W tej części wprowadzę kolejne pojęcie dotyczące SKD, jakim jest „stan przejścia”. Wg normy PN-EN 60839-111:2014.01 – wersja polska: Systemy alarmowe i elektroniczne systemy zabezpieczeń. Część 11-1: Elektroniczne systemy kontroli dostępu. Wymagania dotyczące systemów i komponentów, wyróżniamy wiele stanów przejść kontrolowanych, choć nie dla każdego rodzaju bariery zabezpieczającej wszystkie te stany występują. Dla uproszczenia skoncentruję się na przejściu w którym barierą fizyczną są drzwi wyposażone w pasywny aktywator przejścia (czyli taki, który samoczynnie nie otwiera przejścia). Takie przejście może znaleźć się aż w pięciu stanach.
Zacznijmy od przejścia zamkniętego. Może być ono:
1. zamknięte zaryglowane, czyli zamknięte zabezpieczone – w skrócie: zabezpieczone;
2. zamknięte zablokowane – w skrócie: zablokowane;
3. zamknięte odryglowane, czyli zamknięte odblokowane – w skrócie: odblokowane.
Przejście może być również przymknięte:
4. przymknięte odryglowane, czyli przymknięte odblokowane – w skrócie: przymknięte.
Przejście może oczywiście zostać otwarte:
5. otwarte.
W pierwszych czterech stanach czujnik przejścia wskazuje zamknięcie drzwi. Dopiero w stanie 5. czujnik zasygnalizuje otwarcie przejścia. Na rys. 2 pokazano w uproszczony sposób stany w jakich może znaleźć się przejście. Stan przymkniętego przejścia występuje np. wówczas, gdy zapadka zamka głównego jest cofnięta, co symbolizuje opadnięta klamka przymkniętych drzwi. Wówczas nawet przeciąg może spowodować ich otwarcie.
[1] Szczegóły wyjaśniam w książce nt. projektowania systemów kontroli dostępu.
Autor: Andrzej Tomczak ID Electronics Sp. z o.o
Ekspert, rzeczoznawca i wykładowca w zakresie bezpieczeństwa i zabezpieczeń, od ponad 30 lat zajmujący się systemami kontroli dostępu. Przedstawiciel Polskiej Izby Systemów Alarmowych w Polskim Komitecie Normalizacyjnym. Autor wielu artykułów nt. systemów bezpieczeństwa i zabezpieczeń oraz automatyki budynkowej.
Szkoda, że w odniesieniu do systemów DSO nie myśli się o podobnej zasadzie, która mogłaby brzmieć „awaria centralnego procesora nastąpi zawsze ..itd „
Pomimo kolejnego wydania, norma dla DSO (PN-EN50849) nadal nie jest dobrze rozumiana. Ta sytuacja jest sprytnie wykorzystywana przez marketing dostawców tych systemów do „sprzedawania” swoistych rozwiązań, które mają potwierdzać zgodność z wymaganiami tej normy. Pewne sformułowania i nazwy bezkrytycznie przyjęte zostały przez projektantów DSO i są powszechnie wprowadzane do opisów systemu w dokumentacjach projektowych. To z kolei, stwarza pozory „prawidłowości” rozwiązań, które mają służyć niejako do zapewnienia „bezpiecznego” działania systemu DSO dla zapewnienia „nieprzerwanego przekazywania komunikatów głosowych” w sytuacjach krytycznych.
Artykuł ten jest próbą „odczarowania” kilku sformułowań i mitów jakie krążą po specyfikacjach systemów DSO i ma na celu ukazanie prawdziwej „wartości” cytowanych rozwiązań w odniesieniu do wytycznych normy, która jest drogowskazem na drodze do budowania bezpiecznych systemów ratowania życia ludzi w dużych budynkach, w sytuacji krytycznej. Być może będzie też pomocny dla osób, które muszą oceniać realną wartość proponowanych systemów DSO zgłaszanych do procedur przetargowych.
Czytając w dokumentacjach projektowych opisy konfiguracji i działania DSO można odnieść wrażenie, że projektanci nie rozumieją na czym polega spełnienie podstawowego pryncypium dla takiego systemu (do którego odnoszą się wszystkie normy dla systemów ostrzegających za pomocą komunikatów głosowych) czyli „zapewnienia nieprzerwanego przekazywania komunikatów alarmowych w sytuacji krytycznej”.
