Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный

технический университет»

Электротехнический факультет

Кафедра «Промышленная электроника»

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Введение в специальность»

Системы охранно-пожарной сигнализации

Студент группы 5ПЭба-1                                                              Д.А. Шмелев

Преподаватель                                                                   
           Р.В. Шибеко

2016

Содержание

Введение………………………...............…………..………………………………	3
1  Понятие и виды охранно-пожарной сигнализации. Системы охранно-пожарной сигнализации (ОПС) …………………………………………………...	4
2  Универсальное охранное устройство…………………………………………...	13
Заключение …………………………………………………………………………	22
Список использованных источников ……………………………………………..	23

Введение

Охранно-пожарная сигнализация(ОПС) - основной элемент системы безопасности охраняемого объекта. Это интегрированный комплекс систем пожарной и охранной сигнализации. Она объединяет функцию защиты от несанкционированного проникновения в помещение и функцию обнаружения возгорания и возможно автоматического пожаротушения. Обычно в этот комплекс входят все системы безопасности помещения, что обеспечивает максимальную точность и быстроту обнаружения пожара, обработки, передачи в заданном виде извещения о пожаре, специальной информации и выдачи команд на включение автоматических установок пожаротушения, включение исполнительных установок систем против дымной защиты, технологического и инженерного оборудования, а также других устройств противопожарной защиты.

Несмотря на то, что охранно-пожарная сигнализация это, в сущности, объединение двух систем - охранной и пожарной сигнализации, все же специалисты не рекомендуют устанавливать отдельно две системы. Во-первых, это невыгодно экономически. Во-вторых, для интегрированной системы качество работы и эффективность на порядок выше, если пожарная и охранная сигнализация управляются с однойконтрольной панели.

Целью данной работы является рассмотрение основных видов систем ОПС и  универсального охранного устройства, их принципы работы и схемы.

1 Понятие и виды охранно-пожарной сигнализации. Системы охранно-пожарной сигнализации (ОПС)

Построив собственный загородный дом и превратив его в уютное домашнее гнёздышко, человек неизбежно сталкивается с проблемой сохранности имущества от пожара и злоумышленников. Просто оформить страховку бывает недостаточно: хотелось бы устранить проблему на корню. В этом случае помешать огню и грабителям может комплекс мер по охранно-пожарной сигнализации (ОПС) в доме. Отнюдь не являясь некой панацеей, такие системы, тем не менее, в значительной степени способствуют спокойствию хозяев за сохранность своей собственности.

Для начала имеет смысл определиться с самим понятием охранно-пожарной сигнализации (ОПС).

Комплекс ОПС по защите зданий включает в себя:

- первичные датчики, непосредственно осуществляющие контроль отведённой территории;

- контроллер (контрольная панель), собирающий и анализирующий показания датчиков, а также управляющий всей охранной системой и вырабатывающий её ответную реакцию на возможные нештатные ситуации;

- пульт управления (клавиатура), предназначенный для постановки помещения на охрану и снятия с неё.

Схема системы охранно-пожарной сигнализации представлена на рисунке 1.1

 

Рисунок 1.1 - Схема системы охранно-пожарной сигнализации

Далее начинаются различия, определяющие как эффективность системы. Делятся ОПС на простые и сложные. В простейшем варианте единственным действием, предпринимаемым в случае срабатывания тревоги, является подача звукового и светового сигнала (с помощью «ревуна» и «мигалки»). Применение такой схемы может быть оправданно только тогда, когда неподалёку от дома находится пункт охраны - её сотрудники услышат сигнал тревоги и смогут соответственно на него отреагировать. Правда, им придётся тратить драгоценное время на то, чтобы определить объект, где сработала сигнализация. Гораздо более удачным решением будет установка передающего модуля, который отправит извещение охранникам: некоторые модели ОПС позволяют сразу судить о характере тревоги (проникновение посторонних лиц или пожар). Кроме того, при наличии соответствующей функции у оборудования можно вычислить расположение датчика, просигнализировавшего о нештатной ситуации, что особенно важно для больших коттеджей. Как дополнительная опция абсолютно любой схемы ОПС возможна отсылка уведомления в виде короткого сообщения (SMS) или звонка (что ещё оперативнее) на сотовый телефон хозяина дома.

