Вы находитесь в разделе Типовых решений систем безопасности

Звуковые указатели пожарных выходов

В системах оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях по НПБ 104-03 используются звуковые, речевые и световые способы оповещения. Информация о путях эвакуации и о расположении пожарных выходов передается при помощи визуальных средств: световых мигающих указателей, световых оповещателей Выход, статических и динамических указателей направления. Однако использование визуальной информации при пожаре затруднено даже на стадии относительно небольшого задымления.

Многочисленные зарубежные исследования показывают, что один из наиболее характерное поведение человека в случае возникновения пожара - это покинуть здание тем же маршрутом, по которому он в него вошел. Но такой способ редко бывает наиболее быстрым и безопасным, и часто становится вообще невозможным, например, при отключении лифтов. В таких условиях многие люди не способны быстро найти близлежащий выход и в некоторых случаях проходят мимо хорошо видимых запасных пожарных выходов. Зрение является одним из главных способов восприятия окружающей среды (по некоторым оценкам до 83% того, что мы запоминаем, является визуальной информацией), не удивительно, что практически все эвакуационные знаки пожарной безопасности: аварийное освещение, указатели аварийных выходов и флуоресцирующие статические указатели, предполагают только зрительное восприятие. Насколько эффективны такие указатели, если часть здания, полностью или частично заполнены дымом, или если у человека имеются проблемы со зрением?

Недавно был разработан новый тип оповещателей – звуковой указатель пожарного выхода, который во многих случаях значительно повышает эффективность системы эвакуации. Обычные звуковые оповещатели с постоянной или линейно изменяющейся звуковой частотой не могут использоваться для этой цели. В помещении звуковые сигналы отражаются от стен, потолка, пола, окружающих предметов, что обычно не позволяет даже примерно определить расположение звукового оповещателя. В отличии от нормальных ошибок в данном случае возникают аномальные ошибки определения направления на звуковой источник, характеризующиеся значительной величиной, что не позволяет быстро найти пожарный выход. Для исключения этого эффекта был найден специальный вид звукового сигнала: широкополосный шумовой звук, который можно назвать направляющим звуком. Расположение такого звукового источника легко и быстро определяется органами слуха человека практически в любых условиях. Установленные в определенных местах, направляющие звуковые оповещатели являются указателями эвакуационных выходов. Кроме того, дополнительные звуковые сигналы передают информацию о дальнейшем направлении пути эвакуации: в горизонтальном направлении, вверх или вниз по лестнице. Вид звуковых сигналов позволяет человеку интуитивно определить их значение даже в стрессовой обстановке.

Все используемые ранее звуковые сигналы при эвакуации представляют собой сигналы тревоги, оповещающие людей о надвигающейся опасности. Они не дают информации ни о направлении к ближайшему пожарному выходу, ни о месте его расположения. Такая цель и не ставится при их использовании, необходимо лишь озвучить на требуемом уровне все помещения, где могут находиться люди.

Человек слышит широкий диапазон частот, примерно от 20 Гц до 20 000 Гц, который условно можно разделить на три части: диапазон низких, средних и высоких частот. Речь занимает диапазон примерно от 500 Гц до 3,5 КГц. Наиболее слышимые частоты в области 2-3 КГц относятся к средним частотам. Обычно в этом диапазоне частот работают звуковые оповещатели. Возможности локализации источника звукового сигнала в большой мере зависят от диапазона частот и от условий окружающей среды. Определение расположения источника звуковых сигналов в горизонтальной плоскости возможно по разнице в уровне сигнала, по временной задержке сигнала и по сдвигу фаз. При расположении источника прямо перед слушателем звуковые сигналы воспринимаются обоими ушами с одной громкостью, одновременно и соответственно разность фаз равна нулю. Если источник расположен справа от слушателя, то громкость звука правого уха будет больше, чем левого, звук достигнет правого уха раньше и соответственно появляется задержка по времени (рис. .



