На жизни и здоровье людей, нельзя экономить. Необходимо принимать все меры по недопущению возникновения пожара и взрыва в жилых участках. Поэтому при проектировании и строительстве индивидуального жилого дома самым важным параметром является пожарная безопасность. По статистике примерно 70 % пожаров приходится на жилой сектор России. При этом в индивидуальных жилых домах насчитывается более 125 000 пожаров и около 10 000 погибших.
В настоящее время, в рамках тенденции «цифровизации экономики», автоматизации учета потребления электроэнергии и других ресурсов (горячей и холодной воды, бытового газа и т.д.) уделяется повышенное внимание.
Ввод таких автоматизированных систем позволяет решить много проблем, связанные с отслеживанием баланса и принятием решений по ресурсосбережению [1].
Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) – это программно-техническая и организационно-экономическая система, реализующая измерение, сбор и обработку информации с приборов учета потребляемой электроэнергии, и обеспечивающая [1, 2]:
– достоверное дистанционное получение данных о потреблении энергии;
– регистрацию вмешательства в работу приборов учета и нелегального энергопотребления в реальном масштабе времени;
– начисление оплаты и подготовку документов оплаты по лицевым счетам, по действующим тарифам и категориям потребителей;
– сокращение коммерческих потерь электроэнергии, в т.ч. путем дистанционного отключения.
Преимущества АСКУЭ перед «ручной системой» очевидны, однако существуют и принципиальные недостатки, а именно [3, 4]:
– неверная постановка задачи учета и оплаты всей потребляемой энергии, в то время как оплачивать потребитель должен только качественную энергию;
– необходимо учитывать отдельно некачественную электроэнергию, за поставку которой энергоснабжающая организация должна штрафоваться с вычетом её объемов из оплаты потребителем, т.к. исследования показали, что ее потребление сокращает безаварийный срок работы электроприборов потребителя.
Аналогичные задачи и аналогичные недостатки имеют автоматизированные системы коммерческого учета газоснабжения (АСКУГ) [3, 5].
Системы автоматической пожарной сигнализации и обнаружения утечки бытового газа используются практически во всех странах мира и, при условии работоспособности, выполняют свои функции обнаружения опасных факторов пожара и взрыва (ОФПВ), в том числе на ранних стадиях, если используются адресно-аналоговые и аспирационные системы. ААСПС гарантируют устранение пожара без значимого материального ущерба [6, 7].
Впервые «интеллектуализация» и интеграция электросчетчика с пожарными извещателями и с аспирационной системой (рис. 1) была предложена и защищена патентами в России [8, 9].
Рис. 1. Схема электросчетчика-извещателя
В электросчетчик-извещатель (ЭСИ) устанавливались три разных пожарных извещателя, реализующих три разных метода регистрации опасных факторов пожара (ОФП) – тепловой, дымовой и газовый, по коррелированным значениям которых, в том числе с учетом вычисляемого пожарно-электрического вреда (ПЭВ), происходила «фильтрация» ложных сигналов, а о достоверном обнаружении загорания в помещениях, где размещена аспирационная система, сообщалось в ближайшую пожарную часть (ПЧ) по радиоканалу [8].
В модернизированной модели ЭСИ было предложено кроме СО-датчика добавить еще и датчик на бытовой газ, а вместо радиоканала в ПЧ использовать GSM-радиомодем, который способен [9]:
– осуществлять передачу данных о качественной и некачественной электроэнергии в режиме реального времени в энергоснабжающую компанию и в энергонадзор;
– сообщать об утечке газа в газоаварийную службу и отключать электроэнергию в помещениях, где размещена аспирационная система, для предотвращения взрыва;
– оповещать с помощью SMS-сообщений владельцев и жильцов о возникновении ОФПВ.
В следующей модификации ЭСИ, для повышения качества потребляемой электроэнергии, а также уменьшения ПЭВ, было предложено интегрировать его с конденсаторным компенсатором реактивной мощности (КРМ), который, помимо автоматического регулирования коэффициента мощности, и уменьшения реактивной составляющей электроэнергии, позволял «сглаживать» (рис. 2) перепады напряжения и тока [10].
а) б)
Рис. 2. Компенсатор реактивной мощности (а) и «график сглаживания» (б)
Была разработана принципиальная электрическая схема модуля оптосимисторного управления конденсаторами (рис. 3), которая позволяла осуществлять не только автоматическое управление коэффициентом мощности, путем потенциального подключения/отключения конденсаторов с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) контроллера электросчетчика-извещателя, но и «подавлять», таким образом, пожарно-энергетический вред [10].
Рис. 3. Принципиальная схема блока КРМ
Автоматическая установка компенсации реактивной мощности (АУКРМ) предназначена для стабилизации и управления коэффициентом мощности (cos φ) электроустановок и распределительных сетей напряжением 0,4 кВ частоты 50 Гц. АУКРМобеспечивают поддержание установленного cos φ во время больших и малых нагрузок в сети [9, 10].
Участившиеся в последнее время взрывы и пожары от утечек бытового газа привели к «очередному этапу интеграции» – комплексированию ЭСИ с газовым счетчиком, имеющим запорный электромагнитный клапан и автономный датчик утечки газа «ГРАНД-SPI» (рис. 4), у которого имеется разъем подключения и к компьютеру, и для съема информации потребления газа, и для внешнего управления перекрытием газопровода [11].
Рис. 4. Газовый счётчик Гранд-SPI
Рис. 5. Блок-схема ЭСИ–ПЭВ с аспирационной системой и генератором азота
Последующее улучшение ЭГСИ с КРМ было сделано , посредством интегрирования аспирационной системы ЭГСИ с генератором азота (рис. 5), для подавления пожара через трубы подается азот в каждую комнату.
Реализация идеи использования аспирационного трубопровода для подачи огнетушащего состава, например азота (рис. 5), явилась окончательным этапом интеграции уже электро-газо-счетчика-извещателя (ЭГСИ) с КРМ в электро-газо-счетчика-извещатель-подавитель (ЭГСИП) ПЭВ и ОФПВ [11].
В качестве генератора азота, в соответствии с СП 5.13130 «Системы пожарной сигнализации и установки пожаротушения автоматические автономные», можно было использовать любые источники [12]:
– 40 литровые баллоны с азотом;
– мембранные сепараторы воздуха;
– термомагнитные сепараторы воздуха.
Очевидно, что сепараторы воздуха (мембранный и термомагнитный) значительно эффективнее, чем баллонные установки, не только из-за ограниченности в баллонах объема газа, времени работы и необходимости их перезарядки, а потому, что сепараторы удаляют кислород из «высасываемого из защищаемых помещений воздуха», а возвращают через трубопровод аспирационной системы азот, чем резко понижают концентрацию кислорода до уровня, при котором ни взрыв, ни горение не возможны.
Представлена блок-схема одного из вариантов ЭГСИП ПЭВ и ОФП для индивидуального жилого дома (рис. 6).
Рис. 6. Блок-схема ЭГСИП ПЭВ и ОФПВ с аспирационной системой и термомагнитным сепаратором воздуха
Таким образом, остается разработать и оптимизировать структуру ЭГСИП ПЭВ и ОФПВ, в том числе и для многоквартирных домов, позволяющую тиражировать его применение в жилом секторе [12, 13].