電氣防火安全檢測(cè)周期模型的建立及仿真分析

　　隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)和人民生活水平的不斷提高，由各類(lèi)電器、用電設(shè)備及線路構(gòu)成的電氣系統(tǒng)得到了廣泛的普及和使用。但電氣系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行期間存在的火險(xiǎn)隱患確實(shí)不少，多年的火災(zāi)統(tǒng)計(jì)已反映出由于電氣火災(zāi)隱患得不到及時(shí)檢查糾正，而造成的火災(zāi)是十分突出的。近幾年來(lái)，消防部門(mén)針對(duì)這一問(wèn)題花了很大氣力來(lái)進(jìn)行監(jiān)督檢查和整治，特別是《消防法》頒布以來(lái)已逐步形成了一種由受檢單位、中介檢測(cè)服務(wù)機(jī)構(gòu)、消防部門(mén)相結(jié)合的電氣防火安全檢測(cè)社會(huì)化的管理模式。它由中介檢測(cè)服務(wù)機(jī)構(gòu)為受檢單位整改和消防部門(mén)監(jiān)督提供科學(xué)依據(jù)，從而及時(shí)排除電氣火災(zāi)隱患，以消除或減少電氣火災(zāi)。因此，作為管理的核心基礎(chǔ)，電氣防火安全檢測(cè)是一項(xiàng)科學(xué)性、實(shí)踐性很強(qiáng)的工作，它的程序和方法應(yīng)是科學(xué)合理的、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的，切不可憑主觀臆造想多長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)一次都可以。在實(shí)際工作中往往會(huì)出現(xiàn)以下三個(gè)方面的誤區(qū)：一是當(dāng)某一地區(qū)接連發(fā)生幾次電氣火災(zāi)后，往往會(huì)將區(qū)內(nèi)所有電氣系統(tǒng)檢查或檢測(cè)一遍，無(wú)論它是剛建的新系統(tǒng)還是長(zhǎng)期運(yùn)行的舊系統(tǒng)，檢查之后便不再查了，這樣的作法，使電氣防火安全檢測(cè)流于形式；二是頻繁地對(duì)被檢查單位進(jìn)行電氣防火安全檢測(cè)，耗費(fèi)了大量人力、財(cái)力、物力，給被檢查單位帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，容易產(chǎn)生抵觸情緒，使電氣防火安全檢測(cè)工作無(wú)法被社會(huì)認(rèn)同，同時(shí)給消防工作的開(kāi)展帶來(lái)負(fù)面影響；三是沒(méi)有對(duì)電氣系統(tǒng)實(shí)施定期的防火安全檢測(cè)，檢查次數(shù)太少，使電氣系統(tǒng)長(zhǎng)期難以得到有效的監(jiān)控，火災(zāi)隱患無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)與消除，埋下了火災(zāi)的種子，同樣會(huì)產(chǎn)生不利的影響。

　　因此，基于上述問(wèn)題的考慮，如何科學(xué)合理的安排電氣防火安全檢測(cè)時(shí)間，建立定期的檢測(cè)周期制度就顯得十分重要了。本文從電氣系統(tǒng)運(yùn)行的多狀態(tài)模式出發(fā)，建立電氣防火安全檢測(cè)的檢測(cè)周期模型，從而確定了科學(xué)合理的檢測(cè)時(shí)機(jī)和周期，經(jīng)過(guò)對(duì)該模型進(jìn)行的仿真分析，證明該模型是可行的。

