Nguyên lý hoạt động hệ thống thiết bị báo cháy ( Phần V Trung tâm báo cháy địa chỉ)
Trung tâm báo cháy địa chỉ (Addressable Fire Alarm Control Panel)
Trung tâm báo cháy địa chỉ sử dụng 1 hoặc nhiều mạch tín hiệu SLC (Signaling Line Circuits), thường được gọi là loop.
Tuỳ thuộc vào giao thức (Protocol) được sử dụng, mạch SLC có thể gíam sát hoặc điều khiển hàng trăm thiết bị.
Một số giao thức cho phép lắp hỗn hợp đầu dò và các module vào/ra trên cùng một mạch SLC, trong khi một số giao thức lại chỉ cho phép lắp tối đa 50% dung lượng cho đầu báo/đầu dò và 50% cho module vào/ra.
Trung tâm báo cháy giám sát các thiết bị trên mạch SLC theo kiểu thăm dò (poll), mỗi lần thăm dò một vài hoặc nhiều thiết bị tuỳ nhà sản xuất. Hệ thống báo cháy lớn có thể sử dụng nhiều mạch SLC.
Mỗi một thiết bị lắp trên mạch SLC sở hữu một địa chỉ riêng, do đó trung tâm báo cháy biết được tình trạng của từng thiết bị riêng lẻ kết nối với nó.
Khác với trung tâm báo cháy thường, trung tâm báo cháy địa chỉ cho phép đấu nối lẫn lộn cả thiết bị khởi đầu (đầu vào) và thiết bị điều khiển (đầu ra) chung trên cùng một mạch tín hiệu loop SLC.
Những thiết bị khởi đầu (đầu vào) thông thường trên mạch loop SLC gồm có:
• Đầu báo khói, đầu báo nhiệt
• Hộp báo cháy khẩn cấp
• Module giám sát kết nối với đầu báo và nút nhấn thường
• Module ngõ vào (Input Module) dùng để nhận tín hiệu của:
– Các đầu vào của hệ thống sprinkler như công tắc dòng chảy, van báo động, thiết bị giám sát van, công tắc áp lực…
– Các tín hiệu trạng thái bơm chữa cháy
– Các tín hiệu phản hồi xác nhận một tác động gửi đi từ trung tâm báo cháy đã được thực hiện. Ví dụ: một tín hiệu kích hoạt gửi từ hệ thống báo cháy tới hệ thống quạt tạo áp, khi quạt chạy sẽ có một tín hiệu phản hồi lại xác nhận quạt đã hoạt động.
– Các công tắc điều khiển khác.
– Các tín hiệu đầu vào khác của toà nhà
– …
Những thiết bị điều khiển (đầu ra) thông thường trên mạch SLC gồm có:
• Thiết bị cảnh báo (còi, đèn) địa chỉ
• Module điều khiển và giám sát mạch cảnh báo.
• Module relay dùng để:
– Điều khiển hệ thống thang máy về vị trí an toàn.
– Đóng/mở vách ngăn cháy
– Đóng/mở cửa thoát nạn
– Kích hoạt hệ thống xả khí chữa cháy
– Kích hoạt hệ thống thông báo
– Ngắt hệ thống điện
– Kích hoạt trung tâm báo cháy khác hoặc gửi thông tin.
– …
Ngoài những thiết bị kể trên thì mạch cách ly (isolator) có thể được lắp xen kẽ với các thiết bị trên mạch SLC dưới dạng Module cách ly hoặc tích hợp trên các đầu báo/ module để bảo vệ mạch SLC khi bị chập mạch.
Tuỳ theo giao thức, cho phép mạch tín hiệu SLC có thể được đấu nối theo kiểu Class A hoặc Class B hoặc cả hai.
Giao thức truyền thông là ngôn ngữ, là cách thức để các thiết bị và trung tâm báo cháy giao tiếp với nhau thông qua mạch tín hiệu SLC. Chỉ các thiết bị có cùng giao thức với trung tâm báo cháy mới có thể kết nối với trung tâm báo cháy. Mỗi nhà sản xuất thường đưa ra các giao thức riêng cho sản phẩm của mình để giữ độc quyền.
Các thiết bị thông thường (không địa chỉ) không thể lắp trực tiếp vào mạch SLC mà phải được lắp gián tiếp thông qua các module như đã nêu ở phần trên.
Giao thức thức truyền thông được sử dụng sẽ quyết định nhiều thông số hoạt động của trung tâm báo cháy như:
• Chiều dài mạch tín hiệu loop SLC
• Loại dây sử dụng cho mạch tín hiệu loop SLC
• Tốc độ truyền thông tin trên mạch loop SLC
• Thời gian đáp ứng của mạch tín hiệu khi có báo động…
Giao thức truyền thông chia làm 2 loại là giao thức không kỹ thuật số và giao thức kỹ thuật số.
