摘要：分析了關(guān)于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)故障研究方面的文章的不足之處，將“人－機(jī)－環(huán)”的系統(tǒng)故障分析理念引入到火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的可靠性分析中，得到了人因失誤、探測器和軟件故障對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響最大的結(jié)論，并提出了相應(yīng)的提高系統(tǒng)可靠性，減少故障的方法和改進(jìn)措施。
　　關(guān)鍵詞：火災(zāi)；自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)；探測器
　　
　　1引言
　　火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)的功能是當(dāng)被監(jiān)測區(qū)域出現(xiàn)火情時(shí)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并報(bào)警，提醒人們意識(shí)到危險(xiǎn)的存在，迅速采取措施滅火或是選擇路線疏散。由于火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)可靠性問題導(dǎo)致的系統(tǒng)故障，已成為重大的安全隱患。實(shí)踐證明，火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)的頻繁誤報(bào)及故障給使用單位造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，全面系統(tǒng)的分析影響火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)故障的各種原因，并采取有效措施預(yù)防和控制各種故障的發(fā)生，使火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)能夠更好的發(fā)揮作用，具有重要意義。
　　
　　2以往研究的不足之處
　　對(duì)于火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)的故障分析，人們從各種不同的角度去研究，得到了很多研究成果，見參考文獻(xiàn)。這些研究存在以下幾點(diǎn)不足：
　　（1）對(duì)火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)的故障分析集中在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、維修等方面，忽視了探測報(bào)警系統(tǒng)控制器軟件原因?qū)е碌南到y(tǒng)故障。
　　（2）對(duì)由于系統(tǒng)設(shè)備原因造成的系統(tǒng)故障做了詳盡的研究，但沒有充分考慮人為因素。
　　（3）對(duì)于火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)的故障分析都是從各個(gè)片面去分析和研究的，沒有上升到系統(tǒng)的高度，分析不夠全面，不能使人們對(duì)導(dǎo)致火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)故障的因素形成一個(gè)全面清晰的認(rèn)識(shí)。
　　
　　3基于“人－機(jī)－環(huán)”系統(tǒng)的火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)故障分析
　　“人－機(jī)－環(huán)”系統(tǒng)的可靠性研究是工程領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)是處于一定環(huán)境之中的人機(jī)系統(tǒng)，其可靠性研究應(yīng)遵循人機(jī)工程學(xué)等相關(guān)學(xué)科的理論和原理。
　　3.1人因素對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響
　　在人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)中，人始終是最重要的。人的可靠性是指操作和維修人員對(duì)系統(tǒng)的正確工作狀態(tài)的影響情況。整個(gè)火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、使用和維修，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都離不開人的作用。人的一個(gè)很小的錯(cuò)誤都有可能導(dǎo)致系統(tǒng)的故障。影響人的行為可靠性的因素既有內(nèi)部的心理、生理和個(gè)體等因素，還有外部的人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)與合理問題。
　　3.2設(shè)備因素對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響
　　火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)是由火災(zāi)探測器、報(bào)警控制器、傳輸線路等組成的，如圖1所示。
　　火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)的故障發(fā)生和火災(zāi)探測器、報(bào)警控制器和傳輸線路以及A/D轉(zhuǎn)換器都有直接關(guān)系。
　　                                
