Dźwiękowe systemy ostrzegawcze (DSO), mimo iż na co dzień niedostrzegane, pełnią niezwykle ważną funkcję w ochronie osób i mienia. Chociaż ich rolą nie jest samodzielne wykrycie zagrożenia, to skutecznie usprawniają ewakuację ludzi z zagrożonej strefy. Właśnie ze względu na fakt, iż pełnią tak ważną rolę w skutecznym zabezpieczaniu obiektów, koniecznym jest by spełniały wszystkie, nawet najbardziej rygorystyczne wymogi jakości i kontroli. Systemy muszą zatem na bieżąco monitorować wszystkie swoje najważniejsze obwody odpowiedzialne za prawidłowe działanie urządzeń w każdej sytuacji. Wymogi te uregulowane są przede wszystkim europejskimi normami zharmonizowanymi, z których to Norma PN-EN 54-16 definiuje wymogi stawiane centralom DSO.
Wszystkie dźwiękowe systemy ostrzegawcze są w stanie sprawnie i skutecznie monitorować stan pracy swoich elementów i podzespołów, ale tak naprawdę sama centrala to nie wszystko. Poza centralą DSO istotną częścią całego systemu jest prowadzona w całym obiekcie instalacja kablowa. Należy do niej zaliczyć kable zasilające centralę, kable sterujące systemem DSO oraz linie głośnikowe. Na ogół centrale SAP i DSO, a także rozdzielnia, z której oba systemy są zasilane, znajdują się w bliskim sąsiedztwie, stąd prawdopodobieństwo uszkodzenia połączeń między nimi jest stosunkowo niewielkie. Inaczej jest z liniami głośnikowymi, które nie dość, że są długie i obejmują całe strefy pożarowe o dużej powierzchni, to niejednokrotnie muszą być prowadzone przez kilka innych stref pożarowych, zatem istnieje duże prawdopodobieństwo, iż jeżeli w systemie wystąpi awaria, to będzie to awaria linii głośnikowej. Wpływ na to ma jeszcze wiele innych czynników, choć nie będzie to tematem niniejszego artykułu, który poświęcony jest przede wszystkim specyfice najpopularniejszych obecnie stosowanych metod monitorowania linii głośnikowych.
Na początku warto przeanalizować wymogi płynące z Norm dotyczących systemów DSO. Obowiązująca Norma PN-EN 54-16 określa, iż uszkodzenie w postaci jakiegokolwie zwarcia lub przerwy w torze transmisji alarmu głosowego pomiędzy centralą DSO, a głośnikami powinno być sygnalizowane co najmniej za pomocą wskaźnika uszkodzenia ogólnego. Natomiast Norma PN-EN 60849, która obowiązywała do końca marca 2011 roku, dodatkowo sugeruje, aby uszkodzenie pojedynczego wzmacniacza lub obwodu głośnika nie powodowało całkowitej utraty obszaru pokrycia strefy działania głośnika. Normy nakazują więc monitorowanie wszystkich linii głośnikowych, lecz nie wymagają kontroli poszczególnych głośników na linii w sposób dosłowny.
Rys. 1. Metoda z tonem pilota i modułem końca linii
Jedną z popularniejszych metod monitorowania jest kontrola linii głośnikowej za pomocą tonu pilota oraz modułu końca linii. System centralny wyposażony jest w tej sytuacji w generator sygnału testowego (typowo sygnał o częstotliwości 20 kHz) oraz czujnik kontrolujący obecność wygenerowanego sygnału w linii głośnikowej. Za ostatnim głośnikiem na linii głośnikowej montowany jest moduł końca linii, który za pośrednictwem tej samej linii głośnikowej lub odrębnej linii trzyżyłowej łączony jest bezpośrednio z czujnikiem w systemie.
Uszkodzenie w torze transmisyjnym powoduje brak możliwości wykrycia tonu pilota i jest automatycznie sygnalizowane użytkownikowi jako awaria elementu systemu. Jeśli moduły końca linii mają możliwość adresacji, to istnieje możliwość prowadzenia linii głośnikowej gwieździście i dopuszcza się pewną ograniczoną liczbę rozgałęzień.
Pewną wariacją powyższego rozwiązania jest stworzenie pętlowej linii głośnikowej bez modułu końca linii. Wówczas linię głośnikową można wykonać standardowo kablem 2-żyłowym, a od ostatniego głośnika prowadzi się linię powrotną wprost do systemu.
Rys. 2. Metoda z tonem pilota i linią pętlową
Koszt związany z zakupem i instalacją modułu końca linii przechodzi w tej sytuacji na koszt dodatkowego okablowania. Rozwiązanie to daje takie same możliwości monitorowania linii głośnikowej jak metoda z modułem końca linii, z tą różnicą, że nie jest możliwe prowadzenie rozgałęzień.
Obie metody w pełni sprawnie monitorują linię głośnikową, lecz nie są w stanie wykryć usterek bądź kradzieży niektórych typów głośników. Wymaga się, aby we wszystkich głośnikach stosowane były rozwiązania zapewniające zachowanie ciągłości linii w czasie pożaru (złącza ceramiczne odporne na wysokie temperatury) oraz uniemożliwiające wystąpienie zwarcia linii, a tym samym wyłączenie całej linii z użytkowania (elementy bierne zmieniające swoje właściwości pod wpływem temperatury np. bezpieczniki termiczne). Jest to wymóg realizowany przez wszystkich producentów, których produkty zostały przetestowane i dopuszczone w stosownym instytucie badawczym. Nie mniej jednak niektóre głośniki mają konstrukcję pozwalającą na demontaż przetwornika elektroakustycznego (z dołączonym transformatorem lub bez niego) i jego odłączenie od zacisków ceramicznych przy jednoczesnym zachowaniu ciągłości linii. Może mieć to miejsce w przypadku aktu wandalizmu i kradzieży głośnika. W takim przypadku obie metody kontroli linii głośnikowych wymienione do tej pory spełnią swoją rolę, ale wyłącznie w zakresie monitorowania okablowania. W przypadku uszkodzenia lub kradzieży wszystkich głośników na linii użytkownik nie zostanie o tym poinformowany, a w momencie wystąpienia zagrożenia komunikat głosowy nie dotrze do osób bezpośrednio zagrożonych.
