История пожарной сигнализации: от каланчи до нейросети

Каждый шаг в этой истории укорачивал один и тот же промежуток — от первого дыма до момента, когда о нём узнал тот, кто может потушить. Всё остальное, включая нейросети, лишь продолжение этой линии.

Каланча: скорость сигнала равна скорости глаза

В 1802 году в Петербурге учреждена городская пожарная команда, а в 1803-м её укомплектовали: одиннадцать частей по числу полицейских, в каждой 48 пожарных и 10–14 возчиков-фурманов. Части стояли в съезжих домах, и над ними поднялись каланчи. Сигнал о пожаре подавали с вышки: днём флагами и шарами, ночью — цветными фонарями, и у каждой части был свой сигнальный флаг.

Система работала ровно настолько, насколько далеко видно с вышки: пожар замечал дозорный, и скорость сигнала была скоростью его глаза.

Телеграф: сигнал идёт по проводу, а не по воздуху

Первый городской телеграф, где о пожаре сообщал уличный ящик, доступный любому прохожему, заработал в Бостоне 29 апреля 1852 года. Врач Уильям Ченнинг и инженер Мозес Фармер расставили по городу сигнальные ящики: любой прохожий открывал ящик, крутил ручку, и на центральную станцию уходил код ящика. Оттуда сигнал шёл по цепям в пожарные дома и на колокола. Город выделил на систему 10 000 долларов, патент № 17 355 авторы получили в 1857 году, а по другим городам систему разнёс Джон Гэмвелл — о нём чуть ниже.

Гэмвелл, почтмейстер и телеграфист из Камдена в Южной Каролине, слушал ту самую лекцию Ченнинга в Смитсоновском институте в 1855 году. Он собрал деньги на права продавать систему, с 1856 года ставил её в Новом Орлеане, Сент-Луисе и Филадельфии, а к 1859-му владел всеми правами и патентами. Гражданская война это отняла: правительство США конфисковало патенты у Гэмвелла как у южанина, и в 1867 году их задёшево купил бостонский пожарный чиновник Джон Кеннард. После войны Гэмвелл перебрался на север и основал с Кеннардом новую фирму. К 1890 году системы Gamewell стояли почти в 500 городах США и Канады, а в начале XX века у компании было больше 90 % американского рынка.

Бостон при этом не был первым вообще. Годом раньше, в 1851-м, первую в мире электрическую сеть пожарной сигнализации получил Берлин: её построила фирма «Сименс и Гальске», и она связала центральную станцию на Молькенмаркт с двадцатью четырьмя пожарными вахтами и всеми полицейскими участками. Это был тот же год, когда в городе создали первую в Германии профессиональную пожарную команду.

Петербург пошёл третьим путём. В 1858 году здесь учредили военно-полицейский телеграф, и с этого года извещения о пожарах пошли по нему: станции стояли в полицейских домах, дворцах, штабах гвардейских частей и в канцелярии брандмайора. Телеграф связывал части между собой, а замечала пожар по-прежнему каланча. Телефон пришёл на сорок лет позже: в 1898 году его получили все части и резервы города. К 1880 году в городской пожарной команде служило больше тысячи человек.

Первая в России электрическая пожарная сигнализация появилась не в городе, а рядом с ним — в Стрельне. 11 июня 1881 года князь Александр Дмитриевич Львов создал там добровольную пожарную команду, а на второй год её работы, в 1882-м, команда поставила на телеграфной сети 12 электросигнальных пожарных аппаратов в самых населённых местах своего района. Позже линию продлили до Ульянки, к даче графа Александра Дмитриевича Шереметева, который держал собственную пожарную команду. Москва получила электрическую пожарную сигнализацию в 1907 году: её поставили в Государственном банке, Политехническом музее и Петровском пассаже на деньги купцов. Это ответ на вопрос из школьных викторин «где была создана первая электрическая пожарная сигнализация в России» — в Стрельне, между усадьбами Львова и Шереметева.

Отсюда и общее свойство всей этой эпохи: задачу «заметить пожар» телеграф не решал ни в Бостоне, ни в Берлине, ни в Петербурге. Замечал человек. Телеграф решал задачу «донести».

Первые автоматы: гиря, пробка и биметалл

Устройства, которые замечали пожар без человека, появились почти одновременно с телеграфом. В 1846 году журнал «Отечественные записки» описал английский прибор для жилого дома: через комнату натягивали шнур с гирей, при пожаре шнур перегорал, и гиря падала на взрывное устройство. В 1899 году московский крестьянин Яков Казаков получил привилегию на «автоматический пожарный контакт»: цинковую пластину на массивной цинковой раме. При медленном нагреве рама и пластина удлинялись одинаково, а при резком пластина прогревалась быстрее, выгибалась и замыкала цепь звонка.

Первый автоматический электрический пожарный извещатель запатентовали в 1890 году Фрэнсис Аптон, математик из лаборатории Эдисона, и Фернандо Диббл. Первым европейским электрическим тепловым извещателем называют прибор Джорджа Дарби, запатентованный в Бирмингеме в 1902 году, — на двенадцать лет позже.

Все эти приборы реагировали на температуру. Чтобы сработал тепловой извещатель, огонь уже должен гореть в полную силу. Для тлеющего пожара, который убивает во сне дымом, они бесполезны.

