摘要：分析了關(guān)于火災(zāi)自動報警系統(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)自動報警系統(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)；自動報警系統(tǒng)；探測器
　　
　　1引言
　　火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的功能是當(dāng)被監(jiān)測區(qū)域出現(xiàn)火情時，第一時間發(fā)現(xiàn)并報警，提醒人們意識到危險的存在，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)探測報警系統(tǒng)的頻繁誤報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
　　對于火災(zāi)探測報警系統(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）對火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的故障分析集中在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、維修等方面，忽視了探測報警系統(tǒng)控制器軟件原因?qū)е碌南到y(tǒng)故障。
　　（2）對由于系統(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）對于火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的故障分析都是從各個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，不能使人們對導(dǎo)致火災(zāi)探測報警系統(tǒng)故障的因素形成一個全面清晰的認(rèn)識。
　　
　　3基于“人－機(jī)－環(huán)”系統(tǒng)的火災(zāi)探測報警系統(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系統(tǒng)的正確工作狀態(tài)的影響情況。整個火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、使用和維修，任何一個環(huán)節(jié)都離不開人的作用。人的一個很小的錯誤都有可能導(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)備因素對系統(tǒng)可靠性的影響
　　火災(zāi)探測報警系統(tǒng)是由火災(zāi)探測器、報警控制器、傳輸線路等組成的，如圖1所示。
　　火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的故障發(fā)生和火災(zāi)探測器、報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對系統(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個都能達(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)境條件變化時探測器的性能發(fā)生改變。火報警器的軟硬件可靠性也是導(dǎo)致故障的主要原因。
　　控制器軟件的錯誤和故障會對整個火災(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。軟件錯誤的類型大致分為幾個方面：①設(shè)計(jì)不完全錯誤；②算法錯誤；③控制邏輯錯誤；④數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)錯誤。
　　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。其中對控制器的干擾因素主要有信號通道干擾，電源干擾和空間輻射干擾等。傳輸線路對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)的可靠性就會有所不同。火災(zāi)探測器和報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，以及由振動和運(yùn)動引起的疲勞。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截斷、磨破、切割等造成的機(jī)械損傷；②溫度過高造成的燒焦；③動物的攻擊。
　　3.3環(huán)境因素對系統(tǒng)可靠性的影響
　　環(huán)境對火災(zāi)探測報警系統(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、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)、激勵等來實(shí)現(xiàn)。火災(zāi)探測報警系統(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)對探測器的清洗和維修。
　　②報警控制器
　　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誤等，提高軟件的可靠性。
　　c)注重對軟件的維護(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造成軟件的運(yùn)行出現(xiàn)錯誤。因此，在軟件的使用過程中加強(qiáng)對軟件的維護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)并改正軟件的錯誤，使軟件處于正常的工作狀態(tài)。
　　對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個條件：干擾源、對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，提高對干擾敏感電路的抗干擾能力。主要有以下三個措施：
　　①軟硬件措施
　　在火災(zāi)探測報警系統(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)報警系統(tǒng)的類型不同，選用傳輸線路。對于開關(guān)量的火災(zāi)自動報警控制系統(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不至于傳送到微機(jī)內(nèi)，提高系統(tǒng)的可靠性。對于模擬量的火災(zāi)自動報警控制系統(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。
　　②良好的接地和屏蔽措施
　　在探測器和報警器的設(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，使整個系統(tǒng)是一個完整的、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
　　通過對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的可靠性分析，得到下面結(jié)論：
　　（1）在導(dǎo)致火災(zāi)自動報警系統(tǒng)故障的因素中，人因失誤對系統(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)自動報警系統(tǒng)可靠性的重要因素。
　　
　　【參考文獻(xiàn)】
　　[1]吳海峰，張志兵.火災(zāi)自動報警系統(tǒng)誤報原因及預(yù)防措施[J].邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報.2004(4):82-84
　　[2]趙永代，王鐵強(qiáng).淺談火災(zāi)自動報警系統(tǒng)誤報、漏報的原因和對策[J].消防科學(xué)與技術(shù).2001(3):32-34
　　[3]羅江，肖清泉.火災(zāi)自動報警系統(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)險評估方法學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2004