Odmienną metodą do wcześniej wspomnianych jest kontrola linii głośnikowych za pomocą monitorowania impedancji wypadkowej linii oraz transformatorów zainstalowanych w głośnikach. W instalacjach 100 V, do jakich zalicza się również instalację DSO, każdy kolejny głośnik dołączany jest do linii głośnikowej równolegle. Operując na podstawowych działaniach z dziedziny elektrotechniki można w prosty sposób oszacować, jaka będzie wypadkowa impedancja i moc obciążenia linii głośnikowej z punktu widzenia systemu. W warunkach idealnych impedancja ta nie będzie się zmieniać w czasie, zatem ciągły pomiar impedancji przez system daje obraz stanu linii głośnikowej. Niestety rzeczywistość jest daleka od ideału i liczne zjawiska elektryczne, cieplne oraz elektromagnetyczne powodują, iż impedancja linii głośnikowej w trakcie jej użytkowania podlega nieustannym zmianom. Konstruktorzy mają zatem dylemat przy określeniu dopuszczalnej odchyłki impedancji, która będzie określała możliwość wykrycia awarii jak najmniejszej liczby głośników (idealnie pojedynczego głośnika), a z drugiej strony nie będzie powodowała generowania fałszywych sygnalizacji awarii w czasie, kiedy przez głośniki będą rozgłaszane komunikaty głosowe. Niewątpliwie zaletą metody impedancyjnej nad metodą z tonem pilota jest możliwość zastosowania nieco tańszego kabla 2-żyłowego bez ekranu, brak konieczności stosowania dodatkowych elementów na liniach głośnikowych, możliwość prowadzenia rozgałęzień, ale nade wszystko metoda impedancyjna jest w stanie wykryć uszkodzenie, bądź kradzież głośników w większym stopniu, niż metoda tonowa. Niestety wadą tej metody jest nieco mniejsza skuteczność w wykrywaniu przerwy na liniach głośnikowych, szczególnie jeśli przez powstałe uszkodzenie zostanie odłączona na tyle mała liczba głośników, że idąca za tym zmiana impedancji wypadkowej będzie mieściła się w tolerancji detekcji.
Rys. 3. Metoda impedancyjna
Przedstawione tu metody kontroli linii głośnikowych nie są rozwiązaniami idealnymi, choć zdecydowanie przemawiają za nimi stosunkowo niskie koszty wykonania takiej instalacji. Z pewnością nowatorskim pod względem możliwości wykrywania uszkodzeń i zbliżonym do ideału rozwiązaniem byłoby zastosowanie głośników adresowalnych na wzór czujek pożarowych, co zapewniłoby możliwość monitorowania zarówno całych linii głośnikowych, jak i pojedynczych głośników. Można też pójść za przykładem Holandii i wprowadzić wymóg stosowania izolatorów zwarć na liniach głośnikowych. Jednak przy okazji każdego nowego rozwiązania istnieje ryzyko, iż będzie ono nieuzasadnione ekonomicznie. Zadajemy sobie wówczas pytanie, czy lepiej jest usprawnić to, co już działa i jest sprawdzone, czy lepiej tworzyć coś zupełnie nowego. Najlepiej w takich momentach przywołać podstawowe założenia i dążyć do zwiększania bezpieczeństwa ochranianego budynku oraz ludzi w nim przebywających.
TOA Electronics w swojej ofercie posiada trzy certyfikowane i dopuszczone na polski rynek dźwiękowe systemy ostrzegawcze. Każdy z nich dostosowany jest do zróżnicowanych potrzeb rynku, z jednej strony oferując prostotę konstrukcji, z drugiej zaś dużą elastyczność w dostosowaniu do danej inwestycji. Wszystkie oferowane przez firmę TOA Electronics systemy DSO spełniają najbardziej rygorystyczne wymagania i w odniesieniu do powyższych rozważań oferują możliwość wyboru metody monitorowania linii głośnikowych przy pomocy metody impedancyjnej lub metody z tonem pilota. Co więcej, dwa spośród trzech oferowanych przez TOA Electronics dźwiękowych systemów ostrzegawczych dają możliwość zastosowania obu metod jednocześnie. Dzięki połączeniu ich zalet przyćmiewane zostają wady, wzrasta pewność i niezawodność instalacji, a nade wszystko zwiększane jest bezpieczeństwo osób przebywających w obsługiwanym przez system budynku.
Systemy TOA od wielu lat instalowane są w rozmaitych obiektach na całym świecie, odgrywając zasadniczą rolę w funkcjonowaniu wielu przestrzeni publicznych. Ponad 80-letnie doświadczenie oraz szeroka wiedza japońskich inżynierów pozwalają nie tylko dostarczać wysokiej klasy rozwiązań, ale przede wszystkim stanowić gwarancję wysokiego poziomu bezpieczeństwa − zarówno na co dzień, jak i w sytuacjach bezpośredniego zagrożenia życia.
Artykuł TOA Electronics
Mariusz Chmieliński – Główny specjalista ds. technicznych TOA Electronics.