Giao thức không kỹ thuật số (Non-Digital Protocal).
Mỗi đầu báo khi nhận được yêu cầu từ trung tâm báo cháy sẽ trả lời bằng một tín hiệu dưới dạng các xung sóng vuông.
Trung tâm sẽ đọc các sóng vuông này và đo chiều dài của các cạnh sóng vuông để xác định giá trị (Hình 2.2.1a).
Sự giao thoa với các nguồn nhiễu bên ngoài có thể làm cạnh vuông của sóng trở nên tròn lại (Hình 2.2.1b), điều này làm cho việc đọc thông tin của trung tâm trở nên khó khăn, thiếu chính xác.
Như thế khả năng mạch tín hiệu SLC của giao thức không kỹ thuật số bị nhiễu là khá cao. Do vậy hầu hết các nhà sản xuất sử dụng giao thức không kỹ thuật số sẽ đưa ra các yêu cầu đặc biệt cho mạch tín hiệu SLC như là sử dụng dây loại xoắn hoặc cáp có lớp chống nhiễu để chống lại vấn đề này.
Với hệ thống sử dụng giao thức không kỹ thuật số, khi có một thiết bị báo động, một số tủ điều khiển vẫn tiếp tục quá trình thăm dò theo trình tự cho đến khi nó gặp thiết bị có báo động, khi đó tín hiệu báo động mới chính thức được phát ra.
Đối với hệ thống lớn với hàng trăm điểm (địa chỉ) thì có thể gây ra sự chậm trễ báo động của hệ thống.
Giao thức kỹ thuật số (Digital Protocal)
Sử dụng giao thức kỹ thuật số, mỗi đầu báo khi nhận được yêu cầu từ trung tâm báo cháy sẽ trả lời bằng một tín hiệu dưới dạng các chuỗi bit “1”. Khoảng cách phân biệt giữa bit “1” và bit “0” là khá lớn, trên 24V. Tủ điều khiển tìm các chuỗi của các bit “1” bằng cách tìm kiếm các mức điện áp hơn là đo chiều dài của xung. (Hình 2.2.2a).
Ngay cả nếu như nguồn giao thoa làm tròn đầu của xung kỹ thuật số thì điện áp vẫn hiện diện để tủ điều khiển xác định giá trị kỹ thuật số (Hình 2.2.2b).
Tủ điều khiển sử dụng giao thức kỹ thuật số có khả năng chống nhiễu cao, thường không yêu cầu sử dụng cáp đặc biệt do sự giao thoa không gây nên vấn đề gì cho tín hiệu.
Điều này giúp cho giảm chi phí hệ thống dây so với loại giao thức không kỹ thuật số, đồng thời cho phép thay thế các hệ thống báo cháy thông thường cũ bằng hệ thống báo cháy địa chỉ kỹ thuật số bằng cách sử dụng cáp tín hiệu hiện có.
Với hầu hết các hệ thống sử dụng giao thức kỹ thuật số, khi một đầu báo phát hiện ra cháy, đầu báo này phát ra một yêu cầu làm ngắt chu trình thăm dò để xử lý báo động ngay lập tức.
Hệ thống với hàng trăm điểm sẽ phản hồi các báo động trong khoảng thời gian rất ngắn giống như đối với hệ thống nhỏ chỉ với rất ít điểm.
Hệ thống báo cháy địa chỉ Analog
Hệ thống báo cháy địa chỉ Analoge có thể sử dụng giao thức kỹ thuật số.
Để tránh nhầm lẫn chúng ta cần phân biệt giữa hệ thống báo cháy địa chỉ (không analoge) với hệ thống báo cháy analog như sau:
• Với hệ thống báo cháy địa chỉ (không analoge), khi đầu báo phát hiện cháy nó sẽ phát tín hiệu cháy về trung tâm điều khiển để báo động. Như vậy trạng thái/ngưỡng báo động được xác định bởi các đầu báo.
• Còn với hệ thống báo cháy analog các đầu dò gửi giá trị thông tin về trung tâm báo cháy tương ứng với lượng khói hoặc nhiệt mà các đầu dò cảm nhận được theo những giá trị bất kỳ liên tục (giá trị analog). Trung tâm điều khiển dựa trên các thông tin này để xử lý, quyết định báo động hay không.
Như vậy trong hệ thống báo cháy analog, vai trò của đầu dò là phát hiện và truyền thông tin còn thông tin đó có được chuyển thành trạng thái báo động hay không thì phụ thuộc vào việc thiết lập thông số trên trung tâm điều khiển. Chính vì vậy các thiết bị phát hiện cháy ở hệ thống analog được gọi là đầu dò (sensor) chứ không gọi là đầu báo (detector).
