instalaţiei, având în vedere importanţa deosebită a funcţionării neîntrerupte a ei, trebuie să se efectueze de la două surse de alimentare distincte: o sursă de bază (reţeaua de 230V c.a.) şi o sursă de rezervă (baterii de acumulatoare). Lipsa tensiunii sau scăderea tensiunii sursei de bază sub valoarea minimă de funcţionare, trebuie să conducă la cuplarea sursei de rezervă. La restabilirea sursei de bază, centrala trebuie să se comute automat pe aceasta, asigurând şi încărcarea sursei de rezervă [73]. Sursa de alimentare de bază va dispune de o coloană proprie direct din tabloul electric general al clădirii. Este interzisă racordarea altor consumatori la coloana de alimentare a centralei de semnalizare. 52

53 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu 2.2 Alegerea echipamentelor pentru supravegherea la incendiu. Pentru a proiecta un sistem de detecţie şi semnalizare, este esenţial, pentru început, să se stabilească obiectivele sistemului. Obiectivele se determină după mai multe criterii in funcţie de cerinţele proprietarului, ale managerului de risc, ale firmei de asigurare şi/sau de către autoritatea în jurisdicţia căreia este utilizat sistemul. În final, obiectivele sistemului pot fi catalogate în patru categorii de bază: Protecţia vieţii; Protecţia proprietăţii; Protecţia bunurilor şi valorilor; Protecţia mediului. Unii proiectanţi includ protejarea averii în această listă. În orice caz, protejarea proprietăţilor istorice este în realitate o altă formă de proprietate şi impune o altă misiune de protejare, chiar dacă metodologia şi gradul de protecţie pot varia. Când se proiectează pentru protecţia vieţii, este necesar să asigurăm prevenirea din timp în cazul unui incendiu. Sistemul de detecţie şi semnalizare trebuie să asigure avertizarea în timpul cel mai scurt, astfel încât să permită evacuarea din zona periculoasă înainte de atingerea unor condiţii nesigure. Detectoarele de incendiu sau sistemul de avertizare sonoră pot fi folosite pentru activarea şi a altor sisteme de protecţie împotriva incendiilor, cum ar fi sisteme speciale de stingere şi de evacuare a fumului, ce sunt folosite pentru menţinerea unei împrejurări sigure în timpul unui incendiu. În unele situaţii, misiunea de salvare a unui sistem de detecţie este sporită asigurând informaţii locatarilor. Această situaţie este des întâlnită în strategiile stai in locul sau apără locul sau la strategiile de evacuarea/mutarea parţială. Sistemele de detecţie sunt folosite pentru a asigura informaţii despre locul şi extinderea unui incendiu. Implementarea obiectivelor protejate împotriva incendiilor, trebuie să fie specificate mai întâi de client, în funcţie de pierderile pe care este sau nu este dispus să şi le asume. Obiectivele clientului trebuie să fie exprimate în termeni inginereşti, folosind dinamica incendiului şi să expună un model al incendiului şi al împrejurimilor acestuia şi performanţele caracteristice ale echipamentelor de stingere. De exemplu, obiectivul clientului poate fi prevenirea deteriorării obiectelor electronice esenţiale în compartimentul de origine. Pentru a îndeplini acest obiectiv, în primul rând trebuie definit termenul deteriorare. Această deteriorare poate fi exprimată în general de grosimea stratului de fum. Poate fi folosit de asemenea un alt criteriu, cum ar fi temperatura sau concentraţia de produse corozive rezultate 53

54 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii în urma arderii, sau o combinaţie între aceste criterii. Bazată pe un studiu al probabilităţii de apariţie şi creştere al incendiului, o proiectare a traiectoriei incendiului trebuie să fie stabilită. Modelul incendiului, poate fi caracterizat de proporţia de eliberare a căldurii, Q, în orice moment; proporţia sa de creştere, q/d t ; proporţia de produs combustibil d cp /d t, cum ar fi particularitatea fumului, tipuri toxice sau corozive, şi aşa mai departe; şi proporţia de producere d p /d t. Modelul incendiului poate fi determinat de o combinaţie de testări caracteristice la scară largă şi la scară mică, pe aplicaţie sau analiza datelor preluate din studiile raportate in literatura de specialitate [4]. Fiind dat un obiectiv protejat împotriva incendiului, exista un punct, Q do, pe curba incendiului, unde energia şi ratele de eliberare ale produsului vor produce condiţiile reprezentative ale obiectivului proiectat. Fiind dat că vor fi întârzieri în depistarea incendiului, înştiinţarea locatarilor, realizarea evacuării, sau iniţierea acţiunilor de stingere, incendiul ar trebui să fie detectat la un timp situat înaintea lui Q do. Pentru a elimina aceste întârzieri, o mărime critică a incendiului, Q cr, poate fi definită ca punctul curbei incendiului al momentului în care incendiul trebuie detectat astfel încât să îndeplinească condiţiile obiectivului protejat pentru un spaţiu dat sau distanţa radială fată de incendiu. Modelul incendiului, Q do, a fost definit ca fiind mărimea incendiului care corespunde acceptării regresiei maxime a incendiului, şi incendiul critic, Q cr, ca mărimea maximă a incendiului în momentul depistării, care permite luarea acţiunilor necesare pentru a limita incendiul într-o permanentă creştere către limita dorită. Timpul necesar pentru a lua măsurile limitatoare este timpul de întârziere. Timpul total de răspuns al sistemului, este, astfel cantitatea de timp cerută între incendiul critic şi incendiul proiectat, ca toate acţiunile să se desfăşoare înainte ca Q do să fie atins, şi este suma întârzierilor fixe şi variabile şi întârzierea răspunsului. Multitudinea modelelor şi evaluărilor asupra curbei incendiului sunt arătate în figura

55 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu Figura 2-5 Curba focului. De îndată ce rolurile sistemului au fost stabilite, vor fi create câteva scenarii de incendiu. Gradul de ocupare a clădirii şi materialele inflamabile ce se pot găsi în aceasta, trebuie să fie foarte bine analizate, pentru a preîntâmpina o posibilă dezvoltare a incendiu şi o degajare maximă de căldură. Rapoartele cu pierderile datorate incendiului şi datele realizate în urma testelor pot fi folosite pentru estimarea degajării de căldură, fum şi gaze de ardere. Este important ca diferite scenarii de incendiu să fie încercate, pentru a stabili cum proiectarea sau răspunsul sistemului se pot schimba modificând condiţiile de incendiu. Unele scenarii de incendiu pot fi realizate folosind diverse tehnici prezentate şi în altă parte a acestei prezentări. Când se proiectează un sistem, se alege cel mai probabil scenariu de incendiu ca fiind baza acestui proiect. Când cerinţele sistemului referitoare la distanţă şi la tipul detectoarelor au fost îndeplinite, răspunsul sistemului poate fi analizat folosind şi alte scenarii posibile de incendiu. Dacă aceste scenarii de incendiu au făcut ca proiectul să nu îndeplinească scopurile propuse, acesta poate fi refăcut şi retestat. În scopul proiectării şi analizării, sistemele de detecţie şi semnalizare au trei elemente de bază: detecţia, procesarea şi semnalizarea. Detecţia reprezintă partea sistemului în care se face cunoscută prezenţa incendiului. În al doilea rând se realizează procesarea semnalelor primite în urma detecţiei. În final, secţiunea de procesare a sistemului activează secţiunea de semnalizare, pentru a avertiza locatarii şi pentru a realiza alte operaţii auxiliare de semnalizare. Aceste operaţii auxiliare pot include controlul fumului, al ascensoarelor, 55

56 Semnătura focului/tipul de detector Undele de radiaţie electromagnetică Angstrom Radiaţia electromagnetică (termică) Produşi invizibili ai arderii mai mici de 0,1 microni Fumul vizibil şi produşii arderii mai mari de 0,1 microni Schimbarea bruscă a temperaturii Temperatura înaltă Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii semnalizarea unităţilor de pompieri şi controlul uşilor Detecţia Pentru a proiecta partea de detecţie a unui sistem, este necesar să se determine locul de amplasare a detectoarelor de incendiu pentru realizarea obiectivelor propuse. Mai multe tipuri de detectoare por răspunde la incendiu, deci este necesar să se compare mai multe sisteme, folosind diverse combinaţii de detectoare pentru optimizarea performanţelor sistemului şi micşorarea costului de realizare al acestuia. Semnale specifice ale incendiului sau fenomene prezente în timpul combustiei pot fi măsurate. Tabel 2:1 Semnătura focului şi detectoarele comerciale existente Detectorul de ultraviolet Detectorul de raze infraroşii Detectorul de particule sub-microne Camera de nori a lui Wilson Detectorul de particule infraroşii Detectorul de fum Fotoelectric Ionizare Raza foto Detectorul cu rată de creştere X X Detectorul cu rată de anticipare Detectorul cu temperatură fixă Tabelul 2.1 reprezintă o referinţă a tipurilor de detectoare comercializate în funcţie de semnalele specifice ale incendiului. În tabel este prezentat răspunsul detectoarelor raportat la proprietatea predominantă de incendiu. X X X X X 56

57 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu Detecţia căldurii Practica folosită în prezent, este realizarea sistemelor de detecţie folosind detectoare de căldură la un interval egal cu cel determinat de testele realizate la Underwriters Laboratories Inc. UL. Aceste intervale sunt determinate prin teste la scară reală. În aceste laboratoare testul, un recipient cu alcool denaturat aflat în mijlocul camerei de test, este aprins. Capetele de sprinkler, ce pot funcţiona la atingerea temperaturii de 1600 F (710C), sunt amplasate pe tavan sub forma unui pătrat cu laturile de 3 metri. Focul este amplasat în mijlocul pătratului. Distanţa dintre foc şi tavan se poate modifica astfel încât temperatura de 1600 F (710C) la care sprinklerele încep să funcţioneze să se obţină în aproximativ 2 minute. Cea mai bună amplasare a unui detector de căldură este deasupra incendiului. Dacă există anumite locuri periculoase ce trebuie protejate în planul de proiectare, detectoarele trebuie să fie montate deasupra acestor locuri sau chiar în interiorul acestora. În locurile în care nu există şi alte pericole, detectoarele trebuie să fie răspândite uniform pe tavan. Figura 2-7 Amplasarea detectoarelor Când detectoarele sunt amplasate simetric, ca în figura 2-7, punctul cel mai depărtat de orice detector va fi în mijlocul a patru detectoare. Distanţa dintre detectoare este: D = 2 1 r. (2.1) 2 Pentru un detector dat, problema este determinarea distanţei maxime dintre detector şi incendiu astfel încât detectorul să funcţioneze în parametrii specificaţi ai sistemului. Este 57

58 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii necesară o metodă de anticipare a răspunsului detectorului, bazată pe intensitatea incendiului şi creşterea acestuia, înălţimea tavanului şi caracteristicile detectorului. Figura 2-8 Transferul de căldură la un detector montat în plafon Modelul de deplasare a gazelor şi fumului rezultate în urma arderii, poate fi folosit pentru estimarea temperaturii şi a consistenţei gazelor ce ajung la un detector. Transferul de căldură poate fi calculat şi astfel răspunsul detectorului poate fi modelat. Figura 2-8 descrie transferul de căldură ce are loc între detectorul de căldură şi mediul în care este amplasat. Transferul total de căldură pe unitate, q total, poate fi exprimat prin relaţia: q total = q cond + q conv + q rad (kwsau Btu/s), (2.2) unde: q cond = transfer prin conducţie, q conv = transfer prin convecţie, q rad = transfer prin radiaţie. În timpul iniţial de dezvoltare al incendiului, transferul de căldură prin radiaţie poate fi neglijat. De asemenea, cele mai răspândite detectoare sunt izolate termic de restul ansamblului în care se află. În acest caz putem trage concluzia că pierderea de căldură ale elementelor termosensibile, prin conducţie, cu alte părţi ale detectorului şi cu tavanul, este neglijabilă în comparaţie cu transferul convectiv ce are loc. Luând în calcul aceste excluderi, căldură ce ajunge la detector este egală cu q cond. Transferul convectiv de căldură spre detector este descris de relaţia: q = q conv = ha T g T d (kw sau Btu/s), (2.3) unde: h = coeficientul convectiv de transfer de căldură în kw/m 2, A = aria ce este încălzită în m 2, T d = temperatura detectorului de temperatură în, T g = temperatura gazului ce încălzeşte detectorul în, 58

59 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu Considerând detectorul ca un singur element cu masa m (kg) schimbarea de temperatură este dată de relaţia: dt d dt = q mc /s, (2.4) unde: c = căldura specifică a elementului ce este încălzit kj/(kg 0 C) q = căldura transferată Această ecuaţie duce la următoarea relaţie pentru schimbarea, în timp, a temperaturii detectorului: dt d dt = ha (Tg Td) mc, (2.5) Heskestad and Smith au propus folosirea unei constante de timp, τ, care să descrie transferul convectiv de căldură la anumite elemente ale detectorului τ = mc ha s, (2.6) dt d dt = T g T d τ. (2.7) τ, este funcţie de masa, aria şi căldura specifică ale detectorului utilizat. Pentru o anumită temperatură a gazului rezultat prin ardere şi un anume detector, o creştere a masei duce la creşterea timpului τ. Un timp mai mare rezultă la o încălzire mai mică a elementului. Coeficientul convectiv de transfer, h, este funcţie de viteza fluxului de gaze ce ajunge la elementele detectorului şi de forma acestor elemente. Pentru un anume detector, dacă viteza gazului este constantă, h este constant. A fost arătat că acel coeficient de transfer convectiv de căldură pentru sfere, cilindri şi alte obiecte similare cu sprinklerele sau cu elementele detectoarelor este aproximativ proporţional cu numărul Reynold: unde: u = viteza gazului, Re = ud υ, (2.8) d = diametrul cilindrului sau sferei expusă la încălzirea convectivă, υ = vâscozitatea cinematică a gazului. Pentru un anume detector, această ecuaţie arată că h şi deci τ sunt aproximativ proporţionale cu rădăcina vitezei gazului ce trece prin detector. Această relaţie poate fi exprimată ca o caracteristică de răspuns în timp RTI a unui anume detector: 59

60 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii τu 1 2 τ 0 u 0 1 2, (2.9) Astfel, dacă τ 0 este măsurat în laborator la o viteză de referinţă u 0, această expresie este folosită pentru a determina τ pentru orice altă viteză a gazului, u, pentru acelaşi tip de detector. RTI are unităţi de m 1/2 s 1/2. Cunoscând RTI, schimbarea de temperatură a unităţilor similare poate fi calculată pentru orice istorie a gazelor de ardere care curg prin ea. Formula ecuaţiei de transfer termic este: dt d dt = u1/2 (T g T d ) RTI. (2.10) Această ecuaţie este folosită la calculul temperaturii la un detector de căldură fixat la o anumită temperatură sau sprinkler expus la gazele de ardere. Ecuaţia poate fi utilizată pentru a determina timpul la care unitatea atinge temperatura de operare. Folosirea unui model cu masa dintr-o singură bucată nu va rezista pentru detectoarele de căldură ce folosesc rata de creştere şi pentru cele cu rata de compensare. Soluţia analitică pentru schimbarea instantanee a temperaturii detectoarelor este: dt d (t) = 4 T dt 3 1 T 4 T 2 (1 e γ )/ t 2 t D. (2.11) 2 Soluţia analitică pentru schimbările de temperatură ale detectorului este: unde: T d = T d t T d 0 = T T T 2 1 (1 e γ 2 γ, (2.12) γ = 3 4 u u 2 u 2 T 2 T RTI ( t t 2 ), (2.13) şi ca mai înainte definit, D = 0, ,210 r. (2.14) H Important este să se determine distanţa corectă dintre detectoare astfel încât să se comporte bine la un anumit scenariu. Detectoarele trebuie să răspundă, când în timpul incendiului, se atinge o anumită temperatură sau într-o anumită perioadă de timp specificată. Această temperatură şi perioada de timp se pot schimba folosind modelul de creştere al incendiului Detecţia fumului Pentru a determina când un detector de fum va răspunde la un anume flux Q cr, un număr mare de factori vor trebui evaluaţi. Aceştia includ următoarele: caracteristicile 60

61 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu aerosolilor din fum, transportul acestora, aerodinamica detectoarelor şi răspunsul senzorilor. Caracteristicile aerosolilor din fum la punctul de realizare sunt în funcţie de compoziţia carburantului, modul de ardere (cu flacără sau fumegând) şi de vicierea aerului comburant. Caracteristicile considerate includ mărimea particulelor şi distribuţia acestora, numărul particulelor şi concentraţia la un anumit moment, compoziţia, culoarea şi indexul refractar. Ţinând cont de natura dinamică a dezvoltării incendiului, răspândirea şi carburantul implicat, condiţiile de ventilare se vor schimba în timp şi vor afecta modul de producere al fumului. Considerentele referitoare la transport includ schimbări în caracteristicile aerosolilor ce au loc în timp şi la o anumită distanţă faţă de sursă şi la timpul de transport. Schimbările ce se petrec la aerosoli sunt în general referitoare la mărimea particulelor şi la concentraţie. Timpul de transport depinde de caracteristicile drumului de transport de la sursă la detector şi includ înălţimea tavanului şi configuraţia acestuia, anumite bariere precum uşile şi efecte de flotabilitate ca cele determinate de stratificările straturilor şi de inversiunea termică. De îndată ce fumul a ajuns la detector, alţi factori devin importanţi, printre care şi aerodinamica detectorului şi tipul de senzor folosit. Aerodinamica detectorului este determinată de uşurinţa cu care fumul poate trece prin locul în care se află detectorul şi poate intra în senzor. Diferitele modalităţi de detectare (ionice sau fotoelectrice) vor răspunde diferit, în funcţie de caracteristicile aerosolului transportat. În familia senzorilor fotoelectrici, vor fi variaţii datorită lungimilor de undă ale luminii şi unghiurilor de incidenţă a acesteia. De asemenea, algoritmii folosiţi pentru măsurarea răspunsurilor senzorilor, sunt introduşi de producători şi afectează răspunsul detectoarelor. Practica standard de proiectare a sistemelor de detecţie a fumului sunt aproape la fel ca şi cele pentru sistemele de detecţie a căldurii. Criteriile de distanţare sunt stabilite în funcţie de răspunsul detectoarelor la diferiţi parametri, ca de exemplu densitatea optică. O varietate de teste pentru fum sunt folosite pentru verificarea încadrării răspunsului detectoarelor între anumite limite minime şi maxime, pentru anumiţi timpi de răspuns specifice diferitelor tipuri de fum. Prin aceasta se determină criteriile de spaţiere necesare pentru răspunsul detectoarelor la anumiţi parametri. În unele cazuri distanţele recomandate pot fi mărite, în funcţie de factori precum configuraţia compartimentului şi viteza de deplasare a aerului. În aplicaţii când estimarea răspunsului detectoarelor nu este critic, criteriile recomandate de spaţiere reprezintă o informaţie suficientă pentru proiectarea unui sistem de detecţie a fumului. Dacă proiectul solicită un răspuns într-un anume interval de timp, o anumită densitate optică, un anumit flux de căldură sau o anumită creştere a căldurii, trebuie efectuate şi alte analize. În acest caz sunt necesare informaţii referitoare la cantitatea de 61

62 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii carburant, dezvoltarea incendiului, tipul de senzor şi caracteristicile compartimentului. Modelarea răspunsului detectoarelor de fum Răspunsul detectoarelor de fum la condiţiile incendiului nu se pot modela foarte uşor. Caracteristicile răspunsului variază foarte mult faţă de detectoarele termice. Un punct de subliniat este acela că se cunoaşte mult prea puţin despre producerea şi transportul fumului în primele stadii de dezvoltare a incendiului. Curenţii naturali şi cei forţaţi au un efect mai mare asupra mişcării fumului în timpul de interes (începutul incendiului) decât efectul pe care îl au asupra unui curent termic necesar să alarmeze detectoarele de căldură. O comparaţie, referitoare la modul de operare al detectoarelor, împreună cu metodele de măsurare, cel mai adesea utilizate de cercetători, arată că măsurătorile fumului nu includ întotdeauna factorii necesari pentru modelarea răspunsului detectoarelor de fum. Astfel, apare o lacună între datele prelevate de la cercetători şi datele necesare modelării răspunsului detectoarelor de fum. De exemplu, cel mai adesea cercetătorii măsoară şi raportează date referitoare la fluxul de căldură degajat, temperatura şi viteza gazelor de ardere şi la densitatea optică sau la vizibilitatea redusă (obstrucţionare), în metri, datorată fumului în diverse locuri. Deşi numită obstrucţionare, ea poate fi mai exact numită atenuare, din moment ce raza de lumină poate fi absorbită, reflectată sau refractată de fum. Acestea sunt calculate după cum urmează: Procentajul de obscuritate: O = 100(I I I 0 ). (2.15) Procentajul de obscuritate pe unitatea de distanţă, O u O u = I I 0 1 l. (2.16) Densitatea optică, D D = log 10 I 0 I Densitatea optică pe unitatea de distanţă, Du (m-1) unde: D u = D l = 1 l log 10 I 0 I = log 10 I I 0. (2.17) = 1 l log 10 I I 0 m 1, (2.18) I 0 -este intensitatea iniţială a razei de lumină ce ajunge la fotocelulă, I -este intensitatea razei de lumină în prezenţa fumului, 62

63 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu l -este distanţa dintre sursă şi fotocelulă. Densitatea optică şi obstrucţionarea sunt date esenţiale pentru a evalua vizibilitatea. Oricum, singurele detectoare de fum ce se găsesc în comerţ ce folosesc atenuarea razei de lumină sunt detectoarele de fum cu raze proiectate. Acestea sunt sensibile la lungimile de undă ale luminii folosite. Astfel, vor fi folosite pentru estimarea răspunsului unui detector cu raze proiectate de lumină, iar datele vor trebui măsurate şi raportate folosind aceeaşi lungime de undă de lumină ca şi sursa de lumină folosită de detector. Cele mai întâlnite două tipuri de detectoare sunt cele cu ionizare şi cele fotoelectrice. Nici un tip nu foloseşte atenuarea luminii. Fără o corelaţie între densitatea optică şi caracteristicile de răspuns ale unui anumit detector, o modelare foarte precisă nu este posibilă. În plus, detectoarele, adesea folosesc algoritmi complecşi mai degrabă decât praguri simple sau rate de schimbare a răspunsului algoritmii sunt folosiţi pentru reducerea alarmelor false şi pentru a mări detectarea incendiului. Aceşti algoritmi variază de la detector la detector şi în general nu sunt publicaţi de producător. Astfel, dacă corelaţiile dintre densitatea optică şi răspunsul detectoarelor de fum cu ionizare şi cu dispersie ar fi disponibile, răspunsul actual al fiecărui model ar fi afectat de semnalul acestui algoritm. Cu toate acestea, există metode ce pot fi folosite pentru o estimare grosolană a răspunsului detectorului de fum. O asemenea metodă de estimare poate să aducă nu chiar estimări foarte exacte ale timpului de răspuns al detectorului, deoarece posibilele erori în metoda de estimare nu sunt cunoscute şi algoritmii de răspuns pentru un anumit detector nu sunt cunoscuţi. Fără ca acurateţea acestei metode şi potenţialele erori să fie cunoscute, ea nu ar trebui folosită pentru compararea răspunsului detectoarelor cu alte modele de calcul. Metodele de estimare sunt cel mai bine utilizate pentru a compara schimbările din răspunsul unor anumite detectoare, ca un rezultat al schimbărilor în distanţă şi locaţie, atât timp cât celelalte variabile sunt constante. În plus, la aceste metode, testele actuale de incendiu cu prezenţa detectoarelor pot asigura informaţii pentru compararea răspunsului detectoarelor de fum la alţi factori importanţi ca timpul de producere, răspunsul structurilor, fluxul de căldură degajat şi altele. Testele de performanţă asupra produselor pot fi surse de date. Chiar dacă răspunsul nu va fi raportat de producători, performanţele minime şi maxime solicitate de testele standard oferă o varietate de răspunsuri posibile. 63

64 luminii Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Modelarea răspunsului detectoarelor de fum - Detectoare de fum bazate pe obstrucţia Pentru detectoarele bazate pe razele de lumină, modelele incendiului sau ale fumului ce determină densitatea optică pe unitatea de lungime, D u, într-o arie sau densitatea totală optică, D, pot fi folosite pentru a determina când detectorul va răspunde. Specificaţiile producătorilor, vor indica la ce nivel de obscuritate sau la ce densitate optică totală vor răspunde detectoarele. Detectoarele bazate pe proiectarea razelor de lumină au în general un maxim ajustabil al răspunsului. În multe modele de incendiu se estimează densitatea optică pe unitate D u, într-un strat uniform sau în volum. Această metodă se referă la zona de modelare. Această densitate optică a întregii lungime de undă a razei, este determinată înmulţind D u cu lungimea razei de lumină l, care este distanţa dintre sursă şi detector. Această metodă presupune o distribuţie omogenă a fumului prin drumul parcurs de rază, o presupunere ce va fi întotdeauna inexactă. O altă metodă de modelare a răspunsului detectoarelor cu raza proiectată sau cele cu obstrucţionarea luminii constă în a calcula unitatea de densitate optică, D u, la anumite puncte sau la anumite segmente dintre sursă şi receptor. Densitatea optică pe unitate este apoi înmulţită cu lungimea unui anume segment. Densitatea totală optică a traiectoriei este în final o însumare a tuturor densităţilor pentru fiecare segment în parte. Modelarea răspunsului detectoarelor de fum Detectoare de fum cu împrăştierea luminii (fotoelectrice) Întreaga lumină împrăştiată de fum este foarte complexă şi depinde de factori ca densitatea particulelor şi distribuţia lor, indexul de refractare, lungimea de undă a sursei de lumină şi unghiul dintre sursă şi receptor. Unele dintre aceste variabile pot fi descrise de producător pentru un anume tip de detector. Unii solicită informaţii legate de producerea fumului de un anumit carburant şi modul de transport al sau la detector. Informaţii despre proprietăţile fumului în funcţie de împrăştierea luminii sunt puţine şi pentru câteva modele de carburant, acestea neputând fi utilizate de inginerii proiectanţi. De exemplu datele trebuie să se potrivească cu lungimea de undă a sursei de lumină folosită de un anumit detector. Folosirea altor lungimi de undă introduc erori şi nesiguranţe de funcţionare. 64

65 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu MEACHAM a demonstrat că este posibil să se modeleze răspunsul detectoarelor cu împrăştiere de lumină, folosind informaţii despre proprietăţile fumului determinate prin teste la scări mici, ale anumitor carburanţi. Oricum, metodele recomandate de testare nu au fost încă stabilite, testate sau încorporate în programele de testare ale incendiului. În acest moment, nu există metode practice de a modela direct răspunsul detectoarelor cu raze împrăştiate. Oricum, modelarea densităţii optice sau a obstrucţionării, cum am spus mai sus despre detectoarele ce răspund la obstrucţionarea luminii, poate fi folosită într-o parte limitată, pentru estimarea răspunsului detectoarelor de împrăştiere a luminii. O altă cale de a înţelege răspunsurile diferite ale detectoarelor cu împrăştiere a luminii, la două tipuri de fum, constă în luarea în considerare a cantităţii de lumină ce este împrăştiată când fumul din cele două exemple are aceeaşi densitate optică. Ambele exemple de fum restrâng în mod egal vederea asupra luminii reflectate de un obiect. Un anumit tip de fum poate fi compus din mai multe particule ce reflectă, astfel încât lumina va fi împrăştiată în mai multe direcţii. Astfel, se reduce cantitatea de lumină pe direcţia înainte. Celălalt tip de fum poate avea particule ce absorb lumina mai repede decât o reflectă. Chiar dacă au densităţi optice egale, un anumit tip de fum poate împrăştia mai bine lumina şi astfel poate determina un răspuns mai rapid al detectorului. Pentru a modela răspunsul unui detector pe bază de lumină, folosind densitatea optică sau împrăştierea luminii, este necesar de cunoscut densitatea optică necesară pentru un anumit tip de fum ce va determina răspunsul detectorului. De exemplu, mulţi producători etichetează detectoarele de fum cu o numită densitate optică, D u, sau cu o unitate de obstrucţionare O u, bazate pe un test de calibrare al standardului UL 268. Numărul indică densitatea optică necesară pentru ca un detector să răspundă. Densitatea optică necesară pentru răspuns, indicată de producător pentru o anumită distribuţie a particulelor, concentraţie, culoare, va fi folosită în laborator pentru calibrarea răspunsului anumitor detectoare. Dacă fumul şi condiţiile sunt similare cu cele folosite în teste, condiţiile de răspuns pot fi folosite în calcul. Nu este suficient să existe date despre un anumit carburant şi despre detectorul ce trebuie să fie folosit. Se ştie că fumul se schimbă în timpul de mişcare a acestuia. Pot apărea schimbări la numărul, mărimea, forma şi viteza particulelor. Densitatea optică pentru răspunsul detectoarelor la caracteristicile fumului, altele decât cele folosite pentru calibrare în laborator, va fi diferită şi va varia în funcţie de tipurile de carburanţi şi modelele de incendiu. Unii producători pot asigura datele dacă se ştiu şi când sunt solicitate, însă multe date de răspuns la diferiţi carburanţi nu sunt cunoscute. Testele de performanţă şi de siguranţă la 65

66 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii incendiu precum şi cele efectuate cu detectoare de incendiu sunt surse de ajutor pentru limitarea datelor de performanţă. Standardele produselor, în general testează detectoarele în camere cu anumiţi carburanţi şi anumite dezvoltări ale fumului şi ale vitezei acestuia. Detectoarele trebuie să răspundă la atingerea anumitor praguri sau într-un interval de timp specificat. Dacă datele exacte referitoare la performanţe nu sunt accesibile, limitele testelor sunt folosite pentru estimarea unui anumit răspuns al detectoarelor. Modelarea răspunsului detectoarelor de fum Detectoarele de fum cu ionizare Semnalul produs de camera unui detector cu ionizare s-a arătat a fi proporţional cu numărul de particule şi diametrul acestora. Semnalul exact produs de un detector cu ionizare este dat de o ecuaţie complexă şi necesită o nouă variabilă numită constanta camerei. Aceasta variază cu fiecare model de detector. Ţinând cont de cantitatea şi distribuţia particulelor de fum, precum şi de constanta camerei (dată de producător), este posibilă modelarea unui detector de fum cu ionizare. Din nefericire, nu există modele de incendiu care să prescrie folosirea unui anumit model de detector cu ionizare. În plus, specificaţiile producătorilor nu includ neapărat şi constanta camerei. Newman a modificat teoria camerei impunând şi prezenţa unor aerosoli ce pot fi încărcaţi electric şi astfel pot modifica sensibilitatea detectoarelor. De asemenea, el a realizat o metodă pentru modelarea sensibilităţii detectoarelor cu ionizare în funcţie de producere de funingine a unui anumit carburant. Folosind această metodă, schimbarea din semnalul detectorului, I, poate fi asociată cu densitatea optică a fumului, măsurată la o anumită lungime de undă, D uλ. Pentru folosirea metodei sugerată de Newman este necesar de ştiut ce schimbare în semnalul detectorului de cameră, I, va face ca detectorul sau sistemul să răspundă. De asemenea, producătorii nu prezintă întotdeauna aceste date, însă ei ar putea fi convinşi ca pe viitor să le arate. Modelarea răspunsului detectoarelor de fum Rezistenţa de intrare Faţă de caracteristicile fumului şi mecanismele de operare ale detectoarelor, abilitatea de a trimite fumul în cameră are un mare efect asupra răspunsului unităţii. Pentru detectoarele 66

67 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu fotoelectrice şi cele cu ionizare, rezistenţa la intrare este realizată de un filtru, designul camerei şi caracteristicile aerodinamice ale detectoarelor. Într-un scenariu în care densitatea optică de la locul detectorului creşte în timp, densitatea optică din interiorul camerei detectorului va fi întotdeauna mai mică decât cea din afara lui. Similar, dacă un detector este amplasat în curentul fumului având densitatea optică constantă, va apare o întârziere înainte ca densitatea optică din cameră să se apropie de cea din afara detectorului. Cât timp căldura se transferă la detector, rezistenţa de intrare a fumului poate fi caracterizată printr-o constantă de timp, τ, a detectorului: unde: dd ui dt = 1 τ D u D ui s 1 m 1, (2.19) D ui m 1 = densitatea optică pe unitatea de lungime înăuntrul camerei detectorului D u m 1 = densitatea optică pe unitatea de lungime înafara detectorului τ = constanta de timp a detectorului (s) Dacă această constantă de timp şi rata de schimbare a densităţii optice din afara detectorului sunt constante, atunci această ecuaţie poate fi rezolvată. În continuare, înlocuind D ur pentru densitatea optică din afara detectorului la răspuns şi cu D uo pentru densitatea optică cerută în interiorul detectorului pentru a răspunde, se obţine expresia: D ur = D uo + τ dd u dt 1 exp D ur 1 Constanta de timp poate fi reprezentată de următoarele: τ dd u dt m 1, (2.20) τ = L u s, (2.21) unde: L - este lungimea caracteristică a detectorului, u - este viteza jetului din plafon care trece pe lângă detector. Lungimea caracteristică se presupune a fi o proprietate a detectorului care este independentă de fum şi de proprietăţile jetului ce ajunge la tavan. Ea este interpretată ca distanţa pe care fumul o traversează până la viteza u, înainte ca densitatea optică din interiorul detectorului să atingă valoarea din afara detectorului. Combinând ecuaţiile, D ur = D uo + L u dd u dt 1 exp D ur u L dd u dt m 1 (2.22) Termenul exponenţial este foarte mic în comparație cu restul termenilor, permiţând simplificarea ecuaţiei. Această simplificare nu este necesară deoarece calculul se face folosind un calculator. Totuși, forma simplificată arată efectul întregii rezistenţe: 67

68 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii sau D ur = D uo + τ dd u dt m 1, (2.23) D ur = D uo + L u dd u dt m 1. (2.24) Această formă a ecuaţiei rezistenţei de intrare demonstrează în mod clar că atunci când densitatea optică din afara detectorului creşte în timp, densitatea optică din detector va rămâne în urmă, dacă există o rezistenţă de intrare. Inginerii pot folosi pe L ca o măsură a rezistenţei de intrare pentru determinarea timpului de întârziere. În scenarii în care viteza fumului spre tavan este mică, nesiguranţa în rezultate va fi mai mare. 2.3 Alte prevederi ale supravegherii şi alarmării la incendii Spaţii destinate echipamentelor de control şi semnalizare aferente instalaţiilor de semnalizare a incendiilor Încăperile destinate echipamentelor de control şi semnalizare (centrala de semnalizare) aferente instalaţiilor de semnalizare a incendiilor trebuie să corespundă următoarelor condiţii: să fie amplasate cât mai aproape de centrul de greutate (centrul cel mai apropiat ca amplasament de majoritatea echipamentelor deservite) al reţelei respective, asigurând un grad de securitate corespunzător; să fie situate de regulă la parter, în spaţii uşor accesibile din exterior, în vecinătatea acceselor de intervenţie a pompierilor. Când specificul clădirii impune, se admite amplasarea echipamentelor de control şi semnalizare aferente instalaţiilor de semnalizare a incendiilor la alte niveluri ale clădirii; să asigure posibilitatea de transport pe căile de acces a echipamentelor (coridoare, uşi) corespunzător gabaritului şi greutăţii acestora; să aibă iluminat natural şi posibilităţi de aerisire, condiţii normale de temperatură şi umiditate, admise pentru clădiri administrative, să fie ferite de praf şi agenţi corozivi, iar riscul de avariere mecanică a echipamentelor să fie scăzut; să fie astfel realizate încât să împiedice propagarea uşoară din exterior de incendii, explozii, trepidaţii şi zgomote; să nu fie traversate de conductele principale ale instalaţiilor utilitare (apă, canalizare, gaze, încălzire etc.). Sunt admise numai racorduri pentru radiatoarele din 68

69 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu încăperile respective; să nu fie amplasate sub încăperi încadrate în clasa U 3 (AD4) conform normativului I 7 (anexa 3); spaţiile pentru echipamente de control şi semnalizare aferente instalaţiilor de semnalizare a incendiilor să fie prevăzute cu instalaţii de iluminat de siguranţă pentru continuarea lucrului. În aceste încăperi au acces doar persoane autorizate. Încăperile trebuie să fie prevăzute cu tablou electric separat, alimentat înaintea întrerupătorului general la o singură cale de alimentare sau de pe bara cu tensiune permanentă la dubla alimentare. Echipamentele de control şi semnalizare se vor instala de regulă în clădirea serviciului de pompieri, în spaţii uşor accesibile sau, când nu există pompieri, într-o incintă supravegheată permanent. Centrala sau panoul repetor vor asigura retranslaţia indicaţiilor în clădire cu mai multe intrări pentru pompieri prin panouri suplimentare de avertizare. Indicaţiile vizuale sub forma lămpilor de avertizare şi ale iluminatului pentru continuarea lucrului, trebuie să fie montate la intrările prevăzute pentru accesul pompierilor în clădire. Acolo unde se montează mai multe panouri de control care permit preluarea controlului de la mai multe locaţii, trebuie luate măsuri pentru a se preveni operarea contradictorie a comenzilor din poziţii diferite prin retranslaţia comenzilor [38]. Amplasarea echipamentului de control şi semnalizare (centrala de semnalizare) la incendiu impune în plus şi următoarele [79]: necesar ca indicaţiile şi controalele să fie uşor accesibile pompierilor şi personalului responsabil din clădire; iluminatul să permită citirea cu uşurinţă a etichetelor şi indicaţiilor vizuale; riscul de incendiu să fie scăzut şi spaţiul să fie acoperit de instalaţiile de semnalizare a incendiilor. Dacă echipamentul de control şi semnalizare este distribuit în mai multe carcase, este spaţiul de amplasare al fiecărei carcase să satisfacă cerinţele de mai sus; conexiunile dintre carcase să fie protejate corespunzător împotriva avarierii prin incendiu sau avarierii mecanice; facilităţile de monitorizare a defectelor să acopere interconectările dintre diferite carcase ale centralei. 69