　　１ 電氣系統(tǒng)防火安全檢測(cè)周期模型

　　電氣系統(tǒng)防火安全檢測(cè)是運(yùn)用紅外、超聲、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代高新技術(shù)，并借助實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，查找電氣系統(tǒng)的火災(zāi)隱患的一種科學(xué)方法。它不同于傳統(tǒng)方法之處在于能直接檢測(cè)出電氣系統(tǒng)中局部過(guò)熱或火花放電等隱蔽性很強(qiáng)的隱患（即潛在故障），其故障的發(fā)展具有漸進(jìn)性；而傳統(tǒng)方法多用于檢測(cè)如斷路等使系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行的功能故障，其故障的發(fā)展具有突變性。在以往考慮電氣系統(tǒng)安全性時(shí)，多是基于正常狀態(tài)到功能故障狀態(tài)的兩狀態(tài)模型研究，而電氣防火安全檢測(cè)的根本目的是防患于未然，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障（即火險(xiǎn)隱患），這也是電氣防火安全檢測(cè)與其他電氣安全檢查的本質(zhì)區(qū)別之一www.yknowyournumbers.com。因此，在考慮如何確定電氣系統(tǒng)防火安全檢測(cè)的時(shí)機(jī)和周期，建立檢測(cè)周期模型時(shí)，必須充分考慮潛在故障的影響，建立一種新的非兩態(tài)的多狀態(tài)檢測(cè)周期模型。

　�。保�１ 模型的基本條件

　　1.1.1 故障模式

　　故障模式１，寶寶取名具有漸進(jìn)性，表示電氣系統(tǒng)或其設(shè)備從正常先發(fā)展到潛在故障，再發(fā)生功能故障；故障模式２，具有突變性，表示電氣系統(tǒng)或其設(shè)備直接從正常發(fā)展到功能故障，兩者關(guān)系見(jiàn)圖１。

　　α是故障模式１發(fā)生潛在故障時(shí)的初始時(shí)刻，為一隨機(jī)變量，其分布密度函數(shù)為ｇ（α）；

　　β是故障模式１從發(fā)生潛在故障開(kāi)始到發(fā)生功能故障時(shí)的初始時(shí)刻，為一隨機(jī)變量其分布密度函數(shù)為ｆ（β）；

　　γ是故障模式２發(fā)生功能故障時(shí)的初始時(shí)刻，為一隨機(jī)變量，其分布密度函數(shù)為ｗ（γ）。

　　狀態(tài)：

　　狀態(tài)１，正常，故障模式１、２均未發(fā)生；

　　狀態(tài)２，潛在故障，故障模式１僅發(fā)生潛在故障，故障模式２未發(fā)生；

　　狀態(tài)３，故障模式１、２中有一個(gè)發(fā)生功能故障。

　　周期與時(shí)間：

　�。允菍�(duì)電氣系統(tǒng)防火安全檢測(cè)的周期；

　�。粒ǎ裕┦请姎庀到y(tǒng)在周期Ｔ內(nèi)安全工作的平均可用度；

　�。龋笔窍到y(tǒng)處于狀態(tài)１時(shí)，檢測(cè)并整改消除隱患一次的平均時(shí)間；

　　Ｈ２是系統(tǒng)處于故障模式１、狀態(tài)２時(shí)，檢測(cè)并整改消除隱患一次的平均時(shí)間；

　�。龋呈窍到y(tǒng)處于故障模式１、狀態(tài)３時(shí)，檢測(cè)并整改消除隱患一次的平均時(shí)間；

　�。龋词窍到y(tǒng)處于故障模式２、狀態(tài)３時(shí)，檢測(cè)并整改消除隱患一次的平均時(shí)間；

　　假設(shè)：

　�。醿煞N故障模式是相互獨(dú)立的；

　　ｂ發(fā)生故障后應(yīng)立即停止運(yùn)行并修復(fù)；

　�。汶姎庀到y(tǒng)防火安全檢測(cè)是按固定周期Ｔ進(jìn)行的；

　　ｄ檢測(cè)后的隱患應(yīng)得到整改并消除，使系統(tǒng)運(yùn)行如新。

　　１．２ 檢測(cè)周期模型

　　如前所述，電氣系統(tǒng)通常表現(xiàn)為三種狀態(tài)，而每種狀態(tài)發(fā)生的概率及其狀態(tài)下的防火安全檢測(cè)和整改修復(fù)消除隱患所需的時(shí)間不一樣，因此，須對(duì)三種狀態(tài)先分別進(jìn)行討論。

　　狀態(tài)１：此時(shí)故障模式１、２均未發(fā)生，系統(tǒng)工作時(shí)間Ｍ１＝Ｔ，因檢測(cè)整改隱患造成的非工作時(shí)間Ｓ１＝Ｈ１。該狀態(tài)下檢測(cè)周期內(nèi)的故障概率為：

