Разработка учебного стенда охранно-пожарной системы для обучения студентов

Юсупов Булат Зуфарович обучающийся кафедры систем информационной безопасности Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева-КАИ 420015, Россия, республика Татарстан, г. Казань, ул. Большая Красная, 55 Yusupov Bulat Zufarovich Student of the Information Security Systems Department of Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev-KAI 420015, Russia, Republic of Tatarstan, Kazan, Bolshaya Krasnaya str., 55 Bulatusupov9@gmail.com

Введение

Задача современного вуза – это подготовка будущих специалистов к осуществлению профессиональной деятельности в условиях производства и в настоящее время ориентирована на постоянно усложняющиеся требования со стороны рынка труда и услуг, которое включает обязательно достаточный уровень сформированности профессиональных компетенций и высокий уровень развития профессионально важных качеств и личностных свойств будущего выпускника ^[1]. В условиях цифровизации высшего профессионального образования концепция развития личности обучающихся требует пересмотр роли педагога и организацию специальной подготовки участников смешанного образовательного процесса ^[2]. Проведенный опрос авторами работы ^[3] подтвердил, что большая часть студентов готова к новому этапу развития учебных технологий, однако они обладают недостаточным объемом знаний и не до конца понимают всю сложность и многосторонность цифровизации образования. Для повышения компетенции актуально использовании реальных лабораторных комплексов, на которых обучающиеся получают практический опыт работы ^[4,5,6]. В качестве примера рассмотрим созданный лабораторный стенд охранной-пожарной системы (далее ОПС) в рамках учебной дисциплины «Технические средства охраны».

Разработка стенда

Лабораторный стенд представляет собой ОПС, построенную на основе приемно-контрольного прибора (далее ПКП) «Астра-812 Pro» (рис. 1), служащий для обработки данных с извещателей, передачи сигналов на пульт централизованного наблюдения (ПЦН) о состояние, оповещение служб охраны, а также контроля самих извещателей ^[7].

Рисунок 1. Учебный стенд ОПС АСТРА – 812

Лабораторный стенд состоит из следующих компонентов:

1. источник питания Астра-712/0, питающий все компоненты стенда;

2. приёмно-контрольный прибор Астра-812 Pro;

3. расширитель Астра-713, который подключен к ПКП;

4. считыватель ключей карт Matrix-II;

5. световой охранно-пожарный оповещатель Астра-10;

6. звуковой охранно-пожарный оповещатель Иволга;

7. шлейф сигнализации ШС1;

8. извещатели оптико-электронные ИО 409-26, подключенные к шлейфу ШС1;

9. шлейф сигнализации ШС2;

10. извещатели охранные поверхностные звуковые ИО 329-5, подключенные к шлейфу ШС2;

11. шлейф сигнализации ШС3;

12. извещатели пожарные дымовые оптико-электронные ИП 212-45, подключенные к шлейфу ШС3;

13. шлейф сигнализации ШС4;

14. извещатели пожарные тепловые ИП 103-5/4, подключенные к шлейфу ШС4;

15. шлейф сигнализации ШС5;

16. двери с извещателями охранными магнитоконтактными ИО 102-16/2, подключенные к шлейфу ШС5;

17. устройства контроля шлейфов УШК-01;

18. электронный вольтметр, для измерения напряжения шлейфов;

19. амперметр аналоговый, для измерения токов шлейфов.

На стенде есть зажимные разъёмы для подключения проводками извещателей в шлейф и выбора их количества от одного до трёх. Кроме того, на входных и выходных контактах шлейфа есть штыревые разъемы диаметром по 4 мм, для подключения различных устройств контроля и анализа, например, вольтметра и амперметра, подключив которые мы можем в реальном времени замерить вольтамперные характеристики шлейфов в различных режимах работы системы ^[8].

Обучающиеся подключают каждый из пяти шлейфов сигнализации и проверяют их работоспособность имитируя нарушения, после этого фиксируют результаты в отчётах. Рассмотрим схемы подключения шлейфов к расширителю Астра-713.

Рисунок 2. Схема подключения магнитоконтактных извещателей

Магнитоконтактные извещатели прикреплены к дверцам (рис. 2). Эти извещатели подключаются к пятому шлейфу. Для подключения используются два контакта: ШС5 и «земля», на конце шлейфа находится оконечный резистор. При открытии дверцы происходит отвод постоянного магнита от геркона и размыкание контакта ^[9,10].

