Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Электродинамическое средство обнаружения "Посох"

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Электродинамическое средство обнаружения "Посох"

Как известно, любой изолированный проводящий предмет может быть использован в качестве чувствительного элемента (ЧЭ) емкостного средства обнаружения (ЕСО). По этой причине ЕСО получили широкое распространение. Однако некоторые подлежащие охране проводящие предметы из соображений электрической и пожарной безопасности должны быть заземлены и не могут быть использованы в качестве ЧЭ для ЕСО. Для таких случаев во ФГУП СНПО "Элерон" было разработано специальное средство обнаружения (СО) "Посох".

В.А. Хотеенков
Заместитель начальника отделения ФГУП СНПО "Элерон", к.т.н.

Федеральное государственное унитарное предприятие Специальное научно-производственное объединение "Элерон" занимается разработкой СО, использующих различные физические принципы, с 70-х гг. прошлого века и в настоящее время является лидером в этой области.

За последние несколько лет во ФГУП СНПО "Элерон" был разработан и серийно выпускается ряд СО ("Радиан-15МП", "Контур-М", "Ромб-12МП" и др.), использующих новые подходы как в построении алгоритмов обработки сигналов, так и в построении ЧЭ.

Предпосылки появления нового типа СО

Одними из давно известных и широко распространенных средств обнаружения являются средства, основанные на емкостном принципе действия. Существует большое количество технических средств, систем и комплексов охраны, в основе которых лежит контроль емкостных параметров специальных чувствительных элементов. Большое распространение ЕСО получили при охране протяженных рубежей и периметров объектов различного назначения. Кроме того, ЕСО имеют широкие возможности применения для охраны отдельных металлических предметов, используемых в этих СО в качестве ЧЭ. Но существует множество объектов охраны, которые по условиям эксплуатации (например, по соображениям взрыво-, электро- и пожаробезопасности) должны быть заземлены. А поскольку ЕСО измеряют емкость между изолированным предметом и землей, они принципиально не могут быть использованы для охраны таких объектов. В связи с этим задача по созданию СО, способных использовать в качестве чувствительного элемента заземленные в одной точке металлические предметы, является важной и актуальной.

Одним из способов создания такого СО является возбуждение и последующее измерение токов смещения, которые могут быть индуцированы переменным магнитным потоком, охватывающим шину заземления. Очевидно, что для обеспечения достаточно больших магнитных потоков при минимальном возбуждающем токе необходимо использовать материалы с максимально большой магнитной проницаемостью. Материалами с максимальными величинами магнитной проницаемости в настоящее время являются аморфные, носящие нанокристаллический характер сплавы, в которых размеры кристаллов и доменов в тысячи раз меньше обычных.

Как было сказано выше, у заземленных объектов, подлежащих охране, имеется шина заземления. Учитывая этот факт, можно реализовать электродинамическое СО, назначением которого будет являться обнаружение касания нарушителем охраняемого заземленного объекта в условиях воздействия различных климатических факторов и электромагнитных помех промышленного происхождения, а также воздействия различных животных и птиц.


Как известно, проявлением электродинамических свойств переменного электрического тока являются токи смещения. Поэтому технически электродинамическое СО может быть выполнено в виде двух магнитопроводов, охватывающих провод заземления. Причем один магни-топровод создает токи смещения между объектом охраны и землей, а другой служит для фиксации изменения этих токов при подходе или касании объекта охраны. Особенностью реализации данного СО является то, что заземленный объект охраны становится чувствительным элементом. Более подробный анализ сигналообразования в описываемом устройстве показывает, что изменение токов смещения эквивалентно изменению емкости охраняемого объекта, как если бы он не был заземлен.

Реализацией описанных выше подходов стала разработка электродинамического СО "Посох".

СО "Посох": состав, принцип действия, сфера применения

Данное средство обнаружения разработано на основе нанокристаллических ферромагнитных магнитопроводов. Оно является быстрораз-вертываемым, использующим в качестве чувствительного элемента металлические предметы, которые по требованиям эксплуатации должны быть заземлены одной шиной заземления (стеллажи, транспортные средства, заземляемые на стоянках, и т.п.). Одними из возможных объектов для использования СО "Посох" являются самолеты в местах их постоянного базирования. Для заземления самолетов на стоянках используется специальный тросик из оцинкованной стальной проволоки с наконечниками на концах, который соединяет самолет с очагом заземления. Компоненты СО "Посох" и их обозначения приведены в таблице.


Блок электронный (БЭ) регистрирует и анализирует слабые высокочастотные токи, циркулирующие в штатном тросике заземления (который подключается к самолету на стоянках), пропущенном через специальное отверстие диаметром 30 мм в корпусе БЭ. Физически, несмотря на то что ЧЭ заземлен, происходит измерение его емкости, как если бы заземления не было. Максимальная допустимая емкость ЧЭ составляет 10 000 пФ, что соответствует трем самолетам типа Ил-96. При касании самолета нарушителем (в том числе в диэлектрической перчатке) БЭ формирует сигнал тревоги в виде размыкания гальванически развязанных контактов реле. Аналогично становятся чувствительными элементами и другие металлические объекты, если их шину заземления пропустить через отверстие в корпусе БЭ. Кроме того, можно ожидать, что использование СО "Посох" с традиционными емкостными чувствительными элементами позволит увеличить электробезопасность такой системы от опасных наводимых напряжений и даже от прямого попадания молнии, поскольку чувствительный элемент постоянно заземлен. Конструктивно БЭ выполнен в виде съемного блока и состоит из литого корпуса и двух литых крышек. Одна из них закрывает отсек с двумя магнитопроводами, другая - отсек управления. Между корпусом и крышками имеется резиновая прокладка, предохраняющая от попадания внутрь БЭ пыли и влаги. В отсеке управления на плате расположены регулятор чувствительности, переключатель частоты (ПЧ), переключатель режима работы, светодиодный индикатор и микропереключатель для контроля вскрытия отсека. ПЧ позволяет устанавливать три разные рабочие частоты ЕСО для исключения влияния друг на друга тех ЕСО, у которых ЧЭ расположены рядом. Переключатель режима работы позволяет реализовать два режима работы:

  • "Работа";
  • "Настройка".