70 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Încăperile destinate echipamentelor de control şi semnalizare aferente instalaţiilor de semnalizare a incendiilor se încadrează, din punctul de vedere al pericolului de electrocutare, ca locuri de muncă periculoase definite prin STAS Din punctul de vedere al mediului ele se încadrează în categoria EE (BA5) definită conform normativului I 7/2002. Dacă se montează echipamente de control şi semnalizare aferente instalaţiilor de semnalizare a incendiilor în medii care nu satisfac condiţii de mediu curat şi uscat, risc de avariere mecanică şi de incendiu, atunci trebuie luate măsuri suplimentare de protecţie a echipamentului. În aceste încăperi prin documentaţia tehnico-economică se prevăd cel puţin 1-2 prize de 16 A/220 V pentru lămpi portabile şi unelte (scule, accesorii) portabile în condiţiile prevăzute de normativul I 7/2002. Încăperile destinate echipamentelor de control şi semnalizare aferente instalaţiilor de semnalizare a incendiilor amplasate în construcţiile din categoria C, D, E, vor fi dispuse în spaţii ferite de incendiu sau în încăperi separate prin elemente incombustibile (C 0 ) rezistente la foc minim 60 minute, având golurile de acces protejate cu uşi rezistente la foc 30 minute şi prevăzute cu dispozitive de autoînchidere. Iluminatul încăperilor destinate echipamentelor de control şi semnalizare aferente instalaţiilor de semnalizare a incendiilor se va executa cu lămpi fluorescente sau incandescente în conformitate cu STAS 6646/1. În încăperile destinate centralelor de semnalizare se va instala un post telefonic conectat la sistemul de telefonie interioară al obiectivului şi un post direct la serviciul public de sector sau localitate. Pentru localizare rapidă, uşoară şi fără ambiguitate a alarmei şi pentru a lega indicaţia centralei de locaţia oricărui detector sau declanşator manual trebuie furnizate, cel puţin cardul de zonă, harta zonei, diagrama de conectare, lămpi pentru indicare la distanţă. În cazul centrelor de supraveghere la distanţă se asigură o semnalizare la alarmă la incendiu printr-o legătură automată cu pompierii într-un minim de timp de semnalizare. Alarmarea automată, în cazul existenţe pazei în momentul declanşării alarmei de incendiu, trebui confirmată şi prin telefon. Legăturile automate trebuie monitorizate astfel încât orice defect să fie indicat la distanţă sau la centrală. Acolo unde există centre de supraveghere la distanţă trebuie transmise cel puţin semnale generale de incendiu sau de defect. Dacă spaţiul este permanent supravegheat, atunci se poate utiliza telefonul pentru 70

71 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu anunţarea pompierilor. Amplasarea corpurilor de iluminat din dispeceratele cu monitoare TV se face astfel încât pe ecranele acestora să nu cadă lumină directă atât naturală cât şi artificială. Echipamentele şi aparatura de comandă se instalează pe pereţi la nivelul privirii operatorului, la minim 0,8 m de pardoseală. Monitoarele se vor amplasa la o distanţă de ori diagonala ecranului faţă de locul de supraveghere al operatorului. Dacă numărul monitoarelor este mai mare de 4, acestea se vor instala în rack-uri astfel încât operatorul să le poată urmări fără mişcarea capului. Cablurile coaxiale care asigură legătura între diferitele echipamente (multiplexor, monitoare, camere video, videorecordere etc.) se vor amplasa la o distanţă mai mare de 0,5 m faţă de cablurile de forţă şi se vor evita traseele paralele ale acestora pe distanţe mai mari de 1 metru. În cazul în care paralelismul nu se poate evita, cablurile coaxiale se vor proteja în tuburi metalice, legate la pământ la ambele capete, situaţie în care distanţa nu se normează Protecţia împotriva incendiului De regulă cablurile se instalează în zone cu risc mic de incendiu (cu excepţia celor din incintele protejate). Dacă este necesară prevederea de cabluri în alte zone, trebui utilizate cabluri rezistente la foc sau se asigură supravegherea canalizaţiilor de cabluri prin detectoare împotriva incendiului, astfel încât un defect al acestora să nu împiedice: recepţia unui semnal de detectare la echipamentul de control şi semnalizare; funcţionarea dispozitivelor de alarmă; recepţia semnalelor iniţiate de sistemul de detecţie prin echipamentul de transmisie al alarmei de incendiu. Cablurile care trebuie să rămână în funcţiune mai mult de 1 minut după detectarea incendiului trebuie să reziste la efectele focului un timp de 30 de minute sau să fie protejate pentru această perioadă. Aceste cabluri sunt cele care asigură: conectarea dintre echipamentul de control şi semnalizare şi echipamentul de alimentare cu energie electrică, dacă se găsesc în carcase diferite; conectarea dintre părţi ale echipamentului de control şi semnalizare, dacă se găsesc în carcase diferite; conectarea dintre echipamentul de control şi semnalizare şi panourile repetoare de 71

72 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii semnalizare şi/sau de comandă; funcţionarea într-o zonă cu risc mare de incendiu. Reţelele de cabluri care conectează echipamentul de control şi semnalizare cu detectoare, declanşatoare manuale, dispozitive de alarmare etc. pot fi în sistem: linii radiale, bucle. În cazul utilizării liniilor radiale se asigură: amplasarea în zona supravegheată prin detectoare, astfel că la apariţia unui incendiu să se iniţieze o alarmă; rezistenţa corespunzătoare la efectele focului şi intervenţiei împotriva incendiului cel puţin 30 de minute. În cazul utilizării buclelor, acestea trebuie să reziste acţiunii focului şi intervenţiei împotriva incendiului cel puţin 30 de minute sau să aibă o protecţie corespunzătoare pentru această perioadă, dacă funcţiunile, altele decât cea de detectare, de la mai mult de o zonă, nu pot fi realizate Protecţie împotriva defectelor mecanice Cablurile trebuie protejate corespunzător mediului şi locului de amplasare. Ele se instalează în zone protejate de tip tunele de cabluri, ghene, tuburi etc. Cablul trebuie să aibă o rezistenţă mecanică suficientă pentru modul de pozare ales. Dacă cablul nu oferă această rezistenţă, el se protejează mecanic, suplimentar. La utilizarea circuitelor în buclă trebuie luată în calcul evitarea deteriorării simultane a celor două capete ale buclei (ruperea cablului sau scurtcircuitului). La amplasarea ambelor capete ale buclei în acelaşi spaţiu se iau măsuri suplimentare de protecţie mecanică sau se distanţează suficient cele două capete ale buclei, pentru evitarea unui defect simultan Protecţia împotriva efectelor electromagnetice Pentru evitarea defectelor şi alarmelor false, cablurile şi echipamentele nu se instalează în spaţii care prezintă niveluri ridicate ale câmpului electromagnetic. Dacă acest lucru nu este posibil, trebuie prevăzută o protecţie electromagnetică adecvată prin ecranare şi legare la pământ conform PE

73 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu Prize de pământ pentru instalaţiile de semnalizare a incendiilor Pentru conectarea instalaţiei de semnalizare a incendiului se vor prevedea prize de pământ cu rezistenţa de dispersie sub 4 ohmi, realizate fie separat pentru fiecare instalaţie, fie prin conectarea la o priză comună cu alte echipamente sau prize ale clădirii. Utilizarea în comun a prizei de pământ pentru sistemul de detectare şi alarmă la incendiu cu cele ale instalaţiei de energie electrică se admite numai în condiţiile prevăzute de STAS Prizele de pământ se vor conecta la tabloul speciale pentru prize, care se va amplasa, de preferinţă, în încăperile echipamentelor aferente. Alegerea conductoarelor pentru legarea la pământ şi dimensionarea acestora se va face în conformitate cu prevederile STAS 12604/5 pentru instalaţia de legare la conductorul de protecţie. Pentru trecerea prin fundaţie a conductoarelor de legare la pământ se va prevedea câte un tub PVC Ф39 mm, curbat într-un singur plan cu o rază de cel puţin 1 metru, care va străbate pardoseala pe verticală şi fundaţia exterioară pe orizontală, ajungându-se la exterior la 0,8 m sub nivelul solului şi prelungindu-se cu cel puţin 1 metru de la fundaţia clădirii Realizarea, montarea cablurilor şi exploatarea instalaţiilor de semnalizare a incendiilor Instalaţiile de semnalizare a incendiilor se vor realiza în execuţie îngropată sau aparentă, cablurile utilizate fiind conforme cu cerinţele specificate de producătorul echipamentelor, luându-se în calcul intensitatea curentului admisibil şi atenuarea semnalelor de date. Circuitele instalaţiilor de semnalizare a incendiilor se vor executa cu cabluri cu conductoare de cupru, cu excepţia cazurilor când sistemul este proiectat să lucreze în alte tehnologii (de exemplu cabluri optice). Secţiunea conductorului de cupru utilizat pentru instalaţiile de semnalizare a incendiilor va fi cea rezultată din calcul în funcţie de încărcare (curentul absorbit în cazul cel mai defavorabil) şi curentul estimat pe circuitul respectiv, configuraţia şi lungimea traseelor, astfel încât la cel mai apropiat element conectat să se asigure tensiunea minimă de funcţionare, în conformitate cu indicaţiile producătorului de echipament. Tensiunile nominale de alimentare a circuitelor instalaţiilor de semnalizare a incendiilor 73

74 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii sunt de regulă în gama V c.c. În spaţiile de producţie şi depozitare din categoria A şi B de pericol de incendiu, conductoarele de semnalizare vor fi cu întârziere mărită la propagarea flăcărilor. Traseele de cablu tip conducte, canale etc. trebuie să permită introducerea şi scoaterea cu uşurinţă a cablurilor. Accesul trebui permis prin înlăturarea sau deschiderea unor capace de protecţie. Acolo unde cablurile traversează (penetrează) pereţi şi planşee cu rol de rezistenţă la foc (antifoc), golurile trebuie asigurate împotriva incendiului, astfel încât rezistenţa la foc a elementului de compartimentare traversat să nu se reducă. Conexiunile de cabluri, altele decât cele din carcasele echipamentelor, se evită. În cazul în care acest lucru nu este posibil, conexiunea trebuie carcasată într-o cutie de conexiune, accesibilă şi identificabilă. Metoda de conexiune nu trebuie să reducă fiabilitatea şi rezistenţa la foc a cablului fără conexiune. Pentru reducerea interferenţelor electrice datorate apropierii de instalaţiile de date şi cele electrice de joasă tensiune, cablurile instalaţiilor de semnalizare a incendiilor se separă de cablurile altor sisteme prin instalarea în conducte, ghene separate; separarea de alte cabluri prin intermediul unor elemente despărţitoare mecanice continue şi rigide din materiale rezistente la foc; instalarea la o distanţă minim 0,3 m de cablurile altor sisteme. Se va evita instalarea cablurilor instalaţiilor de semnalizare a incendiilor în lungul conductelor calde, interzicându-se instalarea lor pe suprafeţe calde. Se vor evita traseele expuse la umezeală. Pe porţiuni reduse ale traseelor apropiate de suprafeţe calde (minim 40 0 C) sau la încrucişări cu acestea, distanţa dintre circuitele instalaţiilor de semnalizare a incendiilor trebuie să fie de minim 12 cm sau se vor lua măsuri de izolare termică. Se va evita instalarea cablurilor instalaţiilor de semnalizare a incendiilor în tuneluri sau canale tehnice în care se găsesc cabluri electrice cu tensiuni mai mari de 1000 V. În cazurile în care nu este posibilă o altă soluţie, cablurile se vor instala în tuneluri sau canale tehnice pe pereţii opuşi, sau pe aceeaşi parte cu cablurile electrice la o distanţă de aproximativ 40 cm, sub cele electrice. Când lungimile de paralelism depăşesc 150 m, iar tensiunile sunt mai mari de 1000 V, se va face, de la caz la caz, calculul de protecţie, luându-se măsuri corespunzătoare conform 74

75 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu normativelor şi standardelor în vigoare. La stabilirea traseelor se vor evita trecerile prin spaţii cu pericol de explozie, medii corozive sau zone în care există pericol de scurgere a unor lichide ce ar putea deteriora învelişul cablurilor sau ar prezenta pericol de incendiu, alegându-se soluţii de montaj pe pereţii exteriori acestor spaţii (cu condiţia protejării împotriva efectelor de radiaţii termice în caz de incendiu şi deteriorărilor mecanice) şi anume în spaţiile de circulaţie, anexe tehnice sau alte spaţii fără pericol. Pentru realizarea circuitelor de alarmă la incendiu pentru conectarea dispozitivelor de alarmă se utilizează acelaşi tip de cablu. Cablul de joasă tensiune pentru alimentarea echipamentului de control şi semnalizare la incendiu se montează în carcasa echipamentului pe o intrare separată faţă de toate celelalte cabluri ale sistemului de detectare şi de alarmă de incendiu. Pentru sistemele de detectare şi de alarmă la incendiu se vor prevedea puncte de concentrare separate, marcate corespunzător. Cutiile de conexiuni se vor instala numai în locuri uscate, asigurate împotriva accesului persoanelor neautorizate, uşor accesibile personalului de întreţinere. Cablurile, conectoarele, bornele etc. trebuie să fie marcate pentru a putea fi uşor identificate. Rezistenţa de izolaţie faţă de pământ a circuitelor de semnalizare trebuie să fie de minim 10 mω cu decuplarea bornei de legare la pământ. În clădirile înalte şi foarte înalte pentru circuitele destinate instalaţiilor de semnalizare a incendiilor coloanele dispuse pe verticală vor fi separate de celelalte categorii de instalaţii electrice sau de telecomunicaţii. Organizarea echipamentului aferent instalaţiilor de semnalizare a incendiilor se face pe niveluri de acces a echipamentului cu sistem de parolare. separate. Circuitele pentru instalaţiile de semnalizare a incendiilor se vor instala în tuburi Proprietarul sau o altă persoană având control în acea parte a clădirii care conţine instalaţia de semnalizare a incendiului este responsabil pentru: asigurarea conformităţii iniţiale şi continue a instalaţiei sau sistemului cu cerinţele în vigoare; scrierea procedurii pentru abordarea diferitelor alarme, avertizări şi a altor evenimente apărute în instalaţie sau sistem; antrenarea ocupanţilor pentru recunoaşterea diferitelor situaţii, alarme şi pentru 75

76 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii evacuare; păstrarea instalaţiei sau sistemului în cele mai bune condiţii de funcţionare; prevenirea alarmelor false prin luarea de măsuri adecvate pentru împiedicarea activării detectoarelor prin operaţii de sudare, tăiere metale, fumat, încălzit, gătit, evacuare gaze etc.; asigurarea că instalaţia sau sistemul este modificat corespunzător dacă apar orice schimbări semnificative de utilizare sau configurare a clădirii; ţinerea unui registru de evidenţă a intervenţiilor la sistem şi înregistrarea tuturor evenimentelor care afectează sau au ca sursă instalaţia sau sistemul; asigurarea că instalaţia sau sistemul este întreţinut la intervale corespunzătoare după apariţia unui defect, incendiu sau alt eveniment care poate afecta sistemul; numirea uneia sau mai multor persoane pentru îndeplinirea acestor funcţii. Numele lor trebuie scrise în registrul de evidenţă a intervenţiilor la sistem; schimbarea periodică a codurilor de acces ale utilizatorilor şi personalizarea acestora. Proprietarul poate delega aceste funcţii prin contract unei organizaţii (organizaţia care a instalat sistemul sau care asigură service). Jurnalul (registrul) instalaţiei trebuie ţinut într-un loc accesibil persoanelor autorizate, de regulă lângă centrală, şi trebuie efectuate înregistrări privind toate evenimentele sistemului Zonarea clădirii Clădirea trebuie împărţită în zone de detectare astfel încât locul de origine al alarmei să poată fi determinat rapid din indicaţiile date de echipamentul de control şi semnalizare la incendiu (centrala de semnalizare). Trebuie asigurate circuite de rezervă pentru identificarea semnalelor de la declanşatoarele manuale de alarmă, astfel încât să fie prevenite semnalele false. Împărţirea clădirii pe zone de detectare trebuie să ţină seama şi de următoarele reguli: Aria desfăşurată a unei singure zone trebuie să fie mai mică sau egală cu 1600 m 2 ; Distanţa de căutare (în interiorul unei zone) pentru a avea confirmarea vizuală a incendiului trebuie să fie mai mică sau egală cu 30 m; Într-o zonă de detectare se pot include mai multe încăperi dacă: - încăperile sunt învecinate, numărul lor nu este mai mare ca 5 şi întreaga suprafaţă 76

77 Capitolul 2 Stadiul actual al cunoaşterii instalaţiilor de supraveghere şi alarmare la incendiu nu depăşeşte 400 m 2 ; - încăperile sunt învecinate, cu posibilitatea de acces uşor la acestea, suprafaţa totală 1000 m 2 şi în centrala de semnalizare a incendiilor sau la accesele la încăperi s-au prevăzut avertizori de alarmă pentru spaţiul afectat de incendiu. Fiecare zonă trebuie limitată la un singur nivel al cădirii cu excepţiile: - zona este casa scării, puţul liftului sau o structură similară care se întinde pe mai mult de un nivel; - suprafaţa totală a clădirii este mai mică de 300 m 2. Împărţirea clădirii în zone de alarmă depinde de nevoile de diferenţiere a tipului de alarmă. Dacă un semnal de alarmă se generează întotdeauna pentru întreaga clădire, atunci divizarea clădirii în zone de alarmă nu este necesară. 2.4 Concluzii Stadiului actual al sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu este foarte important pentru a se şti de la ce nivel de cunoaştere se pleacă, ce probleme apar în instalaţiile vechi, şi cum se pot adapta acestea la cerinţele actuale. Reabilitarea clădirilor impune implicit şi reabilitarea instalaţiilor de supraveghere a incendiilor. În contextul actual există instalaţii care se pot reabilita utilizând elemente componente ale instalaţiilor existente, şi în această situaţie costul de implementare a soluţiei poate să scadă. Din punctul de vedere al intervenţiei structurilor specializate este important ca aceste instalaţii să indice cât mai exact locul incendiului şi să poată furniza informaţii complete despre starea de fapt din obiectiv. Acest lucru este posibil numai dacă instalaţiile de supraveghere şi alarmare la incendiu sunt interconectate cu alte sisteme şi instalaţii din obiectiv. Datorită sistemelor adresabile, instalaţiile de supraveghere şi alarmare la incendiu permit identificarea exactă a locului conform unui panou sinoptic ataşat. Dar lucrul cu acest panou este destul de dificil deoarece pe timpul intervenţiei este necesară vizualizarea rapidă, grafică, uşor de poziţionat în contextul global al clădirii. Sistemele actuale nu permit integrarea acestora cu sistemele de gestiune centralizată prezente tot mai mult în marile clădiri din România. Unele modele de incendiu realizate pe calculator includ anumite programe pentru calculul răspunsului detectoarelor de căldură sau de fum. Este important pentru utilizatori să înţeleagă modelul detectorului folosit, pentru a se putea înţelege şi diferite limitări şi potenţialele erori. Pentru detecţia căldurii, cele mai multe instrumente folosite pe calculator 77

78 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii au la bază un model de densitate a masei de particule cum a fost prezentat în acest capitol. Pentru anumite detectoare de fum se foloseşte un model de creştere a temperaturii gazelor de ardere şi altele folosesc un model de creștere a densității optice de masă sau un model specific de stingere. Modelul specific de stingere este similar cu modelul densității optice de masă. Multe dintre acestea nu includ modelarea rezistenţei de intrare. Unele permit folosirea parametrilor specifici pentru fiecare carburant, pentru fum şi pentru densitatea optică de masă. 78

79 Capitolul 3 Conceptul Building Management System (BMS) 3 Conceptul Building Management System (BMS) 3.1 Generalităţi În ultimii douăzeci de ani funcţionarea clădirilor bazată pe tehnologia informaţiei, din mai multe puncte de vedere (utilităţi, administrativ, financiar), a avut o evoluţie spectaculoasă. Astăzi o clădire modernă este dotată cu infrastructură electronică, care îi permite să se adapteze şi să răspundă în mod permanent la schimbarea condiţiilor având ca rezultat utilizarea eficientă a resurselor energetice, îmbunătăţirea condiţiilor de confort şi creşterea gradului de securitate a celor ce o ocupă. Infrastructura electronică (creierul) clădirii care conduce şi monitorizează funcţionarea echipamentelor şi instalaţiilor aferente este cunoscut în literatura de specialitate cu numele de Sistem de Management al Clădirii (SMC) sau Building Management System (BMS). Conceptul de BMS aferent unei clădirii cuprinde totalitatea aparatelor, echipamentelor, sistemelor locale de automatizare a instalaţiilor (hidraulice, încălzire, ventilare-climatizare, iluminat, ascensoare, prevenirea şi stingerea incendiilor, control acces, supraveghere, antiefracţie etc.) şi reţelelor de comunicaţie care asigură supravegherea şi controlul funcţionarii instalaţiilor din clădire [2]. BMS implementează programe de utilizare eficientă a energiei, în condiţii de securitate la incendiu şi reduce cheltuielile de mentenanţă. Datorită limitărilor din punct de vedere hardware şi software ale instalaţiilor din clădirile vechi, realizarea unei infrastructuri inteligente este dificilă. BMS este un sistem de automatizare modern cu o arhitectură ierarhizată şi distribuită pe două sau trei niveluri. Elementele principale sunt computerul central (PC Workstation - post central de comandă) şi controlerele necesare automatizării diverselor tipuri de echipamente şi instalaţii. Transmiterea informaţiilor între acestea şi computer şi invers se face în timp real prin intermediul unei reţele de comunicaţii. Controlerele sunt dispozitive electronice, dotate cu microprocesor, şi care au implementate algoritmi moderni de funcţionare (PID, EPID 1 etc.). Reţeaua de comunicaţii asigură fluxul de informaţii şi între controlere, astfel încât în timpul defecţiunii temporare a computerului central, acestea conlucrează pentru funcţionarea 1 EPID înseamnă Enhanced PID adică PID îmbunătăţit 79

80 clădirii. Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Beneficiile dotării unei clădiri cu BMS sunt [49]: - Eficientizarea consumurilor energetice în condiţii de confort prin utilizarea algoritmilor de funcţionare ai diferitelor echipamente şi instalaţii. - Grad ridicat de securitate al clădirii prin utilizarea unor sisteme avansate de control ale accesului, detectare şi alarmare la incendiu şi efracţie, corelarea între sistemul de evacuare a fumului şi sistemul HVAC al clădirii etc.; - Sisteme avansate de comunicaţii - internet, intranet, poşta electronică, TV prin cablu cu circuit închis, videofonie etc.; - Management facil al clădirii printr-un post central şi mai multe posturi locale de colectare, procesare şi transmitere a datelor. 3.2 Funcţiunile principale ale sistemului BMS Afişarea în timp real a parametrilor ce caracterizează funcţionarea întregii clădiri reduce timpul efectiv de supraveghere în cazul în care aria construită a clădirii este foarte mare sau clădirea este alcătuită din mai multe corpuri. Softul - aplicaţie care rulează pe computerul central se prezintă sub formă grafică, realizându-se astfel o interfaţa utilizatorclădire prin care se poate supraveghea şi conduce infrastructura acesteia. Totodată datele obţinute sunt introduse automat în diferite procese de calcul, ale căror rezultate sunt incluse în rapoarte de funcţionare. Existenţa şi actualizarea permanentă a acestora ajută la identificarea unor probleme în funcţionarea instalaţiilor din diferite zone ale clădirii. Bazele de date astfel formate sunt utilizate în realizarea strategiilor de management energetic. Sistemul permite modificarea parametrilor de funcţionare ai tuturor echipamentelor. Software-ul unui sistem BMS este astfel conceput încât oricărui parametru de funcţionare i se pot asocia valori limită (very low, low, high, very high). Atingerea unei valori limită duce la declanşarea unei alarme (de regulă optică, dar în unele cazuri poate fi şi sonoră). Exemple sunt multiple: depăşirea/scăderea valorii de referinţă a temperaturii aerului pe diferite zone, depăşirea/scăderea valorii de umiditate critică pentru zone de depozitare pentru diverse produse (biblioteci cu documente foarte vechi), pătrundere prin efracţie etc. Aşadar monitorizarea stării alarmelor şi istoricului acestora sunt o altă facilitate a unui sistem de supraveghere şi conducere centralizată de tip BMS. Având în vedere multitudinea de informaţii colectate de un astfel de sistem, pentru a 80

81 Capitolul 3 Conceptul Building Management System (BMS) putea fi gestionate corespunzător, se creează automat bazele de date. Cu ajutorul acestora sunt create rapoarte de funcţionare atât pe perioade de timp încheiate, cât şi pe perioade de timp viitoare, rezultând aşa numitele trend-uri. Un alt scop al bazelor de date este calculul unor indicatori de performantă. Un indicator de acest tip, des utilizat, îl reprezintă costul energiei consumate/metru pătrat. Pornind de la acest indicator, coroborat cu alte date, se pot afla informaţii utile. De exemplu indicele foarte mare de consum pe nivelul A al unei clădiri închiriate unui beneficiar, în comparaţie cu indicele de consum pe nivelul B, de acelaşi tip, al aceleiaşi clădiri, dar închiriat altui beneficiar, poate semnala diverse probleme: utilizarea necorespunzătoare de către personalul angajat a echipamentelor terminate (ventiloconvectoare), a iluminatului în mod excesiv pe timpul zilei, nefuncţionarea în condiţii nominale a chilerului aferent nivelului respectiv din clădire, etc. Totodată, bazele de date sunt folosite pentru a calcula durata de folosire a echipamentelor, în urma căreia se decide trimiterea echipelor de intervenţie pentru controale de rutină sau înlocuirea echipamentelor pentru a preveni o utilizare excesivă urmată brusc de o defecţiune [21]. În cazul instalaţiilor ce folosesc echipamente de rezervă (cazane ce funcţionează în cascadă, pompe/ventilatoare montate în paralel etc.), condiţia principală care determină interschimbarea acestora era durata de funcţionare. Sistemul BMS pe lângă durata de funcţionare ia în calcul şi consumul energetic realizat, pe diferite perioade de consum. Pe lângă faptul că sistemul BMS oferă posibilitatea existenţei unuia sau a mai multor posturi de comandă, acesta cuprinde toate sistemele de automatizare aferente instalaţiilor din clădire prin interconectare, funcţionarea acestora având la bază schimbul de informaţii reciproc. În cazul ansamblurilor de clădiri interconectarea se realizează prin reţele locale de tip LAN iar unde nu este posibil - prin linii telefonice. Integrarea nu se rezumă doar la instalaţiile propriu-zise ci chiar la sistemele informatice şi de contabilitate. De exemplu dispariţia unui angajat de pe ştatul de plată al instituţiei conduce în mod automat la dezactivarea cartelei de acces în clădire. Utilizarea controlerelor digitale, cunoscute şi sub denumirea de DDC- Direct Digital Controler, pe lângă caracteristicile de modularitate, extensibilitate şi versatilitate ce le oferă sistemului BMS, permite programarea buclelor de automatizare şi parametrizarea proceselor de la distanţă din interiorul clădirii şi/sau din exteriorul acesteia prin Internet sau linie telefonică. Bucle standard de automatizare de tip PID, funcţii logice, de maxim şi minim, de contorizare, temporizare, prescriere etc. sunt uşor de conceput, configurat şi modificat datorită software-ului iniţial (firmware) cu care este prevăzut DDC-ul. Firmware-ul este 81

82 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii softul de bază care permite rularea ulterioară a aplicaţiilor concepute de producător, sub formă de module soft, pentru diferite instalaţii tip (preparare a agentului termic primar, încălzire, preparare a apei calde de consum menajer, centrala de tratare a aerului - diferite tipuri constructive, ventiloconvectoare, unităţi terminale de tip VAV etc.). Unităţile terminale de tip VAV (Variable Air Volume) sunt cutii de amestec dotate cu ventilator cu turaţie variabilă, rezistenţă electrică şi grile reglabile. La ele aerul ajunge prin tubulatura de la centrala de tratare a aerului. Reglarea temperaturii în încăpere se face prin variaţia debitului de aer introdus (reglaj cantitativ), spre deosebire de ventiloconvectoare, care sunt schimbătoare de căldură apa-aer şi reglează temperatura din încăpere prin variaţia temperaturii aerului introdus (reglaj calitativ) [52]. Concepţia hardware şi software a DDC-urilor face posibilă implementarea strategiilor de management energetic nu numai la nivelul softului central al sistemului BMS, ci chiar la nivelul controlerelor, crescând gradul de eficienţă energetică al clădirii. 3.3 Structura sistemului BMS Deşi structura hardware a unui sistem BMS comportă multe forme, aceasta datorită numărului ridicat de producători şi soluţii adoptate, în general este respectată structura din figura 3-1. Până la mijlocul anilor 1990, sistemul era structurat pe trei niveluri (nivel aparatura de câmp field level, nivel automatizare - automation level, nivel management - management level), distincte între ele din punctul de vedere al funcţiilor şi al modului de comunicaţie [49]. Primul nivel era format din traductoare şi elemente de execuţie, fiecare conectat individual la controlere [18] [19]. Astfel, între echipamentele tehnologice (cazane, sisteme de răcire, centrale de tratare a aerului etc.) şi controlere exista aparatura de câmp ce realiza o delimitare precisă. După anul 2000 implementarea la scară largă în producţia de echipamente tehnologice şi automatizare aferente a standardelor LONMARK şi BACNet, nivelul aparatură de câmp a fost integrat din punctul de vedere al comunicaţiei în cel de automatizare [47]. Principalul motiv îl constituie dotarea traductoarelor şi elementelor de execuţie cu module de comunicaţie integrate (partea centrală a modulului de comunicaţie o constituie microprocesorul), acestea putând forma cu reţelele de controlere o reţea unică de tip peer to peer (de la egal la egal). Totodată şi echipamentele tehnologice au început sa fie prevăzute cu module de comunicaţie de tip BMS. După cum se observă în figura 1 reţeaua de traductoare 82

83 Capitolul 3 Conceptul Building Management System (BMS) şi elemente de execuţie - notate cu I/O (Input/Output) este conectată la reţeaua controlerelor prin intermediul unui controler de reţea [42], [43]. Figura 3-1 Arhitectura sistemului BMS Elementele de câmp pot fi conectate la module distribuite, care la rândul lor formează o reţea compatibilă cu cea a controlerelor. De cele mai multe ori rolul controlerului de reţea din primul caz este preluat de un controler standard, dar care îndeplineşte numai acest rol în procesul de comunicaţie [30]. În cazul în care extinderea unei reţele de comunicaţii pe o arie geografică însemnată (exemplu centralele de cogenerare ale unui oraş) se face prin intermediul telefoniei, cuplarea într-un sistem de management utilizează comunicaţia de tip Auto Dial - Auto Answer. Aceasta înseamnă că modem-urile se cuplează on-line automat la linia telefonică doar când este necesară trimiterea sau recepţia de pachete de date. Un sistem de management poate folosi în cadrul său mai multe tipuri de reţele de comunicaţie, diferite din punct de vedere software, pentru cuplarea acestora existând punţile (bridge) de comunicaţie (exemplu LON/EIB, LON/PROFIBUS). Orice nod al reţelei de comunicaţie poate constitui un post de comandă local (PC - Local Workstation) prin care se poate accesa întregul sistem, aceasta făcându-se securizat, pe mai multe niveluri, pe bază de parole. Informaţiile provenite de la controlere sunt procesate şi gestionate prin intermediul unei 83

84 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii staţii de lucru centralizate (PC-Workstation). Funcţionarea este asigurată de un server de baze de date prevăzut cu back-up. Pentru existenţa datelor şi pe suport scris, în reţea este necesară prezenţa unei imprimante. Un alt rol important al acesteia este înregistrarea alarmelor în cazul defectării computerelor (existenţa unui virus). Protocoalele caracteristice reţelei de comunicaţie la nivelul de management sunt: Ethernet, BACNet, TCP/IP, HTTP etc. Toate permit conectarea, prin intermediul unui router ( conectarea reţelei interne Intranet la Internet). Existenţa conexiunii la serviciul World Wide Web şi dezvoltarea accentuată a tehnologiilor wireless fac posibilă accesarea sistemul BMS utilizând echipamente diverse: laptop, telefon mobil, PDA etc. Accesul wireless se poate face şi prin puncte de acces dotate cu card Ethernet. Unii dintre marii producători de BMS echipează mai multe clădiri dintr-un oraş sau din mai multe oraşe, şi le interconectează la nivel de management, rezultând, astfel reţele cu arii geografice extinse numite WAN -Wide Area Networks. Din punct de vedere software, al tipului de protocol de comunicaţie utilizat în reţele, la nivel de automatizare, cele mai cunoscute sunt LON (Local Operating Network), EIB (European Installation Bus), PROFIBUS (Process Field Bus). Au fost luate în considerate numai protocoalele deschise (open protocol), pentru că numai utilizarea lor oferă caracterul de versatilitate al unui sistem BMS, în detrimentul protocoalelor proprietar, care condiţionează apartenenţa controlerelor şi a echipamentelor de comunicaţie la acelaşi proprietar. La nivel de automatizare, în special în SUA, este foarte folosit BACnet, standard creat de ASHRAE, în timp ce în UE el este folosit numai la nivel de management. Pentru utilizarea BACnet la sistemele de management ale clădirilor sunt necesare protocoalele Ethernet şi TCP/IP. Din punctul de vedere al suportului fizic al reţelelor, majoritatea protocoalelor de comunicaţie sunt compatibile cu toate mediile, variind doar viteza de trafic a datelor: cablu cu patru conductoare din cupru (2 perechi torsadate), fibră optică, linii de alimentare cu energie electrică, unde radio (wireless), cablu coaxial etc. În alegerea acestora trebuie ţinută seama de: costurile de achiziţie, instalare şi punere în funcţiune, siguranţa transmiterii datelor, eliminarea perturbaţiilor şi înlăturarea erorilor logice, viteza necesară de transmitere a datelor, distanţele şi poziţia topologică a participanţilor etc. Software-ul utilizat la nivel de management este compatibil cu platformele Windows şi/sau MAC OS (MACintosh Operating System). Interfaţa grafică a acestuia permite controlul şi monitorizarea diferitelor aplicaţii simultan, fiind de tip multitask. Structura grafică a interfeţei este piramidală. Prin accesare continuă a sistemului acesta se desface în 84

85 Capitolul 3 Conceptul Building Management System (BMS) subsisteme. Funcţionarea echipamentelor şi instalaţiilor este prezentată schematic pentru a uşura munca utilizatorului, ca în figura 3-2. camera supraveghere incuietoare electromagnetica Sala de sedinte buton sonerie detector fum contact magnetic cifru acces Scara acces Hol intrare Birou secretara Birou 1 Birou 2 Birou 3 Birou 4 Figura 3-2 Exemplu de interfaţă cu utilizatorul Facilităţile oferite de software sunt diverse, cele mai importante fiind: managementul reţelei prin comunicaţia on-line cu controlerele şi alte dispozitive dotate cu module de comunicaţie, achiziţia în timp real a datelor şi generarea de rapoarte ce includ istorice de evenimente, gestionarea alarmelor, configurarea şi exploatarea bazelor de date prin algoritmi de procesare etc. Software-ul alocă o adresă de tip text pentru fiecare dispozitiv din reţeaua de comunicaţie (controler, PC, periferice), astfel încât mesajele de alarmă localizează cu precizie defecţiunea. În configurarea mesajelor de alarmă se introduc comentarii destinate operatorului, în funcţie de nivelul de acces, prin care se indică acestuia ce măsuri să întreprindă (ce servicii de intervenţie să apeleze, ce sisteme să elimine din funcţiune, ce formulare să completeze etc.) 3.4 Strategii de management energetic Strategiile de management implementate în cadrul unui sistem BMS diferă de la producător la producător, însă o parte dintre acestea sunt esenţiale şi se regăsesc în 85

86 majoritatea situaţiilor. Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Între sistemul de iluminat artificial şi cel natural trebuie să existe concordanţă. Nivelul de iluminare artificial interior şi exterior trebuie să varieze automat în funcţie de cel natural. În acelaşi timp funcţionarea corpurilor de iluminat se corelează cu senzorii de prezenţă. Lipsa ocupanţilor unei încăperi trebuie să reducă nivelul de iluminare sau după caz, întreruperea funcţionării sistemului de iluminat. În cazul instalaţiilor electrice de forţă este necesară o monitorizare permanentă a consumurilor de energie activă şi reactivă. Pe perioada consumurilor de vârf, când cantitatea de energie reactivă este crescută, trebuie luate măsuri pentru ameliorarea factorului de putere prin cuplarea automată a bateriilor de condensatoare. O cotă parte importantă a consumului electric o constituie funcţionarea lifturilor. Motoarele lifturilor şi ale scărilor rulante folosesc electronică de putere, apărând astfel inevitabilele armonici de curent care reduc valoarea factorului de putere. 3.5 Principalele sisteme BMS existente pe piaţă În tabelul următor sunt prezentate mai multe sisteme BMS, informaţiile fiind luate de pe site-urile producătorilor. Acestea se referă la denumirea sistemului de management, la software-ul folosit şi la tipurile de comunicaţii utilizate la cele două niveluri. La secţiunea controlere sunt enumerate cele mai importante. În România exista o serie de firme care comercializează, unele proiectează şi montează instalaţii de BMS. Instalaţiile pornesc de la pachete simple care utilizează un releu crepuscular care, în funcţie de iluminatul din mediul ambiant, alimentează sau întrerupe circuitul surselor de lumină, la utilizarea unor relee electronice monostabile care alimentează sursa de lumină în funcţie de prezenţă (COELCO, HAGER), la cele wireless care folosesc transmisii radio la 868 MHz - sistemul EasySens la care transmisia de date se face prin standardul EnOcean care permite combinaţia de senzori şi receptoare produse de diferite firme. Producător Sistem BMS Management Automatizare Software BMS Controllere ASI Monitor ASI 7540, ASI8040, ASI ASI Controls TCP/IP ASI Bus ASI Virtual expert ASI Delta Seriile DSC,DAC, ORCA BACNet IP BACNet MS/TP ORCA View Controls DLC,DFM Distech EC-NET TCP/IP LON, Modbus EC-NET supervizor EC-8, EC 67, EC Tabel 3:1 Informaţii BMS