Рисунок 3. Схема подключения противопожарных тепловых извещателей

Противопожарный тепловые извещатели подключаются к четвёртому шлейфу (рис. 3). Для подключения используются два контакта: ШС4 и «земля», на конце шлейфа находится оконечный резистор. При нагреве термочувствительного элемента извещателя происходит разрыв шлейфа.

Рисунок 4. Схема подключения противопожарных дымовых извещателей

Противопожарный дымовые извещатели подключаются к третьему шлейфу (рис. 4). Для подключения используются два контакта: ШС3 и «земля», на конце шлейфа находится оконечный резистор. При попадании дыма на оптоэлектронную систему извещателя происходит изменения тока на фотоэлементе в камере извещателя. При этом извещатель замыкает шлейф, подключив свое внутреннее сопротивление.

Рисунок 5. Схема подключения акустических извещателей

Акустические (пассивные) извещатели подключаются ко второму шлейфу (рис. 5). Для подключения используются уже три контакта: «питание», ШС2 и «земля» и четыре подключения между извещателями, где «земля» общая для питания извещателей и контрольного вывода ШС2. Оконечный резистор находится между выводами ШС2 с последнего извещателя и «земля». Извещатели контролируют разбитие стекла по характеристике звукового спектра в пределах 12 кГц, а также отфильтровывают другие спектры, например, речевые с целью исключить ложное срабатывание.

Рисунок 6. Схема подключения оптико-электронных извещателей

Оптико-электронных извещатели подключаются к первому шлейфу (рис. 6). Для подключения используются три контакта: «питание», ШС1 и «земля» и четыре подключения между извещателями, где «земля» общая для питания извещателей и контрольного вывода ШС1. Оконечный резистор находится между выводами ШС 1 с последнего извещателя и «земля». Извещатели контролируют перемещение людей в зоне обзора по тепловому излучению.

Методика проведения занятий

Для проведения обучения на данном учебном стенде были разработаны методики проведения занятий. Первое занятие направлено на изучение теоретического материала, ознакомление со стендом и оформления отчётов (рис. 7).

Рисунок 7. Методика проведения ознакомительного занятия

Второе занятие направлено на практическую работу, где обучающиеся работают непосредственно на стенде, подключая извещатели, шлейфы, настраивая ПКП и тестируя работу системы ОПС в целом, оформляя также отчёты (рис. 8).

Рисунок 8. Методика проведения практического занятия

Заключение

В данной статье продемонстрирована актуальность и эффективность разработанного учебного стенда охранно-пожарной системы в контексте формирования профессиональных компетенций студентов. Практические навыки, полученные в результате обучения на стенде, включают в себя знание схем подключения модулей, коммутацию извещателей в шлейфах, настройку системы, контроль состояния шлейфов, понимание принципов работы извещателей, а также особенности проектирования систем. Представленная разработка предлагает возможность подключения нескольких извещателей, что углубляет практическое взаимодействие студентов с системой и расширяет их компетенции. Этот подход усиливает понимание студентами реального функционирования и обслуживания систем охраны и пожарной безопасности, чем укрепляет их подготовку к будущей профессиональной деятельности. Эффективность разработанной системы подтверждена исследованиями, опубликованными в работе ^[6]. В этой работе авторы использовали стенд с одними извещателями на шлейфах, что также подтверждает значимость и практическую пригодность подобных подходов.

Таким образом, предложенный в статье учебный стенд для охранно-пожарной системы представляет собой эффективный инструмент для формирования профессиональных компетенций студентов, расширения их практических навыков и подготовки к будущей профессиональной деятельности. Результаты исследования подтверждают значимость и практическую пригодность такого подхода. Однако, дальнейшие исследования в этом направлении могут быть продолжены в контексте интеграции современных информационных и вычислительных технологий в обучающие стенды. Как показали исследования ^[11,12,13], существует потенциал для улучшения процесса обучения с использованием распределенных вычислительных систем и методов параллельного программирования. Это может обеспечить еще более глубокое понимание студентами функционирования охранно-пожарных систем и обеспечить большую практическую пригодность обучения, особенно в контексте обработки больших данных и использования сложных алгоритмов. Мы считаем, что интеграция таких подходов в обучение на стенде может быть предметом дальнейших исследований в области профессионального образования.