Trung tâm báo cháy địa chỉ analog có một số tính năng nâng cao mà một số hệ thống địa chỉ không có:
Bù trôi / Cảnh báo bảo trì
Độ nhạy của đầu dò có thể điều chỉnh được.
Điều chỉnh độ nhạy của đầu dò theo Ngày/Đêm.
…
Bù trôi là quá trình trong đó trung tâm điều khiển địa chỉ analog tự động điều chỉnh ngưỡng báo động của đầu dò analog để bù lại sự thay đổi gây ra do các chất gây ô nhiễm như bụi, bẩn.
Điều này đảm bảo cho đầu báo được duy trì ở mức độ nhạy phù hợp, giúp chống lại hiện tượng báo giả gây nên khi các đầu báo bị bụi bẩn.
Cảnh báo bảo trì – Maintenance Alert:
Sự bù trôi xảy ra cho đến khi nó đến gần một điểm mà ở đó không thể bù được nữa và vẫn trong phạm vi yêu cầu của tiêu chuẩn. Điểm này gọi là “Cảnh báo bảo trì – Maintenance Alert”
Một vài hệ thống xử lý tình trạng “Cảnh báo bảo trì” như là một sự cố, trong khi các hệ thống khác chỉ đánh dấu tình trạng bằng cờ và tiếp tục hoạt động bình thường.
Một đầu báo ở trong tình trạng “cảnh báo bảo trì” rốt cuộc sẽ rơi vào “sự cố hiệu chuẩn” nếu không được bảo dưỡng. Một đầu báo ở trong “sự cố hiệu chuẩn” sẽ hoạt động không chính xác và yêu cầu phải được bảo dưỡng ngay lập tức.
Điều chỉnh độ nhạy của đầu dò – Adjustable Sensitivity
Để cho phép đầu dò thay đổi hoạt động theo điều kiện môi trường hoặc để phát hiện cháy nhanh hơn, hệ thống analog thường cho phép thay đổi độ nhạy của đầu dò trong giới hạn dung sai cho phép của tiêu chuẩn.
Điều này thường làm cho hệ thống trở nên thân thiện với người sử dụng bởi đưa ra được các lựa chọn cài đặt ở các mức cao – trung bình – thấp.
Điều chỉnh độ nhạy Ngày/Đêm – Adjustable (Day/Night) Sensitivity
Bằng cách thay đổi độ nhạy các đầu dò, chúng ta đang định hướng cho tủ điều khiển điều chỉnh ngưỡng báo động (giá trị analog) của nó lên hoặc xuống cho phù hợp.
Một số hệ thống cho phép điều chỉnh độ nhạy này diễn ra một cách tự động theo lịch trình Ngày/Đêm.
Các trung tâm báo cháy địa chỉ cho phép kết nối từ một vài cho đến hàng chục trung tâm với nhau. Đầu vào của trung tâm báo cháy này có thể kích hoạt đầu ra của trung tâm báo cháy khác trên mạng. Các trung tâm báo cháy có thể hiển thị thông tin hoặc điều khiển lẫn nhau. Điều này làm tăng khả năng mở rộng và giám sát hệ thống.
Mạng cũng là một cách hiệu quả tránh nguy cơ bị tê liệt toàn hệ thống, nếu như chỉ sử dụng một trung tâm báo cháy duy nhất, khi có sự cố hoặc yêu cầu bảo trì.
Hệ thống báo cháy cũng có thể nối mạng với hệ thống quản lý toà nhà (BMS) thông qua giao thức phổ biến là BACnet hoặc MODbus.
Một số ít trung tâm báo cháy cho phép kết nối mạng Ethernet để truyền thông tin và thiết lập từ xa.
Chức năng điều khiển (Cause and Effect)
Trung tâm báo cháy địa chỉ cho phép thiết lập một số lượng lớn các lệnh điều khiển giữa các đầu vào và đầu ra một các mềm dẻo, linh hoạt.
Các nguyên nhân (Cause) được đưa vào từ các thiết bị khởi đầu lắp trên mạch SLC hoặc từ các mạch đầu vào (input) của tủ điều khiển.
Các tác động (Effect) được đưa ra các thiết bị điều khiển lắp trên mạch SLC hoặc các mạch đầu ra (output) của tủ điều khiển.
Có thể lựa chọn một hoặc một nhóm thiết bị đầu vào điều khiển một hoặc nhiều thiết bị đầu ra theo những điều kiện khác nhau. Việc điều khiển không chỉ thực hiện giữa các thiết bị trên cùng một mạch loop SLC mà một số trung tâm điều khiển cho phép thực hiện điều khiển giữa các thiết bị của các mạch loop khác nhau của cùng một tủ hoặc khác tủ trong mạng.