Рис. Вид звуковых сигналов при расположении источника справа Конечно это упрощенная модель, которая не может объяснить слуховые возможности человека. Разница по времени прихода сигнала может определяться по сравнительно коротким сигналам либо по сигналам со сложным спектром. По непрерывному одночастотному сигналу возможно определить разность фаз, которая зависит от частоты сигнала. Однозначное измерение разности фаз в двух точках обеспечивается только в пределах 00 - 1800, к тому же, при частотах выше 1 КГц даже в этом секторе одному значению разности фаз будет соответствовать несколько направлений прихода сигнала. Если рассматривать каждое ухо в виде точки, то невозможно объяснить каким способом человек определяет расположение источника звука спереди, сзади или сверху (рис. . Все параметры сигналов по обоим ушам в этих случаях совершенно одинаковы: задержка сигналов и разность фаз равны нулю и уровни сигналов одинаковы. Можно предположить, что наши слуховые органы представляет собой распределенную в пространстве систему.



Рис. При расположении источника спереди, сзади или сверху сигналы правого и левого уха одинаковы

В помещении звуковые сигналы отражаются от окружающих предметов, что определяет резкое снижение возможностей человека в определении расположения источника звука. Ситуация еще больше ухудшается при наличии в помещении нескольких источников, например, при воспроизведении одного звукового сигнала через два разнесенных громкоговорителя слушателю будет казаться, что источник расположен точно посредине между ними. Этот эффект используется в стереофонических системах и в домашних кинотеатрах. Все это обуславливает невозможность использования стандартных звуковых оповещателей в качестве указателей пожарных выходов.

Направляющий звук

Путем анализа характеристик различных типов звуковых сигналов был найден сигнал, направление на который с высокой точностью определяется даже в условиях замкнутых пространств сложной конфигурации с высоким уровнем отражений. Это шумовой сигнал с широкополосным спектром, с отношением максимальной частоты к минимальной порядка 1 На рис. 3 для сравнения приведены спектры стандартного звукового оповещателя на 3 кГц и широкополосного шумового сигнала. Спектр оповещателя имеет линейчатый характер, максимумы располагаются на 3 кГц и на гармониках. Спектр шумового сигнала напротив – непрерывный и практически равномерный во всем диапазоне звуковых частот.



Рис. Спектр сигнала звукового оповещателя на 3 кГц (красная линия) и шумового сигнала (синяя линия)

Было проведено большое количество тестов в различных условиях и всегда отмечалась высокая эффективность направляющего шумового звука. Первый тест проводился в относительно большой телевизионной студии студенческого городка Университета Лидса в Англии. Испытуемых поместили в студию, заполненную искусственным дымом, и снимали на инфракрасную камеру. Полагаясь в основном на свою память об окружающей обстановке и двигаясь на ощупь, испытуемые затратили 3 минуты 50 секунд, чтобы найти аварийный выход. А когда были включены звуковые источники широкополосного шума, расположенные непосредственно над выходом, на эвакуацию потребовалось только 15 секунд.

Один из экспериментов проводился в здании заброшенной школы. После заполнения здания искусственным дымом, каждый испытуемый был доставлен в исходную точку движения на втором этаже по внешней пожарной лестнице. Испытуемые не имели информации о расположении помещений в здании и о звуковых устройствах на путях эвакуации. Путь эвакуации был отмечен источниками направляющего звука, расположенными в наиболее важных точках, главным образом над пожарными выходами. Импульсы шумовых сигналов чередовались стандартными звуковыми сигналами пожарной тревоги (рис. .



Рис. Вид стандартного сигнала пожарной тревоги

(a) - звуковой сигнал включен в течение 0,5 секунды;
(b) - звуковой сигнал выключен в течение 0,5 секунды;
(c) - звуковой сигнал выключен в течение 1,5 секунды; ;

Там, где за пожарным выходом путь эвакуации продолжался вверх по лестнице, широкополосный шумовой сигнал чередовался с сиреной, нарастающей по частоте, что являлось указанием подняться по лестнице (рис. . Там, где дальнейший путь вел вниз по лестнице в промежутках звучал сигнал сирены, снижающийся по частоте – указание о необходимости спуститься по лестнице. Кроме того, на различных этапах пути эвакуации шумовые импульсы включались с различной частотой. На первом этапе шумовые импульсы подавались с частотой 1,5 Гц, т.е. примерно через 0,66 с. На следующих этапах частота шумовых импульсов последовательно повышалась и в точке выхода из здания составляла уже примерно 5 Гц, т.е. период их следования сокращался до 0,2 с. Изменение частоты следования шумовых импульсов ясно указывало на продвижение человека к выходу из здания.