Cały wysiłek włożony w konstruowanie i badania systemów DSO, które spełniają normę jest poświęcony właśnie tej zasadzie. Projektując system DSO nie wystarczy zastosować urządzenia dopuszczone ale bacznie zwracać uwagę na konfiguracje i sposób działania tych urządzeń w systemie po uruchomieniu procedury alarmowej. Można bowiem bardzo łatwo stworzyć działający system, który w sytuacji krytycznej może być niebezpieczny …i to zarówno dla osób znajdujących się w zagrożeniu jak też w konsekwencji dla samego projektanta. Projektując system DSO należy mieć świadomość, ze proponujemy techniczne rozwiązania nie dla jakiegoś tam systemu czy wymagań inwestora ale dla „ratowania ludzkiego życia”!
Rozproszony…czyli autonomiczny ?
Warto wiedzieć, że tzw. rozproszony” system DSO nadal powinien zachowywać walory systemu autonomicznego, tj. systemu, w którym „rozproszone” człony DSO po wejściu w stan alarmowy będą mogły działać całkowicie niezależnie od pozostałych elementów „rozproszonych”. Jest to podstawowy warunek uznania zgodności rozwiązań DSO z wymaganiami normy (patrz: pryncypium „nieprzerwanego przekazu komunikatów w sytuacji krytycznej”).
Spotkać można projekty, w których całkowicie błędnie proponuje się system zarządzania DSO gdzie głównym procesor znajduje się w jednym miejscu a w oddalonych częściach budynku rozmieszczone są wzmacniacze strefowe. Te „oddalone” wzmacniacze” połączone są z głównym procesorem w tzw. „bezpieczny” sposób tj. za pomocą specjalnej „pętli redundancyjnej”, która ma być swoistym zabezpieczeniem prawidłowego działania systemu DSO w sytuacji krytycznej. Takie rozwiązanie nie jest bezpieczne w systemie dla „ratowania życia” i nie może być akceptowane jako zgodne z normą !
Tajemnica REDUNDANCJI
Wielu projektantów błędnie uważa, że wykonanie połączeń w de-centralnym systemie DSO w postaci tzw. „pętli redundancyjnej” wystarczy do spełnienia wymagań normy w zakresie zabezpieczenia nieprzerwanego przekazywania komunikatów w sytuacji krytycznej czyli w sytuacji przecięcia połączeń między elementami systemu de-centralnego (tzw. „rozproszonego”). Jednakże, kluczowym elementem jest możliwość zadziałania tzw. „zapadki”(po odebraniu sygnału z systemu wykrywania pożaru) oraz możliwość utrzymywania stanu wyższego priorytetu.
Jeśli w stanie alarmowym połączenia (jak mówi norma w art. 5.5) zostaną przerwane, to elementy rozproszone powinny nadal nieprzerwanie przekazywać komunikat (w trybie „zapadki”). Oznacza to, że tzw. „rozproszony” system DSO w istocie zbudowany musi być z całkowicie autonomicznych systemów DSO, (każdy z zapisanymi w pamięci sygnałami i komunikatami), które po ogłoszeniu alarmu muszą odtwarzać komunikat całkowicie niezależnie ! Oklepane już słowo „redundancja” nie mu tu nic do rzeczy.
Norma PN-EN50849 sugeruje nawet aby centrala wykrywania pożaru była oddzielnie dołączona do tych „rozproszonych” elementów (tj. autonomicznych systemów DSO) tj. żeby nie wykorzystywać do tego celu połączeń wykonanych pomiędzy elementami „rozproszonymi”. Jak prawidłowo powinien być wykonany system de-centralny pokazano na rysunku 1 poniżej.
Wydaje się, że bezkrytyczne podpieranie się „połączeniami redundancyjnymi” w specyfikacjach projektowych DSO ma na celu odwrócenie uwagi od większego problemu jaki niesie za sobą stosowanie systemów całkowicie mikroprocesorowych, które - w przypadku zawieszenia się lub awarii procesora - nie posiadają tzw .„alternatywnej ścieżki sygnału”!
Co się stanie gdy zawiedzie procesor ?
Brytyjscy specjaliści od bezpieczeństwa twierdzą, że „komputery są świetne ...w księgowości”.
Stwierdzenie to nie jest pozbawione sensu albowiem, w sytuacji krytycznej, awaria (lub zawieszenie się) głównego procesora matrycy zarządzającej DSO może oznaczać całkowity brak w głośnikach jakiegokolwiek sygnału czy komunikatu !
Wynika z tego prosty morał, że opieranie bezpieczeństwa życia ludzi wyłącznie na pracy cyfrowego procesora, może być bardzo ryzykowne.
Rozwiązaniem tego problemu stało się skonstruowanie tzw. ”bezpiecznego obejścia” czyli analogowego toru audio (do którego włączony jest mikrofon pożarowy), omijającego obwody mikroprocesorowe i bezpośrednio kierujący zapowiedź do wzmacniaczy strefowych. Rozwiązanie takie nazwano „all call by-pass” i zostało opisane już w pierwszej na świecie normie dla Voice Alarm tj. BS5839-8. Tak więc prawdziwie bezpieczny DSO to nie ten, który oferuje jedynie „redundancję połączeń” miedzy urządzeniami ale ten, który posiada również „redundancję ścieżki sygnałowej” dla komunikatów ewakuacyjnych.
Schemat działania bezpiecznego obwodu „all call by-pass”pokazuje rysunek 3.
Bezużyteczny Mikrofon Pożarowy ?
W automatycznym systemie DSO mikrofon ”pożarowy” ma spełniać zadanie przekazywania komunikatów słownych jeśli zawiedzie układ komunikatów automatycznych. Mikrofon ten jest bezpośrednio związany z obwodami „zapisanych komunikatów”.
Nazbyt optymistycznie zakłada się, że ew. awarii ulegną tylko komórki pamięci z zapisem komunikatów ale prawda jest taka, że awaria komunikatów związana jest najczęściej z zawieszeniem się „centralnego procesora”. W systemach DSO, które są całkowicie cyfrowe tzn. podporządkowane jednemu głównemu procesorowi, mikrofon pożarowy traci takie funkcje… nie działa bowiem absolutnie nic !
Żeby zrozumieć trzeba usłyszeć
Każdy wie, że dla uzyskania zrozumiałego komunikatu potrzebne jest zapewnienie słyszalności na odpowiednim poziomie ciśnienia dźwięku SPL. Stosunkowo łatwo można to spełnić dokonując nastaw dla automatycznego odtwarzania komunikatów, ale co z mikrofonem pożarowym ? Jeśli mówca będzie mówił zbyt cicho to na nic nam wszystkie wykonane pomiary poziomów SPL i współczynnika zrozumiałości. Skąd strażak, mówiący do mikrofonu pożarowego, ma wiedzieć, że mówi za cicho… jeśli taki mikrofon nie posiada wskaźnika wysterowania ?
Wzmacniacze „nie Mocy”
Problem niewystarczającej słyszalności komunikatów alarmowych, związany może być również z deklarowaną mocą wzmacniaczy, która bardzo często odnosi się jedynie do chwilowej pracy wzmacniacza przy pełnym wysterowaniu.
Wiele wzmacniaczy stosowanych w systemach DSO nie jest w stanie utrzymać mocy, deklarowanej przez dostawę, dłużej niż kilka minut przy pełnym wysterowaniu. Ta w zupełności wystarcza dla zwykłego systemu rozgłoszeniowego ale absolutnie nie dla „systemu ratowania życia”, gdzie przy pełnym wysterowaniu komunikat nadawany musi być bez przerwy co najmniej przez 30 minut !
Wewnętrzne obwody zabezpieczeń termicznych we wzmacniaczach, automatycznie - już po kilku minutach - zmniejszają moc na wyjściu takiego wzmacniacza o połowę a po następnych kilkunastu …o dalsze 50%. W konsekwencji poziom ciśnienia dźwięku (SPL), w czasie przeznaczonym na ewakuację, może być mniejszy nawet o 6 dB w stosunku do wartości „projektowanej” !
Dźwiękowa „jakość takoś”
Najczęściej jakość dźwięku, którą oferuje wzmacniacz, utożsamiana jest z jego „pasmem przenoszenia”. Każdy współczesny wzmacniacz - nawet ten najprostszy- jest w stanie przetworzyć dźwięk w pełnym paśmie audio. Rzecz w tym, że większość wzmacniaczy DSO na wyjściu ma tani transformator, który potrafi drastycznie ograniczyć zakres przenoszonych częstotliwości –najczęściej w zakresie niskich częstotliwości… a już na pewno przy dużej mocy.
Nie bez przyczyny pasmo przenoszenia wielu wzmacniaczy podawane jest w katalogach dostawców dla cząstkowej mocy wyjściowej i przy dość dużej tolerancji np. -10dB.
Prawdziwą jakość należy oceniać dla parametrów odnoszących się do sygnałów 100V na wyjściu wzmacniacza przy wysterowaniu do pełnej mocy i tolerancji -3dB.
Linie głośnikowe A i B
W wielu opisach konfiguracji DSO, zamieszczanych w dokumentacjach projektowych, spotkać się można z przedstawianiem prostego sposobu na uzyskania tzw. linii A i B, poprzez rozdzielenie jednej linii głośnikowej na dwie gałęzie odseparowane od siebie. Przypomnę, że definicja „linii głośnikowej” mówi o „połączeniu głośnikowym w strefie nagłośnienia zasilanym niezależnym wzmacniaczem” a nie o wykonaniu odgałęzienia.
Artykuł 4.1.f normyPN-EN50849, odnosi się do zapewnienia nieprzerwanego przekazu komunikatów w sytuacji awarii „POJEDYŃCZEGO’ wzmacniacza lub „POJEDYŃCZEJ” linii. W przypadku w/w zasada spełniona jest tylko w odniesieniu do linii ale już nie w odniesieniu do wzmacniacza !
Separowanie uzwojeniem transformatora odgałęzienia linii głośnikowej pozwala jedynie na zapewnienie bezpieczeństwa jednego odgałęzienia w przypadku zwarcia w drugim odgałęzieniu a także na bezpieczne monitorowanie tych odgałęzień i nie ma wiele wspólnego z definicją „linii głośnikowych A i B”. Zasada prawidłowej budowy „linii A i B”(wg PN-EN50849 i BS5839-8) pokazana jest na rysunku 4.
Za małe AKUMULATORY
Już po lekturze kilkunastu projektów DSO i paru katalogów sprzętowych można stwierdzić, że w wielu przypadkach wielkość wyliczonych akumulatorów rezerwowych jest grubo niedoszacowana. I chociaż projektanci wykorzystują do tego celu właściwe wzory, to dane - które do nich stosują – nie zawsze są wiarygodne.
Jak bowiem ocenić wiarygodność stosowanego do obliczeń parametru podawanego jako „prąd spoczynkowy”? Ten parametr jest właściwy jedynie dla wzmacniaczy stosowanych w systemach PA, które nie posiadają obwodów monitorowania linii głośnikowych !
Mała jest świadomość tego, że w systemie DSO o długich linii głośnikowych, gdzie do monitorowania wykorzystuje się metodę impedancyjną, popularne wzmacniacze mogą pobierać „na czuwaniu” prąd odpowiadający nawet połowie mocy nominalnej! Jak w takim razie można uznać, że „czuwające” wzmacniacze DSO pobierają jedynie prąd „spoczynkowy” ?
Do wyliczeń właściwy jest zatem „prąd czuwania” wzmacniacza w trybie monitorowania linii. Szkoda, że takich danych nie można otrzymać od wszystkich dostawców DSO, a jest to parametr, który w najbardziej znaczący sposób wpływa na wielkość wymaganych akumulatorów rezerwowych (przypomnę, że dla DSO przyjmuje się 24 godzinny czas czuwania !). Różnice w wielkości akumulatorów rezerwowych dla 3 różnych systemów DSO, obliczone wg realnych wartości (na przykładzie systemu o mocy 25 000W), dają dużo domyślenia. (patrz tabela poniżej).
Jak widać z dwóch ostatnich przykładów, samo zastosowanie wysokoefektywnych wzmacniaczy nie wystarcza do uzyskania oszczędności w akumulatorach. W grę wchodzą specjalne rozwiązania dla energooszczędności… ale o tym przy innej okazji.
Bogdan Leszko
www.bel-aqustic.com.pl
Jeżeli porównujemy trudność projektowania różnych systemów należących do grupy elektronicznych zabezpieczeń technicznych (ESZ), to projektowanie systemów kontroli dostępu (SKD) należy do jednych z najbardziej wymagających, czyli najtrudniejszych. Skoncentruję się na jednym z najbardziej kontrowersyjnych tematów w projektowaniu SKD jakim jest ewakuacja ludzi w obiektach objętych kontrolą dostępu.
Od razu należy zaznaczyć, że wg normy PN-EN 60839-11-1:2014.01 – wersja polska: Systemy alarmowe i elektroniczne systemy zabezpieczeń. Część 11-1: Elektroniczne systemy kontroli dostępu. Wymagania dotyczące systemów i komponentów, system kontroli dostępu to „system zaprojektowany do przyznawania osobom uprawnionym lub podmiotom, wejścia i/lub wyjścia z obszaru o kontrolowanym zabezpieczeniu i do odmowy takiego wejścia i/lub wyjścia osobom lub podmiotom nieuprawnionym”. Nie ma tu żadnego odniesienia do ewakuacji, z czego można wywnioskować, że wg. norm na SKD, system kontroli dostępu z zasady nie służy do obsługi ewakuacji osób z obiektu. Z tego wynika, że temat ewakuacji należy rozwiązywać innymi metodami.