При отсутствии охраны вблизи от дома применяется так называемая пультовая охрана, когда передающий блок ОПС подключают к центральному пульту вневедомственной охраны или альтернативной коммерческой организации. Вариантов подключения множество: по прямому проводу, по телефонной линии, через Интернет, по радиоканалу или GSM - всё зависит от конкретной ситуации. Выбор в пользу той или иной организации, осуществляющей пультовую охрану, должен производиться с учётом максимального времени прибытия группы реагирования на место происшествия и количества выездных бригад в смене.

Специалисты делят систему ОПС на рубежи, то есть условные линии, которые предстоит пересечь злоумышленнику на пути к цели. Разумеется, чем больше рубежей, тем выше вероятность обезвреживания нарушителя ещё на подступах к дому и тем более дорогостоящей будет сигнализация в целом.

Первым рубежом можно считать охрану периметра территории вокруг дома: как правило, контролируются ворота и калитки - на открывание, а также ограждение участка, если вор попытается проломить забор или перелезть через него. Самое сложное на этом этапе - сделать датчики незаметными, чтобы избежать их умышленного повреждения. Кроме того, здесь очень высока вероятность ложных срабатываний - виной тому могут стать как животные и птицы, так и крупные насекомые или даже природные явления - мокрый снег, сильный дождь или туман.

Второй рубеж - это охрана входов в само здание. Здесь контролируется открывание дверей и окон, а также попытка разбить стекло или проломить стену. Дополнительно отслеживается любое движение в охраняемой зоне.

Третьим рубежом, к примеру, может стать непосредственный контроль доступа в определённые зоны дома: в личный кабинет хозяина, к сейфу и т. д.

Существует несколько видов первичных датчиков системы ОПС - в зависимости от конкретной ситуации могут применяться те или иные устройства, а также группы устройств, контролирующих одну и ту же территорию по разным параметрам. Виды первичных датчиков системы ОПС представлены на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Виды первичных датчиков системы ОПС

Объёмный инфракрасный датчик движения (представлен на рисунке 1.3).Как следует из названия, устройство контролирует изменение теплового поля помещения. При этом настройка системы и место установки датчика должны учитывать наличие в доме животных. Кошки и небольшие собаки могут игнорироваться на аппаратном или программном уровне, но крупные породы собак, сопоставимые по размерам с вставшим на четвереньки человеком, будут вызывать ложное срабатывание.

Рисунок 1.3 - Объёмный инфракрасный датчик движения

Магнитно-контактный датчик (представлен на рисунке 1.4).Устанавливаемый на дверях и окнах, он реагирует на их открывание. Устройство состоит из двух частей: одну из них, оснащённую постоянным магнитом, располагают на подвижном элементе двери или окна. Вторая подключается к соответствующей цепи контроллера и представляет собой запаянный в корпус геркон. Когда обе части датчика совмещены, магнит воздействует на геркон, цепь замкнута. При попытке открыть окно магнит отдаляется от геркона, цепь размыкается, и с контроллера поступает сигнал тревоги. Остаётся добавить, что такие устройства могут быть как накладными, то есть закрепляемыми на дверях и окнах со стороны комнаты, так и встроенными (скрытыми), врезаемыми внутрь подвижной и неподвижной деталей конструкции. В последнем случае доступ к самим элементам датчика и проводке для злоумышленника значительно затрудняется.

Рисунок 1.4 - Магнитно-контактный датчик

Механический размыкатель (представлен на рисунке 1.5).Его можно считать разновидностью магнитно-контактного датчика - конечно, не по конструкции, а по принципу действия. Устройство, состоящее из корпуса с кнопкой, устанавливают на неподвижной части двери или окна, а подвижная часть давит на кнопку датчика, тем самым замыкая контакт. В остальном же механический размыкатель работает аналогично магнитно-контактному. По большому счёту, подобная технология является устаревшей, но многие производители до сих пор продолжают выпуск таких устройств.