87 Capitolul 3 Conceptul Building Management System (BMS) Controls Honeywell SymmetrE Ethernet TCP/IP LON, C-BUS EBI, XBS Seria Excel 5000 Invensys I/A Series Ethernet TCP/IP LON, BACNet I/A Series Enterprise Seriile UNC, Micronet, Server MNB Johnson Seriile LN, Metasys BACNet IP LON Metasys Controls Micronet,MNB KMC KMD Digital Controls System BACNet IP BACNet MS/TP OSA-5000 Seriile KMD Moeller XConfort EIB EIB Home Manager Module I/O tip EIB Talon Ethernet TCP/IP LON Talon WorkSTATION Seria Raptor, Predator Siemens Module Instabus I/O de Instabus EIB EIB ETS Software cuplare Schneider TAC Vista Ethernet TCP/IP LON Tac Vista Seria XENTA Astfel modulele receptoare pot să primească şi să evalueze atât telegrame emise de senzorii Thermokon cât şi de întreruptoarele pentru iluminat PEHA (emiterea de unde radio este obţinută prin efect piezoelectric). Receptoarele sunt echipate cu interfeţe LON sau RS 485. Pentru controlul şi vizualizarea unor instalaţii de mică complexitate poate fi utilizat aparatul Touch Panel cu ecran LCD de 5,7 (PRATCO). Protocoalele deschise permit utilizarea echipamentelor indiferent de producător. International Standard Organisation (ISO) a elaborat Modelul de Referinţă OSI -Open Systems Interconection pentru transmisia de date între calculatoare, reţele şi procese. Standardele pentru reţelele de comunicaţii cele mai utilizate sunt: LON (Local Operating Network), BACNet (Building Automation Control Network) şi EIB (European Installation Bus). Achiziţia datelor, conversia acestora în semnale numerice şi transmiterea la controlere se face cu aparate şi echipamente caracteristice sistemului corect firmei care produce asemenea aparatură [12]. De exemplu la sistemul Honeywell sunt utilizate controlere tip EXCEL, iar comunicaţia se realizează prin intermediul unor module de tip XFL 521 B ce au câte opt intrări analogice. Comunicaţia se face prin cablul de comunicaţie LON-BUS ce utilizează protocolul de comunicaţie LONTalk. La nivelul controlerului se efectuează vizualizare, gestiunea datelor şi transmiterea datelor la nivelul ierarhic superior. Firme care se ocupă de sisteme pentru managementul clădirilor cu realizări remarcabile sunt: Moeller-Electric cu : sistemul xcomfort-locuinţa confortabilă în care trebuie amintit pachetul EasyDim, ce asigură controlul iluminatului ambiental şi pachetul Easy Play, care asigură controlul şi comanda iluminatului şi prizelor; sistemul xcommand în loc de chei şi cartele magnetice utilizează identificarea prin amprente; Casa inteligenta XClever home. O alta firma cu o prezenţă de subliniat este Schneider - România cu T.A.C. system şi Clipsal C-Bus; Aplicaţii ale BMS în hoteluri -Impact Electrocom; Societatea de Inginerie Sisteme (SIS) a realizat un BMS la ASIROM Timişoara; Compania Trident Production din Timişoara are o serie de produse şi soluţii tehnice personalizate atât 87

88 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii pentru locuinţe cât şi pentru clădiri publice, comerciale şi industriale DEMCO, FROSYS şi altele. Sunt utilizate aparate şi echipamente de la Honeywell, Johnson Control, Rockwel Automation, Moeller, Schneider, Legrand, Siemens etc. Sunt firme care au agremente tehnice pentru comercializarea de aparate de automatizare necesare instalaţiilor de tip BMS [55]. 3.6 Aspecte legate de viitor Ca urmare a apariţiei în decembrie 2004 a standardului PrEn W122 Calculation methods for energy efficiency improvements by the application systems,(metode de calcul pentru îmbunătăţirea eficienţei energetice a clădirilor prin utilizarea sistemelor de automatizare integrate) elaborate de Comitetul Tehnic CEN/TC 247 din cadrul Comisiei Europene pentru Standardizare Automatizarea, Conducerea şi Managementul Clădirilor propus în prezent spre adoptare, rezultă necesitatea introducerii sistemelor de automatizare integrate în clădiri respectiv a BMS - clădiri inteligente prin care se poate obţine o utilizare eficientă a energiei. Evident că gradul de inteligenta proiectat al BMS pentru o clădire respectiv sistemele de automatizare integrate aferente vor rezulta dintr-un calcul tehnicoeconomic. Elaborarea standardului a fost realizată pe baza mandatului M 343 al Comisiei Europene şi al Asociaţiei Europene de Liber Schimb Comercial şi urmează Directiva UE 2002/91/CE cu privire la performanţele energetice ale clădirilor. În afară de prefaţa şi introducere, standardul are şase capitole: Scop Normative utilizate Termeni şi definiţii Impactul Sistemelor de Automatizare şi Control a Clădirii (SACC) şi a Managementului Tehnic al Clădirii (MTC) asupra performanţelor energetice a clădirilor. Contribuţia SACC şi MTC asupra performanţelor energetice a clădirilor Calculul impactului SACC şi MTC asupra clădirii. Apariţia standardului PrEn W122, arată necesitatea prevederii în clădiri a sistemelor de automatizare integrate BMS care contribuie în mod semnificativ la creşterea eficienţei energetice a clădirilor, acestea acţionând în spiritul Legii nr. 372/2005. Recunoaşterea necesitaţii utilizării în clădiri a sistemelor de automatizare integrate şi a 88

89 Capitolul 3 Conceptul Building Management System (BMS) beneficiilor asociate acestora este și rezultatul utilizării metodelor de calcul pentru determinarea creşterii eficienţei energetice a clădirilor. Prin utilizarea acestor sisteme se contribuie semnificativ la creşterea utilizării eficiente a energiei în clădiri. Totodată menţionăm necesitatea de a se ţine seama şi de Legea privind utilizarea eficientă a energiei electrice 199/2000, precum şi de Legea energiei electrice 318/2003. De remarcat că o secţiune este dedicată clădirilor de locuit inteligente pentru confortul şi siguranţa utilizatorilor unde este acordată o atenţie deosebită siguranţei, respectiv sistemelor de securitate din care fac parte şi sistemele de supraveghere şi alarmare la incendiu. Chiar dacă toate sistemele unei clădiri o fac să fie funcţională, să asigure utilizarea eficientă a energiei într-un mediu confortabil, dacă nu este prevăzută cu sisteme de securitate, ea este ca un automobil care nu este prevăzut cu sisteme de protecţie. 3.7 Concluzii La nivel mondial se pune tot mai imperativ problema economisirii de energie. Un raport al Agenţiei Internaţionale de Energie (IEA) arată că potenţialul de economisire a energiei electrice în Europa de Est este de 40% din totalul consumului. Se apreciază că în aproximativ 90% din societăţile româneşti nu există o persoană responsabilă cu eficienţa energetică. Pe linia economisirii de energie, la noi în ţară a fost promulgată în anul 2000 Legea nr.199 privind utilizarea eficientă a energiei electrice şi ca urmare a Directivei 2002/91/CE a Parlamentului European din a fost promulgate la Legea nr.372 privind Performanţa energetică a clădirilor. Performanţa energetică a clădirilor este legată şi de dotarea clădirii cu un sistem propriu al fluxurilor energetice şi informaţionale care să-şi adapteze comportamentul în sensul utilizării eficiente a energiei în condiţii de securitate şi mediu confortabil printr-un sistem tehnologic adecvat. Dotarea clădirilor cu un sistem propriu de management Building Management Systems (BMS) devine tot mai actuală. Un sistem BMS este pasul următor în dezvoltarea reţelelor de automatizare. BMS reprezintă un sistem de maangement. Un astfel de sistem nu este necesar în cazul sistemelor de dimensiuni reduse cum ar fi automatizarea unei locuinţe. În acest caz un sistem BMS aduce economii energetice mici, principala sa utilizare este de a spori confortul şi securitatea prin mesajele de informare pe care acesta le poate trimite. Totuşi, acesta devine indispensabil în cazul reţelelor răspândite pe arii extinse sau împărţite pe segmente separate care nu comunică între ele. În astfel de cazuri, monitorizarea şi controlul funcţionării instalaţiei, 89

90 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii managementul acesteia, devine imposibil de realizat fără un sistem BMS. Datorita nivelului înalt la care se implementează un sistem BMS şi a puterii de calcul de care un asemenea sistem dispune, acesta poate furniza informaţii special adaptate către echipele de intervenţie în caz de incendiu, sau către alţi operatori de servicii care trebuie să intervină rapid şi nu trebuie sau nu au timp pentru a studia caracteristicile clădirii. 90

91 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare 4.1 Standarde şi protocoale de comunicaţie O instalaţie clasică de supraveghere şi alarmare funcţionează ca un sistem care culege informaţia de la o sursă (detector) o transmite la centrul de comandă unde este analizată şi pe baza acestei informaţii se ia o decizie, o acţiune (alarmă, se porneşte instalaţia de stingere, se semnalizează defect). Centrala de incendiu trebuie să analizeze o mulţime de stări primite de la dispozitive şi să poată face diferenţa între acestea. În plus detectoarele, centrala şi celelalte dispozitive pot proveni de la producători diferiţi şi trebuie să lucreze împreună, să vorbească aceeaşi limbă. Această sarcină o îndeplineşte protocolul de comunicaţie. Un protocol de comunicaţie reprezintă un set de reguli bine stabilite prin care se normează modul cum se reprezintă şi cum se transmite informaţia, modul cum se face autentificarea informaţiei dar şi modul cum se face detectarea erorilor ce pot apărea la transmiterea informaţiei pe canalul de comunicaţie. În esenţă, un protocol de comunicaţie stabileşte nişte reguli ce trebuie urmate de participanţii la conexiune pentru a putea face posibilă comunicaţia. Rolul unui protocol de comunicaţie este de a asigura că informaţia ajunge la destinatar la timp şi că transmiterea informaţiei se face fără erori sau că aceste erori sunt detectate. Rareori este folosit un singur protocol, de cele mai multe ori sunt folosite stive, suite sau familii de protocoale, fiecare protocol adresând o problemă specifică de comunicaţie. Exemple de astfel de stive de protocoale sunt: TCP/IP (Transmission control Protocol/Internet Protocol), OSI (Open Systems Interconnection), UPnP (Universal Plug and Play), iscsi, IPX/SPX, AppleTalk, DECNet şi altele [111], [115] Modelul de referinţă OSI Modelul de referinţă de bază pentru interconectarea sistemelor deschise (Open Systems Interconnection Basic Reference Model) este o descriere abstractă bazată pe straturi folosită la proiectarea protocoalelor de comunicaţie. Acest model de referinţa a fost creat de OSI (Open Systems Interconnection [77]), corp al ISO, ca un efort de a standardiza protocoalele de comunicaţie folosite în Internet şi de a le înlocui cu protocoale noi. Deşi acest proiect a 91

92 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii eşuat, modelul de referinţă OSI este folosit pentru prezentarea arhitecturii reţelelor şi a protocoalelor de comunicaţie şi pentru a face mai uşor înţeles modul în care este transmisă şi primită informaţia. Principiile pe care a fost creat acest model rămân valabile şi sunt folosite la proiectarea protocoalelor noi de comunicaţii, dar nu în condiţiile rigide şi stricte prevăzute de modelul OSI. Modelul OSI a influenţat dezvoltarea reţelei Internet. Modelul OSI este un model alcătuit din şapte straturi sau niveluri: Aplicaţie, Prezentare, Sesiune, Transport, Reţea, Legături de date şi stratul Fizic [78], [77]. Straturile sunt organizate ierarhic; fiecare strat îndeplineşte un anumit set de funcţii, oferă servicii pentru stratul imediat superior şi primeşte de asemenea servicii din partea stratului imediat inferior. Informaţia pentru a fi transmisă trebuie să parcurgă succesiv toate nivelurile începând cu nivelul cel mai de sus. La primire informaţia este reconstituită parcurgând în ordine inversă toate straturile. În continuare sunt prezentate straturile şi funcţiile pe care le îndeplineşte fiecare [115]: Nivelul 7 Aplicaţie este o interfaţă ce oferă servicii de comunicaţie în reţea proceselor, programului ce rulează pe sistem şi care vrea să transmită informaţii. Acest strat oferă servicii ca transferul de fişiere, mesagerie şi altele, dar aceste servicii nu pot fi folosite direct de către utilizatori ci prin intermediul unor aplicaţii specializate pentru transfer de fişiere sau mesagerie. Nivelul aplicaţie controlează mediul în care se execută aplicaţiile şi pune la dispoziţia acestora servicii de comunicare ca identificarea partenerilor de comunicaţie, autentificarea lor, determinarea disponibilităţii acestora, sincronizarea aplicaţiilor care comunică, stabilirea responsabilităţii, modul de tratarea a erorilor, transferul informaţiei. Stratul Aplicaţie trimite cereri pentru stratul Prezentare. Exemple de protocoale la nivelul aplicaţie sunt: FTP (File Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), Modbus, HTTP, SSH, şi altele. Nivelul 6 Prezentare are rolul de a transforma informaţia într-un format înţeles de toţi participanţii la comunicaţie. Acest nivel este responsabil de codificarea datelor în funcţie de caracteristicile maşinilor care comunică (comunicare între un sistem Unix şi un sistem Windows/DOS). Tot nivelul prezentare ar trebui să realizeze şi operaţii de criptare/decriptare şi compresie/decompresie a datelor. Spre exemplu stratul prezentare ar putea converti un fişier codificat EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) într-un fişier codificat ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Nivelul 5 Sesiune este responsabil cu stabilirea, menţinerea, gestionarea şi închiderea conexiunilor între aplicaţii. Permite stabilirea de comun acord a caracteristicilor 92

93 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare şi a sincronizării dialogului, oferă controlul comunicaţiei între aplicaţii. Nivelul 4 Transport realizează segmentarea şi asigură transferul fiabil al datelor între participanţii la comunicaţie. Acest strat furnizează controlul erorilor şi controlul fluxului de date între două puncte terminale ale comunicaţiei, asigurând de asemenea şi succesiunea corectă a datelor. Nivelul Transport realizează segmentarea/de-segmentarea datelor şi poate ţine evidenţa segmentelor care nu ajung la destinaţie pentru a le re-transmite. Acest nivel asigură nivelurilor superioare o interfaţă independentă de tipul reţelei utilizate. Cele mai cunoscute protocoale de acest tip sunt: TCP (Transmission Control Protocol) şi UDP (User Datagram Protocol). Nivelul 3 Reţea determină calea cea mai scurtă de a ajunge la destinaţie. Acest strat este responsabil cu transferul unor secvenţe de date de mărime variabilă, numite datagrame, de la sursă la destinaţie prin intermediul uneia sau a mai multor reţele. Tot nivelul reţea este responsabil de menţinerea calităţii serviciului (timp de răspuns, lăţime de bandă, etc.) pe care o cere nivelul transport. Acest strat fragmentează informaţia în datagrame suficient de mici încât să fie acceptate de mediul fizic de transport şi o reasamblează la destinaţie. Se ocupă de asemenea de ruta pe care o urmează datagramele în reţea şi de raportarea erorilor de trimitere. Tot aici apar şi adresele logice folosite de fiecare dispozitiv din reţea. La acest nivel operează routerele dintr-o reţea ethernet. Cel mai cunoscut protocol din acest nivel este protocolul IPv4 (Internet Protocol versiunea 4) şi mai nou Ipv6 (Internet Protocol versiunea 6). Alte protocoale de nivel 3 sunt ICMP (Internet Control Message Protocol), IGMP (Internet Group Management Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange) şi altele. Nivelul 2 Legături de date acest strat asigură dirijarea adreselor fizice, stabileşte topologia reţelelor, corectează erorile de transmitere apărute la nivelul fizic, realizând o comunicare corectă între două noduri adiacente ale reţelei. Mecanismul utilizat în acest scop este împărţirea biţilor în cadre (frame), cărora le sunt adăugate informaţii de control. Cadrele sunt transmise individual, putând fi verificate şi confirmate de către receptor. Alte funcţii ale nivelului se referă la fluxul de date (astfel încât transmiţătorul să nu furnizeze date mai rapid decât le poate accepta receptorul) şi la gestiunea legăturii (stabilirea conexiunii, controlul schimbului de date şi desfiinţarea conexiunii). La acest nivel lucrează switch-urile din reţelele LAN. Exemple de protocoale de nivel 2 sunt IEEE (Ethernet), IEEE (Token Ring), PPP (Point to Point Protocol). Nivelul 1 Fizic are rolul de a transmite datele de la un calculator la altul prin intermediul unui mediu fizic. La acest nivel protocolul precizează modulaţii, codări, sincronizări la nivel de bit. Un standard pentru acest nivel trebuie să precizeze următoarele 93

94 tipuri de caracteristici: Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Mecanice: numărul şi aşezarea pinilor, forma şi dimensiunile conectorilor. Electrice: modulaţia, codarea folosită, lungimea maximă a liniei de comunicaţie, lăţimea de bandă maximă. Procedurale: succesiunea operaţiilor pentru activarea unui serviciu (cum se iniţiază şi cum se opreşte comunicaţia). Funcţionale: funcţia îndeplinită de fiecare pin. Acest strat include standardele Ethernet, Bluetooth, FDDI (Fiber Distributed Data Interface), IEE (wireless), cablu coaxial şi altele. Nivelul fizic se preocupă cu modul în care un dispozitiv comunică cu mediul (cablul) prin care se transmite informaţia (cum să pună şi cum să primească informaţia), spre deosebire de nivelul de legături de date care tratează comunicarea dintre un dispozitiv şi mai multe dispozitive. Alte exemple de protocoale de nivelul 1 sunt ITU-T V.24 (protocolul folosit de modem) şi EIA-232, interfaţa serială [34], [75]. Nivelul fizic stabileşte parametrii la care se desfăşoară comunicaţia, parametrii ca viteza de comunicare şi distanţa maximă la care se poate face transmisia. Figura 4-1 Modelul de referinţă OSI Nivelurile superioare ale modelului de referinţă OSI tratează probleme legate de interfaţa cu aplicaţiile şi sunt implementate în general doar ca software. Pe de altă parte, nivelurile inferioare se ocupă de problemele legate de transmiterea informaţiei prin diversele 94

95 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare medii de comunicaţie şi sunt implementate în hardware, având uneori şi componente software (firmware). Este necesar să se cunoască modul şi procedeele prin care se realizează comunicaţia în reţea între mai multe dispozitive deoarece există foarte multe familii de protocoale de comunicaţie şi nu orice protocol (sau familie) este potrivit sau poate fi utilizat pentru un anumit scop. De asemenea protocoalele de comunicaţie impun limitări în ceea ce priveşte posibilitatea şi parametrii în care se realizează comunicarea: viteza de transfer, distanţe maxime, tipuri de elemente de legătură necesare şi modul în care acestea trebuiesc montate (fibra optică nu poate fi îndoită foarte mult, cablurile trebuiesc ecranate prin unele medii, etc.) Clasificarea protocoalelor de comunicaţie [13], [59], [90]: Se pot clasifica în: 1. Protocoale de comunicaţie orientate către automatizarea proceselor: Profibus (Process Field Bus) PROFINET IO Modbus RTU sau ASCII, Modbus-NET, Modbus/TCP CIP (Common Industrial Protocol) Interbus 2. Protocoale de comunicaţie orientate către automatizarea clădirilor: BACnet LonTalk Konnex C-Bus Zigbee Z-wave Modbus RTU/ASCII Modbus/TCP 3. Protocoale de comunicaţie orientate către automatizarea staţiilor: DNP3 IEC_61850 IEC_

96 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii CEN (Comitetul European pentru Standardizare) defineşte o schemă ierarhică pentru clasificarea protocoalelor folosite în automatizare. Conform acestei ierarhii, fiecare protocol este încadrat într-unul din nivelurile: Nivelul de management (Management Level) Nivelul de automatizare (Automation Level) Nivelul industrial, al senzorilor şi actuatorilor (Field level) Figura 4-2 Schema ierarhică CEN și diferite protocoale de comunicaţie Protocolul Modbus Protocolul Modbus este un protocol de comunicaţii seriale publicat în 1979 de către compania Modicon. Protocolul a fost conceput pentru comunicaţia cu automatele programabile dar a devenit standardul cel mai utilizat în mediul industrial (se foloseşte Modbus pentru aproximativ 40% din comunicaţiile industriale) datorită următoarelor avantaje [90]: este open source şi foarte bine documentat este relativ simplu de implementat nu necesită hardware dedicat 96

97 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare Protocolul BACnet Protocolul BACnet este un protocol folosit pentru automatizarea şi controlul clădirilor inteligente dezvoltat de ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers şi a fost aprobat ca standard ASHRAE/ANSI 135 (American National Standards Institute) în 1995 şi ca standard ISO în anul 2003 [10] [11]. Tot în anul 2003 a fost publicat şi standardul BSR/ASHRAE Metoda de testare a conformităţii cu standardul BACnet, metodă folosită pentru determinarea respectării conformităţii cu stnadardul a produselor [6], [7]. BACnet poate fi utilizat pentru monitorizarea şi controlul instalaţiilor de încălzire, ventilare, iluminat, aer condiţionat, controlul accesului, instalaţii de detecţie şi stingere a incendiilor. Protocolul BACnet defineşte Obiecte asupra cărora se poate acţiona prin intermediul serviciilor. Serviciile sunt folosite pentru comunicaţia dintre dispozitive. Dispozitivele folosesc servicii ca Who-Is (cine este), I-Am (eu sunt), Who-Has (cine are) şi I-Have (eu am) pentru a căuta alte dispozitive şi obiecte ce deţin resursa dorită şi apoi sunt folosite servicii ca Read-Property (citeşte proprietatea) şi Write-Property (scrie proprietatea) pentru citirea/scrierea informaţiilor [7]. Printre obiectele definite de standard sunt: Analog Input, Analog Output, Analog Value, Binary Input, Binary Output, Binary Value, Multi-State Input, Multi-State Output, Calendar, Event-Enrollement, File, Notification-Class, Group, Loop, Program, Shedule, Command şi Device. Pentru transferul informaţiei prin mediile de comunicaţie, BACnet poate folosi diverse protocoale standardizate, peste mai multe medii fizice (diferite tipuri de cabluri, fibră optică, unde radio) [6]. Acesta poate folosi protocoale ca PTP (Point-to-Point Punct-la-Punct) şi poate comunica prin intermediul liniilor telefonice (prin protocolul V.32bis sau V.42 folosit de modemuri) sau conexiuni prin cablul serial folosind protocolul (EIA-232). Folosind acest 97

98 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii protocol, dispozitivele BACnet pot comunica între ele cu viteze de până la 56Kbps. Figura 4-3 Echivalenţa între nivelurile BACnet și nivelurile OSI Un alt protocol folosit este MS/TP (master slave/token passing) implementat peste protocolul EIA-485 care îi permite să atingă viteze de până la 76Kbps. Acest protocol este folosit unde se doreşte un control centralizat deoarece un dispozitiv nu poate comunica, decât dacă primeşte marca de la unitatea MASTER, el neputând avea iniţiativă indiferent de condiţiile pe care le detectează. BACnet poate folosi de asemenea şi protocolul ARCNET (ANSI/ATA 878.1) pentru transferul informaţiilor. Acest protocol poate utiliza cablul torsadat ecranat (STP -Shielded Twisted Pair), cablu coaxial sau fibră optică şi comunică la viteze de 150Kbps, 2.5Mbps şi 7.5Mbps. Dacă se utilizează BACnet peste mediul Ethernet atunci comunicaţia se face la vitezele suportate de acest standard: 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, prin cablu coaxial, cablu torsadat sau fibra optică. BACnet poate fi utilizat şi peste protocolul LonTalk. LonTalk este un protocol proprietar dezvoltat de Corporaţia Echelon şi necesită hardware specializat [8]. Comunicaţia prin intermediul BACnet [7] Protocolul BACnet a fost proiectat într-o manieră deschisă, flexibilă, orientată pe obiecte ce permite interoperabilitatea uşoară a dispozitivelor aparţinând diverşilor producători. Modalitatea de definire orientată spre obiecte a protocolului se traduce prin faptul că datele sunt reprezentate prin obiecte care dispun de proprietăţi. Aceste proprietăţi pot fi accesate acţionând asupra lor prin intermediul serviciilor. Obiectele Obiectele sunt folosite pentru reprezentarea tuturor informaţiilor. Un obiect poate 98

99 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare reprezenta o intrare sau o ieşire analogică, gruparea logică a unor puncte care îndeplinesc o funcţie etc. Fiecare obiect are un identificator folosit pentru identificarea acestuia în cadrul sistemului. De asemenea fiecare obiect este alcătuit dintr-un număr de proprietăţi prin intermediul cărora poate fi monitorizat sau controlat. Fiecare obiect are unele proprietăţi care sunt necesare, obligatorii, iar altele care sunt opţionale. Spre exemplu, un obiect asociat unui termometru (intrare analogică) care măsoară temperatura are ca proprietate obligatorie valoarea temperaturii într-o încăpere, iar pe lângă aceasta poate avea unitatea de măsură în care se măsoară temperatura (grade Celsius sau Fahrenheit), tipul dispozitivului care măsoară temperatura (termometru cu termistor de 10kΩ) şi alte proprietăţi cum ar fi o proprietate ce descriere ce face obiectul (măsoară temperatura într-o încăpere). Tabel 4:1 Reprezentarea unui obiect BACnet Object_Name Space Temp Object_Type ANALOGUE INPUT Present_Value 72.3 Status_Flag Out-of-service High_Limit 78.0 Low_Limit 68.0 Proprietăţile Proprietăţile sunt modul prin care sunt controlate obiectele mediul BACnet. Proprietăţile pot fi citite iar unele pot fi şi scrise. Standardul defineşte 123 de proprietăţi, dintre care trei proprietăţi sunt definite pentru fiecare obiect. Aceste proprietăţi sunt numele obiectului (Object-name), identificatorul obiectului (Object-identifier) şi tipul obiectului (Object-type). Serviciile Un serviciu reprezintă citirea sau scrierea unei proprietăţi, modalitate prin care se monitorizează şi se controlează obiectele şi implicit procesele. Serviciile sunt folosite de dispozitive pentru a obţine informaţii de la celelalte dispozitive, pentru a comanda un dispozitiv să facă o anumită acţiune sau anunţă alte dispozitivă că s-a produs un experiment. În BACnet sunt specificate un număr de 32 de servicii dintre care serviciul de citire a proprietăţii (Read-property) trebuie implementat obligatoriu în fiecare dispozitiv. Avantajele utilizării protocolului BACnet sunt [6]: nu este dependent de un producător (standard european, ISO şi ANSI); utilizează tehnologii deja existente în infrastructură (Ethernet,modem, conexiuni 99

100 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii seriale); flexibilitate în alegerea mediului de comunicaţie (cablu, linii telefonice, reţele radio, fibră optică); poate fi extins prin definirea de noi obiecte, proprietăţi sau servicii; interoperabilitatea dispozitivelor de la mai mulţi producători; preţ scăzut de investiţie; oferă scalabilitate (poate fi utilizate atât în medii mici cât şi în instalaţii mari); poate fi folosit împreună cu dispozitive de la alţi producători; Aplicaţii [8]: controlul instalaţiilor de încălzire, ventilare şi de aer condiţionat; automatizarea instalaţiilor de iluminat; pentru instalaţii de securitate şi controlul accesului; instalaţii de detecţie şi stingere a incendiilor; instalaţii pentru controlul utilităţilor; Protocolul LonTalk LonTalk este un protocol creat de Corporaţia Echelon pentru automatizare în industrie, automatizarea clădirilor (iluminat, încălzire, aer-condiţionat, etc.) şi a mijloacelor de transport, reprezintă un mecanism prin care dispozitivele inteligente pot face schimb de informaţii de control şi de stare. LonTalk a fost acceptat ca standard ANSI şi standard european EN şi face parte dintr-o platformă tehnologică pentru reţea numită LonWorks [60]. LonTalk este implementat ca soluţie hardware, sub formă de cipuri de comunicare în reţea care implementează protocolul, disponibile doar de la distribuitorii oficiali. Aceste cipuri, care se găsesc în fiecare nod LonWorks, sunt folosite şi pentru a executa aplicaţiile pentru automatizare. Principalele caracteristici ale protocolului sunt [61], [116]: Suportă multiple medii de acces cipul ne este dependent de mediul fizic folosit pentru comunicare. Protocolul poate folosii ca medii de comunicare diverse, cum ar fi: cablu torsadat, linii electrice de tensiune, raze infraroşii, cablu coaxial, fibră 100

101 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare optică şi unde radio. Permite mai multe canale de comunicaţie un canal reprezintă un mediu fizic de transport al informaţiei. O reţea este alcătuită din mai multe canale, iar comunicarea între două canale se poate face prin intermediul unui router. Routerul este alcătuit din două unităţi de acces la reţea, ceea ce permite crearea unor reţele eterogene, formate din mai multe medii fizice de comunicaţie (spre exemplu cablu şi radiofrecvenţa) sau permite optimizarea locală a traficului prin dirijarea optimă a telegramelor. Vitezele de comunicare suportate de standard sunt: 0.6, 1.2, 2.4, 4.9, 9.8, 19.5, 39.1, 78.1, 156.3, 312.5, 625 şi 1250 kbits/s, iar mărimea maximă a unui pachet este de 255 octeţi. Limita de adresare reprezintă numărul maxim de noduri care pot fi într-o reţea LonTalk. Nodurile LonTalk sunt organizate în domenii, care pot conţine maxim 255 de subreţele, fiecare subreţea putând conţine până la 127 de noduri. Domeniile pot avea un identificator de 0, 1, 3 sau 6 octeţi lungime. Numărul maxim de noduri dintr-un domeniu este de 127x255 = Fiecare nod poate face parte din două domenii şi poate funcţiona ca o poartă între domenii. Un alt mod de organizare al nodurilor se poate realiza prin intermediul grupurilor. Nodurile care formează un grup pot face parte din subreţele diferite sau pot comunica prin medii diferite. Un nod poate aparţine la maxim 15 grupuri. Folosind modul de adresare pe grup, mai multe noduri pot primi informaţii prin intermediul unui singur mesaj pe reţea şi de asemenea se reduce cantitatea de informaţie, deoarece nu se mai transmit adresele tuturor nodurilor. Servicii pentru mesaje protocolul oferă patru tipuri de bază de servicii pentru mesaje, grupate în: o Servicii cu confirmare la ambele capete: Confirmare (Acknowledged) (ACKD) atunci când un mesaj este trimis la un nod sau un grup de noduri şi se aşteaptă confirmare de la fiecare nod în parte. Dacă nu se primeşte confirmarea într-un timp stabilit, se re-încearcă trimiterea pachetului. Numărul de re-încercări şi timpul de aşteptare pot fi stabilite de utilizator. Confirmările sunt trimise de către procesorul de reţea fără intervenţia aplicaţiei. Cerere/Răspuns (Request/Response) (REQUEST) atunci când se 101

102 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii trimit cereri la noduri sau la grupuri de noduri şi se aşteaptă confirmarea, dar cererea este procesată de softul aplicaţiei. o Servicii fără confirmare: Repetat (Repeated) (UNACKD_RPT) atunci când se trimite un mesaj la un nod sau un grup de mai multe ori, dar nu se aşteaptă nici un răspuns. Fără confirmare (Unacknowledge) (UNACKD) când se trimite un mesaj la un nod sau la un grup de noduri fără să se aştepte răspuns. Acest serviciu se foloseşte atunci când se doreşte atingerea vitezelor maxime de comunicaţie sau când aplicaţia nu este sensibilă la pierderea unui mesaj. Autentificarea protocolul LonTalk are implementată o facilitate numită mesaje autentificate. Utilizând această facilitate, un dispozitiv care a primit un mesaj autentificat poate verifica dacă dispozitivul sursă este autorizat să emită mesaje. Acest mecanism este folosit pentru a preveni accesul sau controlul neautorizat la aplicaţiile care rulează în nodurile unui mediu LonTalk. Autentificarea se face pe bază de chei criptografice de 48 de biţi distribuite, la momentul instalării, pe domeniu, fiecărui nod. Autentificarea are loc doar dacă ambele dispozitive, şi cel care trimite şi cel care primeşte au aceeaşi cheie. Asigurarea priorităţii se face pentru a îmbunătăţi timpul de răspuns al pachetelor critice. Asigurarea priorităţii se realizează prin stabilirea unor intervale de timp pentru pachetele cu prioritate mare care sunt transmise prin canalul de comunicaţie. Evitarea coliziunilor LonTalk foloseşte un algoritm eficient de evitare a coliziunilor care are proprietatea că se poate folosi întreaga capacitate a canalului de comunicaţie şi în cazul în care reţeaua este încărcată, fără a se reduce volumului de trafic datorită excesului de coliziuni. Protocolul LonTalk există sub formă de: microprocesor pentru uz general soluţie care implementează părţile superioare ale protocolului ca software şi cel puţin până la nivelul Legături de date sub formă hardware. cipul Neuron nivelurile de la 2 (Legături de date) la 6 (Prezentare) sunt implementate în hardware şi firmware, iar stratul Aplicaţie ca software ce rulează 102

103 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare pe procesorul de pe cip sau pe un alt procesor. LonTalk oferă o foarte bună interoperabilitate între dispozitive deoarece acestea implementează tot protocolul şi nu există nici un avantaj dacă se implementează doar o parte a protocolului [61]. Variabilele de reţea reprezintă o modalitate prin care LonTalk face informaţia disponibilă în reţea într-o manieră facilă. Variabilele de reţea pot reţine valori ale mărimilor fizice: masă, lungime, temperatură, tensiune, timp; mărimi întregi sau numere reale cu virgulă mobilă sau fixă; enumerări, sau structuri complexe. Fiecare dispozitiv conţine, într-o memorie non-volatilă, o imagine a configuraţiei reţelei, care include tabel cu domenii, tabel cu adrese (apartenenţa la grup, adresele destinaţie). Aceste informaţii pot fi modificate prin intermediul mesajelor de administrarea a reţelei. Adresarea în LonTalk se poate face în mai multe feluri [61] : (domeniu, sub-reţea, nod) (domeniu, sub-reţea, Neuron_ID) (domeniu, grup, membru) adresarea de Grup În funcţie de tipul de adresare, numărul maxim de dispozitive dintr-un domeniu este de 2 15, dar se pot utiliza mai multe domenii pentru a permite mai multe noduri. Un domeniu LonTalk formează o reţea virtuală. LonTalk nu permite comunicaţia directă între domenii, acest lucru este posibil doar dacă se utilizează dispozitive poartă. Domeniul este de asemenea şi unitatea de management si administrare. Administratorul unui domeniu este responsabil cu atribuirea adreselor de grup şi cu împărţirea în sub-reţele a domeniului. Sub-reţeaua LonTalk este a doua componentă a unei adrese şi reprezintă o mulţime de maxim 127 de noduri dintr-un domeniu. O subreţea se poate întinde pe mai multe canale. Un nod (dispozitiv) poate face parte din maxim două sub-reţele, care trebuie să fie în două domenii diferite. Când se întâmplă acest lucru, nodul va avea un număr pentru fiecare sub-reţea din care face parte. 103

104 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Fiecare nod LonTalk are atribuit la fabricare un Neuron_ID. Neuron_ID este un număr ce identifică în mod unic dispozitivul în lume. Un nod LonTalk neconfigurat nu are o altă adresă decât Neuron_ID. Acest nod citeşte toate pachetele şi răspunde la toate cele care conţin ca destinaţie Neuron_ID-ul său. Protocolul LonTalk permite de asemenea şi adresarea folosind grupuri. Un grup identifică în mod unic într-un domeniu, o mulţime de noduri. În interiorul grupului, nodurile sunt identificate printr-un număr, numărul de membru. Un nod poate face parte din maxim 15 grupuri. Adresarea prin grupuri permite comunicaţia tip multicast (unul către mai mulţi). Figura 4-4 O rețea LonTalk Protocolul KNX KNX este un protocol de comunicare în reţea standardizat (EN50090 şi ISO/IEC 14543) folosit pentru automatizarea clădirilor inteligente. KNX a luat fiinţă în urma convergenţei a trei standarde europene: European Home Systems Protocol (EHS), BatiBUS şi European Installation Bus (EIB) şi este în prezent dezvoltat şi administrat de Asociaţia Konnex [53]. KNX a fost proiectat pentru a fi independent de platforma hardware şi pentru a putea fi controlat atât de calculatoare PC cât şi de micro-controlere de 8 biţi ceea ce permite o flexibilitate foarte mare. Dispozitivele KNX sunt fie senzori, fie actuatoari. Avantajele utilizării protocolului KNX sunt : 104

105 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare Interoperabilitatea între echipamentele de la diferiţi producători Calitatea produselor KNX este asigurată de Asociaţia Konnex prin certificarea produselor şi condiţionarea producătorilor de dispozitive KNX de a îndeplini cerinţele ISO 9001 şi cerinţele EN (standardul european pentru sisteme electronice pentru clădiri şi locuinţe) Funcţionalitate independentă de producător KNX este un standard deschis, conţine funcţii pentru cele mai întâlnite aplicaţii pentru automatizarea clădirilor şi locuinţelor. Noi funcţionalităţi sunt propuse de Comisia tehnică şi apoi sunt analizate pentru aprobare de o comisie de interoperabilitate (comisiile sunt formate din reprezentanţi de la fiecare membru al Asociaţiei Konnex) Medii de comunicare variate KNX poate comunica prin următoarele medii [54]: cablul torsadat sunt două moduri de comunicare: o TP-0 cu viteza de 4800 biţi/s, preluat de la BatiBUS. Dispozitivele KNX pot coexista cu dispozitivele BatiBUS pe aceeaşi linie, dar nu pot comunica între ele. o TP-1 cu viteza de 9600 biţi/s, preluat de la EIB. Dispozitivele KNX pot opera şi comunica cu dispozitivele EIB aflate pe aceeaşi linie. Linii de tensiune sunt de asemenea definite două moduri de comunicare: o PL-110 comunicare prin linii de tensiune, 110kHz, la o viteză de 1200 biţi/s, mod preluat de la EIB. Dispozitivele EIB şi cele KNX PL110 pot opera şi comunica între ele pe aceeaşi reţea de distribuţie. o PL-132 comunicare prin linii de tensiune, 132kHz, la 2400 biţi/s, mod preluat de la EHS. Dispozitivele KNX PL132 pot opera pe aceeaşi linie cu dispozitivele EHS 1.3a dar nu pot comunica decât cu un convertor de protocol care va fi incorporat într-un model de dispozitive KNX. Unde radio comunicaţia prin unde radio se face în banda de 868 MHz, nu a fost preluată de la niciunul din cele trei standarde şi permite viteze de 38,4 kbiţi/s. Ethernet permite încapsularea cadrelor KNX în cadre IP. Principiul care stă la baza proiectării KNX este că acest standard a fost astfel conceput încât să fie total independent de platforma hardware pe care rulează sau de arhitectura 105