　　其中，火災(zāi)探測器的設(shè)計(jì)、選型、安裝以及維修等都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的可靠性有影響，導(dǎo)致故障發(fā)生。現(xiàn)在大量投放市場上的探測器并不是個(gè)個(gè)都能達(dá)到送檢樣品的技術(shù)指標(biāo)。大批生產(chǎn)過程中所用的元器件雖經(jīng)篩選老化、成品響應(yīng)閾值標(biāo)定，但其中并不是100%的合乎標(biāo)準(zhǔn)，并能長期保持穩(wěn)定。生產(chǎn)過程的不嚴(yán)格，很可能造成探測器在使用場所背景環(huán)境條件變化時(shí)探測器的性能發(fā)生改變。火報(bào)警器的軟硬件可靠性也是導(dǎo)致故障的主要原因。
　　控制器軟件的錯(cuò)誤和故障會(huì)對(duì)整個(gè)火災(zāi)探測系統(tǒng)的可靠性造成很大的影響。
　　控制器軟件的故障類型主要有：①非法轉(zhuǎn)移；②誤轉(zhuǎn)移；③死循環(huán)；④空間溢出。軟件錯(cuò)誤的類型大致分為幾個(gè)方面：①設(shè)計(jì)不完全錯(cuò)誤；②算法錯(cuò)誤；③控制邏輯錯(cuò)誤；④數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤。
　　導(dǎo)致控制器硬件故障的因素主要是：①硬體電路設(shè)計(jì)缺陷；②干擾因素。其中對(duì)控制器的干擾因素主要有信號(hào)通道干擾，電源干擾和空間輻射干擾等。傳輸線路對(duì)可靠性的影響包括系統(tǒng)的接線方式和線路本身的故障。不同的傳輸線路布線方式、回路的用線量就不同，施工的難易程度也不同。因而，系統(tǒng)的可靠性就會(huì)有所不同。火災(zāi)探測器和報(bào)警控制器之間的傳輸線路主要是電纜，其主要失效模式有制造、使用或者維護(hù)過程中的損傷，以及由振動(dòng)和運(yùn)動(dòng)引起的疲勞。另外，布線所選的電纜和導(dǎo)線等要絕緣，絕緣材料失效的模式有：①截?cái)唷⒛テ啤⑶懈畹仍斐傻臋C(jī)械損傷；②溫度過高造成的燒焦；③動(dòng)物的攻擊。
　　3.3環(huán)境因素對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響
　　環(huán)境對(duì)火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)的干擾主要渠道就是：傳感元件、探測電路和通訊電路及線路。主要的干擾因素有：空間電磁輻射干擾、交流電網(wǎng)干擾、信號(hào)傳輸通道干擾，光線變化、風(fēng)、氣流、昆蟲、電磁、高頻、靜電干擾、雷電、振動(dòng)、沖擊、氣壓變化、高濕、腐蝕、結(jié)冰、污染等。
　　
　　4提高可靠性的途徑
　　4.1合理設(shè)計(jì)人與機(jī)和環(huán)境的接口，提高人員素質(zhì)
　　在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要充分考慮“人－機(jī)”，“人－環(huán)境”接口的可靠性設(shè)計(jì)，將不利因素對(duì)人行為可靠性的影響消滅在初期。
　　克服人內(nèi)在因素的不利影響主要是通過培訓(xùn)、激勵(lì)等來實(shí)現(xiàn)。火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)的操作、維護(hù)人員要選擇那些心理素質(zhì)好，處理突發(fā)問題能力強(qiáng)的人員，經(jīng)過專門的培訓(xùn)和消防監(jiān)督機(jī)構(gòu)考試合格后才能上崗。
　　4.2優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高硬件質(zhì)量，加強(qiáng)維護(hù)
　　①探測器
　　a)選用質(zhì)量合格的產(chǎn)品；b)根據(jù)不同的火災(zāi)特點(diǎn)和使用環(huán)境科學(xué)、合理的選型；c)嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定進(jìn)行火災(zāi)探測器的施工和安裝；d)加強(qiáng)對(duì)探測器的清洗和維修。
　　②報(bào)警控制器
　　提高控制器的可靠性要從其硬件和軟件兩部分進(jìn)行分析。其中，提高軟件的可靠性必須在軟件的設(shè)計(jì)、測試和使用維護(hù)等每個(gè)階段都采取相應(yīng)的措施。
　　a)合理選用設(shè)計(jì)方法
　　在軟件的設(shè)計(jì)階段，采用合適的程序設(shè)計(jì)方法十分重要。目前常用的程序設(shè)計(jì)方法有模塊化設(shè)計(jì)、自上向下設(shè)計(jì)和容錯(cuò)軟件設(shè)計(jì)等，這三種設(shè)計(jì)方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。因此，在控制器的軟件設(shè)計(jì)過程中，如何取長補(bǔ)短，合理的選用其中的一種或采用多種程序方法的融合對(duì)于提高軟件可靠性起著十分重要的作用。
　　b)嚴(yán)格進(jìn)行軟件測試
　　軟件測試是檢驗(yàn)程序能否在系統(tǒng)所處的各種條件下正確的運(yùn)行，是保證軟件質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。通過軟件測試可以檢測出遺留的錯(cuò)誤等，提高軟件的可靠性。
　　c)注重對(duì)軟件的維護(hù)
　　軟件投入使用后，由于環(huán)境參數(shù)的一些變化等原因會(huì)造成軟件的運(yùn)行出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此，在軟件的使用過程中加強(qiáng)對(duì)軟件的維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改正軟件的錯(cuò)誤，使軟件處于正常的工作狀態(tài)。
