ЭФЭР - пожарные лафетные стволы - ручные стволы - роботизированные установки пожаротушения
Пожарные роботы и
ствольная пожарная техника — основа
современных эффективных технологий
пожаротушения

Пожарные роботы и ствольная техника в пожарной автоматике и пожарной охране: V. Пожарная робототехника

Горбань Ю. И., генеральный директор, главный конструктор
ЗАО Инженерный центр пожарной робототехники «ЭФЭР»

 

Пожарные роботы ЭФЭР 

Бурное развитие электроники и информационных технологий в ХХI веке оказывает значительное влияние на развитие всего технического прогресса. Значительные изменения происходят и в пожарной автоматике, неотъемлемой частью которой являются пожарные роботы (ПР). В наш век компьютерных технологий приоритет должен быть за интеллектуальными системами, адекватно реагирующими на реальное развитие событий, обеспечивающими функции саморегулирования и обладающими гибкостью перепрограммирования. Следует отметить, что Россия является первой страной в мире, где законодательно и нормативно введен новый вид автоматических установок пожаротушения – роботизированные установки пожаротушения (РУП) [1-3].

Пожарная робототехника прошла значительный путь эволюционного развития. Промышленные роботы начали широко внедряться в производственные автоматизированные процессы еще в ХХ веке. Участившиеся техногенные катастрофы создали условия для ускорения разработки пожарных роботов с целью применения их в экстремальных ситуациях. На основании практического опыта использования пожарных роботов стали проводиться исследования новых технологий пожаротушения во Всероссийском научно-исследовательском институте противопожарной обороны (ВНИИПО, г. Балашиха), Институте физико-технических проблем (г. Москва) и Лаборатории пожарных роботов (г. Петрозаводск). В этих работах были определены основные показатели пожарных роботов, введены новые термины и определения, выполнены практические исследования по баллистике струй для выработки рекомендаций по применению пожарных роботов. По результатам этих исследований были разработаны первые РУП, которые были внедрены на Ленинградской АЭС и Петрозаводской ТЭЦ для защиты машинных залов.

Пожарный робот во многом соответствует мечтам пожарных о борьбе с огнем: он круглосуточно находится на страже доверенной ему зоны защиты и при загорании может быстро и точно определить место загорания и направить на очаг огня мощный заряд воды или пены. В пожарной автоматике практическое применение нашли стационарные пожарные роботы на базе лафетных стволов, технические требования на которые определены в ГОСТ Р 53326–2009.

Пожарные роботы отличаются от других установок пожаротушения возможностью с одной точки защищать большие площади — от 5 до 15 тыс. м2 при расходах от 20 до 60 л/с соответственно. Водоснабжение осуществляется только по магистральной сети - без паутины распределительных сетей, характерных для спринклерных и дренчерных систем. Адресная доставка воды и пены производится по воздуху по всей защищаемой зоне непосредственно на очаг загорания, а не на расчетную площадь, определенную проектом раз и навсегда. Пожарные роботы могут быть оснащены ИК-сканерами для автоматического обнаружения загорания и ТВ-камерами для его видеоконтроля. Чувствительность обнаружения очага загорания составляет 0,1 м2, а быстродействие — секунды; координаты размеров очага загорания определяются в трехмерной системе координат.

Два пожарных робота и более, объединенные информационной магистралью и устройством управления, формируют РУП.

Пожарный робот, так же как и промышленный (ГОСТ 25686–85 [4]), включает в себя манипулятор с мехатронной системой, сенсорную часть, систему управления и сеть управления.

Манипулятор — это механизм управления пространственным положением рабочего органа, состоящий из подвижных звеньев с мехатронной системой. Подвижные звенья пожарных роботов обеспечивают возможность транспортирования и направления потока огнетушащего вещества. Рабочим органом служит ствол с насадком, управляющим формой струи.

Мехатронная система объединяет высокоточные механизмы с силовой электроникой на базе микроконтроллеров в единый модуль без использования лишних интерфейсов.

Для определения положения рабочего органа в пространстве и характеристик окружающей среды используется сенсорная часть системы — датчики положения, давления, ИК-датчики. Сигналы, передаваемые ими, анализируются, и в зависимости от результатов принимается решение о дальнейших действиях.
Система управления пожарного робота строится на основе принципов обратной связи, подчиненного управления и иерархичности. Например, подчиненное управление системы управления приводом включает в себя систему управления приводом с обратной связью по положению, внутри которой функционирует система управления по скорости с обратной связью по скорости, а внутри ее находится контур управления по току со своей обратной связью. Иерархия системы управления роботом подразумевает деление системы управления на горизонтальные слои, управляющие общим поведением робота, расчетом необходимой траектории движения манипулятора, поведением его отдельных приводов, и слои, непосредственно осуществляющие управление двигателями приводов.

