Современное развитие науки и техники по-зволяет говорить о следующем шаге в пожаротушении. Это внедрение робототехнических средств, где интеллектуаль-ные способности человека соединяются с техническими возможностями средств автоматизации. В настоящее время в России все большее применение для защиты от пожаров современных зданий и сооружений находят стационарные пожарные робототехнические комплексы. В роботизиро-ванных системах пожаротушения определенную роль игра-ет возможность избирательности, то есть для различных па-раметров пожара подбирается наиболее оптимальная систе-ма защиты объекта. При этом наиболее важным становится минимизация подачи огнетушащих средств при безуслов-ной ликвидации пожара. Все это обусловило совершенство-вание пожарных роботов (ПР) по трем направлениям.

Направление первое. Вначале по-жарные роботы создавались на базе лафетных пожарных стволов. Тактические возможности современных лафетных пожарных стволов ограничиваются дальностью создавае-мой ими струи. Для лафетных стволов с расходом более 20 л/с дальность подачи воды для различных конструкций со-ставляет от 43 до 55 м. Увеличение дальности струи тради-ционно достигается увеличением производительности ство-ла, что, в свою очередь, значительно повышает требования к подводящим сетям водоснабжения. В результате сущест-венно усложняется конструкция комплексов пожаротуше-ния и возрастает стоимость таких систем. Поэтому сравни-тельно небольшая дальность сплошной струи применяемых лафетных стволов снизила конкурентные преимущества ПР перед традиционными системами автоматического водяного пожаротушения.

Решить эту проблему помогло создание специального на-садка, который позволяет формировать максимально длин-ную сплошную струю. Конструкция насадка обеспечивает безударный вход потока в насадок, равномерный прирост скорости вдоль профиля насадка, усреднение скорости по сечению потока. Простота конструкции насадка позволяет создавать ПР с широким диапазоном расходных характери-стик, что обеспечивает использование ПР для тушения по-жаров всех групп помещений по НПБ 88-2001^*, охлаждения строительных конструкций и оборудования различных зданий и сооружений. На рис. 1 показана даль-ность сплошной струи в зависимости от расхода воды.

При внедрении робототехнических ком-плексов пожаротушения с использованием лафетных по-жарных стволов практики столкнулись с необходимостью регулирования расхода воды в зависимости от давления на подводящем трубопроводе, так как длина и траектория струи существенно зависит от давления на насадке. Новый насадок позволяет сохранить дальность струи после выхода на рабочее давление (см. рис. 2), тем самым отпадает необ-ходимость в управлении Q-H характеристиками на стволе, в результате повышается надежность работы системы в це-лом.

Таким образом, для робототехнических комплексов пожа-ротушения вместо лафетных пожарных стволов целесооб-разно применять специально разработанные для ПР-насадки.

Второе направление. Пожар – это сложный физико-химический процесс, обнаружение кото-рого обусловлено стадией, размерами пожара, назначением защищаемого помещения и видом пожарной нагрузки, а так как отличительной особенностью ПР является возможность подачи большого количества огнетушащего вещества в за-данное пространство, то роботизированные комплексы по-жаротушения предъявляют дополнительные требования к подсистеме обнаружения пожара: высокая достоверность обнаружения пожаров, малая инерционность, точное опре-деление местоположения очага горения. Используемые для целей обеспечения пожарной безопасности объектов по-жарные извещатели не в полной мере удовлетворяют этим требованиям.

Поиск привел к созданию принципа контроля теплового по-ля в ИК-диапазоне, который показал исключительную кон-курентную способность по сравнению с другими способами обнаружения пожара. Способ получил название «Метод оп-тической решетки» и состоит в следующем: датчики разде-ляются на два множества – датчики, отвечающие за оси Х и У. Для каждого датчика задается его координата (как пра-вило, 0,Х или 0,У). В случае если датчики (вне зависимости от принадлежности оси) определили состояние зоны «опти-ческой решетки» как «пожар», то проводится аппроксима-ция показаний датчиков по каждому из измерений полино-мом степени количества датчиков в измерении. В каждом измерении находят координату глобального максимума (0,Хмах или 0,Умах) – эти координаты определяют точку на плоскости P. Для обеспечения необходимой точности дан-ная процедура выполняется до тех пор, пока k-раз подряд разность между Pi не будет превышать R (доверительный интервал) в этот момент находится Pср. Далее определяется угол поворота/наклона для исполнительных устройств (че-рез разность координат Pср и Исп. Устр. по принципу пря-моугольного треугольника). К полученным углам поворота и подъема добавляются (вычитается) D поворота и D накло-на, получаются предельные углы поворота и наклона, кото-рые передаются в контроллер управления стволом.