Рисунок 1.5 - Механический размыкатель

Акустический датчик (показан на рисунке 1.6).Реагирует на звук разбиваемого оконного стекла, и потому устанавливается в непосредственной близости к окну. Сам по себе этот датчик оказывается бесполезен в случае, например, если злоумышленник не станет разбивать стекло, а воспользуется стеклорезом. По этой причине подобные датчики не могут являться основными или единственными и применяются как дополнение к другим устройствам.

Рисунок 1.6 - Акустический датчик

Вибрационный датчик (показан на рисунке 1.7).Устройство крепится на стену и улавливает вибрацию на стадии создания пролома. Также не рекомендуется для использования как основной либо единственный датчик для контроля. Самая распространённая область применения - защита особо важных помещений.

Рисунок 1.7 - Вибрационный датчик

Датчик задымления (представлен на рисунке 1.8).Это устройство относится к пожарной части ОПС и реагирует на появление дыма в контролируемом помещении. Дым поднимается к потолку и растекается по его поверхности, именно туда и устанавливают датчик задымления. Очевидно, что он не может применяться, например, в гараже или на кухне, где образование дыма - вполне нормальное явление, иначе при готовке или прогревании двигателя автомобиля возможны ложные срабатывания пожарной сигнализации.

Рисунок 1.8 - Датчик задымления

Датчик температуры (показан на рисунке 1.9).Также относясь к пожарной части ОПС, этот датчик срабатывает при значительном повышении температуры в помещении, причём при условии, что она нарастает не менее 10-30 сек. Устройство применяют либо в паре с датчиком задымления, либо отдельно - для гаражей и кухонь.

Рисунок 1.9 - Датчик температуры

Применяются также схемы направленного действия, когда под контролем находятся строго определённые зоны помещения. Например, многие пользователи ОПС включают систему, даже будучи дома, - чаще всего это происходит в ночное время. В данном случае используют схему, называемую специалистами шторой или занавесом. Чтобы не лишать обитателей дома возможности спокойно передвигаться из комнаты в комнату, под контроль берутся только внешние стены вместе с дверьми и окнами, а также небольшое пространство перед ними. Всё, что требуется при этом от жильцов, - не приближаться к ограждающим стенам здания менее чем на оговоренное расстояние, то есть не попадать в зону контроля датчиков ОПС.

Следует также упомянуть такие устройства, как датчики протечки воды или газа. Достаточно редко применяемые в нашей стране, они играют не меньшую роль в обеспечении безопасности жилища, чем любые другие. Установленный на полу в санузле датчик протечки воды отправляет сигнал на контроллер, а тот в свою очередь информирует пульт охраны и, при наличии такой возможности у системы, подаёт команду на электропривод вводной задвижки водопровода. Соответственно датчик утечки газа анализирует наличие в атмосфере компонентов используемого в доме газа и через контроллер передаёт сигнал на вводную задвижку газопровода.

В зависимости от способа передачи сигнала на контроллер датчики ОПС делятся на проводные и беспроводные. Если связь осуществляется по проводам, то устройство не нуждается в дополнительном источнике питания, что можно отнести к достоинствам. Однако такая схема предусматривает штробление стен для скрытой укладки проводки, поэтому её выполняют ещё на стадии ремонта или отделки дома. Беспроводные датчики не требуют никаких сложных работ по монтажу, но подразумевают автономное питание. В этом случае, как правило, используются обычные батарейки, которые нужно периодически заменять. Беспроводные устройства являются мобильными, и технические специалисты в случае необходимости могут легко произвести их перестановку или переориентирование для более надёжного контроля помещений.

Для постановки и снятия дома с охраны используются специальные коды, которые должны быть введены с пульта управления (выносной клавиатуры). При постановке на охрану возможны два варианта:

1. Человек вводит с контрольной панели команду на включение ОПС, после чего ему даётся определённый (заранее запрограммированный) промежуток времени, чтобы покинуть дом и закрыть входную дверь. По истечении заданного срока система сигнализации полностью активируется.

2. После ввода команды на включение ОПС котроллер ждёт, пока будет открыта и закрыта входная дверь, и только потом активирует весь комплекс охранных устройств системы.

При снятии с охраны вошедший в дом человек в течение отведённого ему времени (запрограммированного при настройке системы) должен ввести код деактивации. Вообще, оптимальной является установка клавиатуры, принимающей этот код, непосредственно возле входной двери, а основную контрольную панель системы и передающее устройство лучше убрать как можно дальше, максимально затруднив доступ к ним. Здесь необходимо отметить, что пауза для ввода кода деактивации действительна только для датчиков, контролирующих входную дверь: во всех остальных случаях тревога будет поднята немедленно.

Виды охранно-пожарной сигнализации представлены на рисунке 1.10.

Рисунок 1.10 - Виды охранно-пожарной сигнализации

2 Универсальное охранное устройство

Это устройство является многофункциональным и может использоваться для охраны автомобиля (показан на рисунке 2.1), квартиры (показан на рисунке 2.2) или гаража. При срабатывании сигнализации включается звуковой сигнал. Устройство имеет встроенный источник питания и в аварийной ситуации является энергонезависимым. Вся схема устройства вместе со звуковым сигналом выполнены в одном корпусе.

Рисунок 2.1 - Схема подключения системы охраны к автомобилю

Рисунок 2.2 - Схема подключения системы охраны в квартире

При охране автомобиля устройство работает с двумя типами внешних датчиков: а) для дверей (датчики открывания дверей или датчик механических колебаний, см. статью "Датчики для охранной сигнализации") - включает звуковой сигнал с задержкой 6 секунд; б) для закрытого капота и багажника - мгновенное включение звукового сигнала.

Владелец автосторожа при срабатывании сигнализации по звуку легко может определить группу датчиков, сработавших во время охраны.

Схема автосторожа обеспечивает после включения охраны задержку 12±2 секунд для выхода из машины и 6±1 секунд при входе в автомобиль для отключения сигнализации скрытно установленным тумблером S1 до срабатывания звукового сигнала.

Схема подключения автосторожа (показан на рисунке 2.2) обеспечивает блокировку системы зажигания (второй парой контактов тумблера S1) на все время охраны вне зависимости от срабатывания датчиков.

В охранном устройстве предусмотрена светодиодная индикация режима срабатывания датчиков сигнализации, что удобно при установке и эксплуатации, так как является индикатором нормальной работы всей схемы.

Устройство питается от аккумулятора автомобиля, но в случае аварийной ситуации (при его отключении) схема автоматически переключается на встроенный резервный источник питания, при этом потребляемый ток в режиме ОХРАНА не превышает 0,5 мА.

При охране квартиры или гаража электропитание устройства осуществляется от встроенного источника питания, которым является блок из шести элементов А316 или аккумуляторов НКГЦ-0,45, при этом ток потребления в режиме ОХРАНА не превышает 0,5 мА и элементы питания обеспечат работу устройства в режиме ОХРАНА не менее одного года (если не срабатывал звуковой сигнал).

Работает устройство с двумя линиями от датчиков:

а) датчик двери - включает звуковой сигнал с задержкой 6 секунд;

б) датчик закрытого окна или вторых дверей - включение звукового сигнала мгновенно.

Схема сторожа обеспечивает после включения режима охраны за держку в 12 секунд для выхода из квартиры и 6 секунд при входе - для отключения сигнализации до срабатывания звукового сигнала.

В схеме сигнализации имеется светодиодная индикация режима срабатывания датчиков, что является показателем работы.

Электрическая схема (показана на рисунке 2.3) собрана на четырех микросхемах КМОП серии, что обеспечивает малое потребление тока, и состоит из триггера на элементах D1.1...D1.3, генератора на частоту около 500 Гц - D2.2 и D2.3, счетчика тактовой частоты D3 и схемы селекции временных интервалов на микросхеме D4. Транзисторы VT1 и VT2 позволяют усилить ток в нагрузке, которой является внутренний малогабаритный динамик (ЗГДШ-14-4), а также может подключаться внешний источник сигнала - гудок автомобиля.