В режиме "Работа" светодиодная индикация СО отключена. При возникновении тревоги выходное реле формирует сигнал, как уже было сказано, в виде размыкания гальванически развязанных контактов.

В рабочем состоянии БЭ крепится к штативу, входящему в комплект поставки. Штатив представляет собой треногу с телескопическими ножками. На центральном основании имеется ручка-фиксатор, при помощи которой к штативу крепится БЭ. На одну из ножек штатива при помощи скобы вешается коробка соединительная.

СО "Посох" сохраняет работоспособность при воздействии следующих дестабилизирующих факторов:

  • повышенная температура среды (рабочая +50 °С; предельная +65 °С);
  • пониженная температура среды (рабочая -50 °С; предельная -50 °С);
  • повышенная влажность воздуха до 95% при температуре +25 °С;
  • атмосферные конденсируемые осадки (иней, роса);
  • динамическое воздействие песка и пыли;
  • атмосферные осадки (дождь с интенсивностью до 50 мм/ч; снег, град с интенсивностью в пересчете на воду до 20 мм/ч);
  • сухой снежный покров до 0,5 м;
  • иней и гололед с толщиной стенки до 5 мм при скорости ветра до 10 м/с;
  • ветер со скоростью в порывах до 30 м/с;
  • движение любых транспортных средств на расстоянии  более  5  м  от охраняемого объекта;
  • движение одиночных людей на расстоянии более 3 м от охраняемого объекта;
  • взлет и посадка летательных аппаратов на расстоянии более 50 м от охраняемого объекта;
  • взлет и посадка птиц размером не крупнее вороны;
  • снижение сопротивления чувствительного элемента (до его подключения к очагу заземления) до величины не менее 70 Ом. При этом сопротивление заземления должно быть не более 10% от сопротивления чувствительного элемента (до его подключения к очагу заземления).

По электромагнитной совместимости СО соответствует требованиям УК1, УК2, УК6, УИ1, УЭ1, ЭК1, ЭИ1 ГОСТ Р 50009-2000 для второй степени жесткости и ГОСТ Р 50746-2000 для второй группы исполнения с критерием качества функционирования В.

Технические характеристики

  • Электропитание СО производится от источника постоянного тока напряжением от 10 до 30 В, как с гальванической развязкой, так и с заземлением любого полюса. Возможно также питание от аккумулятора с напряжением от 4 до 11,5 В, с заземлением минусового полюса. Блок аккумулятора, рассчитанный на крепление к штативу, в состав СО "Посох" не входит и поставляется по отдельному запросу, как и радиоканальный блок, который также рассчитан  на  крепление к штативу.
  • Потребляемая электрическая мощность БЭ в дежурном режиме - не более 0,45 Вт от источника 10-30 В и не более 0,22 Вт при питании от аккумулятора.
  • В дежурном режиме сопротивление выходной цепи составляет 6,2 кОм. В состоянии тревоги - не менее 500 кОм.
  • Максимальный ток через выходные цепи -100 мА, любой полярности и напряжения - не более 36 В.
  • Длительность   сигнала   срабатывания    -(3,6±0,4) с.
  • При открытой крышке корпуса БЭ устройство выдает непрерывный сигнал срабатывания.
  • Дистанционный контроль (ДК) работоспособности СО осуществляется подачей положительного импульса с аппаратуры ССОИ. Параметры сигнала ДК: амплитуда - от 10 до 30 В, длительность - (2,4±0,4) с.
  • На сигнал ДК устройство отвечает выдачей сигнала срабатывания. Время задержки между передним фронтом сигнала ДК и передним фронтом ответного сигнала срабатывания -не более 2,5 с.
  • Время готовности СО с момента включения электропитания - не более 25 с.
  • Время готовности (восстановления дежурного режима после выдачи сигнала срабатывания) СО - не более 15 с.
  • Ступенчатая регулировка чувствительности имеет 9 положений (положение 1 - минимальная чувствительность, 9 - максимальная чувствительность, 0 - выключение).
  • СО имеет переключатель на три рабочие частоты для устранения взаимного влияния соседних ЧЭ:
  • СО обеспечивает вероятность обнаружения нарушителя не менее 0,95 с доверительной вероятностью 0,9.
  • Среднее время наработки СО на одно ложное срабатывание в реальных условиях эксплуатации - не менее 500 ч.
  • Средняя наработка на отказ - не менее 20 000 ч.
  • Гарантийный срок хранения - 3 года с даты приемки ОТК или представителем заказчика до ввода в эксплуатацию.
  • Гарантийный срок эксплуатации - 2 года с даты ввода в эксплуатацию.
  • Назначенный срок службы СО - 10 лет.
  • Масса блока электронного - не более 5 кг.
  • Масса штатива - не более 2 кг.
  • Габаритные размеры - 240х193х139 мм.     

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #2, 2010
Посещений: 10472

  Автор

Хотеенков В. А.

Хотеенков В. А.

Заместитель начальника отделения ФГУП СНПО "Элерон", к.т.н.

Всего статей:  5

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций