Эволюция развития установок пожаротушения непосредственно связана с общим уровнем развития техники. В настоящее время наибольшее применение находят автоматические установки пожаротушения (АУП), применение которых регламентировано сводом правил СП 485.1311500.2020. Среди них массово применяются спринклерные установки пожаротушения. Однако следует отметить, что в контексте перспективного развития данные технологии исчерпали свой ресурс, за исключением лишь только направления принудительного пуска спринклерной установки.
Применение цифровых решений сегодня определяет перспективность технологии пожаротушения. Роботизированные установки пожаротушения, появившиеся в нашей стране еще 40 лет назад, сохраняют сегодня огромный потенциал своего развития.
Как все начиналось
18 июня 1984 года в газете «Правда» было опубликовано информационное сообщение ТАСС о создании специалистами из Карелии первого пожарного робота для защиты музея-заповедника «Кижи». Тогда же в г. Петрозаводске была организована Лаборатория пожарных роботов, работавшая в тесном контакте с УГПС МВД Карелии, ВНИИПО МВД СССР и ГПИ «Спецавтоматика» г. Ленинграда.
Ствольная пожарная техника является одним из основных и наиболее мощных средств борьбы с пожарами, стоящих на вооружении пожарных частей или входящих непосредственно в оснащение противопожарной защиты объектов. Тушение пожара производится пожарными ствольщиками, которые находятся в непосредственной близости от пожара, в экстремальных условиях, опасных для жизни. С развитием техники возник вопрос замены человека при тушении пожаров.
Рис. 1. Первый пожарный робот для защиты музея-заповедника «Кижи», 1984 г.
Распространение с 70-х годов прошлого века устройств робототехники в различных сферах деятельности не обошло и пожарное дело. Во многих странах появились мобильные пожарные роботы. Решались в основном вопросы преодоления препятствий, навигации и разведки для обнаружения возгораний. Однако их применение для тушения пожаров оказалось проблематичным. Даже для ствола небольшого расхода 20 л/с при тушении в течение часа - минимального нормативно установленного времени - потребуется 72 тонны воды. Возить такое количество воды технически сложно. Подключение же пожарных роботов пожарным рукавом к источнику воды резко снижает их маневренность.
Первый пожарный робот в нашей стране был создан в 1984 г. в Петрозаводске для защиты памятников деревянного зодчества музея-заповедника «Кижи». Эта разработка стала альтернативой спринклерной системе, которую было сложно технически применить для наружного пожаротушения. Пожарные роботы первого поколения приняли также непосредственное участие в ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС.
Первая роботизированная установка пожаротушения РУП-С20-П1-2, c устройством технического зрения на базе телевизионной камеры ПТУ-45-1 была создана в 1985 г., успешно прошла межведомственные комплексные испытания и была рекомендована для применения на различных объектах народного хозяйства. В 1987 г. эта роботизированная установка пожаротушения была удостоена золотой медали ВДНХ.
Рис. 2. Роботизированная установка пожаротушения РУП-С20-П1-2
С тех пор стационарные пожарные роботы и роботизированные установки пожаротушения претерпели значительные изменения. Достаточно сказать, что пожарный робот первого поколения с расходом 20 л/с весил 200 кг, а сейчас он весит не более 20 кг, так же как и установленная мощность приводов стволов с расходом 60 л/с составляла 1,1 кВт, а сейчас 0,12 кВт. Система управления в автоматическом режиме выполняла только функцию наведения на очаг возгорания, система же современного пожарного робота многофункциональна, имеет элементы искусственного интеллекта для адаптации к быстроменяющейся обстановке пожара.
РУП сегодня
Одновременно с совершенствованием конструкции и системы управления Инженерным центром пожарной робототехники «ЭФЭР», при тесном взаимодействии с ВНИИПО МЧС России, проводились научно-исследовательские работы по созданию нормативно-правовой базы по применению роботизированных установок пожаротушения.
По результатам этих работ Россия стала первой страной мира, где законодательно и нормативно введен новый вид автоматических установок пожаротушения – роботизированные установки пожаротушения. Требования к РУП установлены Федеральным законом №123-ФЗ, нормативными документами ГОСТ Р 53326-2009, СП 485.1311500.2020, ВНПБ 39-20.
Приоритет России в создании роботизированных установок пожаротушения закреплен целым рядом патентов РФ, полученных по результатам проведения большого объема многолетних научно-исследовательских работ.