106 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii procesorului. Acest lucru permite o mare flexibilitate producătorilor, deoarece în funcţie de aplicaţiile ce se doreşte a fi rulate, dispozitivele KNX pot fi echipate cu procesoare pe 8 biţi şi 5 kb memorie RAM, sau procesoare pe 16, 32 biţi sau pot fi chiar computere foarte puternice. O altă facilitate pusă la dispoziţie este Modul de configurare al dispozitivelor. Standardul prevede trei moduri de configurare pentru dispozitivele KNX [53]: Modul S sau Modul Sistem (S-mode/System mode) Acest mod permite cel mai mare grad de flexibilitate deoarece dispozitivele care sunt în modul sistem nu sunt programate, nu au nici un comportament implicit. Pentru a le putea utiliza, acestea trebuiesc programate de către un specialist utilizând o platformă software cum ar fi ETS. Modul E sau Modul uşor (E-mode/Easy mode) Dispozitivele în modul E sunt preprogramate şi pot fi instalate de către personal ce posedă cunoştinţe de bază în instalarea produselor KNX. Faţă de dispozitivele S, acestea oferă o funcţionalitate limitată deoarece sunt pre-programate şi au o listă cu parametrii pe care utilizatorul poate să-i modifice pentru a-şi satisface nevoile. Modul A sau Modul Automat (A-mode/Automatic mode) În acest mod, dispozitivele se configurează singure, comunicând cu alte dispozitive aflate în modul A de configurare şi pot fi instalate cu uşurinţă de către utilizator. Acestea au un set fixat de parametrii şi conţin instrucţiunile necesare pentru a comunica cu alte dispozitive şi sunt destinate pentru a fi utilizate în locuinţe. Unele dispozitive KNX suportă mai multe moduri de configurare, spre exemplu atât modul S cât şi modul E. O reţea KNX, numită şi domeniu, poate avea maxim 15 zone (sau linii principale). Fiecare zonă poate fi împărţită la rândul ei în 16 linii, care pot conţine 255 dispozitive. Spaţiul total de adresare este de (255x16)x = dispozitive, dar numărul total de dispozitive ce pot fi conectate împreună depinde şi de mediul fizic prin care se face comunicaţia. Lungimea maximă a unei linii în cazul folosirii cablului torsadat este de 1 km. Distanţa maximă recomandată între două dispozitive este de 700 m, iar distanţa între un dispozitiv şi sursa de alimentare este de maxim 350 m. Protocolul permite o dublă adresare, una folosind adresa individuală a dispozitivului, adresă dată sub forma zonă.linie.dispozitiv şi o adresare folosind grupuri de comunicare. Adresarea cu grupuri este de tipul multicast (o sursă, mai mulţi receptori), deoarece la un 106

107 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare grup pot adera mai multe dispozitive. Spaţiul de adresare pentru acest tip de adresare este de 16 biţi şi astfel se pot aloca până la adrese. Funcţionarea KNX O reţea KNX este alcătuită din senzori şi actuatori [53]. Senzorul de lumină detectează scăderea intensităţii luminoase în încăpere sub o anumită valoare prestabilită şi trimite o telegramă pentru a anunţa producerea acestui eveniment. Toate dispozitivele primesc această telegramă, dar doar cele cărora le este destinată acţionează conform noilor parametrii ai mediului. Acesta este un exemplu simplu de sistem distribuit. Dispozitivele nu răspund nici unui alt dispozitiv stăpân. Toate echipamentele sunt inteligente şi pot lua singure decizii Figura 4-5 Funcţionarea KNX conform programării efectuate la instalare, sau ulterior după cerinţele utilizatorilor Protocolul OPC Un caz aparte îl constituie protocolul OPC. Acesta este un protocol de nivel înalt şi are o caracteristică ce îl deosebeşte de celelalte protocoale prin faptul că acesta se comportă ca un pod între aplicaţii şi dispozitivele de la diverşi producători, astfel încât aplicaţia nu trebuie să cunoască detaliile de implementare ale fiecărui protocol în parte. OPC reprezintă o suită de specificaţii de acces la informaţii, folosite în domeniul automatizării, prin care se oferă dezvoltatorilor de aplicaţii o infrastructură unică prin care pot 107

108 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii comunica cu echipamentele de automatizare, indiferent de producătorul sau de protocolul utilizat de acestea. OPC este dezvoltat de către OPC Foundation şi înseamnă open connectivity (conectivitate deschisă) [1]. OPC este bazat pe arhitectura Microsoft COM (Component Object Model) şi DCOM (Ditributed COM) şi defineşte un set de obiecte, interfeţe şi metode care sunt folosite în controlul şi monitorizarea proceselor tehnologice şi în cazul instalaţiilor de automatizare pentru a facilita interoperabilitatea între diferitele standarde de comunicare. Ca arhitectură, OPC este proiectat într-o manieră client-server. Serverul OPC este folosit pentru accesul la reţeaua de comunicare a dispozitivelor de automatizare (bus). Acesta are implementat driverul de acces la bus şi ascultă toate mesajele vehiculate în reţea. O aplicaţie care comunică cu serverul OPC se numeşte client OPC. Un client OPC monitorizează şi controlează dispozitivele pentru automatizare prin intermediul serverului. Aplicaţia client nu trebuie să cunoască decât modul de comunicare cu serverul. Acest lucru prezintă multiple avantaje deoarece dezvoltatorii de software de control trebuie să cunoască decât interfaţa de acces la server, care este unică şi nu depinde de protocolul de automatizare folosit. Mai mult, această interfaţă rămâne aceeaşi, indiferent de schimbările apărute în protocolul de comunicaţie sau chiar dacă acesta se schimbă. Dacă se trece la un alt protocol, spre exemplu se trece de al KNX la LonTalk sau BACnet, trebuie schimbat doar driverul sau serverul OPC, astfel încât acesta să poată accesa busul, dar maniera de interacţiune cu serverul rămâne la fel. Acest lucru duce la o scădere a timpului de dezvoltare a aplicaţiilor (prin refolosirea celor deja create) şi permite concentrarea asupra caracteristicilor importante şi necesare pe care aceasta trebuie să le îndeplinească. Tot acest lucru permite atingerea unei calităţi superioare a produselor deoarece aplicaţiile şi produsele sunt construite o singură dată şi apoi sunt îmbunătăţite şi verificate constant. Există mai multe seturi de specificaţii OPC, unele finalizate, altele în curs de finalizare [76]. Acestea sunt: OPC Data Access Această specificaţie tratează problema transferului în timp real a informaţilor de la automate programabile, senzori şi alte echipamente către dispozitivele de control şi dispozitivele HMI (Human Machine Interface). OPC Alarm and Events Spre deosebire de OPC Data Access care oferă accesul în mod continuu la date, acest set de specificaţii filtrează datele şi transmite mai departe doar mesajele de 108

109 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare alarmă sau producerea unor evenimente în sistem (acţiuni ale operatorului, mesaje de informare, de audit, alarme de proces şi altele) OPC Data exchange Specificaţii ce tratează comunicaţia de date între servere OPC (de obicei prin medii Ethernet). Acest lucru permite printre altele interoperabilitatea între diverşi producători de servere OPC, configurarea de la distanţă şi de asemenea servicii de diagnostic, monitorizare şi administrare a serverelor OPC. OPC Security Este setul de specificaţii care stabileşte modul de acces la serverele OPC. Serverele OPC manipulează informaţii care dacă nu sunt actualizate corespunzător pot determina apariţia unor consecinţe nedorite în desfăşurarea proceselor controlate. OPC Security se ocupă cu accesul clienţilor la datele furnizate de un server OPC pentru a proteja împotriva modificării neautorizate a parametrilor proceselor tehnologice. OPC Historical Data Access Oferă, într-un mod uniform, accesul la date de proces arhivate, date care nu sunt citite în timp real, ci sunt stocate în fişiere sau baze de date. OPC Unified Architecture Reprezintă un nou set de specificaţii care nu sunt bazate pe tehnologiile COM/DCOM ale Microsoft şi permite implementarea OPC pe sisteme non- Microsoft şi sisteme embeded (cu procesor şi memorie limitată, de mici dimensiuni). Aceste specificaţii pot fi implementate în Java, C sau pe platforma Microsoft.NET, eliminând necesitatea existenţei unei platforme Microsoft, şi combină funcţionalitatea deja existentă în serverele OPC cu tehnologii noi cum ar fi XML, servicii Web. OPC permite accesul la datele provenite din automatizarea proceselor sau a clădirilor şi facilitează dezvoltarea uşoară a aplicaţiilor de vizualizare şi control a acestor sisteme. Acest lucru permite de asemenea dezvoltarea unor sisteme de vizualizare şi de control generice, independente de tipul protocolului folosit pentru automatizare., ceea ce conduce la posibilitatea clientului de a alege sistemul de vizualizare care se potriveşte cel mai bine pentru nevoile sale fără să se preocupe dacă acest sistem cunoaşte protocolul folosit pentru automatizare. Un alt avantaj îl reprezintă faptul că un server OPC poate şti mai multe 109

110 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii protocoale de comunicare şi poate fi astfel utilizat pe mai multe reţele de automatizare oferind în acest fel un acces uniform şi transparent la toate resursele din sistem. Figura 4-6 Locul OPC în automatizarea clădirilor Pentru ca dispozitivele fabricate de producători diferiţi să poată comunica între ele este necesar un protocol de comunicaţie deschis, independent de producător şi standardizat. OPC are aceste caracteristici şi de accea este utilizat din ce în ce mai des, în special în medii eterogene ce utilizează tehnologii şi echipamente de la mai mulţi producători. 110

111 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare 4.2 Topologia reţelelor de comunicaţie Topologia reţelelor se ocupă cu studierea modului de aranjare a nodurilor şi legăturilor dintre elementele constituente ale reţelelor, studiază modul de conectare al elementelor. Topologia poate fi analizată la mai multe niveluri: fizic, logic, la nivel de conexiune, la nivel de organizare. Spre exemplu, în cazul reţelelor de dispozitive de comunicare pe lângă topologia fizică (a dispozitivelor legate între ele prin cabluri) mai poate exista şi una logică, la nivelul legăturilor ce se formează în urma comunicării. Din punct de vedere al fluxului informaţional între noduri avem topologia logică a reţelei, iar din punct de vedere al legăturilor fizice avem topologia fizică. Într-o reţea cele două topologii pot coincide, dar acest lucru nu este obligatoriu [30]. Topologia se studiază folosind teoria grafurilor, fiecare dispozitiv reprezentând un nod, iar legătura dintre două dispozitive care comunică direct reprezintă muchea. De obicei se utilizează grafuri neorientate, deoarece de cele mai multe ori informaţia poate circula în ambele sensuri. Un alt aspect este acela că topologia unei reţele nu ţine cont de distanţele dintre noduri, de ratele de transfer [71]. Deoarece senzorii şi actuatorii sunt de cele mai multe ori împrăştiaţi pe o suprafaţă mare, acest tip de reţele se numeşte reţea distribuită [80] Topologii de bază În urma studiului s-au evidenţiat câteva topologii de bază. Acestea pot fi combinate pentru a forma topologii mai complexe, numite topologii hibrid [71], [35]. Topologiile de bază sunt: magistrală inel stea reţea/graf arborescentă 111

112 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 4-7 Topologii de bază Topologia magistrală Topologia magistrală sau bus poate fi prezentă sub două forme: Magistrală liniară Este topologia în care toate nodurile sunt conectate de-a lungul unui singur mediu de comunicaţie comun, care prezintă două capete. Informaţia transmisă de un nod este recepţionată aproape simultan de către toate nodurile. De obicei mediul de comunicaţie prezintă izolatori la ambele capete, care au rolul de a împiedica fenomenul de reflexie al semnalului. Magistrală distribuită Această topologie se remarcă prin faptul că toate nodurile sunt conectate de-a lungul unui mediu de comunicaţie comun, dar care prezintă mai multe capete. Capetele sunt create prin adăugarea de noi ramuri la mediul comun de comunicaţie. Aceasta se deosebeşte de topologia arborescentă prin faptul că nu prezintă un nod central,rădăcină. 112

113 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare Topologia Inel Această topologie se obţine atunci când fiecare nod este conectat la alte două noduri, iar primul si ultimul nod sunt conectate unul la celălalt, formând un inel. Topologia inel prezintă unele avantaje foarte importante cum ar fi faptul că se creează un mediu de comunicare redundant, în care nu există coliziuni. O variantă a acestei topologii este cea cu inel dublu, în care se folosesc două inele, astfel încât dacă se întrerupe un punct în reţea, acest lucru să nu întrerupă comunicaţia Topologia stea În topologia stea, fiecare nod este conectat la un dispozitiv (nod) central care permite comunicaţia între dispozitive atâta timp cât el funcţionează corespunzător. Acest lucru constituie şi punctul slab al topologiei; dacă se defectează nodul central, nu mai este posibilă comunicaţia. Mai există topologia stea extinsă, în care nodul central este înlocuit cu noduri subcentrale Topologia arborescentă Topologia arborescentă sau ierarhizată este asemănătoare cu topologia stea, cu diferenţa că aceasta nu are un nod central. În topologia arborescentă, există un nod rădăcină, la nivelul cel mai înalt din ierarhie, la care se conectează unul sau mai multe noduri, care formează al doilea nivel. Fiecare din aceste noduri pot avea la rândul lor alte noduri subordonate. Dacă elementul rădăcină este scos din funcţie atunci reţeaua nu mai funcţionează Topologia reţea Sunt două forme ale acestei topologii: Topologia reţea completă În această topologie fiecare nod este legat la toate celelalte noduri. Această topologie prezintă redundanţa cea mai ridicată. Dacă oricare dintre legături este întreruptă, comunicaţia dintre două noduri va putea fi efectuată pe o rută ocolitoare, prin intermediul unui alt nod. Acest lucru face posibilă comunicaţia simultană între oricare două noduri. Datorită costurilor 113

114 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii ridicate necesare implementării unei reţele complete, acestea se realizează doar când este vorba de un număr redus de dispozitive care necesită siguranţă maximă în funcţionare. Topologia reţea parţială În această topologie doar unele noduri sunt legate la cel puţin un altul. Acest lucru permite o redundanţă sporită la costuri mai reduse decât cele necesare utilizării unei topologii reţea completă. În condiţii normale, într-o asemenea reţea informaţia este transmisă pe drumul cel mai scurt şi parcurge o rută ocolitoare doar dacă apare un defect pe acea rută. Un alt mod de a privi reţelele de comunicare este din punctul centralizării sau descentralizării acestora. Sistemele centralizate sunt sistemele în care informaţia şi funcţiunile sistemului sunt concentrate într-un singur nod. Aceste sisteme sunt cele cu arhitectură client-server, din punct de vedere al topologiei, topologii centralizate sunt cea stea şi cea arborescentă. În sistemele descentralizate fiecare nod are drepturi egale cu celelalte noduri, iar scoaterea din funcţiune a unui nod nu determină scoaterea din funcţiune a întregii reţele. Avantajele oferite de diversele topologii se pot analiza prin prisma îndeplinirii unor parametrii [36], [115]: Posibilitatea de administrare ţine cont de dificultatea întâmpinată la menţinerea sistemului în stare de funcţionare. Sistemele mari, complexe au nevoi de administrare crescute. Aceste sisteme sunt în general dificil de actualizat, de reparat în cazul apariţiei unei defecţiuni, etc. Sistemele centralizate sunt mult mai uşor de administrat decât cele descentralizate, deoarece informaţia rezidă într-un singur loc. Coerenţa informaţiei cât de sigură este informaţia care circulă în reţea şi cât de corectă este această informaţie. Alte aspecte ale coerenţei informaţiei sunt consistenţa acesteia, dacă sursa acesteia poate fi verificată. Extensibilitate faptul că un sistem poate fi mărit uşor la nevoie, că se pot adăuga sau elimina uşor nodurile, reprezintă un factor important. Securitatea cât de uşor poate fi preluat controlul asupra reţelei de către o persoană neautorizată, cât de uşor pot fi introduse în reţea informaţii false, sau cât de uşor poate fi folosită reţeaua în alte scopuri decât a fost ea construită. Scalabilitate cât de mult poate creşte o asemenea reţea şi cât de bine scalează, cât de bine să păstrează performanţele odată cu creşterea acesteia. În general, sistemele descentralizate scalează mult mai bine decât sistemele centralizate. Un tip aparte de topologie este topologia Punct-la-Punct. Acest tip de topologie apare 114

115 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare atunci când comunicaţia are loc între doar două dispozitive legate direct unul de celălalt Topologia LonTalk Protocolul LonTalk poate utiliza pentru comunicaţia între noduri diverse medii fizice. Un nod poate fi conectat la orice mediu, dacă acesta are posibilităţile hardware şi firmware necesare. Protocolul LonTalk suportă separarea logică a reţelelor. Acest lucru înseamnă că mai multe reţele pot împărţi acelaşi mediu fizic de comunicaţie. O reţea logică este numită domeniu. Un domeniu formează o reţea distribuită de noduri, comunicarea între oricare două noduri este posibilă prin unul din cele trei moduri de adresare. Protocolul permite de asemenea utilizarea adreselor de grup, un nod putând fi membru al mai multor grupuri [61] Topologia BACnet Topologia unei reţele BACnet depinde de mediul fizic peste care acesta este utilizat. Dacă este utilizat peste mediul Ethernet, pot fi utilizate topologiile pe care acest tip de mediu le permite (magistrală, arborescentă, stea, etc.). Comunicaţia între dispozitive se face pe baza identificatorilor, dispozitivele formând o reţea distribuită [7] Topologia KNX Standardul KNX permite utilizarea următoarelor tipuri de topologii: magistrală, arborescentă şi stea. Standardul nu permite utilizarea topologiei inel. Aceste topologii pot fi combinate în funcţie de necesităţi. Topologia arborescentă este avantajoasă în cazul instalării unor reţele de mari dimensiuni ce conţin un număr mare de dispozitive. O reţea KNX poate conţine şi un dispozitiv numit cuplor. Cuplorul este un dispozitiv care conectează între ele linii sau segmente. Acestea pot avea mai multe funcţionalităţi: repetor, punte, router, filtru de pachete pentru optimizarea traficului, protecţie firewall, etc. Din punct de vedere logic, o reţea KNX are o topologie descentralizată, este o reţea distribuită, deoarece orice dispozitiv poate comunica cu oricare altul, utilizând fie adresa unică, fie adresa de grup [53]. 115

116 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii 4.3 Sisteme automate de achiziţie a datelor, conducere şi supervizare a proceselor SCADA este acronimul de la Supervisory Control and Data Aquisition (monitorizare, control şi achiziţii de date) şi desemnează un sistem care pentru monitorizarea şi controlul proceselor industriale, de infrastructură sau a unor staţii [20] [94]. Un sistem SCADA realizează controlul de supervizare prin care se comandă unor dispozitive menţinerea procesului la valori cât mai apropiate de cele de referinţă. Componenţa de bază a unui sistem SCADA este următoarea [31]: o interfaţă HMI (Human Machine Interface) [44] sau o interfaţă om-maşină un sistem de supervizare dispozitive RTU (Remote Terminal Units unităţi terminale comandate la distanţă) [91] sau PLC (Programmable Logic Controller unităţi logice de control programabile, automate programabile) [89] infrastructură de comunicaţii Dispozitivele PLC şi RTU se găsesc în imediata apropiere a procesului tehnologi şi au rolul de a achiziţiona informaţii cu privire la desfăşurarea acestuia. Aceste date sunt trimise prin intermediul interfeţei de comunicaţii către sistemul de supervizare. Sistemul de supervizare prezintă datele apoi către interfaţa HMI din punctul de comandă şi control responsabil cu monitorizarea procesului. Datele trebuiesc prezentate într-o formă care să permită utilizatorului să ia o decizie cât mai bună într-un timp cât mai scurt. Sistemele SCADA sunt în general organizate ca baze de date în care informaţia este actualizată în timp real. Informaţia este reprezentată de nişte puncte ale procesului (datapoint) [21], [57], [63]. Punctele de proces pot fi: hard dacă au corespondent o mărime fizică măsurată a procesului soft dacă reprezintă rezultatul unor valori calculate. Elemente prezente într-un sistem SCADA sunt: senzorul dispozitiv care măsoară o mărime (fizică, chimică) şi pe care o converteşte într-o valoare digitală actuator dispozitiv care poate produce mişcarea controlată pentru a acţiona un mecanism. 116

117 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare Interfaţa HMI Este un echipament prin intermediul căruia operatorul uman poate vizualiza datele şi poate controla procesul supervizat. O interfaţă om-maşină este de obicei un software specializat care trebuie[44]: să prezinte datele achiziţionate într-o formă cât mai accesibilă operatorului uman să permită asocierea unor reprezentări grafice cu valoarea unor parametri ai sistemului să genereze rapoarte complexe cu privire la evoluţia procesului sau rapoarte cu caracter economic De cele mai multe ori interfaţa HMI este legată la baza de date a sistemului ceea ce-i permite să facă preziceri asupra stării procesului, administrarea, diagnosticarea, etc. Forma grafică este una schematică care imită de obicei schema de funcţionare a instalaţiei sau procesului controlat. Un element important al acestor interfeţe este alarma. O alarmă reprezintă o semnalizare digitală care poate avea starea normală, atunci când procesul funcţionează normal sau starea de alarmă, atunci când sunt îndeplinite condiţiile pentru activarea acesteia. Odată cu aprinderea semnalizării, se pot trimite atenţionări SMS sau . Dispozitivele RTU Unităţile terminale comandate la distanţă este elementul de legătură cu echipamentul fizic. În mod normal un RTU transformă semnalele electrice ale echipamentului (de închidere/deschidere ale unui întrerupător, valoarea presiunii, curentului, a tensiunii, etc.) în semnal digital. De asemenea un RTU poate să controleze dispozitivele prin convertirea semnalului digital în semnal electric pentru închiderea unui întrerupător, reglarea vitezei de pompare, etc. Dispozitivele PLC Un automat programabil este un dispozitiv care prezintă un număr de intrări şi un număr de ieşiri digitale şi analogice şi care poate pe baza unui program să sintetizeze orice funcţie de transfer între intrări şi ieşiri [81]. Sistemul de supervizare Prin termenul de sistem de supervizare se înţelege toate echipamentele (hardware şi software) responsabile de achiziţia de date de la PLC-uri şi RTU-uri şi sistemele HMI din camera de comandă. Infrastructura de comunicaţii Sistemele SCADA clasice folosesc pentru a comunica echipamente radio, conexiuni 117

118 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii seriale sau conexiuni prin modemuri. Pentru distanţe mari se foloseşte comunicaţia prin fibră optică. La nivelul PLC şi RTU se folosesc diverse protocoale de comunicaţie specifice echipamentelor de automatizare. Un protocol de comunicaţie ce a câştigat teren în ultimul timp în domeniul sistemelor SCADA este OPC, deoarece acest software oferă posibilitatea comunicaţiei cu dispozitive care nu au fost concepute pentru a face parte dintr-o reţea industrială. 4.4 Concluzii Protocoalele de comunicaţie folosite în instalaţiile de automatizare sunt în general destinate transmiterii de date de dimensiuni reduse, cu latenţă scăzută, prin medii ce suportă viteze de transmisie relativ mici. Caracteristicile acestora au fost influenţate de domeniul pentru care au fost proiectate pentru a fi utilizate. Astfel, sunt protocoale destinate pentru automatizarea proceselor, în industria transporturilor (auto, feroviar, aerian, nautic), automatizarea clădirilor, etc. Deşi majoritatea protocoalelor tratate nu sunt limitate la un singur domeniu şi pot fi utilizate cu succes în mai multe domenii din cele enumerate şi chiar în altele, ele se pretează (datorită uneltelor dezvoltate, echipamentelor disponibile, a experienţei anterioare) pentru a fi utilizate îndeosebi într-un anumit domeniu. Echipamentele de automatizare folosesc protocolul de comunicaţie pe care producătorul a ales să-l implementeze. Construcţia instalaţiilor de automatizare este influenţată de tehnologia aleasă pentru implementarea soluţiei de supraveghere şi alarmare. Tehnologia influenţează modul de conectare al dispozitivelor, numărul maxim de dispozitive ce pot fi interconectate pe un segment, topologia reţelei (modul de interconectare al segmentelor). În funcţie de mărimea şi configuraţia instalaţiei de supraveghere şi alarmare, topologia poate avea un impact deosebit asupra performanţei reţelei de comunicaţie, care trebuie să facă faţă cerinţelor de comunicare atât în condiţii normale cât mai ales în situaţia apariţiei unui eveniment deosebit. De asemenea tehnologia influenţează şi alegerea software-ului de monitorizare şi control. Cele mai multe companii care dezvoltă echipamente pentru instalaţii de automatizare, produc de asemenea şi software-ul pentru vizualizare. Aceasta se supune principiilor şi oferă funcționalitatea pe care proiectantul o doreşte. Deşi cele mai mult pachete software oferite de producătorii de echipamente sunt configurabile, în sensul că se pot adapta 118

119 Capitolul 4 Concepţia reţelelor pentru instalaţiile de supraveghere şi alarmare foarte uşor cerinţelor utilizatorului, acestea rămân legate de tehnologia de automatizare furnizată de aceştia. Există de asemenea şi pachete software oferite de producători independenţi, nelegate de o tehnologie anume, care pot fi utilizate cu mai multe tipuri de echipamente. Acestea sunt utile îndeosebi când se foloseşte o soluţie hibrid alcătuită din echipament de la mai mulţi producători. Fiecare protocol de comunicaţie are avantajele şi dezavantajele sale. În final, în cazul soluţiilor complexe ce dispun de foarte multe dispozitive răspândite pe o arie foarte mare performanţa sistemului este influenţată foarte mult de modul cum a fost gândită şi implementată soluţia. 119

120

121 Capitolul 5 Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului 5 Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului 5.1 Echiparea tehnică a clădirilor cu instalaţii de protecţie împotriva incendiilor Majoritatea clădirilor moderne dispun de cel puţin un tip de instalaţie de supraveghere şi/sau protecţie la incendiu. Aceste instalaţii se pot clasifica în funcţie de rolul şi funcţia pe care acestea o îndeplinesc în asigurarea securităţii la incendiu, astfel [10]: Instalaţii cu rol în preîntâmpinarea şi limitarea propagării incendiilor o Instalaţii de detectare şi semnalizare a incendiilor o Instalaţii pentru evacuarea fumului şi gazelor fierbinţi Instalaţii pentru limitarea şi stingerea incendiului o Instalaţii de protecţie cu perdele de apă o Instalaţii de răcire o Instalaţii de stingere ultra-rapidă După modul de acţionare/funcţionare, aceste instalaţii pot fi: cu acţionare manuală cu acţionare automată cu acţionare manuală şi/sau automată Analizate din punct de vedere al substanţelor folosite pentru stingere, instalaţiile se clasifică în [10]: Instalaţii de stingere cu apă o Instalaţii de hidranţi de incendiu (interiori şi exteriori) o Instalaţii cu sprinklere o Instalaţii cu drencere o Instalaţii cu apă pulverizată o Instalaţii cu ceaţă de apă Instalaţii de stingere cu spumă 121

122 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Instalaţii de stingere cu gaze inerte o Dioxid de carbon o Azot o Argon o Inergen o FM-200 Instalaţii de stingere cu aerosoli Instalaţii de stingere cu pulberi Instalaţii de stingere cu abur Echiparea clădirilor cu sisteme şi instalaţii pentru prevenirea şi stingerea incendiilor se face în funcţie de: Destinaţia şi importanţa clădirii Numărul de persoane Mărimea şi geometria clădirii Rezistenţa şi comportarea la foc a clădirii şi a elementelor componente Valoarea bunurilor depozitate Criteriile ce trebuiesc urmărite la alegerea tipului de instalaţie pentru protecţia la incendiu sunt: Pentru instalaţiile de detectare şi semnalizare a incendiilor: o categoria de construcţie conform Regulamentului aprobat prin HGR nr. 766/1997 o caracteristicile incendiului în fază incipientă o mărimea suprafeţelor de protejat o posibilităţile de propagare a incendiului o parametrii care trebuie supravegheaţi (dinamic sau static) o parametrii mediului ambiant o asigurarea timpilor operativi stabiliţi prin scenarii de securitate la incendiu. Pentru instalaţii de stingere a incendiilor: o Categoria de importanţă a construcţiei o Caracteristicile constructive (suprafaţa construită, volum, regimul de înălţime) o Numărul de persoane care se pot afla simultan în interiorul construcţiei 122

123 Capitolul 5 Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului o Destinaţia construcţiei o Amplasarea construcţiei o Comportarea la foc a construcţiei o Caracteristicile materialelor utilizate (densitatea sarcinii termice, clasele de periculozitate, proprietăţi fizico-chimice, riscul de incendiu, modul de depozitare al materialelor) Pentru dispozitive de evacuare a fumului şi gazelor fierbinţi: o Densitatea sarcinii termice o Suprafaţa spaţiului prevăzut cu astfel de dispozitive o Existenţa de zone vitrate sau goluri în pereţii exteriori ai construcţiei 5.2 Sisteme şi instalaţii de evacuare a fumului şi gazelor fierbinţi Sistemele pentru evacuarea fumului şi gazelor fierbinţi (desfumare) se instalează în încăperi pentru a asigura, în caz de incendiu, menţinerea vizibilităţii căilor de evacuare şi de intervenţie, evitarea intoxicării oamenilor cu produse de ardere, facilitând acţiunea eficientă a echipelor de intervenţie şi evacuarea în condiţii de siguranţă a echipelor de intervenţie. Desfumarea se asigură prin goluri practicate în acoperiş sau în treimea superioară a închiderilor perimetrale. Din punct de vedere al modalităţii de realizare, aceasta se poate efectua prin tiraj natural sau prin tiraj mecanic (organizat). Evacuarea fumului şi gazelor fierbinţi se realizează prin sisteme alcătuite din dispozitive de evacuare şi ecrane verticale coborâte sub tavan sau acoperiş [72]. Un sistem de evacuare mecanică a fumului şi gazelor trebuie să respecte următoarele condiţii: Ecranele C0 (CA1) vor fi dispuse sub plafon, conform prevederilor specifice evacuării prin tiraj natural; Vor fi prevăzute guri de evacuare a fumului şi gazelor la o distanţă de maxim 320m; Debitul unei guri de evacuare va fi de cel puţin 1 m 3 /2 pentru 100 m 2 delimitaţi, iar pentru încăpere va fi de minim 1,5 m 3 /s; La un ventilator pot fi racordate maxim două volume delimitate de ecrane, iar debitul ventilatorului poate fi redus la debitul necesar celui mai mare volum racordat; Introducerea aerului se poate realiza mecanic sau natural prin partea inferioară. 123

124 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii În cazul utilizării sistemelor de dispozitive şi ecrane pentru evacuarea gazelor fierbinţi, nu mai este obligatorie prevederea dispozitivelor de evacuare a fumului (desfumare). Deschiderea automată a dispozitivelor de evacuare a fumului şi a gazelor fierbinţi, în caz de incendiu, se poate face individual sau în grup. În clădirile de producţie şi depozitare prevăzute cu instalaţii automate de stingere, acţionarea automată a dispozitivelor de evacuare a fumului şi gazelor fierbinţi trebuie să se facă după declanşarea instalaţiilor de stingere. Când acţionarea manuală nu se poate face din apropierea dispozitivelor de evacuare (trape, ferestre etc.) iar centralizarea comenzilor nu este justificată tehnic, se admite ca acestea să nu fie prevăzute cu acţionare manuală. În construcţiile prevăzute cu luminatoare, evacuarea gazelor fierbinţi se asigură, obligatoriu, prin ochiuri mobile ale acestora, care să îndeplinească condiţiile dispozitivelor de evacuare a gazelor fierbinţi. La clădirile de producţie şi depozitare etajate, evacuarea fumului şi gazelor fierbinţi se asigură separat pentru fiecare nivel, iar canalele respective care traversează alte niveluri vor avea pereţii C0 (CA1) cu rezistenţa la foc de cel puţin 1 oră. Ecranele vor coborî sub plafon aşa fel încât marginea lor inferioară să se afle, de regulă, cât mai jos, dar cel puţin la 0,50m sub plafon. În încăperi cu plafoane suspendate, continuitatea golurilor dintre acestea şi planşeul de rezistenţă trebuie întreruptă în dreptul ecranelor, cu material C0 (CA1). Ecranele vor fi astfel alcătuite şi dispuse încât să realizeze o casetare a spaţiului de sub acoperiş. Fiecare casetă va fi prevăzută cu cel puţin un dispozitiv de evacuare a gazelor fierbinţi. Dispunerea ecranelor se face, de regulă, pe latura elementelor de rezistenţă din zona riscului potenţial de incendiu Elemente generale de echipare Clădirile de producţie şi depozitare ne-compartimentate, cu aria liberă de peste m 2, se echipează cu sisteme şi instalaţii de evacuare în exterior a fumului şi gazelor fierbinţi, în scopul asigurării condiţiilor de evacuare a utilizatorilor şi a folosirii mijloacelor de intervenţie la stingere precum şi de limitare a propagării incendiilor. Evacuarea fumului şi gazelor fierbinţi se asigură prin tirajul natural organizat, sau prin ventilare mecanică, realizând circulaţia aerului în spaţiul considerat şi evacuarea fumului în 124

125 Capitolul 5 Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului raport cu aerul introdus, fie prin diferenţe de presiuni între spaţiul protejat şi cel imediat pus în depresiune, fie printr-o combinaţie a celor două procedee [67]. Canalele (sau ghenele) pentru desfumare trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: secţiunea să fie cel puţin egală cu suprafaţa liberă a gurilor de evacuare ale unui nivel al construcţiei, la care sunt racordate; raportul dintre laturile secţiunii canalelor să nu fie mai mare de 2; canalele (ghenele) să fie realizate din materiale C0 (CA1), etanşe la foc minimum 15min; atunci când canalele (ghenele) pentru evacuarea fumului traversează încăperi cu alte destinaţii decât cele pentru care sunt prevăzute, vor avea aceeaşi rezistenţă la foc cu a pereţilor sau planşeelor care delimitează destinaţia respectivă; canalele principale colectoare vor fi verticale, fiind admise deviaţii de maximum 2%; lungimile racordurilor orizontale ale canalelor de evacuare a fumului, între guri şi ghenele verticale, vor fi cât mai scurte posibil. Golurile (gurile) de introducere (admisie) a aerului şi cele de evacuare a fumului se repartizează alternat, distribuindu-se cât mai uniform în spaţiul protejat, încât să se asigure circulaţia aerului şi evacuarea fumului, Evacuarea fumului se asigură prin goluri în acoperiş sau pereţi. Introducerile de aer se pot asigura prin: goluri (guri) practicate în faţade; uşile încăperilor care se desfumează, practicate în pereţii exteriori ai construcţiei; încăperi sau coridoare în suprapresiune, ori care sunt bine aerisite; scări neînchise în case de scări; goluri (guri) de introducere, racordate sau nu la canale şi ghene. Dispozitivele de protecţie (obturare) a golurilor de introducere sau evacuare, trebuie realizate cu acţionare automată sau manuală. Acţionarea automată a dispozitivelor de protecţie va fi întotdeauna dublată de comandă manuală. În plus, la construcţiile echipate cu instalaţii automate de stingere, se asigură posibilităţi de acţionare pentru personalul existent în spaţiul protejat şi care să poată comanda local desfumarea, înainte de pornirea instalaţiei de stingere. 125

126 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Dispozitivele de acţionare a elementelor de protecţie (obturare) a golurilor trebuie să asigure deschiderea golurilor (gurilor) şi canalelor din volumul considerat şi oprirea ventilatoarelor care nu sunt prevăzute pentru evacuarea fumului în caz de incendiu (desfumare). Comanda manuală centralizată sau locală a dispozitivelor de deschidere, poate fi realizată prin sistem mecanic, electric, pneumatic sau hidraulic. În funcţie de tipul construcţiei, comanda manuală centralizată se amplasează la serviciul de pompieri sau la un acces principal al construcţiei. Comanda automată a dispozitivelor de protecţie a golurilor (gurilor) trebuie asigurată de instalaţia de semnalizare a incendiilor din încăperea sau spaţiul respectiv sau de dispozitive locale (fuzibil), atunci când nu se prevăd instalaţii de semnalizare Desfumarea prin tiraj natural organizat Desfumarea prin tiraj natural organizat se realizează prin introduceri de aer şi evacuări de fum care comunică cu exteriorul direct sau prin canale (ghene), astfel dispuse, dimensionate şi realizate încât să asigure circulaţia aerului în volumul protejat şi evacuarea fumului. Evacuarea fumului se realizează prin goluri în faţade (libere sau închise cu dispozitive care se deschid automat în caz de incendiu), prin canale şi ghene, ori prin dispozitive (trape) cu deschidere automată dispuse în acoperiş sau în treimea superioară a pereţilor exteriori ai încăperii. Dispozitivele de evacuare a fumului dispuse în pereţii exteriori, asigură desfumarea pe maximum 30m adâncime a încăperii. Dispozitivele pentru evacuarea fumului în caz de incendiu, vor avea o suprafaţă liberă normată, raportată la aria încăperilor pe care o protejează. Golurile de ventilare permanent deschise, practicate în acoperiş sau în treimea superioară a pereţilor exteriori, se însumează la suprafaţa liberă necesară desfumării. Dispozitivele de protecţie a golurilor (gurilor) pentru desfumare (voleţi, panouri, trape etc.) trebuie să fie (în poziţie de aşteptare) realizate din materiale C0 (CAI) etanşe la foc pentru cele de introducere a aerului şi rezistente la foc pentru cele de evacuare, cu rezistenţa la foc egală cu a canalului pe care sunt montate. Pentru golurile prevăzute în acoperiş sau în pereţii exteriori, aceste condiţii nu sunt obligatorii. 126

127 Capitolul 5 Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului Desfumarea prin ventilare mecanică Desfumarea prin ventilare mecanică se asigură prin evacuarea mecanică a fumului şi introducerea naturală sau mecanică a aerului, astfel încât să asigure circulaţia aerului în spaţiul protejat şi evacuarea fumului. Desfumarea mecanică poate fi asigurată şi prin realizarea suprapresiunii în spaţiul protejat de fum (încăperi tampon, degajamente protejate, case de scări etc). Evacuarea fumului se asigură prin guri racordate prin canale (ghene), la ventilatorul de evacuare (extragere). Canalele (ghenele) trebuie să fie etanşe. Viteza aerului la gurile de introducere nu va depăşi 5 m/s, iar gurile de introducere mecanică a aerului trebuie să asigure minimum 60% din debitul evacuat. Gurile de desfumare trebuie să fie protejate cu voleţi din materiale C0 (CA1), etanşi la foc la introduceri şi rezistenţi la foc la evacuări în poziţie de aşteptare, cu rezistenţa egală cu cea a canalului (ghenei). Nu este obligatorie prevederea voleţilor atunci când canalele (ghenele) sunt aferente unui singur nivel construit. Raportul dintre latura mare şi cea mică a unei guri (deschideri) de introducere sau evacuare va fi de cel mult 2. Dispozitivele de acţionare a voleţilor de protecţie trebuie să asigure punerea automată în funcţiune a ventilatoarelor de desfumare. Ventilatoarele de evacuare a fumului trebuie astfel realizate încât să poată funcţiona la temperatura de 400 C a fumului, cel puţin o ora. Legătura dintre ventilator şi coloană (ghenă), se realizează din materiale C0 (CA1).Starea de funcţionare sau nefuncţionare a ventilatoarelor aferente desfumării va fi semnalizată la serviciul de pompieri sau în alte locuri unde permanenţa este asigurată [67]. Instalaţiile, inclusiv ventilatoarele de desfumare, trebuie să fie alimentate electric printr-o sursă normală şi o sursa electrică de rezervă. Sistemul de ventilare normală sau de condiţionare a aerului poate fi utilizat şi pentru evacuarea fumului produs în caz de incendiu (desfumare), dacă îndeplineşte toate condiţiile specifice desfumării. 127