Рис. Скрытая за панелью лестница даже в нормальных условиях обнаруживается с трудомЭффективность использования шумовых сигналов в качестве звуковых указателей точек выхода была очевидна. Ни кто из испытуемых ни на одном пути эвакуации не ошибся в выборе маршрута выхода. Все испытуемые после теста подтвердили, что повышающиеся и понижающиеся тональности сирен они воспринимали как информацию о наличии лестницы и как указание дальнейшем направлении движения. Они интуитивно поняли ассоциативное значение каждого звука. Время эвакуации приближалось к периоду времени, которое можно было бы ожидать при эвакуации в условиях идеальной видимости и хорошего знания плана здания. Эти испытания показали, что технология направляющего звука является также важным средством информации людей, имеющих проблемы со зрением. Обеспечивая информацию по направлению движения, сигналы сняли необходимость предварительного изучения здания, снизили степень неуверенности и полностью устранили ошибки при выборе пути. В общем, время эвакуации было существенно сокращено, в некоторых случаях более чем на две трети.В экспериментах, когда проверялись возможности ориентации в лабиринте, участники проходили через серию комнат в поисках безопасного выхода. В лабиринте были установлены устройства направляющего звука и визуальные указатели, показывающие направление к выходу из лабиринта. Цель исследования заключалась в определении времени нахождения участниками теста безопасного выхода в различных условиях. Звуковые указатели точек выхода были отрегулированы на уровень сигнала 93 дБ(А) и находились на высоте 3,2 фута (0,97 м). Участники эксперимента, которых попросили просто найти выход из комнат, заполненных дымом, потратили на поиски до 124 секунд (в среднем – 97,8 секунды). При использовании технологии направляющего звука и визуальных указателей, было затрачено минимум 13,3 секунды (в среднем 51,3 секунды). Причем при поиске выхода из комнаты без дыма, на поиски выхода было затрачено до 14 секунд, а при включении звуковых указателей выхода и визуальных средств, тестируемые вышли к безопасному выходу через 7 секунд. Один из интересных выводов, вытекающих из проведенных экспериментов, заключается в том, что использование звуковых направляющих сигналов и световых указателей одновременно приводит в результате к более быстрой эвакуации, чем при использовании только световых указателей.Совместимость с традиционными оповещателями

Существует достаточно много примеров использования направляющего звука, но один из наиболее важных видов применения – это указание путей эвакуации в аварийных ситуациях. Направляющий звук можно применять в зданиях и на других объектах, где в настоящее время установлено аварийное оповещение. Сигналы можно использовать для определения точек выхода и указания направления эвакуации в сложных условиях, таких как большие здания со сложной конфигурацией и т.д. Технология направляющего звука не заменяет традиционных звуковых и световых оповещателей, но достаточно хорошо сочетается с ними. Стандартные звуковые сигналы пожарных оповещателей имеют импульсный вид (рис. и практически не мешают локализации устройств направляющего звука. При распределении традиционных звуковых оповещателей необходимо учитывать зоны озвучивания устройствами Exit Point и установленный на них уровень звуковых сигналов. При сочетании с речевым оповещением возможно разделение оповещения по времени с указанием в тексте технологии использования направляющих звуковых сигналов. При использовании адресно-аналоговых СПС возможно включение устройств Exit Point на оптимальных путях эвакуации.

Заключение

Технология направляющего звука незаменима в системах эвакуации при незначительном задымлении путей эвакуации и на объектах, где могут присутствовать люди с ослабленным зрением. При нормальной видимости и в сочетании с визуальными средствами оповещения акустические указатели точек выхода обеспечивают значительное сокращение время эвакуации. Использование комбинации визуальных и звуковых указателей пожарных выходов, позволяет достичь требуемого в большинстве случаев уровня безопасности.




Читайте далее:
Goal – всемирная интеграция
Системы безопасности торговых предприятий
Бесполезные проверки на дорогах
1 - 9 сентября 2007 года
01 - 07 октября 2007 года
Зеркальный поход к решению задач безопасности
24 - 31 декабря 2007 года
Семинар № 10. периметральная система intrepid micropoint. новые возможности
3. архитектура системы
6. программное обеспечение
Политики хранения и ввода ключевой информации шифрования данных. требования к системе защиты данных
Методологическая основа сравнительного анализа средств защиты конфиденциальной информации ,часть 1,
На россиян заведут досье
Передача аналогового видеосигнала... для чайников
Противодействуем внутренним it-угрозам