Дым: открытие, которое не планировали

С середины 1930-х швейцарский физик Вальтер Егер (1912–2005) возился с датчиком ядовитых газов — в домашней лаборатории, устроенной в родительском доме в Майенфельде. Прибор пропускал воздух через ионизационную камеру и следил за током. Датчик не получился: малые концентрации газа на ток почти не влияли. Дальше, по преданию, которое повторяет и сама Siemens, Егер — он много курил — закурил рядом с прибором, и стрелка отклонилась: частицы дыма связывали ионы и снижали ток гораздо надёжнее газа. Две немецкие патентные заявки, 2 декабря 1936 года и 9 июня 1937 года, закрепили принцип, а в 1940 году Егер выпустил статью с названием, которое и стало началом отрасли, — «Ионизационная камера как пожарный извещатель».

В 1941 году Егер основал в Бад-Рагаце компанию Cerberus, а техническим директором и совладельцем в неё вошёл его однокурсник по ETH, физик Эрнст Мейли (1913–2006). Мейли дал прибору то, без чего тот не жил вне лаборатории. Ток в ионизационной камере измеряется миллиардными долями ампера; усилить его до срабатывания реле смогла лампа с холодным катодом, и диссертация Мейли 1945 года о таунсендовском разряде прямо касалась этой лампы.

Первый извещатель Cerberus, F1, продавался с 1943 года и разошёлся всего несколькими сотнями штук. Первым практичным прибором стал F2 1946 года, а прорывом — серия F3, показанная на Базельской ярмарке в 1951-м: её выпустили около 100 000. Тогда же ионизационные извещатели поступили в продажу в США. Они были дороги и ставились только на промышленных объектах.

Бытовой извещатель: десять лет от замысла до полки

Компания Statitrol из Колорадо делала генераторы статического электричества. По рассказу, который повторяет и биография Пирсолла, техник выдохнул сигаретный дым в воздухозаборник генератора, и стрелка ионного счётчика ушла за шкалу. Владелец компании Дуэйн Пирсолл понял, что видит готовый дымовой извещатель.

В 1965 году Пирсолл и Стэнли Питерсон взялись за бытовой извещатель с питанием от сменной батарейки — прибор, который вешают самостоятельно, без электрика и проводки. Это год начала работы, а не год готового товара: дорога от него до магазина заняла десять лет. Патент на промышленный образец — стальной корпус в форме улья — Пирсолл получил в 1973 году, серийное производство SmokeGard 700 пошло в 1975-м.

Параллельно шла чужая линия. В 1969 году компания BRK, будущий First Alert, выпустила первый батарейный извещатель, прошедший испытания UL. В 1973 году Дональд Стил и Роберт Энемарк из Electro Signal Lab подали заявку на оптический дымовой извещатель, патент выдан в 1975-м. Это тот тип, что стоит сегодня почти везде и работает на рассеянии света. В 1976 году свод NFPA 101 впервые записал: дымовые извещатели обязательны.

Дальше фирма и прибор разошлись: саму Statitrol Пирсолл продал в 1977 году, а права на извещатель перешли Emerson Electric в 1980-м. Почему изобретение шло в дом так долго и что его туда в итоге привело — батарейка, пересмотр нормы и полка в магазине, — разобрано в отдельной статье.

Последний штрих — 1995 год, литиевая батарея на десять лет, чтобы извещатель не замолкал из-за севшего элемента.

Что это дало, известно точно: по данным NFPA за 2018–2022 годы, на тысячу пожаров в домах с исправными извещателями гибнет примерно на 60 % меньше людей, чем в домах, где их нет или они не сработали. Ни одно другое изобретение в пожарной безопасности не дало такого результата за такие деньги.

Советская линия: ДТЛ

В СССР первым автоматическим извещателем массового применения стал тепловой ДТЛ, разработанный во ВНИИПО в 1960-х. Внутри две пружинящие пластины, спаянные сплавом Вуда, который плавится при 70–72 °C: при нагреве воздуха выше 72 °C спай расходился и размыкал шлейф. Сработавший прибор шёл в замену — второй раз он работать не мог. Простота конструкции позволила быстро и дёшево закрыть им большинство объектов. В 1984 году на смену ДТЛ пришёл ИП 104-1 — тот же принцип и та же конструкция, но с меньшей инерционностью. Дымовые извещатели серии ДИП пришли позже.

Что дальше

Сегодняшняя сигнализация отличается от системы 1858 года двумя вещами. Извещатель замечает пожар сам, а прибор знает, какой именно извещатель сработал, — это адресные и адресно-аналоговые системы. В 2023 году в России вступил в силу ГОСТ 34698-2020, где появился извещатель с видеоканалом обнаружения: камера, которая распознаёт дым в кадре. Про то, что из этого уже разрешено ставить на объект, а что пока лаборатория, — в статье о нейросетях в сигнализации.

А задача «донести сигнал тому, кто будет действовать» осталась ровно той же, что у телеграфиста 1858 года. Как дорого обходится сбой на этом шаге, показал пожар в Нотр-Даме: система обнаружения там была одной из лучших.

Источники

• Smoke Alarms in US Home Fires — NFPA, июнь 2024
• 11 июня 1881 года князь А. Д. Львов создал добровольную пожарную команду в Стрельне — ГУ МЧС России по Санкт-Петербургу
• Конные обозы и паровые автомобили: с чего начиналась пожарная охрана Москвы — mos.ru
• Юбилей огненной службы. Огнеборцы Северной столицы — ГУ МЧС России по Санкт-Петербургу
• О пожарной охране (исторический очерк) — МЧС России