128 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii 5.3 Sisteme de stingere a incendiilor [68], [69] Instalaţii de stingere cu sprinklere Instalaţiile cu sprinklere au rolul de a detecta, semnaliza, localiza şi stinge incendiul folosind apa ca substanţă (agent) de stingere. Acest sistem este superior faţă de celelalte sisteme automate de protecţie cu apă în special datorită faptului că sprinklerele se declanşează individual şi acţionează numai asupra ariei incendiate, evitând astfel udarea inutilă a zonelor necuprinse de incendiu. Instalaţiile cu sprinklere trebuie să fie oportune în timp real, adică să intre automat în funcţiune la parametrii necesari, pentru a limita (localiza) focarul şi a acţiona eficient la stingerea incendiului. Această oportunitate trebuie să fie permanentă, având în vedere caracterul aleator al izbucnirii unui incendiu. Echiparea tehnică a clădirilor de producţie şi depozitare cu instalaţii cu sprinklere se face în funcţie de : categoria de pericol de incendiu; destinaţia si caracteristicile constructive ale clădirii; condiţii de mediu; densitatea sarcinii termice; prezenţa umană, permanentă sau temporară; valoarea bunurilor adăpostite; caracteristicile elementelor componente ale instalaţiei şi compatibilităţii acestora; separarea reţelelor cu sprinklere de cele cu hidranţi interiori; reducerea numărului de sprinklere pe zona de supraveghere a unui ACS (aparat de comandă şi semnalizare); realizarea sau procurarea din import a unor ACS mici suple şi fiabile, care să asigure supravegherea unui număr mic de sprinklere pentru depozite mici, individuale sau chiar pentru clădiri izolate. Echiparea tehnică a clădirilor, compartimentelor de incendiu şi încăperilor, cu instalaţii automate cu sprinklere, potrivit scenariilor de securitate la incendiu elaborate, se realizează, după caz, la: construcţii închise din categoriile de importanţă excepţională şi deosebită (A şi B), încadrate conform legislaţiei în vigoare, cu densitatea sarcinii termice mai mare de 420 MJ/m2; 128

129 Capitolul 5 Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului construcţii de producţie încadrate în categoria A, B sau C de pericol de incendiu cu arie desfăşurată de cel puţin 2000 m2 şi totodată cu densitatea sarcinii termice peste 420 MJ/m2; În general, sprinklerele se prevăd în clădirile cu pericol de incendiu, în care se află un număr mare de persoane - pentru protecţia vieţii acestora, precum şi în cele care reprezintă o valoare deosebită sau adăpostesc bunuri materiale importante - pentru reducerea pagubelor cauzate de incendii. Enumerarea echipării cu instalaţii automate de stingere tip sprinkler fiind minimală, investitorii le pot prevedea şi în alte situaţii în funcţie de pericolul şi riscul de incendiu, amplasare, combustibilitatea construcţiei şi valoare. Nu se prevăd instalaţii de stingere tip sprinkler în cazurile în care apa nu este indicată sau se asigură stingerea cu alte substanţe (gaze inerte, spumă, abur etc). Încăperile protejate cu instalaţii cu sprinklere, de regulă, trebuie să fie separate de spaţiile învecinate prin elemente de construcţie incombustibile sau prin alte dispozitive corespunzătoare (ecrane, cortine cu acţionare automată etc). Instalaţia cu sprinklere trebuie să fie permanent sub presiune şi se poate realiza în următoarele sisteme: cu apă - apă şi apă - aer. Sistemul cu apă - apă se utilizează numai în cazul în care temperatura încăperilor nu scade sub 4 C şi nu urcă peste 100 C. Sprinklerul este o armătură care se deschide automat la o anumită temperatură produsă de incendiu, dispersând apă peste locul incendiat. Sistemul de închidere al sprinklerului trebuie să se deschidă la temperatura prescrisă indiferent de presiunea apei din conductă. Sprinklerul are o dublă funcţie: detector de incendiu şi duză de stingere cu apă, normal închisă. În prezent există o mare varietate de sprinklere, care diferă între ele atât prin formă, cât mai ales, prin caracteristicile tehnico - funcţionale. Fiecare sector al instalaţiei cu sprinklere se echipează cu un aparat de control şi semnalizare (ACS) şi va avea un număr de sprinklere de maximum: 800 bucăţi în cazul instalaţiei apă - apă; în cazul în care sprinklerele sunt montate în mai multe încăperi separate între ele prin pereţi şi uşi incombustibile, numărul sprinklerelor dintr-un sector poate fi mărit la 1200 buc; 600 bucăţi în cazul instalaţiei apă - aer; în acest caz volumul reţelei cu sprinklere a unui sector nu trebuie să fie mai mare de 2m 3 pentru instalaţiile fără accelerator şi 129

130 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii de 3m 3 la cele cu accelerator. Amplasarea sprinklerelor trebuie să se facă în funcţie de pericolul de incendiu, gradul de rezistenţă la foc al construcţiei, de poziţiile şi dimensiunile grinzilor, a diferitelor instalaţii, utilaje sau stive de materiale, precum şi de caracteristicile hidraulice ale sprinklerelor, astfel încât să se asigure: condiţiile de declanşare a sprinklerelor; intensitatea de stingere minimă normată; protecţia elementelor portante ale construcţiei cu limita de rezistenţă la foc redusa; distribuirea cât mai uniformă a apei pe suprafaţa protejată. Reţelele de distribuţie care pornesc de la aparatele de control şi semnalizare (ACS) pot fi inelare sau ramificate. Ramificaţiile (ramurile) se prevăd, la capete, cu dopuri care permit curăţirea periodică. În punctele cele mai ridicate ale reţelei cu sprinklere, corespunzător fiecărui sector de sprinklere se va prevedea un robinet de închidere şi port-furtun pentru spălarea conductelor şi un ştuţ cu robinet şi mufă pentru montarea unui manometru. Pentru eliminarea apei din reţelele cu sprinklere, acestea se montează cu pante de 2 5 ; pantele mai mari luându-se pentru cele cu diametrul mai mic. În cazul în care mai multe încăperi, situate pe acelaşi nivel sau pe diverse niveluri sunt protejate de aceeaşi instalaţie, trebuie să se poată localiza intrarea în funcţiune a sprinklerelor de pe fiecare ramură a instalaţiei. Acest lucru se poate realiza prin montarea unor indicatoare de trecere a apei instalate pe fiecare ramură a instalaţiei. Pentru înlocuirea capetelor sprinklerelor deteriorate sau declanşate în caz de incendiu, se prevede o rezervă de sprinklere, calculată separat pentru fiecare tip din cele montate, astfel: daca instalaţia are până la 30 de sprinklere, rezerva să fie egală cu numărul celor montate; dacă instalaţia are peste 30 de sprinklere, se asigură o rezervă de 5-25% din totalul sprinklerelor, în funcţie de tipul acestora, însă nu mai puţin de 30 bucăţi (procentul mare se aplică instalaţiilor cu număr mic de sprinklere). La instalaţii echipate cu sprinklere rezistente la coroziune, care declanşează la temperaturi mai mari de 90 C, rezerva trebuie să fie egală cu numărul de sprinklere montate 130

131 Capitolul 5 Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului în sectorul cel mai mare. Pentru alimentarea cu apă a instalaţiei de sprinklere de la pompele mobile se prevăd racorduri fixe tip B, amplasate în exterior, în locuri uşor accesibile utilajelor de intervenţie. Instalaţiile de sprinklere pot fi monitorizate prin intermediul unei centrale de supraveghere la incendiu prin montarea unui senzor la ACS care poate semnaliza intrarea în funcţiune a acestuia. De asemenea, pentru a stabili mai precis unde a izbucnit incendiul, pot fi montate senzori de curgere pe coloanele de distribuţie, au chiar aparate de măsurat debitul de apă, pentru a putea determina numărul de capete de sprinkler care au declanşat şi a putea estima mărimea şi întinderea incendiului Instalaţii cu drencere Instalaţiile cu drencere pot fi utilizate pentru: stingerea incendiilor; protecţie cu perdele de apă. Drencerele pentru stingerea incendiilor se prevăd la: depozite de materiale sau substanţe combustibile cu degajări mari de căldură (cauciuc, celuloid, alcooli etc). încăperile cu pericol mare de incendiu unde, din cauza propagării rapide a focului sau din alte considerente, nu pot fi utilizate cu destulă eficienţă alte mijloace de stingere; Perdele de protecţie cu drencere se prevăd pentru: protejarea elementelor de închidere a golurilor (uşi, ferestre etc.) din pereţii despărţitori, pentru a evita transmiterea focului de la o încăpere la alta; protecţia cortinelor, uşilor sau obloanelor din pereţii antifoc; protejarea unor porţiuni de încăperi cu pericol de incendiu; protecţia golurilor scărilor rulante; protecţia clădirii în exterior, când nu sunt amplasate la distanţe corespunzătoare (faţade, acoperişuri). Drencerele pot fi acţionate manual sau automat dacă sunt legate la o instalaţie de detecţie. Intrarea acestora în funcţiune poate fi semnalizată ca şi la instalaţia de sprinklere cu un senzor. 131

132 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Instalaţii fixe de stingere a incendiilor cu apă pulverizată Instalaţiile fixe de stins incendiul cu apă pulverizată se prevăd pentru: stingerea incendiilor de materiale combustibile solide (lemn, hârtie, textile, materiale plastice etc.), protejarea obiectelor (structuri şi echipamente ale instalaţiilor tehnologice, recipiente pentru lichide combustibile cu temperatura de inflamabilitate a vaporilor mai mare de 60 C şi gaze inflamabile, motoare cu ardere internă gospodării mari de cabluri electrice cu izolaţie combustibilă), împotriva radiaţiei termice emise de un incendiu învecinat, pentru a limita absorbţia căldurii până la limita care previne sau micşorează avariile; prevenirea formării unor amestecuri explozibile în spaţii închise (reducerea evaporării prin răcirea suprafeţelor care vin în contact cu lichide inflamabile) sau în spaţii deschise (prin diluarea amestecurilor explozive sau a scăpărilor de gaze ce pot forma amestecuri explozive). Prin pulverizarea apei se obţine: stingerea incendiilor de materiale solide, lichide combustibile cu temperatura de inflamabilitate mai mare de 60 C lichide inflamabile hidrofile etc.; limitarea posibilităţilor de propagare rapidă a incendiului prin stropirea zonei de ardere; degajarea spaţiilor incendiate prin spălarea atmosferei cu jeturi de apă pulverizată; protecţia contra încălzirii excesive, prin răcirea intensă a materialelor, elementelor de construcţie şi instalaţiilor tehnologice ameninţate de incendiu; prevenirea incendiilor prin stropirea cu apă a zonei în care scapă în caz de avarie, lichide sau gaze combustibile, spre a se evita aprinderea lor. Şi aceste instalaţii pot fi monitorizare într-o manieră asemănătoare cu monitorizarea instalaţiilor cu sprinklere sau drencere, prin montarea unui senzor Rezervoare şi staţii de pompare Rezerva de apă necesară stingerii incendiilor se numeşte rezerva intangibilă şi se păstrează în rezervoare independente sau în rezervoare comune, care servesc şi alţi consumatori. Rezervoarele se pot amplasa în interiorul clădirilor sau în exteriorul acestora. 132

133 Capitolul 5 Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului Rezervoarele pentru acumularea apei reci se execută în general, din beton armat, beton precomprimat sau din tablă de oţel (pentru capacităţi sub 40m 3, destinate alimentării instalaţiilor din interiorul unor clădiri industriale, social-culturale sau agrozootehnice). În scopul supravegherii permanente a alimentării normale cu apă a rezervoarelor se prevăd instalaţii pentru semnalizare optică şi acustică a nivelului rezervei de apă de incendiu, care să permită luarea măsurilor de utilizare a rezervei de incendiu în regim de avarii, stabilite prin instrucţiunile de exploatare (înlăturarea avariilor în timp util restrângerea sau suprimarea unor consumuri, întărirea regimului de supraveghere etc.). Staţiile de pompare pentru apa de incendiu pot fi instalate în clădiri independente sau pot fi înglobate în clădiri civile sau industriale din categoriile C, D şi E de pericol de incendiu sau alipite de acestea. Încăperile staţiilor de pompare, înglobate sau alipite clădirilor cu alte destinaţii, se separă de restul clădirii prin pereţi cu rezistenţa la foc de cel puţin 3 h şi planşee cu o rezistenţa la foc de 1 h şi 30min., având acces direct din exterior. Se admite comunicarea şi cu coridorul comun, printr-o uşă având limita de rezistenţă la foc de 1 h şi 30min. Clădirile independente ale staţiilor de pompare vor fi de gradul I - II de rezistenţă la foc, iar în cazul când există numai o pompă de incendiu, ele pot fi de gradul III de rezistenţă la foc. Încăperile în care se găsesc pompele de incendiu se prevăd cu legătură telefonică cu serviciul propriu de pompieri, atunci când debitul de incendiu interior şi exterior este mai mare de 20 l/s. Echipamentul de rezervă (exclusiv pompa de rezervă) pentru ridicarea presiunii şi asigurarea debitului de apă se montează într-o încăpere separată de cea a echipamentului normal, zidul de separare având o rezistenţă la foc de minimum 2 h. În pereţii de separare se pot prevedea uşi de comunicare rezistente la foc de 1 h şi 30min. Similar se vor amplasa şi separa şi grupurile electrogene. Schema instalaţiei de pompare a apei, calculul şi executarea reţelelor, dimensionarea şi alegerea hidrofoarelor, rezervoarelor compresorului de aer şi a conductelor din staţiile de pompare se face astfel încât, în cazul unei avarii, în orice porţiune a acestor conducte şi ale elementelor acestora să se poată asigura condiţiile de debit şi de presiune pe durata teoretică a incendiului. 133

134 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Instalaţii speciale de stingere Instalaţii de stingere cu gaze inerte Gazele inerte acceptate ca substanţe de stingere a incendiilor sunt nepoluante (ecologice), nu atacă stratul de ozon şi, în concentraţii uzuale de stingere a incendiilor nu sunt toxice. Ca substanţe de stingere a incendiilor, gazele inerte au următoarele proprietăţi: nu distrug obiecte şi materialele stinse; pătrund în cele mai mici orificii ale materialului aprins; au conductibilitate termică şi electrică redusă; nu se deteriorează prin stocare (conservare) îndelungată; nu sunt sensibile la variaţiile de temperatură ale mediului din incinta protejată. Gazele inerte acţionează la stingerea incendiului prin reducerea concentraţiei de oxigen sau a fazei gazoase a combustibilului incendiat din atmosfera spaţiului protejat, până la o valoare a concentraţiei volumice de oxigen de aproximativ 12%, la care arderea încetează. Gazele inerte se utilizează la stingerea incendiilor substanţelor combustibile care prin ardere nu furnizează oxigenul necesar combustiei, sau sunt caracterizate prin ardere de suprafaţă. Gazele inerte nu se utilizează pentru stingerea incendiilor în profunzime (incendii mocnite). Efectul optim în acţiunea de stingere a incendiilor cu gaze inerte se obţine când se menţine etanşeitatea în spaţiile închise şi se realizează concentraţia necesară de stingere întrun interval de timp foarte mic (de ordinul secundelor), care permite inhibarea procesului de ardere în atmosferă inertă şi completa înăbuşire a focului. Timpul teoretic de stingere ultrarapidă a incendiilor folosind gaze inerte este de maximum 22 de secunde pentru incendiu de clasa A şi 17 secunde pentru incendiu de clasa B. Gazele inerte sunt folosite eficient pentru stingerea incendiilor la: echipamentele infrastructurii informaţionale (dulapuri cu servere, dulapuri pentru stocarea datelor, centre de calculatoare, automate bancare, unităţi de telefonie celulară etc); spaţii de producţie şi camere de comandă, sisteme robotice, linii automate de producţie, echipamente şi generatoare electrice, laboratoare, vopsitorii, simulatoare de zbor, control trafic aerian, maritim, fluvial sau rutier etc; spaţii care adăpostesc valori deosebite (tezaur, muzee, biblioteci, galerii de artă, 134

135 Capitolul 5 Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului colecţii, arhive etc). Instalaţiile de stingere a incendiului cu gaze inerte pot fi realizate în sisteme cu: inundare totală; stingere locală. Sistemul cu inundare totală se realizează pentru spaţii închise, la care uşile, ferestrele, tubulaturile etc, se pot închide înainte sau simultan cu începerea deversării substanţei de stingere. Pentru stingerea incendiului prin inundare totală, întregul volum al spaţiului protejat trebuie umplut cu gaz inert, astfel încât, concentraţia volumică procentuală a oxigenului din aer să scadă, în timp scurt, de la valoarea iniţială de 21,9%, la valoarea de 12% când arderea încetează. La sistemele cu inundare totală, pentru incendii instantanee şi de suprafaţă (declanşate de lichide inflamabile), volumul de substanţă de stingere deversată, trebuie să acopere pierderile datorate neetanşeităţilor. Suprafaţa totală a golurilor, nu poate fi peste 3% din volumul spaţiului protejat, sau 10% din aria totală a suprafeţelor laterale şi părţilor superioare şi inferioare ale incintei. în situaţia în care, din motive tehnice sau tehnologice, aceste condiţii nu se pot realiza, se adoptă sistemul de stingere locală. Determinarea tipului, numărului şi capacităţii buteliilor de stocare a gazului inert, a tipului echipamentelor şi dispozitivelor de acţionare, precum şi dimensionarea conductelor, reductoarelor şi dispozitivelor de acţionare, precum şi dimensionarea conductelor, reductoarelor de presiune şi a duzelor de refulare, se efectuează în funcţie de valorile concentraţiei de stingere şi a volumului net al spaţiului protejat. Instalaţii de stins incendii cu aerosoli Generatoarele de aerosoli pentru stingerea incendiilor sunt recipiente metalice de diverse forme şi dimensiuni reduse, care utilizează pentru generarea aerosolilor o substanţă solidă ce conţine săruri de potasiu. La creşterea temperaturii datorită incendiului, prin activarea generatorului, se iniţiază reacţia chimică a substanţei stingătoare de incendiu şi este generat jetul de aerosoli, care conţine microparticule de compuşi de potasiu, azot şi vapori de apă. Datorită raportului mare între suprafaţa microparticulelor şi masa acestora, cantitatea necesară de substanţă activă pentru stingerea incendiului este mică. chimică. Stingerea incendiului cu jetul de aerosoli se realizează prin acţiunea fizică şi acţiunea Acţiunea fizică constă în ionizarea potasiului pe baza unui aport de energie furnizat de 135

136 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii flacără. Astfel, energia flăcării se reduce în funcţie de potenţialul de ionizare al potasiului (metal alcalin). Acţiunea chimică constă într-un lanţ de reacţii ale radicalilor instabili care tind să atingă un nivel final de stabilitate. Produşii finali stabili sunt dioxidul de carbon (C02) şi apa (H20). Potasiul, provenit prin disocierea carbonatului de potasiu, reacţionează în timpul arderii cu radicali hidroxili (OH) liberi, formând hidroxidul de potasiu (KOH) care este un compus stabil. în această fază, se întrerupe reacţia în lanţ a radicalilor liberi şi flacăra se stinge. Durata de descărcare a generatorului de aerosoli este între 3 şi 30 de secunde iar timpul maxim de stingere a incendiului este de 40 de secunde. Concentraţia de stingere este C = ( ) g/m3, timpul de remanentă a aerosolului fiind între 30 şi 120 minute. Activarea electrică se produce în 2-5 secunde la un curent de 0,5-2,0A, min.3-36 V D/C. Aerosolul descărcat de generator nu este corosiv, are conductivitatea electrică şi încărcarea electrostatică practic nule, nu atacă stratul de ozon şi nu prezintă reziduuri după stingerea incendiului. Generatoarele de aerosoli sunt recomandate pentru stingerea incendiilor de tipul A, B şi C şi prevenirii exploziilor amestecurilor de gaz, aer şi pulberi (praf). 5.4 Pregătirea şi analiza prealabilă a intervenţiei Activitatea de intervenţie, desfăşurată de Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă, şi structurile subordonate reprezintă o componentă principală a sistemului integrat de măsuri tehnice şi organizatorice, planificate şi realizate potrivit legii, pentru răspunsul oportun şi calificat în situaţii de urgenţă. La nivel naţional, activitatea de intervenţie este coordonată de Centrul Operaţional Naţional, care elaborează concepţia generală privind planificarea, pregătirea, organizarea şi desfăşurarea acţiunilor de răspuns şi procedurile specifice de intervenţie, pe tipuri de risc potenţial generatoare de situaţii de urgenţă Principiile organizatorice ale intervenţiilor Acţiunile de intervenţie se pregătesc şi se execută pe baza următoarelor principii: a) pregătirea şi conducerea într-o concepţie unitară a acţiunilor, pe bază de planuri şi proceduri întocmite din timp, care se completează şi se actualizează la specificul situaţiilor create; 136

137 mediului; Capitolul 5 Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului b) concentrarea efortului principal pentru salvarea vieţii, bunurilor materiale şi protecţia c) economia de forţe şi mijloace prin întrebuinţarea graduală şi eficientă a acestora pe tipuri de urgenţe, pe etape, subetape de acţiune şi pe schimburi, potrivit scopului şi complexităţii misiunilor, în funcţie de amploarea situaţiilor de urgenţă; d) organizarea şi executarea oportună a manevrei de forţe şi mijloace în scopul concentrării efortului principal dintr-un raion (punct de lucru, obiectiv, sector) în altul, pe timpul acţiunilor de intervenţie, în funcţie de evoluţia situaţiei operative; e) realizarea şi menţinerea cooperării neîntrerupte între forţele participante la acţiunile de intervenţie, precum şi cu alte structuri existente în zonă şi solicitate în sprijin; f) conducerea continuă, fermă, suplă şi oportună a acţiunilor de intervenţie; g) asigurarea acţiunilor de intervenţie; h) menţinerea unei capacităţi permanente de răspuns prin constituirea unei rezerve de forţe şi mijloace. Organizarea intervenţiei serviciilor profesioniste pentru situaţii de urgenţă se realizează într-o concepţie unitară şi cuprinde organizarea teritoriului, acţiunilor şi a personalului pentru intervenţie. Organizarea teritoriului pentru intervenţie constă în împărţirea teritoriului naţional în zone de competenţă, atribuite inspectoratelor/unităţilor prin hotărâre a Guvernului, iar pentru grupuri de intervenţie şi subunităţi se stabilesc zone de responsabilitate, raioane şi obiective de intervenţie, atribuite prin ordin al inspectorului general. În funcţie de locul, natura, amploarea şi evoluţia evenimentului, intervenţiile serviciilor profesioniste pentru situaţii de urgenţă sunt organizate astfel: a) urgenţa I - asigurată de garda/gărzile de intervenţie ale subunităţii în raionul (obiectivul) afectat; b) urgenţa a II-a - asigurată de către subunităţile inspectoratului judeţean; c) urgenţa a III-a - asigurată de către două sau mai multe unităţi limitrofe; d) urgenţa a IV-a - asigurată prin grupări operative, dislocate la ordinul inspectorului general, al Inspectoratului General, în cazul unor intervenţii de amploare şi de lungă durată. Operaţiunile de intervenţie sunt executate în succesiune, pe urgenţe, astfel: a) În urgenţa I, de regulă, sunt cuprinse misiunile care trebuie executate de către structurile specializate, în scopul prevenirii agravării situaţiei de urgenţă, limitării sau înlăturării, după caz, a consecinţelor acestora, şi se referă la: 1. deblocarea căilor de acces şi a adăposturilor; 137

138 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii 2. limitarea efectelor negative în cazul riscului iminent de prăbuşire a unor construcţii; 3. salvarea victimelor; 4. acordarea asistenţei medicale de urgenţă; 5. descoperirea, identificarea şi paza elementelor de muniţie nefuncţionale sau neexplodate; 6. limitarea şi înlăturarea avariilor la reţelele de gospodărie comunală; 7. evacuarea şi asigurarea măsurilor de adăpostire a populaţiei şi a sinistraţilor aflaţi în zonele supuse riscurilor; 8. stingerea incendiilor; 9. decontaminarea personalului, terenului, clădirilor şi tehnicii; 10. asigurarea mijloacelor de subzistenţă. b) În urgenţă a II-a se continuă acţiunile din urgenţa I, concentrându-se la locul evenimentului forţe şi mijloace de intervenţie, şi se îndeplinesc toate celelalte misiuni specifice, până la terminarea acţiunilor de intervenţie. Acestea se referă la: 1. dispersarea personalului şi bunurilor proprii în afara zonelor supuse riscurilor complementare; sinistraţi; 2. evacuarea, protejarea şi, după caz, izolarea persoanelor contaminate; 3. asigurarea suportului logistic privind amenajarea şi deservirea taberelor pentru 4. constituirea rezervei de mijloace de protecţie individuală şi colectivă; 5. decontaminarea personalului, terenului, clădirilor şi tehnicii, dacă situaţia o impune; 6. executarea controlului contaminării radioactive, chimice şi biologice a personalului şi bunurilor proprii; proprii; 7. executarea controlului contaminării surselor de apă potabilă; 8. executarea controlului sanitar-epidemic în zonele de acţiune a forţelor şi mijloacelor 9. asanarea terenului de muniţia neexplodată, rămasă în urma conflictelor militare; 10. refacerea sistemului de alarmare şi a celui de comunicaţii şi informatică; 11. controlul şi stabilirea măsurilor pentru asigurarea viabilităţii unor căi de comunicaţie, pentru transportul şi accesul forţelor şi mijloacelor de intervenţie; 12. asigurarea mijloacelor de subzistenţă; 13. îndeplinirea altor misiuni stabilite prin lege. În cadrul urgenţelor a III-a, asigurată de două sau mai multe unităţi limitrofe, şi a IV-a, 138

139 Capitolul 5 Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului asigurată prin grupări operative, dislocate la ordinul inspectorului general, al Inspectoratului General, în cazul unor intervenţii de amploare şi de lungă durată, continuă să se execute acţiunile din primele două urgenţe, în funcţie de momentul în care s-au declarat, cu forţe şi mijloace sporite. Activitatea de intervenţie bazată până acum pe nişte principii de intervenţie clare poate fi modificată pentru anumite tipuri de clădiri. În această categorie se pot introduce clădirile aşa numite inteligente, clădiri dotate cu sisteme inteligente care pot oferii informaţii importante persoanelor ce intervin în situaţii de urgenţă. Situaţiile de urgenţă impun realizarea intervenţiilor într-un timp scurt. O astfel de intervenţie se poate realiza în timpi buni dacă se acţionează în cunoştinţă de cauză. Pentru clădirile inteligente se organizează dispecerate unice de supraveghere, a activităţilor desfăşurate în acestea. În această situaţie informaţiile de la nivelul dispeceratului pot fi accesate de către unitatea de comandă a intervenţiei, prin protocoale încheiate între serviciile de urgenţă şi beneficiarul obiectivului. Aceste protocoale permit accesul controlat pe baza unei parole, prin intermediului unei reţele locale sau internet la nivelul dispeceratului Desfăşurarea acţiunilor de intervenţie Desfăşurarea intervenţiei cuprinde următoarele operaţiuni principale: a) alertarea şi/sau alarmarea unităţilor şi a subunităţilor pentru intervenţie. Potrivit Directivei 98/10/EC (ONP: prevederi pentru reţele telefonice deschise şi serviciul universal în telecomunicaţii), 112 este numărul unic pentru apeluri de urgenţă pentru toate statele Uniunii Europene, la care se răspunde în mai multe limbi de circulaţie internaţională, apelabil gratuit de la terminalele conectate în reţelele de telefonie fixă, mobilă sau alte sisteme, urmând ca pentru început acesta să fie introdus în paralel cu cele deja existente. Sistemul Naţional Unic pentru Apeluri de Urgenţă (S.N.U.A.U.) reprezintă o componentă importantă a obligaţiilor serviciului universal, fiind prevăzut şi în una din Directivele semnificative pentru politicile sectorului de telecomunicaţii din acquis-ul UE. Apelarea numărului 112 reprezintă o cale rapidă de a comunica cu dispeceratele de urgenţă (Poliţie, Pompieri, Ambulanţă) în timpul unei situaţii de urgenţă. 139

140 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 5-1 Dispeceratul 112 Centrele de preluare a apelurilor de urgenţă dispun de o bază de date care îi ajută pe operatorii de la 112 să localizeze apelul, incidentul produs şi resursele de intervenţie cele mai apropiate. Acest lucru este posibil cu ajutorul a doi indici de identificare: 1. ANI identificarea automată a numărului de telefon: pe monitorul operatorului apare numărul postului telefonic de unde apelantul sună. 2. ALI identificarea automată a locaţiei: pe monitorul operatorului apar adresa apelantului, locul de unde acesta sună şi o serie de informaţii suplimentare necesare pentru a exploata toate resursele în vederea găsirii soluţiei optime pentru a ajunge în timp util la locul incidentului. 3. În vederea soluţionării cazurilor de urgenţă, se foloseşte şi aplicaţia AVL (Automatic Vehicle Location) care identifică poziţia autovehiculelor angajate în procesul de intervenţie la situaţiile de urgenţă dotate cu echipamente de comunicaţii radio (convenţionale sau digitale) care conţin un subsistem GPS. Pentru a putea transmite datele între terminalele mobile şi serverul AVL, aplicaţia AVL utilizează reţelele radio digitale şi/sau analogice (convenţionale), pentru poziţionarea vehiculelor de intervenţie şi identificarea traseelor optime de deplasare a acestora. Prezentarea unui scenariu: - un cetăţean apelează 112 pentru a semnala un accident de circulaţie grav, soldat cu victime omeneşti; - sistemul identifică numărul de telefon al persoanei care a semnalat cazul; - se determina numele şi adresa abonatului postului telefonic prin căutare automată în baza de date (la fel se procedează şi în ţările Uniunii Europene, S.U.A. şi Canada, fiind o măsură necesară pentru aflarea veridicităţii apelului); - operatorul cere apelantului date despre natura cazului; 140

141 Capitolul 5 Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului - se transmit toate datele la dispeceratele Politiei, Ambulanţei şi Pompierilor, în funcţie de natura cazului (această operaţiune se realizează în 2-3 secunde); - dispecerii stabilesc rapid mijloacele de intervenţie care participă la soluţionarea cazului, având la dispoziţie aplicaţia AVL (Localizarea Automată a Vehiculelor); - pe hartă se afişează conexiunea caz - mijloace de intervenţie; Există toate premisele ca prin utilizarea eficientă a resurselor materiale şi umane implicate în rezolvarea urgenţelor să se micşoreze considerabil, timpul de intervenţie. Acest lucru este posibil şi datorită unicităţii numărului şi prin transferul simultan al datelor către agenţiile de urgenţă. În situaţia unei clădiri dotată cu sisteme inteligente dispecerul de serviciu apelează sistemul de alarmare directă a unităţii de pompieri în raza căruia se află, şi odată cu aceasta se oferă posibilitatea intrării în sistemul dispeceratului de către comanda echipelor ce intervin. După primirea notei de intervenţie ofiţerul aflat la comandă poate intra direct în sistemul obiectivului efectuând astfel o recunoaştere preliminară înainte de a ajunge la locul intervenţiei. Astfel, se elimină timpul pierdut pentru efectuarea recunoaşterii preliminare. Dacă sunaţi la 112 trebuie să anunţaţi: - Ce urgenţă aveţi; - Unde este urgenţa; - Unde vă aflaţi; - De la ce număr de telefon sunaţi; - Cum va numiţi. În funcţie de amploarea evenimentului se vor alarma subunităţile pe urgenţe, aşa cum au fost prezentate mai sus. b) informarea personalului de conducere asupra situaţiei create. Personalul de conducere va fi informat după alarmarea forţelor de intervenţie, pe baza unor protocoale stabilite la nivelul inspectoratelor judeţene şi a municipiului Bucureşti. În situaţia clădirilor inteligente în urma recunoaşterii preliminare preefectuată ofiţerul la comandă informează prin mijloacele proprii din dotare personalul ce va interveni, despre situaţia existentă: locul evenimentului şi posibilitatea de a pătrunde spre focar, dezvoltarea incendiului şi posibilitatea de propagare, existenţa persoanelor surprinse de incendiu, existenţa instalaţiilor automate de stingere a incendiului, funcţionarea acestora, eventual acţionarea de la distanţă a acestora, blocarea anumitor uşi şi ferestre, precum şi deschiderea trapelor de evacuare a fumului, precum şi stabilirea exactă a locului de amplasare a mijloacelor de intervenţie, şi posibilitatea abordării intervenţiei. În acelaşi timp comandantul 141

142 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii poate stabili existenţa în funcţionare a surselor de alimentare cu apă, întreruperea energiei electrice, a gazelor. Totodată se pot anunţa persoanele blocate despre posibilităţile de evacuare, sau se poate comunica cu acestea obţinând informaţii despre starea lor şi modul de dezvoltare al incendiului Figura 5-2 Subunitate alarmată în vederea primirii ordinului de deplasare c) deplasarea la locul intervenţiei. Deplasarea la locul intervenţiei se execută imediat după primirea mesajului de alertare a subunităţii folosind mijloacele de avertizare sonoră şi optică, astfel încât să se ajungă la locul intervenţiei în timpul cel mai scurt şi cu capacitatea de acţiune completă. Figura 5-3 Deplasarea la intervenţie d) intrarea în acţiune a forţelor, amplasarea mijloacelor şi realizarea dispozitivului preliminar de intervenţie. În funcţie de situaţia existentă la locul intervenţiei sunt stabilite proceduri pentru 142

143 Capitolul 5 Interacţiunea sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendiu cu alte sisteme şi instalaţii de avertizare şi de stingere a incendiului amplasarea mijloacelor şi intrarea în acţiune a forţelor în timpul cel mai scurt şi cu maximă eficienţă. e) transmiterea dispoziţiilor preliminare. f) recunoaşterea, analiza situaţiei, luarea deciziei şi darea ordinului de intervenţie. Cele două etape de la punctele e) şi f) sunt practic efectuate din momentul alarmării şi deplasării spre locul intervenţiei, datorită informării în timp real despre parametrii şi evoluţia incendiului. g) evacuarea, salvarea şi/sau protejarea persoanelor, animalelor şi bunurilor. Figura 5-4 Salvarea persoanelor Şi în următoarele etape acţiunea echipelor de intervenţie poate fi completată cu informaţii despre parametrii şi amploarea incendiului. h) realizarea, adaptarea şi finalizarea dispozitivului de intervenţie la situaţia concretă. i) manevra de forţe. j) localizarea şi limitarea efectelor evenimentului (dezastrului). k) înlăturarea unor efecte negative ale evenimentului (dezastrului). l) regruparea forţelor şi mijloacelor după îndeplinirea misiunii. m) stabilirea cauzei producerii evenimentului şi a condiţiilor care au favorizat evoluţia acestuia. n) întocmirea procesului-verbal de intervenţie şi a raportului de intervenţie. o) retragerea forţelor şi mijloacelor de la locul acţiunii în locul de dislocare permanentă. p) restabilirea capacităţii de intervenţie. q) informarea inspectorului general/inspectorului-şef/comandantului şi a eşalonului superior. 143

144 5.5 Concluzii Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Rolul instalaţiilor de stingere este hotărâtor pentru lichidarea incendiului în faze incipiente. În multe situaţii, pentru incendii de mare amploare, acestea nu reuşesc să lichideze total focarul de incendiu. Intervenţia echipelor de intervenţie devine necesară. Pentru tratarea corectă situaţiei sunt necesare respectarea unor condiţii: anunţarea imediată a evenimentului, furnizarea unor informaţii cât mai exacte despre locul şi natura acestuia. Modelul propus dă posibilitatea anunţării imediate a evenimentului. Astfel orice eveniment detectat de instalaţiile de stingere cu apă, sau instalaţiile speciale de stingere este tratat de corespunzător de centrala virtuală de supraveghere şi alarmare la incendiu. Un element important pentru desfăşurarea intervenţiei este vizibilitatea. Pe timpul unui incendiu se degajă cantităţi mari de fum. Asigurarea vizibilităţii presupune deschiderea trapelor de evacuare a fumului şi gazelor fierbinţi (instalaţiilor de desfumare). În multe situaţii s-a constatat că aportul de aer curat duce la creşterea vitezei de ardere şi dezvoltare a incendiului. Modelul propus asigură deschiderea (închiderea) controlată a trapelor de evacuare. Echipele de intervenţie care acţionează la clădiri inteligente au posibilitatea să cunoască dezvoltarea incendiului în spatele uşilor închise, existenţa sau nu a persoanelor surprinse de incendiu, configuraţia spaţiului incendiat şi materialele combustibile existente, deci, putem spune că activitatea efectivă de intervenţie se poate realiza cunoscând elemente esenţiale despre incendiu, care la clădirile obişnuite sunt primite doar de cel care intervine şi în momentul executării acţiunii de stingere. În acelaşi timp dotarea acestora cu elemente de acţionare permit blocarea sau deblocarea căilor de evacuare, trapelor de desfumare, acţionarea instalaţiilor speciale de stingere înainte de acţionarea automată. La aceste tipuri de clădiri stabilirea cauzelor de incendiu se poate face având la dispoziţie înregistrarea evoluţiei clădirii în perioada incendiului, de unde se pot extrage toţi parametrii necesari. 144

