Пожарные роботы, которые устанавливаются в зданиях разработки ООО "Автоматические системы спасения"
При упоминании «пожарный робот» большинство из нас представляет себе робота, которого привезут с собой пожарные и направят его в самое пекло, куда не один пожарный не может войти. То есть робот такой обшитый броней, на гусеницах, которому не страшны огонь и пламя... Одним словом «супермен» среди роботов, герой для посудомоечных машин и умных кофеварок.
Но есть и другие пожарные роботы, вернее роботизированные пожарные комплексы, которые устанавливаются в помещениях для тушения пожара на ранних стадиях. Вот про них и будет речь.
Устанавливаются такие комплексы после строительства или ремонта здания – они являются основной штатной системой пожаротушения. Роботизированные, то есть работают без участие человека. «Искусственный интеллект» нужен для того, что бы не срабатывать почем зря и бережно относится к оборудованию и товарам – тушить только пожар. Такие роботизированные комплексы выгодно устанавливать в крупных помещениях – с площадью более 5-10 тыс. км. м. и с высотой потолков более 8 м. Там у них больше всего преимуществ, как технических, так и экономических.
Можно конечно установить и другие противопожарные системы. Но они имеют существенные недостатки, и в следствии этого сложны и дороги:
- Водные и пенные автоматические системы. Это водные оросители или генераторы пены, установленные на потолке. В случае пожара помещение заливается водой (пеной). Мы отлично их представляем по фильмам – герой сует зажигалку и все помещение начинает плыть, а те кто в нем купаться. Первый недостаток на лицо – все залито. Не только пожар, но и оборудование, товары, мебель, электропроводка. Это все в лучшем случае уходит на просушку, в худшем на свалку (порой, как и фильм, где система снята). Во-вторых, такое количество воды (в том числе и для генерации пены) для «затопления» всего помещения надо откуда-то взять. Например из водопровода, но это можно далеко не везде. Регулярно это не получается это сделать в Петербурге – не в самом «засушливом» городе страны и мира. В таком случае придется установить прекрасное украшение территории – емкость на сотню кубометров для пожарной воды (и только для неё – использовать емкость для других нужд запрещено). В третьих такие системы создают большую нагрузку на крышу (особенно в больших помещениях) за счет многочисленных труб. А туда надо еще повесить освещение, вентиляцию, не забыть о снеге… То есть, прощай легкая и недорогая крыша...
- Смысл газового пожаротушение – заполнить помещение газом и вытеснить из него кислород. Для крупного помещения это сделать практически нереально, да и обязательно надо эвакуировать людей – были летальные исходы при нештатном срабатывании таких систем.
- Порошковые и аэрозольные системы похожи друг на друга. Они представляют собой независимые модули, которые «распыляют» огнетушащий порошок или генерируют специальный аэрозоль. С виду все не плохо, но в первом приближении… По нормативам, как и при газовом тушении, требуется эвакуировать всех людей, перед тем как тушение начнется. Модули должны висеть на высоте не более 6 м. То есть надо придумать, как их повесить (потолок то высокий) и забыть о тушении стеллажей. И самое интересное – при простоте этих систем они являются самыми дорогими.
Пожарные роботизированные комплексы, или если проще – пожарные роботы, появились относительно давно, в СССР, в начале 80-х годов. Со временем они конечно изменялись, но основа конструкция осталась прежней. Это стационарный пожарный лафет (проще говоря, устройство для подачи струи воды или пены), который может вращаться вокруг своей оси. Плюс движение соплом вверх-вниз до 180 градусов. Вращение – при помощи шаговых двигателей. На роботе закреплен ИК-сенсор для наведения струи на пожар. Плюс система управления в виде контроллера. Такие роботы можно устанавливать как на полу, так на несущих колоннах, потолке или специальных вышках – тушить они могут сверху вниз, что удобно. К каждому роботу подводится труба с водой.
Основной недостаток такого робота – он стационарен. Струю вокруг себя она может подавать, а вот двигаться в пространстве нет. И получается, что на помещение надо ставить несколько роботов – дальность их работы 30-50 м. По нашему опыту, на цех 33х105 м их надо установить 6 шт., что бы соответствовать всем нормам и требованиям. Это дороговато.
Нам, компании «Автоматические системы спасения», пришла в голову идея, «подкупающая своей новизной» – установить такого пожарного робота на тележку, которая будет его передвигать к месту пожара. Автоматически конечно. Тогда на помещение нужно всего лишь два робота (нормативы никто не отменял). И начались терзания с выбором…
1. Классический вариант – робот ездит по полу.
Принцип известен и понятен. Но таит, в данном и конкретном случае, сложности:
- Робот должен ездить по полу между оборудованием и товарами, стараясь не сбить покидающих помещение (вполне возможно бегом) людей. То есть ему нужна довольно надежная система предупреждения о столкновении. Плюс хорошая система позиционирования, ограничение по скорости движения.
- Что делать если проезд загроможден чем либо?... Например, в процессе работы перед пожаром, в проходе поставили паллету с товаром. Тогда надо организовывать специальные пожарные проезды, которые нельзя загромоздить. Опять неудобство для повседневной работы.
- Откуда брать воду для тушения?...
Возить с собой… Производительность робота 40-60 л/с, желательное время работы время работы 30 мин. То есть он должен с собой таскать емкость на 70-100 куб. м воды. Что невозможно…
По этому, мобильный робот должен пристыковываться в определенном месте к пожарной колонке. Или тащить за собой гибкий рукав. Оба варианта крайне не удобны: колонку надо найти и с ней состыковаться; рукав надо разматывать, стараться не зацепится. При этом пожарный рукав это не огородный шланг – он тяжел и негибок (шутка ли 6 атм. давления и поток в 60 л/с).