Пожарный робот ЭФЭРРис.1. Пожарный робот

В современных роботах организация обмена информацией и передача управляющих команд по каналу связи выполняются сетью управления в принятой системе интерфейса (RS-232, RS-485).

На рис. 1 представлен промышленный образец пожарного робота (5). В его дизайне применены детали андроидных роботов, что подчеркивает сближение ПР с человеком в системе человек–машина. В головной части расположены ИК- и видеокамеры с компьютером, формирующие интеллектуальный центр обработки информации для идентификации загорания и определения координат и площади загорания. Рабочим органом пожарного робота является ствол-автомат, который автоматически поддерживает давление при расходах от 8 до 80 л/с, обеспечивая оптимальные параметры струй в этом диапазоне и формируя целый спектр струй — от прямой сплошной до защитного экрана. Управление углом факела распыления струи осуществляется современными актуаторами с линейными двигателями. Для наведения струи применяются современные электроприводы с энкодерами для организации следящих систем. Контроллеры, комплектно поставляемые к блокам управления приводами, позволяют отрабатывать движение струй по сложным траекториям. Применяется компактная компоновка электрооборудования в одном корпусе со встроенным микроклиматом по температуре и влажности. Корпус со степенью взрывозащиты IP65 обеспечивает защиту электрооборудования от воздействия повышенных температур, кратковременного воздействия открытого пламени и механических воздействий различного вида. Рабочая зона действия робота — все окружающее пространство в радиусе действия струи до 85 м. Робот способен поворачиваться на 360° в горизонтальной плоскости, ствол имеет угол возвышения от –15 до +75°. При использовании расширенной струи зона распыления в вертикальной плоскости составляет не менее 180°. Изделие защищено патентом РФ на изобретение № 2412733 [6].

Пожарный робот ЭФЭР во взрывозащищенном исполненииРис. 2. Пожарный робот для защиты взрывоопасных объектов

На рис. 2 представлен ПР во взрывозащищенном исполнении, который применяется для защиты взрывоопасных объектов. Вид взрывозащиты 1ExdIICT4 — взрывонепроницаемая оболочка. ПР комплектуются шкафами управления также во взрывозащищенном исполнении со встроенным микроклиматом для работы на наружных установках.

Роботизированная установка пожаротушения схема
Рис. 3. Схема роботизированной установки пожаротушения

На рис. 3 представлены общий вид и схема РУП. В состав РУП входят: пожарные роботы, дисковые затворы с электроприводами, пульты дистанционного управления (ПДУ), сетевой контроллер ШК-СК, устройство сопряжения с объектом (УСО), блок коммутации БК16 с приемной станцией пожарной сигнализации (ПС). В состав может входить радиопульт с блоком радиоуправления.

Информация о применении пожарных роботов и РУП для защиты объектов будет предложена читателям в отдельной статье.

Список литературы

1. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности: Федер. закон от 22.07.2008 № 123-ФЗ; принят Гос. Думой 04.07.2008 г.; одобр. Сов. Федерации 11.07.2008 г. — М. : ФГУ ВНИИПО, 2008. — 157 с. // Российская газета. – 2008. – № 163; Собр. законодательства РФ. – 2008. – № 30 (ч. I), ст. 3579.
2. СП 5.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования : приказ МЧС России от 25.03.2009 № 175; введ. 01.05.2009. — М. : ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009.
3. ГОСТ Р 53326–2009. Техника пожаротушения. Установки пожаротушения роботизированные. Общие технические требования. Методы испытаний. – Введ. 01.01.2010 г. – М. : Стандартинформ, 2009.
4. ГОСТ 25686–85. Манипуляторы, автооператоры и промышленные роботы. Термины и определения. Введ. 01.01.86г. М.: Изд-во стандартов, 1988.
5. Патент на промышленный образец 90498 Российская Федерация. МКПО 29-01. Робот пожарный / Горбань Ю.И. – Заявл. 29.05.2013 г., опубл. 16.10.2014
6. Патент 2412733 Российская Федерация. МПК А62С31/02. Пожарный монитор с шаровым шарниром / Горбань Ю.И. – Заявл. от 18.11.2009 г. Опубл. 27.02.2011 г., Бюл. № 6.
 

Пожаровзрывобезопасность|№ 12, 2014