145 Capitolul 6 Sisteme virtuale de vizualizare a parametrilor ce intervin în funcţionarea clădirilor 6 Sisteme virtuale de vizualizare a parametrilor instalaţiilor ce intervin în funcţionarea clădirilor 6.1 Introducere Sistemele pentru automatizare sunt din ce în ce mai prezente în viaţa noastră. Acest lucru se întâmplă deoarece în ultimii ani dispozitivele pentru automatizare au suferit o evoluţie rapidă şi spectaculoasă din punctul de vedere al funcţionalităţii, dimensiunilor, fiabilităţii şi costului. Dispozitivele de automatizare au evoluat de la simple montaje electronice care monitorizează şi reglează unul sau mai mulţi parametrii ai unui proces la sisteme de dispozitive inteligente care comunică între ele în reţele de automatizare pentru a îndeplini sarcini laborioase în condiţii foarte sigure şi precise şi care pot furniza informaţii complexe despre procesul care rulează permiţând astfel un control de la distanţă. În paralel cu dispozitivele de automatizare s-a dezvoltat şi tehnica pentru vizualizarea şi controlul procesului de automatizare. Primele sisteme de vizualizare au fost dezvoltate de companiile producătoare de echipamente de automatizare ca soluţii adoptate pentru fiecare instalare în parte. Pe măsură ce echipamentele de automatizare s-au răspândit şi au fost standardizate, s-au dezvoltat softuri de vizualizare generice, adaptabile la situaţii cât mai diverse. Acestea sunt proiectate modular, suportă o gamă largă de protocoale comunicaţie utilizate în automatizare şi pot fi folosite pentru supervizarea unui singur proces sau a unei uzine întregi. Softul de vizualizare se numeşte software HMI (Human Machine Interface) sau software SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition) [94] atunci când este vorba de softul folosit pentru monitorizarea şi controlul automatizării unui proces industrial [29]. Termenul HMI (Interfaţa Om Maşină) este o denumire generică şi poate însemna orice buton, manetă, interfaţă prin care se poate controla un dispozitiv [44]. În industria de automatizare, în accepţiune modernă, termenul se referă la interacţiunea prin intermediul interfeţelor grafice cu ajutorul mausului şi/sau a tastaturii sau prin atingere. Softul HMI/SCADA folosit pentru vizualizare poate fi instalat pe computere personale în camere de control sau în calculatoare embedded (încastrate) de dimensiuni reduse, cu ecran tactil, răspândite prin locuinţă sau în zona procesului industrial. Acesta rulează de obicei pe sisteme de operare în timp real deoarece trebuie să răspundă în timpul cel mai scurt la 145

146 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii modificările parametrilor monitorizaţi [74], [84]. De asemenea, un sistem HMI/SCADA pentru vizualizare trebuie să îndeplinească anumite cerinţe: să fie uşor de utilizat, să aibă o interfaţă intuitivă să prezinte securitate crescută să permită accesul de la distanţă (opţional) informaţia să fie uşor de accesat şi de vehiculat să aibă o arie largă de utilizare să prezinte posibilitatea de comunicare prin diverse servicii (sms, , fax) Un soft pentru vizualizare trebuie să permită realizarea anumitor funcţii, cum ar fi următoarele: Controlul şi supervizarea Alarmarea Achiziţia datelor Istoric al evenimentelor Păstrarea datelor în baze de date Realizarea unor grafice de evoluţie a procesului Cuplarea cu softul ERP (Enterprise Resource Planning) Indiferent de câte cerinţe sau funcţii îndeplineşte un sistem HMI/SCADA şi cât de multe poate să facă, unul dintre elementele cele mai importante rămâne interfaţa de vizualizare. Interfaţa de vizualizare Este unul din elementele principale deoarece interfaţa este face legătura între persoana aflată la comandă şi sistemul comandat. Interfaţă de vizualizare se prezintă de cele mai multe ori sub forma unor elemente grafice ce simbolizează schematic, cât mai bine şi mai intuitiv, procesul tehnologic automatizat. Toate sistemele de vizualizare conţin elemente grafice pentru reprezentarea dispozitivelor de automatizare şi a elementelor automatizate din instalaţiile de încălzire, de ventilare-climatizare, de iluminat, din instalaţiile hidraulice, ascensoare, instalaţii pentru supraveghere, antiefracţie, pentru control acces sau pentru prevenirea şi stingerea incendiilor. Pe lângă faptul că interfaţa trebuie să fie intuitivă şi uşor de folosit, aceasta trebuie să 146

147 Capitolul 6 Sisteme virtuale de vizualizare a parametrilor ce intervin în funcţionarea clădirilor permită accesul facil la cele mai importante funcţii şi de asemenea trebuie să evidenţieze cât mai bine atingerea unor stări speciale cum ar fi atingerea stării de alarmă. Dacă sistemul a intrat în stare de alarmă acest lucru trebuie să fie foarte uşor de remarcat şi se obţine prin alertarea pe cale vizibilă prin schimbarea culorii (permanent sau intermitent) şi/sau pe cale sonoră. Interfaţa de vizualizare trebuie să fie simplu de folosit dar şi suficient de complexă încât să permită desfăşurarea tuturor funcţionalităţilor. Trebuie să permită accesul la istoricul alarmelor, evoluţia în timp a procesului urmărit şi multe alte informaţii pe care să le afişeze într-o formă uşor de urmărit de către operatorul uman. 6.2 Vizualizare ICONICS ICONICS este o companie specializată în dezvoltarea de software pentru vizualizarea HMI/SCADA şi pentru controlul proceselor de producţie inteligente. Pentru vizualizare, ICONICS dezvoltă soluţiile de vizualizare HMI/SCADA GENESIS64 şi GENESIS32 [45]. Produsele oferite de firma ICONICS sunt disponibile pentru toată gama de sisteme de operare Microsoft Windows, atât pentru calculatoare de birou, cât şi pentru servere, pentru dispozitive mobile (cum ar fi tablete, agende electronice personale) sau computere industriale. GENESIS32 este o suită aplicaţii pentru vizualizare destinată sistemelor cu procesoare pe 32 de biţi şi este alcătuită din următoarele aplicaţii: AlarmWorx32 aplicaţie pentru managementul alarmelor GraphWorx32 sistem pentru crearea elementelor grafice şi a interfeţelor TrendWorx32 aplicaţie pentru accesul la datele în timp real, pentru realizarea de grafice de evoluţie, jurnalizare şi crearea rapoartelor. ProjectWorx32 pentru crearea şi administrarea proiectelor ScriptWorx32 permite personalizarea cu ajutorul scripturilor VBA SecurityServer tratează problemele de securitate Pe lângă aceste aplicaţii de bază, GENESIS32 poate folosi aplicaţii suplimentare ca: AlarmWorx32Multimedia permite alarmarea prin intermediul faxului, pagerului, sms, , etc. WebHMI pentru vizualizarea la distanţă a procesului Pocket GENESIS vizualizare pe dispozitive mobile PocketPC. 147

148 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii GENESIS32 recunoaşte un număr mare de surse de date. Astfel poate scrie şi citi informaţii din baze de date ca: Microsoft Acces, MicrosoftSQL, Oracle, MSDE, Microsoft Excel, baze de date ODBC sau OLEDB sau din fişiere text, CSV. GENESIS32 utilizează pentru accesul la date specificaţiile OPC: OPC Data Access şi OPC XML. GENESIS64 este suita de vizualizare a proceselor de automatizare destinată pentru sistemele pe 64 de biţi ce rulează Microsoft Windows Vista şi a fost regândită pentru a utiliza tehnologiile noi apărute şi pentru a le integra mai bine pe cele existente. GENESIS64 este alcătuit din mai multe aplicaţii care oferă funcţionalitate sporită faţă GENESIS32. Acestea sunt: AlarmWorx64 pentru managementul alarmelor GraphWorx64 pentru proiectarea schiţelor procesului de automatizare; suportă grafica vectorială şi modelarea 3D. TrendWorx64 pentru vizualizarea în timp real şi 3D a datelor despre proces. EarthWorx64 este o aplicaţie destinată supervizării proceselor dispersate pe suprafeţe foarte mari; poate fi folosită de asemenea şi pentru urmărirea prin GPS a bunurilor mobile. Hyper-Historian pentru colectarea, stocarea şi distribuirea datelor obţinute din funcţionarea procesului. Workbench aplicaţie pentru configurarea centralizată. GENESIS64 foloseşte pentru accesul la date noul set de specificaţii OPC Unified Architecture şi are integrat modulul de vizualizare web, WebHMI [46]. Acest modul permite utilizarea programului de navigat Internet Explorer pentru a accesa informaţii în timp real despre procesul de automatizare. 6.3 Vizualizare Citect Compania Citect dezvoltă un soft de vizualizare foarte performant numit CitectSCADA [22], motiv pentru care a fost achiziţionată de Schneider Electric.. CitectSCADA este un sistem sigur şi flexibil ce oferă: Vizualizarea grafică a procesului de automatizare, inclusiv de la distanţă, prin 148

149 Capitolul 6 Sisteme virtuale de vizualizare a parametrilor ce intervin în funcţionarea clădirilor interfaţă web Managementul sistemului de alarmare Istoric şi evoluţia procesului în timp real Unelte pentru creare de rapoarte Date statistice despre procesul de control Extensibilitate prin intermediul scripturilor VBA şi Cicode Unelte de analiză a datelor Avantajele oferite de CitectSCADA sunt [23]: Arhitectură scalabilă poate fi utilizat pentru controlul unor sisteme de dimensiuni diferite, iar sistemele controlate pot creşte în dimensiuni fără a necesita o modificare a software-ului. Control local, la nivelul maşinii poate fi integrat ca panou de control în sisteme locale de control (embeded) Control uniform, standard indiferent de mărimea instalaţiei şi de numărul de resurse urmărite, modalitatea de control este aceeaşi. Controlul sistemelor de mari dimensiuni CitectSCADA permite controlul unor sisteme foarte mari, care pot conţine peste de puncte monitorizate, care furnizează date în timp real. Arhitectură flexibilă CitectSCADA are o bază foarte mare de drivere pentru dispozitivele pe care le suportă şi vine cu documentaţia şi uneltele necesare pentru a scrie un driver pentru dispozitive noi care nu sunt încă suportate. O altă facilitate este DriverWeb, un portal ce conţine informaţii despre driverele suportate de CitectSCADA. Softul Oferă de asemenea şi suport pentru setul de specificaţii OPC Data Access 2.0. CitectSCADA are înglobat un limbaj de programare numit Cicode, asemănător cu Pascal. Cicode permite un control mult mai precis şi o putere de optimizare foarte mare a algoritmilor de control a proceselor de automatizare. Alături de CitectSCADA, Citect mai comercializează aplicaţii cu facilităţi complementare, cum ar fi: Switch2Citect care este o unealtă de conversie de la sistemele de control deţinute la un sistem bazat pe Citect. Această unealtă ajută la menţinerea unui cost cât mai scăzut al tranziţiei deoarece trecerea se face păstrând interfaţa şi modul de 149

150 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii funcţionare cât mai apropiat de vechiul sistem, dar aducând beneficiile noilor tehnologii. CitectHMI este un sistem HMI bazat pe CitectSCADA destinat a fi utilizat de către producătorii de echipamente pentru a fi integrat în panouri sau maşini, obţinând astfel un sistem de control avansat. CitectSCADA Reports este o aplicaţie ce oferă facilităţi de înregistrare şi arhivare a datelor în sisteme de baze de date, un istoric al evoluţiei procesului şi posibilităţi de generare a rapoartelor de funcţionare. CitectSCADA Pocket face posibilă utilizarea dispozitivelor mobile PocketPC pentru monitorizarea şi controlul procesului de automatizare. CitectSCADA Facilities este un sistem de management specializat ce integrează controlul climatizării, al iluminatului şi ale altor sisteme din sisteme individuale sau aflate dispersate şi creează un sistem de monitorizare şi control central la nivelul întreprinderii. Figura 6-1 CitectSCADA 150

151 Capitolul 6 Sisteme virtuale de vizualizare a parametrilor ce intervin în funcţionarea clădirilor 6.4 Vizualizare Siemens Siemens foloseşte SIMATIC WinCC pentru vizualizarea proceselor din toate domeniile tehnologice, indiferent de mărimea sistemului. WinCC reprezintă o bază pe care se pot construi o gamă largă de aplicaţii de vizualizare a proceselor de automatizare. Peste această bază se pot adăuga funcţionalităţi individuale sau specifice unui anumit sector prin intermediul unor pachete opţionale dezvoltate de Siemens, WinCC options sau prin intermediul unor pachete suplimentare WinCC Add-ons, dezvoltate de către alţi producători [96]. Cele mai importante pachete opţionale WinCC sunt: WinCC/Server transformă o soluţie individuală într-una distribuită bazată pe arhitectura client/server cu până la 12 servere WinCC şi 32 de clienţi. WinCC/Central Archive Server (CAS) sistem central de arhivare a datelor din procese (până la de puncte de date), bazat pe Microsoft SQL Server. WinCC/WebNavigator oferă posibilitatea de acces şi monitorizare a instalaţiilor automatizate prin intermediul unui program de navigatoare pe internet, cum ar fi Windows Internet Explorer. WinCC/DataMonitor este o aplicaţie folosită la afişarea, analiza, evaluarea şi distribuirea datelor (date furnizate în timp real sau date istorice) despre starea proceselor. Aceste date includ valori măsurate, alarme, date furnizate de utilizator şi altele. Clientul poate fi instalat pe orice calculator din birou şi oferă câteva unelte de monitorizare şi analiză. WinCC/ConectivityPack permite altor aplicaţii să acceseze informaţiile stocate în arhiva WinCC prin intermediul OPC-HDA (Historycal Data Access) sau WinCC OLE-DB sau la informaţii în timp real folosind OPC-XML. De asemenea permite transmiterea către sistemele de nivel superior a alarmelor prin intermediul OPC- A&E (Alarms and Events). WinCC/Redundancy creşte disponibilitatea sistemului prin crearea unor staţii WinCC sau servere care se monitorizează reciproc şi pot transfera sarcinile între ele. WinCC/ODK permite accesul la funcţiile şi configuraţia WinCC, permite crearea unor aplicaţii care să comunice cu WinCC prin intermediul unor interfeţe de programare (C-Application programmin Interface). 151

152 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Aplicaţiile WinCC Add-ons sunt dezvoltate de către terţi şi adresează funcţionalităţi din categoriile: conectivitate, managementul proceselor, diagnostic şi mentenanţă şi unelte de configurare. WinCC este foarte flexibil în ceea ce priveşte situaţiile în care poate fi utilizat deoarece a fost proiectat cu suport pentru internaţionalizare (interfaţă în mai multe limbi, simultan), sistemul de bază este dezvoltat independent de tehnologie sau de sectorul de activitate, suportă o gamă foarte largă de protocoale de comunicaţie (PROFIBUS/PROFINET, OPC, etc.) şi oferă interfeţe deschise de comunicare şi opţiuni de configurare. De asemenea poate fi utilizat şi prin internet prin intermediul unei interfeţe web [96]. WinCC poate fi configurat uşor şi eficient deoarece conţine un editor grafic orientat pe obiecte uşor de folosit, conţine o colecţie mare de elemente grafice predefinite, are o arhitectură modulară şi poate fi modificat uşor, chiar şi de la distanţă, prin internet. Produsul oferit de Siemens poate fi integrat uşor deoarece este bazat pe standarde deschise: controale ActiveX, comunicaţie prin intermediul OPC, interfeţe standard pentru acces la baze de date (WinCC OLE-DB, OPC HDA), limbaje de programare standard pentru extensibilitate (VBScript şi ANSI-C) şi interfeţe de programare standard (API) prin WinCC/ODK. Figura 6-2 SIMATIC WinCC/WebNavigator 152

153 Capitolul 6 Sisteme virtuale de vizualizare a parametrilor ce intervin în funcţionarea clădirilor Caracteristicile pe care le are SIMATIC WinCC (modular, flexibil, extensibil şi independent de tehnologie sau de sectorul în care se aplică) au permis utilizarea acestui produs într-o gamă mare de soluţii tehnologice din diverse domenii cum sunt: industria producerii de automobile, industria chimică şi farmaceutică, industria alimentară, de tutun şi băuturi, producerea şi distribuţia energiei electrice, sectorul comerţ şi servicii, industria maselor plastice şi a cauciucului, transport şi logistică şi multe altele [97]. 6.5 Vizualizare GE Fanuc GE Fanuc oferă un produs numit Proficy HMI/SCADA pentru monitorizarea şi controlul proceselor continue, discrete sau a sistemelor şi vine în două soluţii. Proficy HMI/SCADA CIMPLICITY soluţie pentru toate tipurile de aplicaţii dar care oferă unelte şi suport îmbunătăţit pentru mediile în care procesele sunt discrete. CIMPLICITY este conceput în special pentru industria transporturilor, industria aerospaţială, construcţia de maşini, semiconductoare, etc[85]. Proficy HMI/SCADA ifix este de asemenea o soluţie pentru toate tipurile de aplicaţii dar cu elemente specializate pentru monitorizarea şi controlul sistemelor mari orientate spre procese (continue) din industria farmaceutică, producţia şi distribuţia energiei electrice, a gazelor naturale şi a petrolului [86]. CIMPLICITY HMI este un software bazat pe arhitectura client/server care oferă capabilităţi de achiziţii de date, vizualizare şi control al procesului de automatizare şi permite un management mult mai bun al procesului de producţie. Trăsăturile aplicaţiei CIMPLICITY cele mai importante sunt următoarele: Permite controlul şi monitorizarea foarte bună a procesului de producţie Este uşor de folosit pentru utilizatorii experimentaţi dar şi pentru cei începători Dispune de unelte rapide pentru dezvoltarea de soluţii specializate Este construită pe arhitectura client/server şi este scalabilă Dispune de un sistem sofisticat de alarmare şi monitorizare a evoluţiei proceselor urmărite Utilizează clienţi şi server OPC, dar şi OPC Alarm and Events Dispune de drivere proprii pentru acces la reţelele de comunicare dar se poate conecta şi la servere OPC 153

154 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Una din facilităţile oferite de CIMPLICITY este DGR Digital Graphical Replay care permite utilizatorului să vizualizeze într-o formă grafică evenimentele petrecute într-o perioadă trecută dată, asemănător reluârilor TV. De asemenea oferă unelte pentru a crea butoane pentru navigaţie rapidă şi uşoară în cadrul aplicaţiei, unelte pentru securitate şi unelte pentru dezvoltarea rapidă a aplicaţiilor cum ar fi [87]: Master objects obiecte şablon ce pot fi folosite la fel pe mai multe ecrane Jurnalizare şi stocare a valorilor în baze de date Limbaj interpretat (scripting) pentru extensii rapide Calendar cu acţiuni atât cele care au fost cât şi cele care trebuie să fie executate Interfaţă web pentru vizualizare Figura 6-3 Proficy HMI/SCADA CIMPLICITY ifix este un motor SCADA robust, cu o arhitectură deschisă, foarte scalabil şi distribuit [86]. Proficy ifix oferă funcţionalitate asemănătoare cu CIMPLICITY, cu diferenţa că acesta este orientat către procese continue. ifix are o arhitectură client/server distribuită ce permite o flexibilitate sporită atunci când se proiectează un sistem. Serverele ifix citesc date de la procesele care se desfăşoară (atât date analogice cât şi digitale), rezultate ale unor comenzi, citiri, calcule, alarme, şi altele. 154

155 Capitolul 6 Sisteme virtuale de vizualizare a parametrilor ce intervin în funcţionarea clădirilor Aceste date pot fi publicate pe internet prin intermediul aplicaţiei Proficy Real-Time Information Portal care converteşte graficele pentru web şi afişează valorile în timp real pentru a avea o imagine exactă asupra procesului [88]. Figura 6-4 Proficy HMI/SCADA ifix 6.6 Vizualizare Rockwell Automation RSView32 este un software bazat pe componente pentru monitorizarea şi controlul sistemelor de automatizare dezvoltat de firma Rockwell Automation. Aplicaţie este disponibilă în mai multe limbi de circulaţie internaţională şi oferă o funcţionalitate de bază care poate fi extinsă prin programe adiţionale şi funcţionalităţi suplimentare deoarece implementează o arhitectură AOA (Add-on-Architecture). Componentele grafice folosite pentru afişare sunt dezvoltate folosind tehnologia Microsoft OLE (Object Linking and Embedding) şi ActiveX ceea ce permite o adaptare mult mai bună la nevoile propriu-zise. Tot pe această tehnologie, a fost dezvoltat un model-obiect care oferă interfeţe prin care RSView32 poate interacţiona cu alte aplicaţii bazate pe componente. De asemenea RSView32 are integrat Microsoft VBA (Visual Basic for Applications), un limbaj interpretat prin intermediul căruia se poate extinde şi personaliza funcţionalitatea 155

156 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii aplicaţiei şi care permite, alături de tehnologia ActiveX, automatizarea aplicaţiei. Comunicarea cu dispozitivele hardware se face folosind specificaţiile OPC, RSView32 poate fi atât server cât şi client [93]. RSView32 poate fi extins cu următoarele aplicaţii care pot fi instalate individual [92]: RSView32 Messenger care poate transmite alarme, rapoarte sau informaţii de ajutor rapid, prin intermediul: pagerelor, faxului, prin , telefonic, sau local prin sintetizarea sunetelor sau redarea unor fişiere înregistrate. RSView32 TrendX un control ActiveX care se integrează cu RSView32 şi care oferă posibilitatea de monitorizare în timp real a valorilor achiziţionate de la dispozitive şi oferă informaţii despre evoluţia procesului (trending) citind date istorice stocate în arhivă. RSView32 SPC (Statistical Process Control) oferă control statistic al procesului şi analiza statistică în timp real. Se pot stabili limite SPC şi când aceste limite sunt depăşite se declanşează un eveniment SPC căruia i se poate de asemenea stabili o metodă de tratare. RSView32 Active Display System este o aplicaţie client/server ce extinde capabilităţile sistemului pentru a permite operatorului să interacţioneze cu sistemul de vizualizare RSView32 de pe orice calculator din reţea folosind tehnologia Microsoft DCOM (Distributed Component Object Model) RSView32 WebServer permite vizualizarea unui instantaneu al valorilor monitorizate folosind orice program de navigare pe internet. 6.7 Vizualizare Wonderware Wonderware dezvoltă platforma Wonderware System Platform ca un cadru unic pentru sisteme SCADA, aplicaţii HMI dar şi soluţii MES (Manufacturing Execution Systems Controlul sistemelor de execuţie a proceselor de producţie) şi EMI (Enterprise Manufacturing Intelligence Managementul informaţional al performanţei [119]. Pentru HMI/SCADA, platforma Wonderware se foloseşte de aplicaţia InTouch HMI care oferă utilizatorilor o bibliotecă mare de elemente grafice independente de rezoluţia ecranului (grafică vectorială) din toate domeniile tehnice. Simbolurile grafice pot fi programate prin intermediul unui limbaj de programare interpretat şi au elemente de conectivitate ceea ce permite re-utilizarea lor. Mediu de proiectare a vizualizării pus la 156

157 Capitolul 6 Sisteme virtuale de vizualizare a parametrilor ce intervin în funcţionarea clădirilor dispoziţie este unul multi-utilizator, colaborativ, uşor de folosit şi versatil [119], [117]. InTouch HMI poate primi informaţii de la nenumărate surse şi de la aproape orice tip de dispozitiv de automatizare prin intermediul driverelor pe care le are la dispoziţie sau folosind protocoale ca OPC sau Microsoft DDE. Aplicaţia se poate conecta la orice server OPC dar poate funcţiona şi ca server pentru alte aplicaţii care necesită acces la valorile monitorizate [118]. Pentru securitate InTouch poate folosi mai multe metode de restricţionare a accesului: Securitate folosind accesul pe baza parolei limitează accesul utilizatorilor pe zone de responsabilitate şi autoritate Securitate folosind Microsoft Windows Authentication permite accesul la InTouch utilizatorilor conectaţi la un domeniu Windows sau local pe baza identităţii acestuia şi pe baza apartenenţei la grupuri. Securitate la nivelul datelor pentru utilizatorii Platformei Wonderware, acest tip de securitate permite stabilirea restricţiilor de acces la nivel de punct de date sau chiar la nivelul atributelor acestuia. Funcţionalitate FDA 21 CFR Partea 11 pentru conformitate cu cerinţele de securitate solicitate de guvernul S.U.A InTouch ReadOnly o versiune doar citire a software-ului InTouch, care nu permite modificarea valorilor sau elementelor grafice. Avantajele utilizării platformei Wonderware System Platform sunt următoarele: Simboluri grafice programabile (folosind tehnologia ActiveX); Şablon al elementelor automatizate sunt create şabloane ale diverselor echipamente automatizate ceea ce simplifică proiectarea vizualizării; Managementul aplicaţiilor platforma permite administrarea aplicaţiilor de la distanţa într-o manieră centralizată, modificările realizate propagându-se automat în toată reţeaua; Platformă universală şi extensibilă pentru dezvoltarea aplicaţiilor de vizualizare; Posibilitatea de extindere a funcţionalităţii prin intermediul modulelor funcţionale. 6.8 Concluzii Caracteristica de bază a aplicaţiilor pentru vizualizare este de a permite unui utilizator cu pregătire minimă un acces rapid şi usor la caracteristicile sistemului. Fiecare dintre 157

158 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii soluţiile prezentate implementează într-o formă proprie elementele generale ale unei interfeţe de vizualizare. Unele dintre aceste soluţii au fost dezvoltate sub formă de platformă, ceea ce permite dezvoltarea de aplicaţii specializate pentru nevoile specifice ale clientului. Deşi furnizează drivere de acces pentru diferite echipamente de automatizare, pentru a beneficia de o utilizare cât mai largă, aceste aplicaţii folosesc, ca modalitate de acces la reţelele de automatizare, standardul OPC. Folosind standardul OPC, aplicaţiile nu mai sunt legate de un protocol anume şi permit producătorilor de echipamente posibilitatea de a dezvolta drivere pentru servere OPC. Un astfel de driveer este scris o singură dată şi poate fi întrebuinţat de către orice aplicaţie de vizualizare ce oferă conectivitate OPC. Intrumentele pentru monitorizarea şi controlul instalaţilor şi mai ales uşurinţa şi eficienţa cu care pot fi ele utilizate sunt esenţiale pentru buna desfăşurare a activităţilor supuse procesului de automatizare. Eficienţa şi uşurinţa cu care pot fi utilizate a crescu simţitor odată cu experienţa dobândită de dezvoltatorii acestor aplicaţii însă niciuna din acestea nu este adaptată furnizării în timp real a datelor necesare îmbunătăţirii eficienţei şi eficacităţii echipajelor de intervenţie în eventualitatea apariţiei unei situaţii de urgenţă. Integrarea acestui tip de funcţionalitate într-o aplicaţie de vizualizare reprezintă încă un pas important pentru a creşte eficienţa managementului intervenţiei. Beneficiind de informaţii suplimentare exacte, comandantul intervenţiei poate lua decizii cu un grad ridicat de eficienţă şi poate reduce riscul apariţiei unor situaţii periculoase. 158

159 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer 7.1 Studiu teoretic Centrala de supraveghere dispecer reprezintă o integrare a sistemelor de supraveghere şi alarmare la incendii în sistemul de gestiune tehnică a unui obiectiv. Sistemul propus de mine folosește pentru simularea unei clădiri inteligente un koffer demonstrativ al firmei Siemens așa cum este prezentat în figura 7-1. Sistemul de supraveghere realizat mine are rol de monitorizare și control. Ele este conceput ca un sistem ierarhic superior sistemelor de supraveghere locală a instalațiilor și centralelor de supraveghere și alarmare la incendiu. La ora actuală normativele impun utilizarea centralelor de supraveghere și alarmare la incendiu independent de utilizarea altor sisteme. Din acest motiv sistemul propus are rol de supervizor, acesta primește de la centrala de incendiu clasica doar informații despre existența unui incendiu si despre zona unde acesta se manifestă [110]. Figura 7-1 Koffer demonstrativ Sistemul propus de mine poate fi folositor subunităţilor de pompieri, pentru supravegherea de ansamblu a zonei de competenţă şi chiar pentru furnizarea de informaţii necesare atât pentru deplasarea la intervenţie cât şi pentru localizarea şi lichidarea incendiului. Sistemele clasice dau informații doar despre existența unui incendiu și despre zona 159

160 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii unde acesta se manifestă. În situaţia propusă se poate utiliza un laptop legat la reţeaua internet care aduce la nivelul comandantului gărzii de intervenţie toate informaţiile de care acesta are nevoie pentru pregătirea prealabilă a intervenţiei (figura 7-2). Figura 7-2 Laptop pentru vizualizarea evoluţiei intervenţiei Prin acest sistem se atrage atenţia asupra utilizării elementelor existente în instalaţii, si costului redus de implementare a unui sistem de supraveghere şi alarmare la incendiu complex. Acesta informează echipele de intervenţie asupra unor stări importante (de exemplu; creşterea bruscă a temperaturii din încăperile afectate sau încăperile vecine, existenţa persoanelor în zonele afectate, etc.) Componenţa instalaţiei Kofferul demonstrează câteva din posibilităţile pe care le oferă tehnologia KNX. Kofferul conţine următoarele dispozitive KNX: Controler de temperatură Detector de apă Butoane de acţionare Dimmer Senzor IR Modul de acţionare a jaluzelelor Modul card acces securitate Interfaţă de comunicare cu PC-ul RS-232 Lista completă a dispozitivelor poate fi vizualizată în figura 7-3, aşa cum o afişează softul de programare a dispozitivelor KNX, ETS3 (Engineering Tool Software). Pentru 160

161 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer fiecare dispozitiv se poate observa adresa pe care o are, numele, încăperea unde a fost instalat, o scurtă descriere şi funcţiile pe care acesta le poate efectua. În funcţie de specificul său (dimmer, întrerupător pornit/oprit, senzor de temperatură, de mişcare), fiecare dispozitiv KNX are un set de funcţii preprogramate de către producător. Programarea unei reţele KNX constă în stabilirea unei relaţii între punctele de ieşire ale unui dispozitiv şi punctele de intrare ale unuia sau mai multe dispozitive. Figura 7-3 Dispozitivele KNX vizualizate în ETS3 Dispozitivele KNX au fost programate cu ajutorul software-ului ETS3 (Engineering Tool Software) care este un soft independent de producătorii de dispozitive de automatizare destinat configurării şi proiectării de sisteme pentru clădiri inteligente şi instalaţii de automatizare folosind protocolul KNX. În figura 7-4 se poate observa programarea dispozitivelor KNX din koffer folosind programul ETS3 [35]. Programarea în ETS este structurată pe trei ferestre: Fereastra de adresare de funcţii de grup, fereastra de adresare a elementelor componente pe funcţiuni de spaţii, fereastra de adresare pe topologii. Programarea constă în definirea adreselor de grup şi se crează astfel obiecte de grup (group-objects). Aceste obiecte sunt logice şi reprezintă o grupare de dispozitive care pot fi controlate uniform. Fiecare dispozitiv KNX poate trimite date către o adresă de grup, dar poate recepţiona de la mai multe adrese de grup. Astfel, cu o singură telegramă, un dispozitiv KNX poate controla comportamentul mai multor dispozitive, cu condiţia ca acestea să aparţină aceluiaş grup. 161

162 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-4 ETS3 programarea dispozitivelor KNX În figura 7-5 este prezentată o fereastră ce permite setarea parametrilor controlerului de temperatură montat în instalaţie. Aceasta permite setarea parametrilor după care acesta rulează. În proiectul realizat controlerul de temperatură are rolul de a regla temperatura în încăpere. Această funcţie a fost folosită în sistemul propus pentru a alarma şi a semnaliza existenţa unui incendiu în spaţiul monitorizat. Figura 7-5 Programarea dispozitivelor KNX proprietăţi controler temperatură Astfel au fost propuse două limite de temperatură, prima când este sesizată temperatura de 40 o C, sunt emise semnale de avertizare, iar dacă temperatura depăşeşte 55 o C se dă alarma 162

163 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer de incendiu. Acest lucru este folositor pentru a observa modul de variaţie a temperaturii atât în încăperea respectivă cât şi în încăperile vecine. Acest lucru dublează semnalele primite de la detectorii de fum pentru a evita alarmele false. Controlerul de temperatură are posibilitatea reglării temperaturii în funcţie de preferinţa utilizatorului, acesta poate varia aşa cum se observă în figura 7-6, şi figura 7-7, faţă de o temperatură de referinţă setată la 22 o C, cu plus sau minus 2 o C. În plus acesta re setate funcţii pentru mod de noapte sau de protecţie antiîngheţ. Figura 7-6 Programarea dispozitivelor KNX paramatrii de configurare controler de temperatură Figura 7-7 Controler de temperatură 163

164 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Topologia reţelei Reţeaua KNX are o topologie logică formată din arii, linii şi dispozitive pe fiecare linie. Figura 7-8 Topologia reţelei de automatizare KNX În figura 7-8 se poate vedea topologia utilizată la realizarea kofferului. În imagine se pot observa adresele dispozitivelor. Acestea sunt adresele individuale, fizice şi sunt folosite la programarea dispozitivelor. Pentru comunicaţia între dispozitive se folosesc adresele de grup. 7.2 Simularea unor începuturi de incendiu Descrierea programului FDS Programul FDS Fire Dynamics Simulator este o aplicație CFD 2, de calcul a dinamicii fluidelor și a fost dezvoltat pentru a rezolva unele probleme practice ce apar în domeniul ingineriei securității la incendiu; și pentru a pune la dispoziție o unealtă pentru studiul fundamental al dinamicii incendiului și combustiei. Programul Fire Dynamics Simulator (FDS) este dezvoltat de NIST, foloseşte limbajul de înaltă definiţie Fortran 90, care rezolvă ecuaţiile ce guvernează dinamica fluidelor, și este însoțit de Smokeview un program însoţitor scris în C/OpenGL ce produce imagini şi animaţii ale rezultatelor. Programul FDS are implementaţi parametri empirici şi semiempirici, 2 CFD Computational fluid dynamics 164

165 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer modele analitice şi algoritmi numerici pentru rezolvarea codului numeric [121]. Pentru a obține rezultate cu programul FDS trebuie să se parcurgă următoarele faze: faza de preprocesare definirea scenariului de incendiu; faza de procesare sau calcul calculul propriuzis; faza post procesare prezentarea rezultatelor numerice într-o formă ușor de înțeles (valori medii, grafice, animații) Descrierea submodelelor FDS FDS este un program CFD specializat în dinamica incendiilor. Programul rezolvă numeric o formă ale ecuaţiilor Navier-Stokes pentru arderi cu viteză mică (incendii), flux termic degajat şi mişcarea fumului provenit de la incendiu. Componentele majore ale programului FDS sunt [62]: Modelul hidrodinamic. FDS rezolvă numeric ecuaţiile Navier-Stokes pentru dinamica incendiilor. Derivatele parţiale a ecuaţiilor de conservare a masei, momentului şi energiei sunt aproximate ca diferenţe finite, iar soluţia este avansată în decursul timpului pe o reţea tridimensională, rectilinie. Algoritmul principal este o schemă explicită tip predictor-corector. Turbulenţa este tratată cu modelul Smagorinski. Este posibil să se facă o simulare numerică directă, dacă grila de discretizare este suficient de fină. Pentru a simula mişcarea fumului se folosesc particule de tip Lagrangian. Modelul de combustie. Pentru majoritatea aplicaţiilor, FDS foloseşte un model de combustibil bazat pe amestecul fracţionar combustibil-oxigen. Modelul presupune că materialul combustibil este controlat (se cunoaşte rata de pierdere masică) şi că reacţia dintre combustibil şi oxigen este suficient de rapidă. Fracţia de masă, pentru toţi reactanţii şi produsele majore poate fi derivată din fracţia de amestecare. Transportul de radiaţie. Transferul radiativ de căldură este inclus în model prin soluţia ecuaţiei de transport prin radiaţie. Radiaţia termică este calculată folosind tehnica volumului finit pe aceeaşi reţea. Geometria. FDS aproximează ecuaţiile cu derivate parţiale pe mai multe reţele rectangulare. Utilizatorul prescrie obstrucţiile rectangulare, care sunt forţate să se conformeze cu reţeaua de calcul. Condiţiile la limită: Toate suprafeţele solide au condiţii termice la limită, plus informaţii despre comportamentul la ardere al materialului. De obicei, caracteristicile materialului sunt stocate într-o bază de date, însă pot fi adăugaţi şi alţi combustibili. 165

166 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Parametri de intrare Toţi parametrii de intrare necesari în FDS pentru a descrie un scenariu particular sunt exprimaţi printr-un singur fişier text creat de utilizator. Fişierul conţine informaţii despre grila numerică, mediul înconjurător, geometria construcţiei, proprietăţile materialelor, cinetica incendiului şi cantităţile de ieşire dorite. Grila numerică conţine una sau mai multe linii cu celule uniforme. Toate caracteristicile geometrice ale scenariului trebuie să fie în conformitate cu grila numerică. Obiectele mai mici decât o celulă pot fi aproximate cu o singură celulă sau eliminate. Geometria structurii este introdusă ca o serie de blocuri dreptunghiulare. Condiţiile limită sunt aplicate pentru suprafeţele solide ca petice dreptunghiulare. Materialele sunt definite prin conductivitatea termică, căldura specifică, densitate, grosime şi reacţia la ardere. O parte importantă a fişierului de intrare în FDS direcţionează codul către cantităţile de ieşire în diferite moduri. Ca la un experiment real trebuie să se decidă înainte de a începe rularea, ce informaţii trebuie calculate şi salvate. Nu există nici o modalitate de a recupera informaţia după ce calculul s-a încheiat dacă aceasta nu a fost specificată în faza de preprocesare Cantităţi de ieşire FDS calculează temperatura, densitatea, presiunea, viteza şi compoziţia chimică, pentru fiecare celulă, la fiecare pas discret de timp. De obicei, sunt sute de mii şi până la milioane de celule şi se efectuează mii şi până la sute de mii de iteraţii. Datele tipice de ieşire pentru faza gazoasă includ : temperatura gazelor; viteza gazelor; concentraţia gazelor; concentrația fumului şi estimarea vizibilităţii; presiunea; rata eliberării de căldură în unitatea de volum; fracţia de amestecare; densitatea gazelori; masa picăturii de apă pe unitatea de volum. La suprafeţele solide, modelarea numerică a incendiilor în câmp prezice cantităţile 166

167 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer adiţionale asociate cu balanţa de energie între faza gazoasă şi cea solidă, incluzând: temperatura suprafeţei şi interiorului; fluxul de căldură, atât radiativ cât şi convectiv; rata de ardere; masa picăturii de apă pe unitatea de suprafaţă. Cantităţile globale înregistrate de model includ: rata eliberării de căldură (HRR); duratelor de activare a sprinklerelor şi detectoarelor; fluxul de masă şi de energie prin deschideri sau solide Limitări ale programului FDS Deşi în FDS se pot modela diferite scenarii de incendiu, există limite pentru algoritmii utilizaţi. Ipoteza fluxului de viteză mică. Utilizarea FDS este limitată la arderi cu viteză mică. Această ipoteză nu este aplicabilă utilizării modelul pentru toate scenariile în care vitezele proceselor sunt apropiate de viteza sunetului (ex. exploziile, detonaţii etc.). Geometria rectilinie. Eficienţa FDS se datorează simplităţii reţelelor numerice rectilinii şi utilizării celor mai rapide metode de rezolvare a câmpului de presiune. Aceasta poate fi o limitare în unele situaţii unde anumite forme geometrice nu sunt conforme cu reţeaua de calcul, deşi majoritatea componentelor structurilor se potrivesc. Dezvoltarea şi propagarea incendiului. Deoarece modelul a fost proiectat iniţial pentru a analiza incendii la scară industrială, el poate fi utilizat când rata eliberării de căldură (HRR) este cunoscută şi transferul de căldură şi mişcarea efluenţilor incendiului este principalul scop al simulării. Arderea. Pentru cele mai multe aplicaţii, FDS utilizează modelul de ardere a fracţiei de amestec. Modelul presupune că arderea este controlată (se cunoaşte evoluţia ratei de pierdere masică în funcţie de durată) şi că reacţia combustibilului cu oxigenul este infinit de rapidă în raport cu temperatura. Pentru incendii la scară largă, bine ventilate, aceasta este o presupunere bună. Oricum, dacă un incendiu este într-o încăpere slab ventilată combustibilul şi oxigenul intră în contact, dar pot să nu iniţieze incendiul. Transferul de căldură prin radiaţie. Acesta este inclus în model prin soluţia ecuaţiei de transfer de căldură prin radiaţie utilizând Metoda Volumului Finit (FVM) pentru un gaz gri sau - în anumite cazuri - se utilizează modelul benzilor spectrale. Există câteva limite ale 167

168 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii modelului. În primul rând, coeficientul de absorbţie pentru fum (mediu gazos şi funingine) este o funcţie complexă de componentele sale şi de temperatură. Datorită modelului de ardere simplificat compoziţia chimică a fumului (în special conţinutul de funingine) este aproximată ceea ce afectează absorbţia căldurii şi emisia radiaţiei termice. În al doilea rând, transferul prin radiaţie este discretizat folosind aproximativ 100 de unghiuri solide. Pentru obiectele situate la depărtare de sursa de radiaţie discretizarea poate conduce la o distribuţie neuniformă a energiei radiante. Problema poate fi rezolvată prin includerea mai multor unghiuri solide, dar aceasta conduce la un timp de compilare mai mare Condițiile în care se desfășoară simularea, descrierea modelului Scenariul folosit pentru acest studiu este modelat plecând de la etajul 2 al Facultății de Instalații (figura 7-9). Deși s-a modelat întreg etajul 2 al clădirii, simularea s-a efectuat decât pentru o parte a modelului deoarece includerea întregii suprafețe în domeniul de calcul ar fi însemnat o creștere foarte mare a timpului de calcul. De asemenea acest lucru nu ar fi influențat vizibil rezultatul calculelor [40], [62]. Figura 7-9 Modelarea etajului 2 al Facultății de Instalații Simularea s-a desfășurat într-o încăpere cu destinația Birou și a constat în simularea 168

169 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer unui incendiu de canapea. Parametrii de intrare pentru efectuarea simulării sunt următorii: birou cu suprafața 3,3x4,2 = 13,86 m 2, înălțimea de 3 m și un volum de 41,58 m 3 ; combustibil - material tapițerie cu următoarele caracteristici: densitate: 40 kg/m3; căldură specifică: 32,25 kj/ (kg K); căldura de ardere: kj/kg; grosime: 1-5 cm; temperatura aerului, 20 C; presiunea atmosferică, 1,0132 Pa umiditatea relativă a aerului, 40%. Pentru parametrii de mai sus s-au efectuat mai multe simulări, dintre care patru considerate importante. Pentru fiecare simulare s-a modificat aportul de aer pentru a studia influența acestuia asupra dezvoltării incendiului. Cazurile sunt următoarele: cazul 1 incendiu fără aport de aer, în care ușile și ferestrele sunt închise (figura 7-10); cazul 2 incendiu cu aport de aer prin fereastra biroului(figura 7-11); cazul 3 incendiu cu aport de aer prin fereastră și ușă hol(figura 7-12); cazul 4 incendiu cu aport de aer prin fereastră birou și fereastră capăt hol(figura 7-13). Figura 7-10 Incendiu cu încăperea închisă 169

170 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-11 Incendiu cu fereastra biroului deschisă Figura 7-12 Incendiu cu fereastra biroului închisă, ușă deschisă, fereastră hol deschisă 170

171 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-13 Incendiu cu fereastra biroului deschisă, ușă deschisă, fereastră hol deschisă În fiecare încăpere, în anumite puncte, s-au montat dispozitive virtuale pentru a măsura parametrii incendiului (fiura 7-14). Figura 7-14 Amplasarea dispozitivelor în încăpere 171

172 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Astfel, pentru biroul în care s-a efectuat simularea avem următoarele dispozitive: un detector de căldură (HD); un detector de fum (SD); dispozitiv de măsurat înălțimea straturilor de gaze fierbinți și temperatura acestora; termocupluri câte unul în dreptul fiecărui perete al încăperii la înălțimea de 1,6 m (THCP_A, THCP_W, THCP_S, THCP_D), unul pe tavan (THCP_T ) și unul pe peretele încăperii vecine (THCP_D02). În celelalte încăperi s-au montat detectoare de fum, câte unul în fiecare încăpere și pe hol unul la fiecare 3,5 m. 0,2x0,2 m 2. Sursa de aprindere are o putere de 1500 W/m 2 și este aplicată pe o suprafață de Caz 1 Caz 2 Caz 3 Caz 4 Temperatura maximă Temperatura după 180 sec Grafice pentru: rata eliberării de căldură (figura 7-15) temperaturi detectoare de căldură (figura 7-16) rata arderii (figura 7-17) detector de fum (figura 7-18) temperatură termocupluri (figura 7-19) Tabel 7:1 Valoarea temperaturilor pentru cele patru cazuri 172

173 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-15 Rata eliberării de căldură pentru cele patru cazuri (de la stânga la dreapta, de sus în jos) Figura 7-16 Valorile măsurate de detectorul de temperatură pentru cele patru cazuri 173

174 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-17 Rata arderii pentru cele patru cazuri 174

175 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-18 Nivelul de obstrucționare a vizibilității măsurat indicat de detectorul de fum 175

176 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-19 Temperatura indicată de termocuplurile din tavan Figura 7-20 Incendiul dupa aproximativ 150 secunde 176

177 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-21 Temperatura obiectelor dupa aproximativ 150 secunde Figura 7-22 Temperatura straturilor de aer dupa aproximativ 150 secunde Din datele obtinute se poate observa că temperatura în încăpere este condiționată de 177

178 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii nivelul de ventilare al încăperii. În această situație timpul de declanșare al detectorului de temperatura crește. În același timp detectorul de fum este influențat de existența sau nu a deschiderilor Tabel 7:2 Timpii de declanșare ai detectoarelor(s) Caz 1 Caz 2 Caz 3 Caz 4 Detector de fum Detector de căldură Se poate observa ca indiferent de tipul de detectie, timpul de declansare nu depășește 2 minute. În această situație devine important timpul de deplasare la intervenție și timpul de realizare a recunoașterii. Acest timp poate varia de la cateva minute la câteva zeci de minute în funcție de distanța până la obiectiv, de complexitatea clădirii și de mărimea incendiului. Devine importantă în acestă situație realizarea recunoașterii. În subcapitolul următor este propus un sistem care ajută la micșorarea timpului de recunoaștere. 7.3 Implementare în LabView Pentru realizarea sistemului s-a utilizat programul LabVIEW Professional 8.5 (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) al firmei National Instruments. Programele sub LabVIEW sunt numite instrumente virtuale(vi). Acestea modelează atât prezentarea cât şi funcţiunile unui instrument real [70]. Supravegherea incintelor se aplică în toate domeniile. Ea este extrem de variată şi ca atare poate fi utilizată la nivelul unei centrale de incendiu pentru vizualizarea unor începuturi de incendii. Sistemul propus de mine prezintă o posibilitate de supraveghere a unei părţi din Facultatea de Instalaţii, etajul 2, (figura 7-23) completată cu funcţii de vizualizare a persoanelor care sunt la intrare, cu un acces autorizat prin blocarea unor uşi cu dispozitive electromagnetice şi chiar vizualizarea acestora. Această structură existentă se poate completa cu o supraveghere la incendiu prin amplasarea unor detectoare de fum în spaţii considerate vitale. Sistemul vizualizează zona afectate de incendiu cât şi alte elemente ajutătoare ca de exemplu: acces intrare, vizualizare zone importante (existenţa persoanelor blocate care au nevoie de ajutor), starea ferestrelor, etc. 178

179 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-23 Planul spaţiului supravegheat În prima fază a acestui sistem am realizeazat o interfaţă utilizator numită Front Panel sau panou. În panou sunt implementate indicatoare, butoane şi afişaje grafice, butoane de apăsare, butoane de comandă, etc. Acestea sunt împărţite în elemente de control prin care se introduc date şi elemente indicatoare care sunt utilizate pentru afişarea informaţiei. Tipul de element de control/indicator determină tipul de date: valoare logică, valoare numerică (întreg sau real), şir de caractere, etc. Fereastra panou este completată de o altă fereastră numită Block Diagram diagrama bloc sau diagrama programului. Fiecărui element de pe panou îi corespunde pe diagramă un element numit terminal, care este adăugat automat odată cu elementul de control sau indicator. Acestea sunt puncte de intrare/ieşire prin care se face schimbul de informaţii între panou şi diagrama programului. Terminalele sunt legate între ele prin fire (eng. wires ) prin intermediul cărora se propagă valorile pe care acestea le furnizează. Fiecare fir transmite date de la o singură sursă către una sau mai multe destinaţii. Pe lângă terminale pe diagrama programului se mai pot afla şi noduri. Nodurile sunt obiecte pe diagrama programului care au intrări şi/sau ieşiri şi care efectuează operaţii în timpul funcţionării VI-ului. Acestea sunt asemănătoare funcţiilor, operatorilor sau subrutinelor din limbajele de programare clasice (limbaje de programare text) [70]. Alături de terminale, fire şi noduri, pe diagrama programului se mai găsesc şi structuri. Structurile sunt reprezentări grafice ale buclelor de repetare (ciclul while, for), structuri de execuţie condiţionată (structura case). 179

180 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Funcţionarea programului este determinată de modul în care sunt conectate între ele, prin fire, terminalele elementelor de control si ale indicatoarelor cu nodurile (funcţiile, proprietăţile şi metodele obiectelor) şi cu structurile. Panoul împreună cu diagrama programului formează un VI. Acesta are ataşate o iconiţă şi un panou de conectare. Panoul de conectare este format din legături la elemente de control sau la elementele indicatoare. Un VI poate fi folosit în interiorul altui VI (caz în care se numeşte SubVI) şi va fi reprezentat pe diagrama programului ca iconiţa pe care o are ataşată, iar intrările şi ieşirile sunt determinate de panoul de conectare Accesul la funcţionalitatea reţelei Comunicaţia între calculator şi restul dispozitivelor se face prin intermediul unei interfeţe seriale în cazul de faţă, situaţie impusă de utilizarea unui Koffer demonstrativ al firmei SIEMENS. Datele colectate pot fi ulterior analizate, afişate sau înregistrate. Accesul la date se face folosind protocolul OPC. Serverul OPC pentru KNX este NET xeib furnizat de NetXAutomation, folosind facilitatea numită Data-binding a programului LabView. Modul de realizare este prezentat în figura Figura 7-24 Modul de realizare a legăturii cu serverul OPC 180

181 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Stabilirea modului de lucru al dispozitivelor utilizate Schema logică de principiu Instalaţia propusă cuprinde un calculator central montat în Sala de sedințe de la etajul 2 care are rolul de dispecerat şi alte elemente pentru automatizarea instalaţiilor prezente la acest nivel. Schema logică de principiu este prezentată în figura 7-25 şi cuprinde elemente pentru: Control acces; Detecţie mişcare/prezenţă; Detecţie incendiu; Detecţie efracţie; Urmărire continuă, şi vizualizare acces; Monitorizare temperatură; Figura 7-25 Schema logică de principiu Schema prezintă blocul de analiză și decizie la nivelul aplicației. Informațiile primite de aplicație sub formă de evenimente de la rețeaua elementelor de câmp inteligente sunt preluate într-o coadă de mesaje. Deoarece instalațiile de supraveghere și alarmare la incendiu sunt 181

182 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii instalații ce necesită separare fizică clară (conform normelor specifice în vigoare) centrala de incendiu dedicată trimite în coada de mesaje semnal de incendiu pe o anumită zonă sau dacă aceasta este adresabilă poate trimite informație clară despre detectorul care a declansat. Aplicația este creată ca un nivel superior care înregistrează și gestionează evenimentele semnalate de centrala clasică de incendiu. Suplimentar aplicația analizează informațiile de care dispune și prezintă operatorului o imagine mult mai exactă a situației. Aplicația face o verificare continuă a temperaturii preluată de senzorii din fiecare încăpere și înregistrează creșterea acesteia. La creșterea temperaturii într-un spațiu peste valoarea de avertisment, aplicația emite semnal de avertisment și atenționează utilizatorul trecând în modul de prealarmare. Dacă temperatura continuă să crească peste valoarea de alarmă, aplicația semnalizează alarmă de incendiu. Pragurile de avertisment și alarmă pentru temperatură pot fi stabilite de către operator în funcție de condițiile specifice. În cazul detecției fumului într-o încăpere, aplicația analizează semnalul dat de detectorul vecin cât și temperatura din încăperea respectivă pentru a evita alarmele false. Aplicația analizează situațiile create diferențiat în funcție de programul de lucru. În cazul sesizării prezenței unei persoane în afara programului de lucru se face verificarea sistemului de control acces și dacă este cazul este semnalată alarmă de securitate. În situația existenței unui incendiu este important de știut dacă există persoane surprinse de incendiu cât și zona unde acestea se află. Aceste informații sunt obținute de aplicație pe baza interogării instalațiilor de control acces și efracție. Starea ferestrelor este importantă din punct de vedere al securității și al dezvoltării incendiului. În cazul unui incendiu se verifică starea ferestrei în zona respectivă. Împreună cu viteza de creștere a temperaturii se pot trage concluzii referitoare la evoluția incendiului Contacte magnetice Criteriul cel mai important pentru alegerea unui contact de acest gen este distanţa de deschidere pe care o poate detecta. Se pot alege contacte cu distanţa de deschidere de 30 mm, care nu sunt cele mai bune dar sunt accesibile din punct de vedere al montării. Dimensiunile sale mici permit montarea rapidă fără a atrage atenţia. Rolul acestora este de protecţie antiefracţie în cazul montării împreună cu o sirenă de alarmă sau la o centrală de dispecer. Aceleaşi contacte montate împreună cu centrala de supraveghere şi alarmă la incendii pot fi folositoare dând informaţii despre accesibilitatea în 182

183 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer interior sau aportul de aer proaspăt care întreţine arderea, precum şi posibilitatea de evacuare a persoanelor. Contactele magnetice (figura 7-26) sunt libere de potenţial şi pot fi citite direct de sistemul instalat. Figura 7-26 Contact magnetic Card acces şi senzori prezenţă Cardul pentru acces (figura 7-27) permite accesul persoanelor autorizate în interiorul spaţiului protejat, şi anunţarea persoanelor străine. Acesta lucrează împreună cu încuietorile electromagnetice care permit comanda lor atât la nivel local cât şi la nivelul dispecerului. Figura 7-27 Control acces Încuietoarea electromagnetică se pretează pentru orice tip de montare, este alimentată la tensiune scăzută, şi asigură protecţia utilizatorului. Montarea unui sistem de control acces permite stabilirea exactă a persoanelor care sunt în clădire la un moment dat. Sistemul propus permite utilizarea bazelor de date ale sistemului de control acces pentru stabilirea exactă a numărului de persoane din clădire ce trebuie salvate în caz de incendiu. Sistemul permite verificarea informaţiilor preluate de la sistemul de control acces prin utilizarea senzorilor de prezenţă montaţi în fiecare încăpere (figura 7-28). 183

184 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-28 Senzor de mişcare utilizat pentru controlul iluminatului Detectoare de incendiu Detectoarele de incendiu sunt detectoare aşa numite inteligente, cu montaj direct pe BUS. Acestea funcţionează independent de eventualele defectări ale celorlalte dispozitive. Un asemenea detector este prezentat în figura Figura 7-29 Detector de fum de incendiu 184

185 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Operaţii şi instrumente realizate [41], [56] Prezentarea generală a centralei de supraveghere dispecer Figura 7-30 Prezentare generală a Centralei de supraveghere Centrala de supraveghere-dispecer este compusă din mai multe ferestre care se pot schimba prin activarea acestora. VI-ul prezentat în figura 7-30 are zece ferestre necesare pentru realizarea funcţiunilor specifice. Prima fereastră este de prezentare a centralei, urmată de o fereastra în care este prezentat planul general al Facultăţii de Instalaţii. Urmează fereastra din care se poate acţiona urmărirea video pentru încăperile: sala de şedinţe, hol intrare şi Birou 1. în continuare sunt prezentate ferestre pentru supravegherea spaţiilor protejate: Parter, Etaj 1, Etaj 2, Acoperiş şi Casa scării. Toate evenimentele sunt monitorizate şi înregistrate într-un fişier şi care de asemenea pot fi vizualizate în fereastra Listă evenimente. Mai există de asemenea şi o fereastră denumită Opţiuni care conţine câteva elemente de configurare a aplicaţiei Plan general Fereastra cu planul general al Facultăţii de Instalaţii, prezentată în figura 7-31, conţine un buton pentru fiecare zonă supravegheată: Parter, Etaj 1, Etaj 2, Acoperiş şi Casa Scării. Apăsarea pe buton schimbă fereastra curentă a aplicaţiei către fereastra corespunzătoare. De 185

186 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii asemenea în cazul unui eveniment în primă fază este anunţată zona afectată. Programul dă posibilitatea ca anunţarea evenimentului să fie făcut în fereastra principală sau automat să facă trimitere direct în planul afectat. Figura 7-31 Prezentare plan general Facultatea de Instalaţii În figura 7-32 este prezentat codul sursă al ferestrei Facultatea de Instalaţii, Schimbarea ferestrei curente se face prin modificarea proprietăţii Value a elementului grafic Tab Control în funcţie de ce buton s-a apăsat. Valorile logice ale butoanelor sunt transformate într-un vector care este apoi transformat într-o valoare întreagă folosind funcţia boolean array to number. În funcţie de valoarea întoarsă se face schimbarea la ferestra corespunzătoare din panou. 186

187 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-32 Diagrama funcţionare plan general Captarea imaginilor Scopul acestor ferestre este de a prelua imagini din zonele selectate şi de a vizualiza persoanele care intenţionează să intre. Front Panel-ul zonei de supraveghere a holului de intrare este prezentat în figura Imaginile înregistrate sunt stocate într-un fişier pentru a putea fi verificate şi consultate în caz de necesitate. Există posibilitatea înregistrării manuale atunci când se consideră necesar sau o înregistrare automată condiţionată de un senzor de mişcare. La apăsarea unui buton se deschide o fereastră asemănătoare cu cea din figura 7-34 în care se poate urmări imaginea captată de camera video. Diagrama bloc corespunzătoare pentru VI-ul webcam este prezentată în figura Pentru a accesa camera se face apel la o bibliotecă de funcţii WebCam.dll. 187

188 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-33 Prezentare fereastră Supraveghere Video Funcţia principală de vizualizare, poate fi completată cu funcţii de efracţie, şi nu în ultimul rând cu funcţii de informare în caz de incendiu. De cele mai multe ori intervenţia la incendiu presupune luarea unor decizii rapide în momentul vizualizării directe la faţa locului. Programul dă posibilitatea informării echipelor de intervenţie pe timpul deplasării. Figura 7-34 Prezentare panou webcam 188

189 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Informaţiile vizuale obţinute permit luarea unor decizii importante asupra modului de intervenţie, asupra dezvoltării incendiului, şi nu în ultimul rând oferă informaţii importante la stabilirea cauzei de incendiu. Posibilitatea de monitorizare a spaţiilor permite realizarea unei legături între apariţia unui incendiu şi înregistrarea începuturilor de incendiu sau chiar vizualizarea unor stări de fapt din interior. De cele mai multe ori stabilirea cauzei de incendiu presupune o muncă importantă, cu posibilităţi minime de stabilire exactă. De asemenea înregistrările video permit analiza evolutiei incendiului in timp şi determinarea factorilor ce au favorizat dezvoltarea acestuia. Figura 7-35 Diagramă corespunzătoare panoului webcam Prezentarea zonei supravegheate Zona de supraveghere îmbină posibilitatea supravegherii la incendiu, supravegherii la efracţie, supraveghere video şi comandă acces. Clădirea este vizualizată pe etaje, pentru fiecare etaj este realizată o fereastră separată care conţine planul cu amenajarea încăperilor etajului respectiv. Pe acest plan sunt reprezentate dispozitivele de automatizare prin elemente grafice de dimensiuni, forme şi 189

190 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii culori diferite. Fiecare formă grafică reprezintă un anumit tip de element care comunică utilizatorului modificarea stării prin schimbarea culorii. Figura 7-36 Prezentare fereastră Etaj 2 În figura 7-36 este prezentarea fereastra Etaj 2 unde se poate vizualiza starea ferestrelor, uşilor, iluminatul, senzorii de prezenţă şi starea detectoarelor de incendiu. Figura 7-37 Apariţia unui incendiu în două zone În figura 7-37 se poate observa cum ar arăta panoul în cazul în care detectoarele de incendiu din sala de şedinţe şi de pe hol au semnalizat producerea unui incendiu. Producerea incendiului este semnalizată pe plan de fiecare din detectoare (prin schimbarea culorii în roşu 190

191 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer aprins) dar şi în partea de jos a ferestrei de către un buton numit Alarmă incendiu, care începe să clipească. În plus incendiul este semnalizat şi acustic. În figura 7-38 este prezentat codul de programare pentru încăperea Sala de şedinţe. Acest bloc conţine codul necesar funcţionării tuturor elementelor din această încăpere. Programul este modularizat pentru a asigura uşurinţa eventualelor extinderi sau modificări. Există câte un asemenea bloc pentru fiecare încăpere, ceea ce conduce la aerisirea codului care devine mult mai uşor de urmărit, depanat, de întreţinut şi de modificat. După cum se poate observa, bucla conţine cod pentru tratarea evenimentelor provenite de la detectoare de incendiu, senzor de prezenţă, senzor de temperatură, iluminat, sonerie, fereastră şi uşă. Figura 7-38 Zonă programare pentru o încăpere ( Sală şedinţe ) În cazul apariţiei unui eveniment acesta este înregistrat şi poarte fi vizualizat în fereastra Listă evenimente care arată ca cea din figura

192 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-39 Prezentare fereastră Listă evenimente Evenimentele sunt înregistrate într-un fişier pentru a fi analizate ulterior. Acesta poate fi stabilit prin intermediul ferestrei Opţiuni. Există de asemenea şi posibilitatea golirii listei de evenimente prin apăsarea butonului Goleşte listă. Chiar dacă se poate goli lista, evenimentele sunt totuşi înregistrate în continuare. Programul permite de asemenea tipărirea listei de evenimente, sau transmiterea ei pe . Utilizarea listei de evenimente este importantă pentru analiza ulterioară. Ştergerea acesteia este permisă numai după ce s-a luat la cunoştinţă despre eventualele evenimente şi numai de către persoane autorizate. Figura 7-40 Diagramă programare Listă evenimente 192

193 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer În meniul Opţiuni se poate opta pentru transmiterea acesteia prin , în cazul producerii evenimentelor. Apariţia telefoanelor cu mobil da posibilitatea informării mai multor persoane cu putere de decizie. În figura 7-40 este prezentată diagrama bloc responsabilă pentru înregistrarea evenimentelor în fişier şi afişarea acestora în fereastra Listă evenimente. Tot în această buclă se face şi analiza mesajelor, iar în de alarmă se face transmiterea automată prin SMS către persoanele desemnate. Evenimentele sunt înregistrate la apariţie prin intermediul unui VI numit adaugă_eveniment.vi care are diagrama ca în figura Acesta înregistrează evenimentul primit într-o coadă de mesaje. Figura 7-41 Diagramă SubVI adaugă_eveniment.vi Evenimentul de înregistrat este un mesaj generat de către un alt VI numit formatare_mesaj.vi, care are diagrama în figura Mesajul este de forma: tip eveniment, data şi ora la care a fost generat, sursa care a generat evenimentul şi valoarea generată. Valoarea câmpului tip eveniment poate fi: Informare, Avertisment, Eroare şi Alarmă. Câmpul care afişează valoarea generată poate conţine 0 sau 1 corespondente stărilor închis sau deschis în cazul reprezentării stării unei ferestre, uşi sau senzor de prezenţă, sau valoarea temperaturii în cazul unui termostat etc. Informare: :42:39:,531 Iluminat Sala sedinte 0 Informare: :42:39:,531 Temperatura Sala sedinte 23 Alarma: :42:39:,531 Detector secretariat 1 193

194 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Corespondent VI-ului adauga_eveniment.vi există un alt VI numit scade_eveniment.vi. Acesta are rolul de a scoate din coada mesajele. După cum se poate observa în figura 7-43 acesta verifică dacă există elemente în coada de mesaje şi dacă există le scoate şi le transmite mai departe. Codul VI-ului responsabil pentru scoaterea mesajelor este prezentat în figura Prin folosirea celor două VI-uri şi utilizarea cozii de mesaje se asigură înregistrarea evenimentelor la momentul şi în ordinea în care acestea sunt generate din orice punct al aplicaţiei şi contribuie de asemenea la modularizarea aplicaţiei. Figura 7-42 Diagramă SubVI formatare_mesaj.vi Mesajul este formatat pentru a fi prezentat utilizatorului într-o formă plăcută şi uşor de citit, dar şi pentru a facilita analiza facilă a acestuia prin intermediul software-ului. 194

195 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-43 Diagrama SubVi scade_eveniment Analiza mesajului se face prin intermediul VI-ului analiza_mesaj.vi care are panoul ca în figura 7-44 şi diagrama de functionare ca în figura Acesta verifică tipul mesajului prin căutarea unui anumit şir de caractere în interiorul acestuia. Figura 7-44 Panou VI analiza_mesaj.vi 195

196 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-45 Diagramă analiza_mesaj.vi VI-ul analiza_mesaj.vi primeşte mesajul ca şir de caractere şi caută dacă acesta conţine şirul de caractere termen. În caz în care acesta găseşte şirul căutat se semnalizează ca adevărat prin intermediul indicatorului boolean rezultat. În cazul de faţă se verifică existenţa mesajului de alarmă. În cazul în care este vorba de un mesaj de alarmă se trimite un mesaj SMS utilizând VI-ul sms.vi. Figura 7-46 Panoul frontal sms.vi SubVi-ul sms.vi are panoul ca în figura Pentru a trimite SMS este nevoie de un 196

197 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer modem GSM/GPRS conectat la un port COM al computerului. Trimiterea mesajului se face folosind componenta ActiveX KylixSMS realizată de KylixSoft. După cum se poate vedea şi pe diagrama din figura 7-47, se creează mai întâi un obiect ActiveX folosind funcţia Automation Open după care se accesează proprietăţile şi metodele acestuia pentru a trimite mesajul SMS. Figura 7-47 Diagrama corespunzătoare sms.vi Funcţionare Iluminat Centrala poate monitoriza şi acţiona asupra iluminatului electric. În figura 7-48 este prezentat modul în care este semnalizat acționarea iluminatului pe panoul frontal. Pe planul de supraveghere iluminatul este simbolizat cu un buton rotund cu litera I de culoare gri când este închis şi de culoare galbenă când acesta funcţionează. Starea iluminatului este monitorizat cu ajutorul VI-ului numit vi_iluminat.vi care are diagrama ca în figura

198 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-48 Funcţionare Iluminat Schimbarea stării este semnalizată de către VI-ul valoare_modificata.vi prezentat în figura Diagrama de funcţionare a acestuia poate fi analizată în figura Figura 7-49 Panou pentru VI-ul valaore_modificata.vi VI-ul valoare_modificata.vi are două terminale, unul de intrare de tipul variant şi unul de ieşire de tipul valoare logică (boolean). Tipul de date variant este un tip special prin faptul că un terminal de tipul variant se adaptează oricărui tip de date care se leagă la el; 198

199 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer este un tip general de date, un tip necunoscut care se determină la momentul rulării programului. Figura 7-50 Diagramă VI valaore_modificata.vi VI-ul este de tipul reentrant poate fi apelat de mai multe ori şi pentru fiecare nou apel se creează o copie a datelor. Acest VI este estenţial deoarece prin intermediul său se verifică dacă valoarea monitorizată prin intermediul serverului OPC s-a modificat între timp. Dacă aceasta s-a modificat se execută codul de analiză şi prelucrare pentru tipul de informaţie furnizat de tipul respectiv. VI-ul valoare_modificată.vi este necesar deoarece LabView nu oferă un mecanism de semnalizare a modificării datelor citite prin intermediul procedeului data-binding. Funcţionarea VI-ului valoare_modificată.vi este următoarea: acesta determină dacă valoarea primită la intrare s-a modificat prin compararea valorii curente cu valoarea memorată la apelul precedent. Dacă acestea sunt diferite semnalizează prin schimbarea în Adevărat a valorii logice a elementului indicator Schimbare. La primul apel acesta întoarce întotdeauna Fals. 199

200 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-51 Diagrama SubVI vi_iluminat.vi În cazul VI-ului vi_iluminat.vi, la schimbarea valorii, este înregistrat un eveniment de tip Informare dacă lumina este acţionată în timpul programului şi un eveniment de tip Avertisment dacă lumina este acţionată în afara programului. Figura 7-52 Panou interval_orar.vi Orarul de funcţionare este stabilit prin intermediul variabilelor globale Inceput 200

201 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer program şi Sfarsit program şi poate fi stabilit din fereastra Opţiuni. Dacă un eveniment a fost înregistrat în timpul programului se face prin intermediul VI-ului interval_orar.vi. Figura 7-53 Diagrama interval_orar.vi După cum se vede în diagrama VI-ului, se verifică dacă evenimentul a apărut după începutul programului şi înainte de sfârşitul acestuia şi întoarce valaorea corespunzătoare Simularea stării ferestrelor Contactele magnetice de la ferestre semnalizează pe plan starea ferestrelor. În stare închisă ferestrele sunt simbolizate printr-un buton dreptunghiular de culoare albastră, care atunci când sunt deschise capătă culoarea galbenă. Starea ferestrelor este folosită în mai multe zone de interes. Termostatul care comandă funcționarea caloriferelor interoghează starea ferestrelor. Când acestea sunt deschise comandă oprirea locală a încălzirii Starea ferestrelor este citită de sistemul antiefracție și comandă pornirea sistemului de alarmă dacă acestea sunt deschise. În cazul incendiului existența ferestrelor deschise dă informații despre aportul de aer proaspăt care întreține arderea și chiar o favorizează, ducând la o dezvoltare rapidă a incendiului. Informaţiile despre starea ferestrelor sunt reprezentate ca în figura

202 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-54 Simulare stare ferestre În figura 7-55 este prezentat codul pentru înregistrarea stării unei ferestre iar în figura 7-56 codul pentru simularea stării ferestrelor. Deschiderea ferestrelor generează un eveniment de tip informare. Figura 7-55 Diagrama SubVI vi_fereastra Figura 7-56 prezintă diagrama de programare pentru o singură fereastră. 202

203 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-56 Diagrama programare fereastra Dezactivarea blocării uşilor de acces Dacă o persoană doreşte să intre în interior va utiliza soneria încorporată în cardl de acces, sau va utiliza un card de acces. Imediat pe plan se va indica zona unde se doreşte accesul. Soneria este simbolizată pe plan ca un buton rotund de culoare gri care atunci când este acţionat capătă culoarea galben. Figura 7-57 Simulare sonerie Evenimentele generate de către sonerie sunt înregistrate de VI-ul vi_sonerie.vi şi sunt evenimente de tip Informare după cum se poate observa în figura Codul pentru programarea unui dispozitiv sonerie este prezentat în figura

204 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-58 Diagrama programare sonerie Figura 7-59 Diagrama SubVI vi_sonerie În figura 7-60 este indicată deblocarea încuietorii electromagnetice a uşilor. Uşile sunt reprezentate prin butoane dreptunghiulare de culoare albă atunci când sunt închise, în stare normală şi de culoare neagră atunci când sunt deschise. Ca și în cazul ferestrelor starea ușilor este utilizată atât de modulul antiefrație, cât și de modului de incendiu. Din punctul de vedere al incendiului starea ușilor este importantă atât pentru aportul de aer dar și pentru a cunoaște dacă se poate interveni prin acea zonă. În cazul ușilor de acces pe casa scării, dacă acestea sunt uși antifoc, este important de știut starea lor pentru a stabili dacă fumul și gazele de ardere pot ajunge în zonele de circulație sau dacă persoanele surprinse de incendiu au o cale sigură de evacuare. În unele situații ușile pot fi acționate la deschidere sau închidere în funcție de necesitate. Diagrama de funcţionare a vi-ului vi_usa.vi este prezentată în figura 7-62, iar diagrama cu codul pentru supravegherea unei usi este prezentat în figura

205 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-60 Acţionare deschidere uşi Figura 7-61 Diagrama programare uşă Figura 7-62 Diagrama SubVI vi_usa 205

206 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Prezentare fereastră Casa scării Fereastra Casa Scării, după cum se poate vedea în figura 7-63 conţine centralizat reprezentări pentru toate dispozitivele prezente în casa scării, pentru o monitorizare mai uşoară. Aici se găsesc indicatoare pentru uşi de acces, detectoare de prezenţă, pentru detectoarele de incendiu montate în casa scării cât şi pentru iluminat. Tot de aici se poate vizualiza starea şi se pot activa trapele de evacuare a fumului şi gazelor. Figura 7-63 Fereastră Casa Scării Panoul pentru VI-ul vi_trape_evacuare.vi (figura 7-64) conţine un control de tip boolean care semnalizează starea trapelor ( închis sau deschis ) şi un control de tip şir de caractere numele cozii la care se adaugă mesajele. 206

207 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-64 Panou VI vi_trape_evacuare.vi Figura 7-65 Diagramă funcţionare pentru VI-ul vi_trape_evacuare.vi Când se comandă deschiderea trapelor, prin intermediul programului sau din exterior, se înregistrează un eveniment de tip Informare. Acest lucru se poate observa în figura

208 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Prezentare panou Opţiuni Panoul Opţiuni din figura 7-66 conţine două controale pentru stabilirea orarului de funcţionare. În funcţie de orarul de funcţionare se determină tipul unor mesaje care pot fi de Informare, de Avertisment sau de Alarmă (de securitate). Tot în fereastra Opţiuni se mai poate stabili calea către fişierul în care vor fi înregistrate evenimentele şi un modul prin care se poate trimite fişierul cu evenimente prin intermediul ului. Figura 7-66 Panou Opţiuni În figura 7-67 este prezentat codul responsabil pentru trimiterea ului din fereastra Opţiuni. Codul se execută la acţionarea butonului Trimite şi constă în trimiterea unui la adresa din câmpul Adresă destinatar cu subiectul din câmpul Subiect şi corpul din câmpul Mesaj. La se ataşează fişierul cu evenimente. Programul semnalizează dacă ul a fost trimis cu succes sau dacă trimiterea a eşuat. 208

209 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-67 Diagrama programare trimite Panoul pentru VI-ul .vi responsabil cu trimiterea ului este prezentat în figura 7-68, iar diagrama corespunzătoare în figura Figura 7-68 Panou SubVi Trimiterea ului se face folosind protocolul SMTP (SIMPLE MAIL TRANSFER PROTOCOL) implementat ca control ActiveX în aplicaţia ANSMTP SMTP. 209

210 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-69 Diagrama SubVI Controlul de la distanţă Programul Centrala de supraveghere dispecer permite vizualizarea şi controlul instalaţiei supraveghate de la la distanţă prin intermediul reţelei internet cu ajutorul oricărui program de navigare pe internet cum ar fi Internet Explorer sau Mozilla Firefox. Viizualizarea şi controlul de la distanţă a fost făcut cu ajutorul serverului Labview Web Server. Serverul web poate genera omagini ale panoului aplicaţiei în format JPEG sau PNG. Formatul JPEG realizează compresia imaginilor reducând mărimea acestora, dar compresia se face cu pierdere de calitate ceea ce poate determina pierderi ale calităţii informaţiei. Formatul PNG realizează o compresie a imaginii de obicei mai mică decât JPEG dar are avantajul că păstrează detaliile. Crearea paginii web şi publicarea acesteia s-a făcut cu unealta Web Publishing Tool, care permite: Crearea de pagini HTML Încastrarea de imagini statice sau animaţii ale panoului aplicaţiei într-un document HTML Încastrarea într-o pagina HTML a unui VI care poate fi vizualizat sau controlat de la distanţă Adăugarea de informaţii suplimentare, delimitarea VI-ului, previzualizarea paginii, etc. 210

211 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Există trei moduri în care se poate implementa soluţia de vizualizare prin internet: modul embedded, modul snapshot şi modul monitor (figura 7-70). Figura 7-70 Crearea interfeţei web cu unealta Web Publishing Tool Figura 7-71 Stabilirea unor parametrii ai paginii web 211

212 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-72 Alte opţiuni de configurare ai Interfeţei web Modul embedded utilizează serverul web LabView şi permite utilizatorilor să vizualizeze şi să controleze un VI prin intermediul unui program de navigare pe internet. Modul snapshot afişează în programul de navigare pe internet o singură imagine statică a panoului aplicaţiei şi nu permite interacţiunea cu elementele de control ale aplicaţiei. Modul monitor afişează o imagine care se re-împrospătează cu o frecvenţă de una sau mai multe secunde. Acest mod nu permite de asemenea interacţiunea cu aplicaţia. Pentru aplicaţie am ales modul embedded pentru a permite vizualizarea şi controlul aplicaţiei. Posibilitatea de interacţiune se obţine prin intermediul unei cereri de cedare a controlului, după cum se poate observa în figura

213 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-73 Interfaţă web aşteptarea cedării controlului Cedarea controlului este făcută de operatorul centralei, figura Controlul asupra instalaţiei se face în mod exclusiv. Un singur utilizator poate controla dispozitive, dar starea acestora poate fi vizualizată de către mai mulţi utilizatori simultan. Figura 7-74 Aplicaţie se cedează controlul către Interfaţa web 213