Aby lepiej zrozumieć tematykę związaną z ewakuacją należy wprowadzić kilka pojęć. Pierwszym jest „aktywator przejścia kontrolowanego”, czyli urządzenie ryglujące połączone z centralą kontroli dostępu, odblokowujące i zabezpieczające przejście zgodnie z zadanymi regułami, np. elektrozaczep, elektrorygiel, zamek elektromechaniczny, elektromagnes drzwiowy, silnik szlabanu, elektryczny napęd bramy. Kolejne pojęcia określają rodzaj aktywatora. Wyróżniamy aktywatory typu:
„fail-safe” – bezpieczne w razie awarii (odblokowane w razie awarii), czyli „urządzenia ryglujące zaprojektowane do automatycznego odblokowania w przypadku braku zasilania”, popularnie określane jako aktywatory NO oraz
„fail-secure” – zabezpieczone mimo awarii (zaryglowane mimo awarii), czyli „urządzenia ryglujące zaprojektowane tak, aby dalej zabezpieczały w przypadku braku zasilania”, popularnie określane jako aktywatory NC.
Określenia NO i NC mają wiele znaczeń np. w przypadku styków przekaźników oznaczają styki bez napięcia rozwarte (NO) lub zwarte (NC).
Tyle teorii powinno wystarczyć, aby zrozumieć przykładowy schemat podłączenia aktywatora przejścia kontrolowanego typu NO w systemie kontroli dostępu oraz zasady zrealizowania funkcji ewakuacji tego przejścia.
Na rysunku widać elementy przynależne do poszczególnych systemów, zidentyfikowane kolorami. I tak elementy SKD zaznaczono na szaro, elementy systemu sygnalizacji pożaru (SSP) na czerwono, a element przeznaczony do ręcznego odblokowywania (zgodny ze zharmonizowaną normą europejską PN-EN 13637:2015-07 - wersja angielska: Okucia budowlane. Sterowane elektrycznie systemy do wyjść przeznaczone do stosowania na drogach ewakuacyjnych. Wymagania i metody badań) na zielono. Obszar przejścia kontrolowanego zaznaczono na żółto.
Należy zwrócić uwagę, że w przypadku SKD w obwodzie znajdują się styki przekaźnika, opisane jako NC, natomiast w module sterującym SSP (lub w Centrali Sterującej Urządzeniami Przeciwpożarowymi) opisane jako NO. Można przeprowadzić krótką analizę działania styków w urządzeniach SSP. Aby styki były zwarte, tak jak na rysunku, przekaźnik musi być przez cały czas zasilany. W momencie konieczności przeprowadzenia ewakuacji napięcie jest „zdejmowane” z przekaźnika, co powoduje rozwarcie styków i odblokowanie przejścia (prąd przestaje płynąć w obwodzie aktywatora). Jeżeli przewody uległyby uszkodzeniu np. w wyniku pożaru, to przejście pozostanie odblokowane. Gdyby zastosować styki typu NC, jak to ma miejsce w przypadku SKD, czyli gdy sterowanie odbywa się przez podanie napięcia na przekaźnik, wówczas, przy niekorzystnym scenariuszu zaniku napięcia sterującego przekaźnikiem, przejście mogłoby nieintencjonalnie zostać zablokowane. Z tego można wysnuć wniosek, że centrala SKD nie została skonstruowana w celu tworzenia systemów realizujących ewakuację obiektów, co oczywiście nie oznacza, że nie można wydać komendy odblokowania grupy przejść; ale bezpieczniej jest to zrobić z poziomu systemu sygnalizacji pożaru np. za pośrednictwem Centrali Sterującej Urządzeniami Przeciwpożarowymi.
W kolejnej części omówię niektóre elementy elektrycznego sterowania wyjść przeznaczonego do stosowania na drogach ewakuacyjnych (zgodne ze zharmonizowaną normą europejską PN-EN 13637: 2015-07). Opiszę też w jakich stanach może się znajdować przejście kontrolowane (zdradzę od razu, że nawet w pięciu), co będzie miało fundamentalne znaczenie dla zrozumienia wpływu niektórych niefortunnych przepisów na projektowanie SKD.
Autor: Andrzej Tomczak ID Electronics Sp. z o.o
Ekspert, rzeczoznawca i wykładowca w zakresie bezpieczeństwa i zabezpieczeń, od ponad 30 lat zajmujący się systemami kontroli dostępu. Przedstawiciel Polskiej Izby Systemów Alarmowych w Polskim Komitecie Normalizacyjnym. Autor wielu artykułów nt. systemów bezpieczeństwa i zabezpieczeń oraz automatyki budynkowej.