Рисунок 2.3 - Электрическая схема охранного устройства

В момент включения питания схемы на выходах счетчика D3 устанавливается (цепью СЗ, R4) лог. "0". Это обеспечивает появление лог. "1" на выводе D4/10 и лог. "0" на D1/3. При этом будет работать автогенератор и связанный с ним счетчик до момента времени, пока на выводе D3/2 не появится "1". Если ни один из датчиков не сработал, то через 12 секунд появится лог. "1" на выводе D1/3 - генератор остановится. С этого момента устройство будет находиться в режиме ОХРАНА, и срабатывание датчиков приведет к переключению триггера на элементах D1.1...D1.3 (на выводе D1/4 появится лог. "1", а на выводе D1/3 - "0"), что приведет к продолжению работы генератора и счетчика, а на выходной нагрузке через 6 секунд появится звуковой сигнал.

Применяемые резисторы и конденсаторы можно использовать любого типа. Все элементы схемы, кроме светодиода HL1, тумблера S1, динамика ВА1, резистора R5, элементов питания и датчиков, размещены на односторонней печатной плате размером 110х45 мм (представлен на рисунке 2.4). При этом потребуется сделать шесть объемных перемычек (если использовать двухстороннюю печатную плату, то эти перемычки удобно выполнить печатными проводниками).

Рисунок 2.4 - Топология печатной платы и расположение элементов

Транзистор VT1 крепится к теплорассеивающей пластине (радиатору).

В качестве переключателя S1 применен тумблер ТЗ или любой аналогичный с двумя переключающими контактами.

При правильной сборке и исправных деталях схема не требует настройки. Общие габариты всего устройства, при использовании малогабаритного источника звука, не превышают 140х120х60 мм .

Особенностью приводимой схемы является отсутствие электролитических конденсаторов, что позволяет повысить ее надежность и расширить диапазон рабочих температур для устройства охраны.

Приведенную охранную сигнализацию можно легко усовершенствовать, дополнив ее рядом полезных функций: 

- ограничение времени звучания (4...5 минут) сигнала в случае постоянного нарушения охранного шлейфа; 

- при включении блока охраны скрытно установленным тумблером SA1; если датчик F1 будет находиться в положении, показанном на схеме, то независимо от состояния других датчиков устройство будет ждать, пока он сработает (например при выходе из помещения), после чего начнется отсчет времени задержки (12 секунд) включения режима ОХРАНА (индикатором начала отсчета времени является мигание зеленым цветом светодиода HL1); 

- при входе в помещение необходимо в течение 6 секунд отключить сигнализацию до срабатывания звукового сигнала оповещения, а чтобы вы не забыли, что помещение находилось под охраной, в течение этого интервала времени пьезоизлучатель HF1 будет издавать прерывистый звуковой сигнал небольшой громкости.

Для выполнения всех этих функций в схему (представлена на рисунке 2.5) добавлены узлы: ограничителя времени звучания звукового сигнала на счетчике D5; триггера на элементах D6 для обеспечения режима ожидания начала отсчета временного интервала 12 секунд. Светодиод HL1 и пьезоизлучатель HF1 позволяют более полно контролировать режимы работы устройства, что удобно при эксплуатации.

Рисунок 2.5 - Схема универсального охранного устройства с добавлением узлов (усовершенствованная схема)

В начальный момент включения питания схемы (А1) импульс, сформированный цепью C4-R5, обеспечивает обнуление счетчика D5 (на выходе D5/7 появится логическая "1", т. е. напряжение питания). При этом на выводах элементов схемы будут состояния: D6/10 - лог. "1"; D1/1 - "0"; D1/2 - "0"; D1/3 ~ "1"; D7/1 - "О"; D7/13 - "0".