РУП сегодня – это современные цифровые интеллектуальные системы управления, это новые подходы в технологии пожаротушения, основанные на применении пожарных роботов, воплотивших в себе последние достижения науки и техники, которые значительно расширили технические возможности автоматических установок пожаротушения. Они кардинально меняют подход к организации процесса тушения, в основе которого сочетание принципов автоматического управления и алгоритмов управления поведением пожарных роботов в условиях недетерминированной среды в меняющейся обстановке пожара. В эти алгоритмы заложены эффективные технологии пожаротушения и профессиональные приемы, используемые пожарными ствольщиками, апробированные на практике.
Рис.3. Пожарные роботы производства ЭФЭР в различных исполнениях
За последние десятилетия количество объектов, защищаемых пожарными роботами, исчисляется сотнями. При этом спектр объектов защиты различен: объекты с массовым пребыванием людей (торговые центры, выставочные залы, кинотеатры, религиозные здания, спортивные сооружения), объекты промышленного назначения (авиационная и космическая отрасль, машино- и судостроение, нефтегазовый сектор, деревообработка, пищевая промышленность и многие другие).
Пожарные роботы, входящие в состав РУП, выпускаются в различных модификациях с широким диапазоном расходов: начиная от классических трубных конструкций с расходами от 15 до 125 л/с в общепромышленном и взрывозащищенном исполнениях и заканчивая последними новыми разработками – пожарными мини-роботами, имеющими компактные размеры (примерно с футбольный мяч) и малые расходы огнетушащего вещества – от 4 до 20 л/с.
Для определения координат очага возгорания в РУП производства ЭФЭР используется собственная система обнаружения пожара. Инициализация поиска очага происходит по сигналу от пожарной сигнализации, а обнаружение координат очага в трехмерном пространстве обеспечивается штатными извещателями наведения в ИК-или ИК-УФ-диапазонах, входящими в комплект пожарных роботов. Тушение и орошение по заданным координатам осуществляется по баллистической траектории струи с учетом давления огнетушащего вещества.
Пожарные роботы могут устанавливаться как на пожарных вышках для увеличения радиуса действия струи, так и размещаться заподлицо с полом, например, на вертолетных площадках или в самолетных ангарах - при необходимости они выдвигаются на рабочую высоту и производят тушение пожара. На объектах с массовым пребыванием людей, например, в спортивных комплексах, киноконцертных залах востребованы роботы в антивандальном исполнении с подъемным механизмом или с установкой в нише – благодаря этому они, во-первых, не нарушают архитектурные особенности и эстетический облик помещения, а во-вторых, имеют защитную оболочку или панель, исключающую доступ к электрооборудованию и органам управления.
Хотелось бы отметить, что работа по пожарной робототехнике и ее научно-технические достижения нашли широкую поддержку у специалистов пожарного дела нашей страны. В 2020 году, в год столетия роботов, эта работа была удостоена премии Правительства РФ в области науки и техники.
Перспективы
Несмотря на пройденный путь совершенствования технологии пожаротушения с использованием пожарных роботов, тем не менее, остается еще много идей, как заменить «человека-пожарного» на «пожарного робота». И, в первую очередь, речь идет об искусственном интеллекте. Пожарный, обладающий опытом, порой не задумывается над тем, как он управляет струей огнетушащего вещества, делая это автоматически. Мы пытаемся научить систему тому, что она должна «видеть» пожар, оценивать его масштабы, габариты и, исходя из этой информации и условий, принимать верные решения для локализации и ликвидации возгорания.
Рис.10. Построение цифрового клона струи огнетушащего вещества
Цифровая основа роботизированной установки пожаротушения позволяет адаптироваться к изменяющейся обстановке на пожаре и применять наиболее щадящие алгоритмы пожаротушения, управляя такими параметрами, как расход огнетушащего вещества, площадь орошения, соответственно, интенсивность орошения в очаговой зоне и время тушения.
Уже сегодня РУП имеет возможность осуществлять предупредительный мониторинг и взаимодействовать не только на уровне систем противопожарной защиты, но и на уровне автоматизированных систем противоаварийной защиты (СПАЗ) и автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП). Это позволяет адекватно реагировать на возникающее исходное событие и обеспечивает минимальную инерционность всей системы в целом.