- Плюс положение с низу, не самое удобное для тушения. А ИК-сенсору сложно увидеть пожар из-за оборудования или стеллажей.
Данный вариант реализовать в общем и целом можно. Но потребуются сложные вспомогательные системы (позиционирования, предупреждения о столкновении, стыковки), что в конечном счете скажутся на цене и надежности робота.
2. Летающий робот.
Пожарный робот ставится на геликоптер и он бороздит просторы помещения, таская за собой пожарный рукав и одновременно поливая пожар. С учетом, что сам робот весит 30-40 кг, плюс вес рукава, усилие на его разматывание, аккумулятор на 30 мин работы, давление воды в стволе 6 атм… В итоге получается, что надо иметь два небольших вертолетика на одно помещение. То есть такая система становится слишком грамоткой и дорогой. Не говоря о других недостатках.
3. Робот движется по направляющим.
Данный способ нам показался наиболее интересным. Направляющие можно закрепить на высоте (под потолком) на колоннах или потолочных перекрытиях. По двум наиболее длинным сторонам или посередине помещения. Такое решение дает следующие преимущества:
- Удобное расположение для тушения – сверху. Помещение как «на ладони».
- Движению робота ничего не мешает – наверху нет людей, нет оборудования (только проводка и вентиляция). Робот двигается в общем случае по прямой и его можно разгонять до максимума.
- Подача воды осуществляется при помощи пожарного трубопровода (трубы), проходящей рядом с направляющими. Через определенное расстояние (которое определяется при проектировании) располагаются узлы стыковки – робот там может «соединится» с трубопроводом и получать воду.
- Упрощается управление и позиционирование робота. Робот едет по направляющим и никуда не может съехать – управление роботом сводится к заданию нужной скорости и остановки в нужном месте. А позиционирование – к определению положения робота на направляющей, что легко можно сделать при помощи меток.
Таким образом, мы выбрали схему с направляющими для движения. Просмотрели на рынке – подобных предложений там нет.
Принцип работы комплекса с мобильным противопожарным роботом следующий.
- В повседневном режиме (то есть большую часть времени) робот стоит на месте парковки в режиме ожидания. Там он заряжает свой аккумулятор, проводится автоматическое тестирование узлов. К месту его парковки есть удобный доступ для проведения периодических осмотров (раз в пол года).
- Возгорание в помещении засекает стационарная пожарная сигнализация. Она устанавливается в помещении в не зависимости от типа пожаротушения (то есть всегда). Она передает комплексу пожаротушения примерное место (квадрат), где зафиксировано возгорание.
- Получив и обработав данный сигнал, система управления комплексом (стационарная часть комплекса) выдает всем роботам команду к началу пожаротушения. При этом она назначает узел стыковки для каждого робота, к которому он должен подъехать.
- Роботы выезжают к назначенному узлу стыковки – включается электромотор и робот начинает движение вперед. Электромотор питается от аккумулятора робота. При движении по направляющим робот считывает метки, тем самым определяет свое местоположение.
- При подходе к заданному узлу стыковки, при помощи собственного ИК-сенсора, робот ищет пожар, так как стационарная сигнализации определяет его примерно. Дальность сенсора синхронизирована с дальностью подачи струи (30-50 м), поэтому ему надо определять только направление, без расстояния (что просто реализуется).
- Если робот не находит возгорание в заданном секторе, то он не стыкуется, а начинает искать его в соседних секторах.
- После нахождения очага робот стыкуется. При этом процесс стыковки очень простой. Так как робот движется по направляющим, у него нет возможности уходить вправо или влево. Робот оборудуется выдвигающимся захватом – при подъезде к нужному узлу он выдвигается, в него попадает труба стыковочного узла, а к ней подтягивается ответная часть робота.
- По команде о готовности робота к тушению в трубопровод подается вода и открывается клапан стыковки. Робот начинает тушить пожар.
Такая схема работы робота имеет еще одно положительное свойство. В настоящее время практически не устанавливаются датчики раннего оповещения о пожаре (например, анализирующие содержание СО в воздухе). Это связанно с большой вероятностью их ложного срабатывания, включения системы пожаротушения и большими потерями просто от ее срабатывания. Поэтому ставят более «грубые» датчики – что бы тушение началось, когда пожар уже разгорелся, но зато наверняка.
В нашем случае получается «двойная защита» – сначала пожар должны «поймать» стационарные датчики, потом его локализовать ИК-сенсор робота. Если установить в помещении чувствительные датчики, то ложного тушения не будет. Зато это позволяет предотвращать пожар на стадии тления.
Например, в неком цеху или складе ночью начала тлеть проводка. Газовые датчики (которые регистрируют повышение уровня СО) это обнаружили. На сигнал выехали наши пожарные роботы (2 шт.), но не обнаружили возгорания. Значит, заливать не надо и помещение безопасно для людей. Роботы в режиме ожидания ездят по направляющим, сканируя помещения (чисто на всякий случай). А помещение посещают дежурные – они его проверяют, разбираются с причинами тревоги и, в итоге, обесточивают тлеющую проводку, которая на следующей рабочий день заменяется дежурной сменой электриков. Ущерба практически нет. В противном случае после нескольких часов тления появился бы огонь, он бы перекинулся на помещение. И только тогда бы сработала противопожарная система. И залила бы все…
ООО «Автоматические системы спасения» разработали данный комплекс пожаротушения на мобильных роботах «с нуля». В настоящее время собран рабочий образец, на котором проводятся испытания
Текст: Денис Антонов