Подсистема обнаружения пожара построена на основе ад-ресно-аналоговых датчиков теплового потока, расположен-ных в защищаемом помещении. Установка датчиков вы-полняется таким образом, что все защищаемое помещение делится на зоны одинаковой формы. Каждая зона имеет свои координаты, которые заложены в алгоритм тушения для каждой роботизированной установки пожаротушения. Опрос управляющим контрольно-адресным модулем адрес-но-аналоговых датчиков теплового потока позволяет вести постоянный тепловой мониторинг защищаемого помеще-ния. Алгоритм обнаружения определяется техническими требованиями к разработке программного обеспечения. В рамках поставленной цели решаются следующие задачи: классификация показаний датчика, выбор оптимального расстояния расстановки датчиков, определение значения теплового поля.

Задача выбора оптимального расположения датчиков опре-деляется как классическая задача оптимизации для заданной минимальной интенсивности обнаруживаемого очага, при критерии минимального количества датчиков, с учетом ар-хитектурных особенностей объекта и решается индивиду-ально для каждого конкретного объекта на этапе проекти-рования системы.

Таким образом, данный способ обнаружения пожара позволяет:

• избежать постоянного механического сканирования ПР, тем самым увеличив надежность системы, срок службы ПР;
• сократить до долей секунды время обнаружения пожа-ра;
• использовать ПР без подсистемы видеоконтроля;
• контролировать состояние помещения во время пожа-ра;
• значительно сократить стоимость подсистемы обнару-жения.

Третье направление – управление роботизированным комплексом пожаротушения. С точки зрения аппаратной реализации система должна отвечать двум основным требованиям: с одной стороны, она должна обладать быстродействием, достаточным для решения воз-лагаемого на нее комплекса задач в режиме реального вре-мени, а с другой – должна отвечать типичным требованиям к системам пожаротушения, то есть быть надежной и про-стой в обслуживании.

К требованиям программного обеспечения ПР относятся: возможности его относительно быстрого изготовления и изменения, надежность и быстродействие, а также безот-казность и безопасность.

В состав системы входят пожарная сигнализация, система пожаротушения и охлаждения конструкций на основе робо-тизированных пожарных стволов. (см. рис.4)
Система должна включать следующие элементы:

• АРМ оператора;
• автоматическую установку пожарной сигнализации и определения координаты пожара;
• систему роботизированных установок пожаротушения;
• систему оповещения людей о пожаре;
• систему видеонаблюдения (опционально).

Работа системы управления
Управление системой роботизированных установок пожа-ротушения осуществляется с помощью прибора приемно-контрольного охранно-пожарного и управления путем по-лучения необходимых параметров от системы раннего об-наружения и дальнейшего направления роботизированных стволов в очаг пожара и зоны охлаждения строительных конструкций. При переводе системы в ручной режим опера-тор имеет возможность дистанционно управлять роботизи-рованными стволами, контролируя их положение на экране монитора, а также дополнительно посредством системы ви-деонаблюдения.

Работа системы подачи во-ды
Каждая из роботизированных установок пожаротушения имеет свою уникальную адресацию, что позволяет гибко управлять подсистемой подачи воды. При возникновении аварийной ситуации (тления, перегрева) или непосредст-венно возникновения горения алгоритмом работы системы предусмотрен запуск не менее двух роботизированных ус-тановок пожаротушения и производится автоматическая ориентация их в направлении очага пожара. При этом осу-ществляется дистанционное открытие запорного вентиля на данном стволе. Обе роботизированные установки пожаро-тушения направляются в соответствии с принятым алго-ритмом подачи воды, и при отсутствии реакции диспетчера на предупреждение о пожаре запускается автоматическая подача воды, учитывающая периодическое изменение на-правления стволов.

При этом система позволяет:

• избежать неэффективного расхода воды при тушении пожара;
• обеспечить в месте возникновения пожара необходи-мую интенсивность подачи огнетушащего вещества;
• увеличить надежность средств пожарной защиты в це-лом, что достигается обеспечением автономности и надеж-ности работы с нескольких направлений подачи воды в ус-ловиях пожара.