После срабатывания датчика F1 на выводе D6/9 появится лог. "1" (D6/10 - "О"), что приведет к появлению на выходе D1/3 лог. "О". Начнет работать генератор и связанный с ним счетчик D3, до момента времени (12 секунд), пока на D4/10 не появится лог. "О" (на D1/3 -лог. "1", что остановит работу генератора). При этом схема переходит в режим ОХРАНА и будет находиться в таком состоянии, пока не сработает любой датчик.

Если сработает один из датчиков F1 или F2 (когда схема находится в режиме ОХРАНА), это приведет к переключению триггера на элементах D1.1...D1.3 (на выводе D1/4 появится лог. "1", а на выводе D1/3 - "О"), что включит работу генератора и счетчика D3. В этом случае через 6 секунд появится звуковой сигнал оповещения (ВА1). За этот интервал времени необходимо отключить блок охраны, что, не зная места расположения тумблера SA1, сделать постороннему невозможно.

При срабатывании датчика F3 звуковой сигнал появится без задержки.

Когда блок охраны работает в режиме ОПОВЕЩЕНИЕ, кроме звукового сигнала, будет красным цветом светиться индикатор HL1. Сдвоенный светодиод HL1 можно заменить двумя любыми обычными светодиодами с разным цветом свечения.

Для того чтобы снизить ток потребления схемой при работе светодиода в режиме индикации, напряжение на него подается импульсами. Из-за инерции зрения это незаметно.

В стационарных условиях лучше, если устройство будет иметь смешанное питание - от сети и аккумулятора. При этом, основным является сетевой источник, а в аварийной ситуации (при отключении сети) автоматически подается резервное питание от аккумулятора (показана на рисунке 2.6).

Рисунок 2.6 - Схема подачи резервного питания от аккумулятора сетевого

источника (блок питания)

В качестве датчиков F1...F3 для сигнализации удобно использовать герконовые контакты, например КЭМ-1, совместно с магнитом. Они малогабаритны и имеют высокую надежность. Чаще всего бывает достаточно всего одного датчика (F1) на входной двери.

В случае кратковременного срабатывания датчиков схема из режима ОПОВЕЩЕНИЕ автоматически возвращается в режим ОХРАНА. Длительность звучания сигнала оповещения зависит от того, какой датчик сработал, и по звуку можно легко определить группу сработавших датчиков.

Применяемые резисторы, конденсаторы и пьезоизлучатель (HF1) по дойдут любого типа, малогабаритные. Вместо транзисторов КТ3102 можно применить КТ315Г(Е), КТ3107 заменяется на КТ361Г(Е). Транзистор VT5 и стабилизатор DA1 крепятся на теплорассеивающих пластинах.

В качестве диодов VD1...VD4 подойдут любые импульсные, VD5... VD11 заменяются на КД213А или аналогичные.

Для сетевого блока питания трансформатор Т1 можно использовать с напряжением во вторичной обмотке 12...16 В и мощностью не менее 15 Вт. Так, например, подойдут унифицированные трансформаторы типа: ТПП266- 220-50, ТПП276-220-50, ТПП286-220-50. В этом случае, при монтаже, сохраняется нумерация выводов, указанная на схеме (см. рисунок 2.6).

Блок охраны размещается в скрытом месте, а соединения с датчиками лучше выполнять перевитыми между собой проводами, что исключит влияние внешних наводимых помех.

При правильной сборке и исправных деталях схема начинает работать сразу и настройки, как правило, не требует.

При необходимости временные интервалы 6 и 12 секунд можно одновременно изменить подбором номинала резистора R4. Резистор R13 позволяет ограничить мощность звука в динамике.

Заключение

Технические средства охранной и охранно-пожарной сигнализации, предназначенные для получения информации о состоянии контролируемых параметров на охраняемом объекте, приема, преобразования, передачи, хранения, отображения этой информации в виде звуковой и световой сигнализации.

В данном реферате были рассмотрены основные виды системы ОПС и  универсального охранного устройства, их принципы работы и схемы.

Список использованных источников

1 URL:http://xreferat.com/8/1310-1-ponyatie-i-vidy-ohranno-pozharnoiy-signalizacii.html (06.05.2016)

2  URL:http://lib.qrz.ru/node/6005 (06.05.2016)