　　對(duì)于控制器的硬件部分，提高硬件可靠性的途徑有：
　　a)選用質(zhì)量過關(guān)的元器件，提高組裝質(zhì)量，達(dá)到提高控制器的設(shè)計(jì)質(zhì)量的目的；
　　b)抑制各種干擾因素的作用。
　　③傳輸線路
　　在電纜或傳輸介質(zhì)的選擇時(shí)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，并嚴(yán)格按照各種規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行布線。
　　4.3提高系統(tǒng)抗干擾能力
　　雖然各種環(huán)境干擾的來源復(fù)雜，影響因素多，但任何干擾的形成必須具備3個(gè)條件：干擾源、對(duì)干擾敏感的接收電路和干擾源接收電路之間的耦合通道。因此各種抗干擾措施的出發(fā)點(diǎn)均是堵塞干擾耦合途經(jīng)，抑制干擾源，提高對(duì)干擾敏感電路的抗干擾能力。主要有以下三個(gè)措施：
　　①軟硬件措施
　　在火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)的安裝過程中，正確選型、安裝和布線，可以減少不必要的故障。
　　根據(jù)報(bào)警系統(tǒng)的類型不同，選用傳輸線路。對(duì)于開關(guān)量的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)，可采用光電隔離的辦法使得開關(guān)量傳輸通道上的干擾信號(hào)不至于傳送到微機(jī)內(nèi)，提高系統(tǒng)的可靠性。對(duì)于模擬量的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)，采用電流傳輸方式比采用電壓傳輸方式抗干擾能力強(qiáng)。因?yàn)楦蓴_噪聲雖然有較大的電壓幅值，但其能量較小，所形成的電流信號(hào)很微弱，干擾電壓在傳輸線上很快被衰減，造成的影響很小，甚至消失。
　　在軟件設(shè)計(jì)中，優(yōu)化控制器的計(jì)算方法降低誤、漏報(bào)。
　　②良好的接地和屏蔽措施
　　在探測器和報(bào)警器的設(shè)計(jì)過程中，探測器中間要加金屬屏蔽層，控制器的外殼之間以及外殼和大地之間都要用導(dǎo)線連接，并確保導(dǎo)線的電阻滿足一定要求，使整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)完整的、連續(xù)的導(dǎo)電體。
　　③濾波措施
　　濾波技術(shù)主要應(yīng)用于電源系統(tǒng)和信號(hào)傳輸通道，采用電源線濾波器和在探測器回路線加裝共模扼流圈。
　　
　　5結(jié)論
　　通過對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的可靠性分析，得到下面結(jié)論：
　　（1）在導(dǎo)致火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)故障的因素中，人因失誤對(duì)系統(tǒng)可靠性影響較大。導(dǎo)致人因失誤的因素主要是火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)“人－機(jī)－環(huán)境”接口設(shè)計(jì)的合理性存在問題以及作為個(gè)體人的生理、心理以及訓(xùn)練等因素。優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)操作人員的培訓(xùn)是減少人因失誤的主要途徑。
　　（2）設(shè)備因素中探測器故障占有很大比例。主要是設(shè)備質(zhì)量和安裝施工中違反規(guī)程導(dǎo)致的。可以通過合理選型、嚴(yán)把安裝質(zhì)量控制和減少探測器設(shè)備的故障。
　　（3）控制器的軟件設(shè)計(jì)也是影響火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)可靠性的重要因素。
　　
　　【參考文獻(xiàn)】
　　[1]吳海峰，張志兵.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)誤報(bào)原因及預(yù)防措施[J].邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2004(4):82-84
　　[2]趙永代，王鐵強(qiáng).淺談火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)誤報(bào)、漏報(bào)的原因和對(duì)策[J].消防科學(xué)與技術(shù).2001(3):32-34
　　[3]羅江，肖清泉.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)質(zhì)量通病[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息.2004(11):34-40
　　[4]方云笙.火災(zāi)探測器受干擾的原因及改進(jìn)方法[J].傳感器世界.2004(2):20-25
　　[5]PatrickD.T.O’Connor.PracticalReliabilityEngineering(FourthEdition)[M].李莉，王勝開，陳汝玉等譯.北京：電子工業(yè)出版社，2004.12：199
　　[6]范維澄，孫金華，陸守香等.火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2004