214 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-75 Aplicaţie confirmarea faptului că s-a cedat controlul Acceptarea cedării controlului de către operatorul aplicaţiei este semnalizată şi în interfaţa web, ca în figura Din acest moment utilizatorul ce foloseşte interfaţa Web are acces total la funcţionalitatea reţelei de automatizare. Figura 7-76 Interfaţă web s-a primit controlul asupra aplicaţiei 214

215 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-77 Monitorizarea traficului prin reţeaua KNX a kofferului Din punct de vedere hardware, comunicarea cu dispozitivele KNX se face prin intermediul modului ce face legătura KNX-RS-232. Din punct de vedere software, comunicaţia se face utilizând protocolul OPC. Pentru aceasta a fost transformat proiectul ce conţine informaţiile de programare într-un format special ce poate fi citit de către serverul OPC. Transformarea s-a făcut prin acţionarea opţiunii Export dion meniul ETS3, apoi a opţiunii Export to OPC Server din caseta de dialog, după cum se poate observa în figura 7-78 şi figura Figura 7-78 Exportarea informaţiilor pentru serverul OPC 215

216 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Figura 7-79 Fişierul exportat pentru OPC În figura 7-80 se poate observa caseta de dialog pentru importul datelor de configurare a instalaţiei prezentate. Datele sunt importate din fişierul exportat de software-ul de programare ETS, şi sunt convertite în format propriu pe înţelesul serverului OPC. În această zonă se dă posibilitatea creării de fişiere consacrate responsabile pentru configurarea serverului OPC şi realizarea transmisiei bidirecţionale, pe tipuri de date. 216

217 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-80 Importul datelor pentru utilizarea cu serverul OPC 7.4 Implementarea în C++ a funcţionalităţii centralei de alarmare la incendiu Implementarea a fost realizată folosind mediul integrat de programare Microsoft Visual Studio 2008, pe baza aplicaţiei demo MyFalcon care face parte pachetul pentru dezvolatra de aplicaţii FalconDeveloper oferit de KNX. 217

218 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Proiectul a presupus crearea unei interfeţe grafice pentru afişarea stării elementelor de comunicaţie, utilizarea tehnologiei MFC (Microsoft Foundation Class), conceptului de clasă din C++ şi utilizarea tehnologiei COM (Component Object Model) pentru accesul la funcţionalitatea reţelei de automatizare Accesul la funcţionalitatea reţelei de automatizare Accesul la reţeaua KNX se face folosind Falcon. Falcon este o bibliotecă de funcţii DCOM (Distributed COM utilizarea obiectelor COM prin reţea) ce formează un API (Application Programing Interface Interfaţă de programare a aplicaţiilor) pentru accesul şi managementul bus-ului şi dispozitivelor KNX (telegrame de grup, proprietăţile dispozitivelor, adrese fizice şi altele). Biblioteca Falcon este folosită pentru accesul la reţeaua KNX în produsele ETS3 şi EITT. Falcon oferă funcţii pentru trmiterea/primirea telegramelor şi ascunde detaliile de implementare a protocolului. Permite astfel dezvoltatorului să se concentreze asupra functionalităţii aplicaţiei dezvoltate fară a fi nevoie să cunoască detalii cum sunt: mediul prin care se face comunicarea, codificarea binară a datelor, etc. De pe saitul KNX pot fi descărcate mai multe pachete care oferă toată functionalitatea Falcon sau doar o parte din aceasta: FalconDeveloper.msi versiunea folosită pentru dezvoltarea aplicaţiilor ce folosesc Falcon. Contine bibliotecile de legare dinamică la rulare (Runtime), uneltele de diagnosticare şi aplicaţiile Demo. FalconDiagnostic.msi uneltele folosite pentru diagnosticare. Alte unelte versiuni embedded ale aplicaţiilor de mai sus, unelte pentru diagnosticare Tehnologia COM [24], [26] Biblioteca Falcon este bazată pe tehnologia COM o interfaţă standard folosită pentru realizarea de componente, face posibilă comunicaţia între procese şi crearea dinamică de obiecte folosind limbaje de programare diferite. Obiectele COM sunt implementate într-o manieră ce nu ţine cont de nici un limbaj de programare. Aceste obiecte pot fi create şi folosite în alte medii decât cele în care au fost definite (alte limbaje de programare, sisteme de operare sau arhitecturi hardware diferite). Tehnologia COM forţează creatorii de obiecte 218

219 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer COM să definească un set clar şi concis de interfeţe prin intermediul cărora vor fi accesate proprietăţile obiectului. Permite astfel utilizarea obiectelor fără a fi necesar să se cunoască detalii despre modalitatea de implementare a acestora. Obiectele COM se numesc componente. Fiecare componentă COM este identificată printr-un GUID (Globallly Unique Identifier = identificator global unic) care o identifică în mod unic faţă de restul componentelor. Componentele îşi expun funcţionalitatea prin intermediul uneia sau mai multor interfeţe. Fiecare interfaţă este alcătuită din metode. Metodele sunt funcţii care manipulează datele componentei. Interfeţele au legături (bindings) către mai multe limbaje de programare (C,C++, Visual Basic, Java şi altele). Aceste caracteristici permit comunicarea intre procese de pe aceaşi maşină şi între procese de pe maşini diferite. Ce aduce nou tehnologia COM este posibilitatea de a crea obiecte şi de a le putea folosi într-o multitudine de aplicaţii printr-un procedeu numit încastrare ( embedding ). Prin această tehnologie se pot vizualiza şi edita tabele Microsoft Excel care fac parte dintr-un document Microsoft Word. Asta deoarece documentul Word permite încastrarea de obiecte Excel, iar un obiect Excel ştie cum se afişează şi permite modificarea câmpurilor tabelului. Obiectele COM sunt de sine stătătoare (în fişiere separate), iar interfeţele, odată definite, nu mai pot fi modificate. Obiectul COM poate căpăta noi funcţionalităţi doar prin crearea de noi interfeţe. Acest lucru face ca o aplicaţie care a fost compilată să lucreze cu un obiect nu va genera niciodată eroare datorită faptului că nu poate găsi o anumită interfaţă, iar aplicaţiile pot beneficia de noile funcţionalităti utilizând noile interfeţe. Pentru a putea utiliza biblioteca Falcon în cadrul unei aplicaţii trebuiesc incluse fişierele header FalconConnectionManager.h şi FalconHResults.h, iar compilatorul trebuie înştiinţat să includă şi fişierele FalconInterfaces.dll, Falcon.exe şi FalconClientComponents.dll. Acestea din urmă contin codul binar care va fi executat la apelarea diferitelor funcţii. Înştiinţarea compilatorului pentru a accesa corect componentele Falcon: #import "FalconInterfaces.dll" no_namespace raw_interfaces_only exclude("_guid") exclude("_filetime") #import "Falcon.exe" no_namespace raw_interfaces_only exclude("_guid") exclude("_filetime") #import "FalconClientComponents.dll" no_namespace raw_interfaces_only Conceptul de clasă în C++ În programarea orientată pe obiecte, clasele reprezintă o construcţie folosită ca matriţă pentru crearea de obiecte. Clasele conţin date, numite proprietăţi sau atribute şi metode. 219

220 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii O clasă reprezintă abstractizarea unui concept real în cadrul uni program. Clasele pot reprezenta (abstractizat) o persoană, un loc sau orice obiect prin încapsularea stării şi comportamentului acestora. Starea este încapsulată cu ajutorul proprietăţilor (variabile membru), iar comportamentul este încapsulat prin funcţii, numite metode, ce pot fi reutilizate în rândul tuturor obiectelor de acelaşi tip. Obiectele şi programarea orientată pe obiecte cu ajutorul claselor permit dezvoltarea rapidă de aplicaţii mai sigure şi mai complexe. Acest lucru este posibil deoarece clasele permit reutilizarea codului şi crearea uşoară de cod nou pe baza celui existent prin moştenire. Se reduce de asemenea timpul necesar dezvoltării aplicaţiilor deoarece se elimină necesitatea testării claselor deja existente (acestea au fost testate în prealabil) [16] Ascunderea informaţiei şi încapsularea Clasele permit specificarea tipului de acces la datele şi metodele clasei prin intermediul specificatorilor de acces. Cei mai întâlniţi specificatori de acces sunt [16]: private (privat) doar metodele care fac parte din clasa respectivă pot accesa membrii declaraţi privaţi. protected (protejat) restrictionează accesul astfel încât doar clasa respectivă şi sub-clasele sale (clase create prin moştenire) pot accesa membrii declaraţi protejaţi. public (public) permite accesul la membrii clasei de oriunde din cod Implementare Proiectul constă în creare unei interfeţe şi stabilirea unei legături între reţeaua KNX şi reprezentarea dispozitivelor în cadrul interfeţei grafice. Acest lucru s-a realizat folosind două clase, prima, CMyFalconDlg, pentru managementul interfeţei grafice, iar a doua, CMyFalconApp pentru implementarea funcţionalitţii aplicaţiei, accesul la reţeaua KNX, etc. Clasele sunt definite în fişierele header MyFalconDlg.h şi respectiv MyFalcon.h iar implementarea s-a făcut în MyFalconDlg.cpp respectiv MyFalcon.cpp Clasa CMyFalconApp Clasa CMyFalconApp este definită în fişierul MyFalcon.h şi este responsabilă cu îniţializarea aplicaţiei şi accesul la reţeaua KNX. Este derivată din clasa MFC de bază 220

221 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer CWinApp. Toate aplicaţiile MFC trebuie să conţină o clasă derivată din aceasta deoarece CWinApp conţine funcţia WinMain apelată de sistemul Windows la excuţia aplicaţiei. Clasa CMyFalconApp este declarată astfel: class CMyFalconApp : public CWinApp { protected: DECLARE_INTERFACE_MAP() BEGIN_INTERFACE_PART(MyBusEvents, ICustomClientGroupDataEvent) STDMETHOD_(HRESULT, GroupDataIndicationRead)(long,long,enum Priority,VARIANT); STDMETHOD_(HRESULT, GroupDataIndicationWrite)(long,long,enum Priority,VARIANT); STDMETHOD_(HRESULT, GroupDataIndicationResponse)(long,long,enum Priority,VARIANT); STDMETHOD_(HRESULT, GroupDataConfirmationRead)(long,long,enum Priority,VARIANT_BOOL,VARIANT); STDMETHOD_(HRESULT, GroupDataConfirmationWrite)(long,long,enum Priority,VARIANT_BOOL,VARIANT); STDMETHOD_(HRESULT, GroupDataConfirmationResponse)(long,long,enum Priority,VARIANT_BOOL,VARIANT); STDMETHOD_(HRESULT, Status)(enum InternalMessageType,long); END_INTERFACE_PART(MyBusEvents) public: IGroupDataTransferPtr m_ptrgroupdatatransfer; _bstr_t m_bstrconnectionparameter; GUID m_guidedi; ofstream iesire; void Init2(); CMyFalconApp(); DWORD m_dwgroupdataeventscookie; ~CMyFalconApp(void); // Overrides public: virtual BOOL InitInstance(); // Implementation DECLARE_MESSAGE_MAP() bool OpenFalconConnectionManager(void); int ConvertData(const VARIANT&,long&,unsigned char*); }; Pentru accesul la reţeaua KNX se folosesc următoarele funcţii: GroupDataConfirmationRead GroupDataConfirmationResponse GroupDataConfirmationWrite GroupDataIndicationRead GroupDataIndicationResponse GroupDataIndicationWrite Status Aceste funcţii sunt declarate în biblioteca Falcon şi sunt funcţii interfaţă, adică nu conţin cod executabil si nu pot fi utilizate ca atare. Ele trebuie implementate în aplicaţia care necesită accesul la reţeaua KNX. Funcţiile de mai sus sunt funcţii membre ale clasei (interfaţă) ICustomClientGroupDataEvent. Pe baza acesteia s-a derivat clasa MyBusEvents, în cadrul căreia s-a făcut implementarea. Ele fac parte din interfaţa pentru comunicaţii de 221

222 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii grup şi sunt apelate de către driverul dispozitivului de legătură KNX atunci când se face o scriere, o citire, se trimite un răspuns către o adresă de grup sau se confirmă una din aceste acţiuni. Evenimentul la care răspunde fiecare funcţie este sugerată de numele acesteia iar sistemul este unul bazat pe evenimente. Fiecare funcţie tratează producerea unui anumit eveniment. Accesul la comunicaţia între grupuri, în reţeaua KNX, se face urmărind paşi de mai jos: se iniţializează sistemul COM se crează un obiect connection (conexiune) şi un obiect groupdata (grup de date) se configurează parametrii conexiunii (tipul conexiunii, si driverul (protocolul) folosit pentru acces) se face legătura între cele două obiecte: între obiectul connection şi obiectul groupdata se înregistrează clasa de procesare a evenimenteleor Execuţia unei aplicaţii software începe în mediul Windows cu funcţia WinMain. Aplicaţia dezvoltată utilizează tehnologia MFC şi funcţia WinMain este mascată în interiorul clasei CMyFalconApp. Aplicaţia este modelată ca un obiect şi prima funcţie apelată este constructorul clasei: funcţia CMyFalconApp::InitInstance() (prin operatorul :: specifică faptul că InitInstance() este o funcţie membru a clasei CMyFalconApp). Constructorul unei clase este o funcţie (pot fi mai mulţi constructori) care este apelată automat în momentul în care se instanţiază (se crează) un obiect al clasei respective. Fiecare clasă trebuie să aibe cel puţin un constructor. Rolul funcţiei constructor este acela de a face iniţializarea variabilelor membru ale clasei. face astfel: Instanţierea unui (şi singurului) obiect al clasei CMyFalconApp, cu numele theapp se CMyFalconApp theapp; Accesul la variabilele şi funcţiile membru ale clasei din interiorul acesteia se face prin numele acestora, iar din exterior se face specificând numele obiectului şi apoi numele variabilei/funcţiei membru separate prin operatorul. (punct) sau -> când este vorba despre date de tip referinţă. La execuţia aplicaţiei, când se ajunge la codul de mai sus, compilatorul va aloca memorie pentru obiect şi va apela funcţia constructor. Funcţia constructor este implementată în MyFalcon.cpp şi are forma următoare: BOOL CMyFalconApp::InitInstance() { 222

223 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer } Init2(); CMyFalconDlg dlg; dlg.m_papp = this; m_pmainwnd = &dlg; int nresponse = dlg.domodal(); return FALSE; Aceasta execută funcţia Init2(), crează un obiect CMyFalconDlg, numit dlg, care este responsabil cu managementul ferestrei de dialog (interfaţa grafică) şi apoi execută codul responsabil pentru crearea ferestrei de dialog şi predă execuţia acesteia, aşteptând interacţiunea cu utilizatorul. Fereastra de dialog va fi tratată într-o secţiune următoare. Funcţia Init2() are un rol important. Ea execută paşii necesari pentru realizarea comunicării cu reţeaua KNX: iniţializează sistemul COM, crează obiectele connection şi groupdata, stabileşte tipul conexiunii, deschide fereastra de dialog pentru administrarea conexiunii (tipului de legătură fizică cu reţeaua şi alţi parametrii) şi apoi înregistrază clasa MyBusEvents pentru tratarea evenimentelor ce apar în reţea. void CMyFalconApp::Init2() { IConnectionCustomPtr ptrconnection; HRESULT hr; DeviceOpenError edevopenerror; CLSID clsid; IClassFactory2Ptr ptrclf2; IConnectionPointContainerPtr ptrcont; IConnectionPointPtr ptrcp; IUnknownPtr ptrunk; BOOL badvised; iesire.open("mesaje.txt"); CoInitialize(NULL); // se initializeaza sistemul COM //se creeaza obiectele connection si groupdata hr = CoGetClassObject( uuidof(connectionobject), CLSCTX_LOCAL_SERVER, NULL, IID_IClassFactory2, reinterpret_cast<void**>(&ptrclf2)); if(succeeded(hr)) { hr = ptrclf2->createinstancelic(null, NULL, ptrconnection.getiid(), _bstr_t(l" jan-2050 uncounted VENDOR_STRING=\"LN Rubber BURNS\" HOSTID=ANY SIGN=FFF000AAA111"), reinterpret_cast<void**>(&ptrconnection)); } hr = m_ptrgroupdatatransfer.createinstance( uuidof(groupdata) ); //se stabileste tipul conexiunii ptrconnection->put_mode( ConnectionModeRemoteConnectionless ); //se deschide fereastra de administrarea a conexiunii (fereastra de dialog) OpenFalconConnectionManager(); CString spara = static_cast<lpcstr>(m_bstrconnectionparameter); hr = ptrconnection->open2( m_guidedi, _variant_t( spara ), &edevopenerror ); //se stabileste legatura intre obiectele connection si groupdata hr = m_ptrgroupdatatransfer->putref_connection( IConnectionPtr( ptrconnection ) ); //se inregistreaza clasa de procesare a evenimentelor ptrcont = m_ptrgroupdatatransfer; if( SUCCEEDED(ptrCont->FindConnectionPoint( uuidof(icustomclientgroupdataevent), &ptrcp)) ) { badvised = SUCCEEDED( m_xmybusevents.queryinterface( uuidof(iunknown), reinterpret_cast<void**>(&ptrunk)) ); if( badvised ) { 223

224 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii } badvised = SUCCEEDED(ptrCP->Advise(ptrUnk, &m_dwgroupdataeventscookie)); } } Fereastra de dialog pentru administrarea conexiunii (figura 7-81) este deschisă de funcţia OpenFalconConnectionManager(). Această fereastră este o componentă a bibliotecii de funcţii Falcon. Funcţia crează un obiect FalconConnection care va păsrta parametrii aleşi de utilizator şi un obiect IConnectionManager care deschide o fereastră de dialog standard care permite utilizatorului să configureze conexiunea fizică la reţeaua KNX. Figura 7-81 ETS Connection Manager, în urma executării funcţiei OpenConnectionManager() bool CMyFalconApp::OpenFalconConnectionManager() { IConnectionManagerPtr ptrconnectionmanager; FalconConnection fcconnection; ZeroMemory( &fcconnection, sizeof( fcconnection ) ); m_guidedi = GUID_NULL; _variant_t vparams(disp_e_paramnotfound, VT_ERROR); //se deschide administratorul de conexiuni if( SUCCEEDED( ptrconnectionmanager.createinstance( uuidof(connectionmanager) )) && SUCCEEDED( ptrconnectionmanager->getconnection( "", VARIANT_TRUE, &fcconnection))) { // utilizatorul a anulat comanda USES_CONVERSION; if( wcscmp( fcconnection.wszname, A2CW( "" ) ) == 0 ) { 224

225 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer return false; } CWaitCursor cursorwait; m_guidedi = fcconnection.guidedi; if( fcconnection.wszparameters[0] ) { vparams = fcconnection.wszparameters; m_bstrconnectionparameter = fcconnection.wszparameters; } } return true; } Funcţia Init2() deschide şi fişierul evenimente.txt în care vor fi înregistrate evenimentele importante. Evenimentele sunt scrise unul pe o linie şi se înregistrează următoarele date: tipul mesajului: informare, avertisment, alarmă data şi ora când a fost înregistrat un mesaj care precizează ce s-a întâmplat valoarea care s-a modificat Tratarea evenimentelor KNX Pentru tratarea evenimentelor se înregistrează clasa MyBusEvents. Această clasă este o clasă îmbricată (este definită în interiorul clasei CMyFalconApp şi poate fi utilizată doar în interiorul acesteia) şi este derivată din clasa interfaţă IcustomClientGroupDataEvent. Modul de declarare al acestei clase este puţin diferit, în sensul că se folosesc macrocomenzi: DECLARE_INTERFACE_MAP() BEGIN_INTERFACE_PART(MyBusEvents, ICustomClientGroupDataEvent) STDMETHOD_(HRESULT, GroupDataIndicationRead)(long,long,enum Priority,VARIANT); STDMETHOD_(HRESULT, GroupDataIndicationWrite)(long,long,enum Priority,VARIANT); STDMETHOD_(HRESULT, GroupDataIndicationResponse)(long,long,enum Priority,VARIANT); STDMETHOD_(HRESULT, GroupDataConfirmationRead)(long,long,enum Priority,VARIANT_BOOL,VARIANT); STDMETHOD_(HRESULT, GroupDataConfirmationWrite)(long,long,enum Priority,VARIANT_BOOL,VARIANT); STDMETHOD_(HRESULT, GroupDataConfirmationResponse)(long,long,enum Priority,VARIANT_BOOL,VARIANT); STDMETHOD_(HRESULT, Status)(enum InternalMessageType,long); END_INTERFACE_PART(MyBusEvents) Funcţiile membru ale acestei clase sunt funcţii de comunicare în grup în reţeaua KNX, sunt implementate în MyFalcon.cpp: Funcţia GroupDataIndicationRead este apelată atunci când un dispozitiv din reţea face o citire, adică solicită unui alt dispozitiv o valoare. Această funcţie înregistrează evenimentul într-o căsuţă text. Funcţia are parametrii: GroupAddress care memorează adresa de grup care a solicitat citirea, Prio prioritatea telegramei, contorul de rutare RoutinCnt şi datele solicitate 225

226 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii memorate în câmpul Data. Parametrul Data este de tip VARIANT, un format de codificare a datelor independent de platforma hardware, de mediul de transmisie a datelor sau de protocolul de comunicaţie. HRESULT FAR EXPORT CMyFalconApp::XMyBusEvents::GroupDataIndicationRead(long GroupAddress, long RoutinCnt, enum Priority Prio, VARIANT Data) { char s1[1024]; CMyFalconDlg *pdlg; CListBox *plb; METHOD_PROLOGUE(CMyFalconApp, MyBusEvents) memset(s1, 0x00, sizeof(s1)); sprintf(s1, "GrpIndRead: Grp = 0x%04x", GroupAddress); pdlg = (CMyFalconDlg*)theApp.m_pMainWnd; plb = (CListBox*)pDlg->GetDlgItem(IDC_LB); plb->settopindex(plb->addstring(s1)); return S_OK; } Funcţia GroupDataIndicationWrite este apelată atunci când un dispozitiv execută o scriere către o adresă de grup. Funcţia are ca parametrii: GroupAddress adresa grupului la care se face scrierea RoutinCnt contorul de rutare al telegramei Pri prioritatea telegramei Data datele care trebuie scrise Funcţia face conversia datelor din formatul VARIANT într-un format de baza C++, care poate fi folosit în cadrul aplicaţiei. În cadrul acestei funcţii se face tratarea evenimentelor pe baza adresei de grup în cadrul unei instrucţiuni case. La apelul funcţiei GroupDataIndicationWrite instrucţiunea case verifică adresa de grup către care s-a efectuat scrierea. Pentru fiecare adressă există o bucată de cod care se execută. Mai jos este prezentată implementarea funcţiei. GroupDataIndication-Write. Pentru a înţelege mai bine, codul a fost împărţit în bucăţi şi comentat în detaliu. HRESULT FAR EXPORT CMyFalconApp::XMyBusEvents::GroupDataIndicationResponse(long GroupAddress, long RoutinCnt, enum Priority Prio, VARIANT Data) { long lcntr, lsize; unsigned char *p, sdata[100]; char s1[1024]; char s2[10]; CMyFalconDlg *pdlg; CListBox *plb; METHOD_PROLOGUE(CMyFalconApp, MyBusEvents) memset(sdata, 0x00, sizeof(sdata)); p = sdata; pthis->convertdata(data, lsize, p); memset(s1, 0x00, sizeof(s1)); sprintf(s1, "GrpIndResponse: Grp = 0x%04x Val =", GroupAddress); for(lcntr=0; lcntr<lsize; lcntr++) { memset(s2, 0x00, sizeof(s2)); sprintf(s2, "0x%02x", sdata[lcntr]); sprintf(s1, "%s %s", s1, s2); } 226

227 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer pdlg = (CMyFalconDlg*)theApp.m_pMainWnd; În prima parte a funcţiei sunt declarate variabilele locale necesare, se converteşte tipul de date de la VARIANT la un tip standard (vector de valori întregi) şi se obtine o referinţă la fereastra de dialog (pointerul pdlg de tipul CMyFalconDlg). Referinţa la fereastra de dialog este necesară pentru a putea accesa elementele grafice ale ferestrei de dialog şi de a actualiza informaţia pe care o afişează aceastea. Urmează instrucţiunea switch care în funcţie de adresa de grup transferă execuţia la unul din cazurile tratate. Adresele sunt în reprezentare hexazecimală. switch (GroupAddress) { case 0x901: // halogen dreapta pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_halo_d); inregistreaza_mesaj(info,"halogen dreapta sala sedinte",(double)pbuton->getcheck()); pbuton->setcheck(!pbuton->getcheck()); break; Când se aprinde sau se închide lampa cu halogen se înregistrează modificarea stării în fişierul de evenimente. Se asigură de asemenea ca starea butonului din interfaţa grafică ce reprezintă lampa să corespundă cu starea acesteia. case 0x902: // halogen stanga pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_halo_s); inregistreaza_mesaj(info,"halogen stanga sala sedinte",(double)pbuton->getcheck()); pbuton->setcheck(!pbuton->getcheck()); break; case 0x903: // halogen stanga - dimmm pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_halo_s); break; case 0x904: // halogen stanga - valoare pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_halo_s); break; case 0x905: // lampa perete pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_lampa); inregistreaza_mesaj(info,"lampa perete sala sedinte",(double)pbuton->getcheck()); pbuton->setcheck(!pbuton->getcheck()); break; case 0x906: // halogen stanga - dreapta pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_halo_d); inregistreaza_mesaj(info,"halogen stanga si dreapta sala sedinte",(double)pbuton- >GetCheck()); pbuton->setcheck(!pbuton->getcheck()); break; case 0xa00: // jaluzea sus/jos pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_jaluzele); 227

228 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii break; case 0xa01: // jaluzea stop pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_jaluzele); break; case 0xb00: // temperatura existenta pedit = (CEdit*) pdlg->getdlgitem(idc_temp); celsius = (5.0 / 9.0) * (sdata[1] ); sprintf(s2,"%.2f",celsius); plb->settopindex(plb->addstring(s1)); if (celsius<=45) inregistreaza_mesaj(info,"temperatura [C] sala sedinte",celsius); else if (celsius>45 && celsius<=60) inregistreaza_mesaj(avert,"temperatura [C] sala sedinte",celsius); else inregistreaza_mesaj(alarma,"temperatura [C] sala sedinte",celsius); pedit->setwindowtexta(s2); break; Când se înregistrează un eveniment generat de termometru, în câmpul Data al acestuia se află valoarea temperaturii. Temperatura este exprimată de dispozitiv în grade Farenheit şi este mai apoi transformată în grade celsius. În funcţie de valoarea temperaturii se înregistrează un eveniment corespunzător. Astfel, dacă temperatură aste sub 45 o Celsius, evenimentul este de tip informare. Dacă temperatura este între 45 o şi 60 o Celsius, se înregistrază un avertisment, iar dacă temperatura depăşeşte 60 o Celsius se anunţă o alarmă. case 0xb01: // temperatura ceruta pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_temp); break; case 0xb03: // ventil calorifer (led) pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_ventil); inregistreaza_mesaj(info,"ventil calorifer sala sedinte",(double)pbuton->getcheck()); pbuton->setcheck(!pbuton->getcheck()); break; case 0xc00: // contact fereastra pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_fereastra); inregistreaza_mesaj(info,"contact fereastra sala sedinte",(double)pbuton->getcheck()); pbuton->setcheck(!pbuton->getcheck()); break; case 0xc01: // buton panica pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_panica); inregistreaza_mesaj(alarma,"buton panica sala sedinte",(double)pbuton->getcheck()); pbuton->setcheck(!pbuton->getcheck()); break; Dacă se apasă butonul de panică se înregistrază automat un eveniment de tip ALARMĂ şi sistemul trece în starea corespunzătoare. 228

229 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer case 0xc03: // card pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_card); pedit = (CEdit*) pdlg->getdlgitem(idc_contor_nivel1); sprintf(s2,"%d",sdata[1]); pedit->setwindowtexta(s2); sprintf(s1,"%s\t(numar persoane = %s)","card acces sala sedinte",s2) theapp.inregistreaza_mesaj(info,s1,(double)pbuton->getcheck()); pbuton->setcheck(!pbuton->getcheck()); break; Accesul în nivel se face pe bază de card. Acesta înregistrează persoanele care intră şi ţine evidenţa lor. Pentru fiecare nivel se poate cunoaşte astfel numărul de persoane care sunt prezente, şi corelate cu senzorii de prezenţă se pot determina încăperile în care se găsesc aceste persoane. } case 0xc04: // apa pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_apa); pbuton->setcheck(!pbuton->getcheck()); break; case 0xd00: // scena vin acasa pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_scena1); break; case 0xd01: // scena tv/lectura pbuton = (CButton*) pdlg->getdlgitem(idc_scena2); break; default: break; } return S_OK; Funcţiile GroupDataConfirmationRead, GroupDataConfirmationWrite, GroupDataConfirmationResponse şi Status nu sunt utilizate în cadrul aplicaţiei dar trebuiesc implementate şi ca urmare au fost implementate într-un mod generic, corpul lor are forma: HRESULT FAR EXPORT CMyFalconApp::XMyBusEvents::Status(enum InternalMessageType MsgType, long Data) { METHOD_PROLOGUE(CMyFalconApp, MyBusEvents) return S_OK; } Funcţia CmyFalconApp::inregistreaza_mesaj este utilizată pentru înregistrarea mesajelor întrun fisier. Corpul funcţiei este prezentat mai jos. bool CMyFalconApp::inregistreaza_mesaj(int tipmesaj, char *mesaj, double valoare) { CMyFalconDlg *pdlg; CListBox *plb; char s1[1000],s2[20]; time_t timp; struct tm *timeinfo; time(&timp); timeinfo = localtime (&timp); switch(tipmesaj) 229

230 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii } { case 1: case 2: strcpy(s2,"informare:"); break; strcpy(s2,"avertisment:"); break; case 3: strcpy(s2,"alarma:"); break; default: strcpy(s2,"informare:"); break; } pdlg = (CMyFalconDlg*)theApp.m_pMainWnd; plb = (CListBox*)pDlg->GetDlgItem(IDC_LB); if (valoare == 0.0 valoare == 1.0) sprintf(s1," %s\t%s\t%s\t%d",tipmesaj,asctime(timeinfo),mesaj,(long)valoare); else sprintf(s1," %s\t%s\t%s\t%f",tipmesaj,asctime(timeinfo),mesaj,valoare); plb->settopindex(plb->addstring(s1)); iesire<<s1<<endl; return true; Funcţia are trei parametrii: tipul mesajului, mesajul propriu-zis şi valoarea acestuia. Tipul mesajului poate avea una din valorile: mesaj de informare, mesaj de avertizare sau de alarmare. Parametrul mesaj este de tip şir de caractere şi precizează ce eveniment s-a produs. Funcţia înregistreză de asemenea şi timpul la care s-a produs evenimentul prin intermediul funcţiilor time() şi localtime() din biblioteca standard de funcţii pentru date şi timp Clasa CMyFalconDlg Clasa CMyFalconDlg este responsabilă pentru managementul interfeţei grafice şi managementul interacţiunii cu utilizatorul. Clasa este derivată din clasa de bază CDialog şi este definită în fişierul CMyFalconDlg.h. Are ca variabile membru variabila m_papp care este o referinţă la referinţa la obiectul theapp (obiectul aplicaţie). Prin intermediul aceastei variabile se pot accesa varaibilele şi funcţiile membru (publice) ale clasei CMyFalconApp. class CMyFalconDlg : public CDialog { // Construction public: CMyFalconApp* m_papp; CMyFalconDlg(CWnd* pparent = NULL); // standard constructor // Dialog Data enum { IDD = IDD_MYFALCON_DIALOG }; protected: virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pdx); // Implementation protected: HICON m_hicon; virtual BOOL OnInitDialog(); afx_msg void OnPaint(); afx_msg HCURSOR OnQueryDragIcon(); DECLARE_MESSAGE_MAP() 230

231 public: }; Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer afx_msg void OnLbnSelchangeLb(); afx_msg void OnBnClickedFereastra(); afx_msg void OnNMCustomdrawFereastra(NMHDR *pnmhdr, LRESULT *presult); afx_msg void OnBnClickedHaloD(); afx_msg void OnBnClickedHaloS(); afx_msg void OnBnClickedLampa(); afx_msg void OnBnClickedApa(); afx_msg void OnBnClickedPanica(); afx_msg void OnBnClickedCard(); afx_msg void OnBnClickedVentil(); afx_msg void OnBnClickedJaluzele(); afx_msg void OnBnClickedScena1(); afx_msg void OnBnClickedScena2(); În ultima parte a definiţiei clasei sunt declarate funcţiile de tratare a evenimentelor generate de interacţiunea cu utilizatorul uman. Acestea funcţii nu întorc nici o valoare (tipul void) şi de nu primesc nici un parametru ca intrare. Ele sunt apelate automat atunci când utilizatorul interactionează cu interfaţa grafică şi generează evenimentul pe care trebuie să-l trateze. Parametrul afx_msg din faţa funcţiei este o macro-definiţie generată de către constructoul de clase şi este gol (parametru învechit). Figura 7-82 Interfaţa aplicaţiei La instantierea clasei se execută funcţia constructor care afişează fereastra de dialog şi apoi aşteaptă producerea unui eveniment generat de interacţiunea cu utilizatorul sau de către dispozitivele din reţeaua KNX. Interfaţa grafică este construită în editorul de resurse grafice Dialog Editor şi poate fi analizată în figura Componenta Dialog Editor poate fi vizualizată în figura

232 Contribuţii la realizarea sistemelor automate, distribuite, de supraveghere şi alarmare la incendii Fiecare componentă grafică are asociată, pe lângă proprietăţile determinate de tipul acesteia, un indicator (ID). Indicatorul este un număr prin care acesta este unic determinat între toate celelalte componente, dar deoarece numerele se reţin cu greutate, acestea au asociate prin intermediul directivei #define şi un indicator text, mult mai usor de reţinut. Directiva #define este o directivă pentru preprocesor care are doi parametrii. La compilare preprocesorul va înlocui primul parametru cu al doilea în toate liniile text care îi urmează. Toate caracteristicile ferestrei de dialog (dimensiune, culori, tipul şi pozitionarea componentelor, denumiri, etc.) se păstrează într-un fişier de resurse (fişier text cu extensia rc). Într-un fişier de resurse pot fi definite mai multe ferestre de dialog. Funcţia constructor are rolul de a indica ce fereastră de dialog va fi desenată. Ea specifică acest lucru prin construcţia :Cdialog(CMyFalconDlg::IDD,pParent). Funcţia constructor mai încarcă de asemenea iconiţa, iar forma sa este următoarea: CMyFalconDlg::CMyFalconDlg(CWnd* pparent /*=NULL*/) : CDialog(CMyFalconDlg::IDD, pparent) { //{{AFX_DATA_INIT(CMyFalconDlg) // NOTE: the ClassWizard will add member initialization here //}}AFX_DATA_INIT // Note that LoadIcon does not require a subsequent DestroyIcon in Win32 m_hicon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME); } Corespondenţa dintre indicatoarele text şi valoare acestora prin intermediul directivei #define în fisierul Resource.h este prezentată mai jos: #define IDD_MYFALCON_DIALOG 102 #define IDR_MAINFRAME 128 #define IDC_LUMINA #define IDC_TEMP 1017 #define IDC_PREZENTA 1020 #define IDC_FEREASTRA 1022 #define IDC_INCENDIU 1023 #define IDC_TEXT_TEMP 1025 #define IDC_HALO_D 1028 #define IDC_HALO_S 1029 #define IDC_LAMPA 1030 #define IDC_APA 1031 #define IDC_PANICA 1032 #define IDC_CARD 1033 #define IDC_JALUZELE 1035 #define IDC_VENTIL

233 Capitolul 7 Realizarea unui sistem distribuit de supraveghere şi alarmare la incendiu Centrala de supraveghere dispecer Figura 7-83 Fereastra de dialog în editorul Dialog Editor La interacţiunea utiliztorului cu elementele de interfaţă grafică, sistemul de operare Windows, generează un mesaj pentru acţiuni cum ar fi: apăsarea/ridicarea butonului de maus, mişcarea mausului, apăsarea/ridicarea unei taste, modificarea dimensiunilor elementelor grafice, selecţie, etc. Tratarea mesajelor se face de către funcţii special construite în acest scop. Funcţiile sunt asociate prin utilizarea blocului macro-comenzilor: BEGIN_MESSAGE_MAP-END_MESSAGE_MAP. Acest bloc crează corespondenţa dintre evenimentul ce trebuie tratat şi funcţia care îl tratează. În interiorul blocului se utilizează alte macro-comenzi care fac asocierea între tipul de eveniment care a generat mesajul, indicatorul obiectului grafic pentru care se tratează mesajul şi funcţia responsabilă pentru tratarea acestui eveniment. BEGIN_MESSAGE_MAP(CMyFalconDlg, CDialog) //{{AFX_MSG_MAP(CMyFalconDlg) ON_WM_PAINT() ON_WM_QUERYDRAGICON() //}}AFX_MSG_MAP ON_BN_CLICKED(IDC_FEREASTRA, &CMyFalconDlg::OnBnClickedFereastra) ON_NOTIFY(NM_CUSTOMDRAW, IDC_FEREASTRA, &CMyFalconDlg::OnNMCustomdrawFereastra) ON_BN_CLICKED(IDC_HALO_D, &CMyFalconDlg::OnBnClickedHaloD) ON_BN_CLICKED(IDC_HALO_S, &CMyFalconDlg::OnBnClickedHaloS) ON_BN_CLICKED(IDC_LAMPA, &CMyFalconDlg::OnBnClickedLampa) ON_BN_CLICKED(IDC_APA, &CMyFalconDlg::OnBnClickedApa) ON_BN_CLICKED(IDC_PANICA, &CMyFalconDlg::OnBnClickedPanica) ON_BN_CLICKED(IDC_CARD, &CMyFalconDlg::OnBnClickedCard) ON_BN_CLICKED(IDC_VENTIL, &CMyFalconDlg::OnBnClickedVentil) ON_BN_CLICKED(IDC_JALUZELE, &CMyFalconDlg::OnBnClickedJaluzele) ON_BN_CLICKED(IDC_SCENA1, &CMyFalconDlg::OnBnClickedScena1) ON_BN_CLICKED(IDC_SCENA2, &CMyFalconDlg::OnBnClickedScena2) END_MESSAGE_MAP() 233