　�。�１＝ｇ（α）ｗ（γ）ｄαｄγ

　　狀態(tài)２：此時(shí)故障模式１發(fā)生潛在故障，故障模式２未發(fā)生，系統(tǒng)工作時(shí)間Ｍ２＝Ｔ因檢測(cè)整改隱患造成的非工作時(shí)間Ｓ２＝Ｈ２該狀態(tài)下檢測(cè)周期內(nèi)的故障概率，為：

　�。�２＝ｇ（α）ｆ（β）ｗ（γ）ｄαｄβｄγ

　　狀態(tài)３：此時(shí)發(fā)生功能故障，須分兩種情況考慮；

　　（１）故障模式１發(fā)生功能故障，故障模式２未發(fā)生；

　　工作時(shí)間：

　�。停常剑�α＋β）ｇ（α）ｆ（β）ｗ（γ）

　　非工作時(shí)間Ｓ３＝Ｈ３

　　故障概率

　　ｙ３＝ｇ（α）ｆ（β）ｗ（γ）ｄαｄβｄγ

　�。ǎ玻┕收夏Ｊ剑舶l(fā)生功能故障，而故障模式１未發(fā)生；

　　工作時(shí)間：

　�。停矗剑颍纾�α）ｆ（β）ｗ（γ）ｄαｄβｄγ

　　非工作時(shí)間Ｓ４＝Ｈ４

　　故障概率

　�。�４＝ｇ（α）ｆ（β）ｗ（γ）ｄαｄβｄγ

　　綜合考慮上述三種狀態(tài)在電氣系統(tǒng)中的存在，可以得到整個(gè)檢測(cè)周期內(nèi)的平均工作時(shí)間和平均可用度；

　　平均工作時(shí)間Ｍ＝Ｍ１ｙ１＋Ｍ２ｙ２＋Ｍ３ｙ３＋Ｍ４ｙ４

　　平均可用度：

　�。ǎ裕�＝

　　

　　３ 模型仿真及結(jié)果分析

　　在實(shí)際電氣系統(tǒng)中，既存在潛在故障特征，又存在突變故障特征的設(shè)備和組件，使電氣系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)三態(tài)混合系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)這一復(fù)雜混合系統(tǒng)檢測(cè)周期模型的仿真運(yùn)算，可以找到一個(gè)****檢測(cè)周期值。

　　設(shè)α、β、γ均服從指數(shù)分布：ｇ（α）＝λｌｅ－λｌαｆ（β）＝λ２ｅ－λ２βｗ（γ）＝λ３ｅ－λ３γ

　　λ１、λ２、λ３分別�。埃�０２、０．０１、０．００５（／單位時(shí)間）．Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４分別�。埃�１、０．５、２、２（單位時(shí)間），選取周期值Ｔ為仿真變量，范圍１０～１００、間隔為本１０（單位時(shí)間），Ａ（Ｔ）為仿真目標(biāo)值，其仿真結(jié)果見(jiàn)下表。

　　從表中可以看出：隨著周期Ｔ的增加，Ｍ３、Ｍ４緩慢增大，電氣系統(tǒng)發(fā)生功能故障（無(wú)法工作）的可能性越來(lái)越明顯，逐步占主導(dǎo)地位，這十分符合電氣系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行，得不到及時(shí)檢測(cè)維護(hù)，老化損耗嚴(yán)重，火災(zāi)危險(xiǎn)性突出的實(shí)際情況。

　　仿真目標(biāo)值可用度（Ｔ）在３５個(gè)單位時(shí)間附近達(dá)到****值０．９７６６。由此可確定仿真電氣系統(tǒng)的防火安全檢測(cè)周期為３５個(gè)單位時(shí)間。表明該模型可以較快和準(zhǔn)確地找到****檢測(cè)周期，運(yùn)用于實(shí)際電氣系統(tǒng)的防火安全檢測(cè)是可行的。

　�。ǎ裕┦请SＴ變化的非線性函數(shù)，存在極值，可以確定****周期值：而以往的系統(tǒng)是沒(méi)有考慮潛在故障、只有一種故障模式（從正常到功能故障）的兩態(tài)系統(tǒng)，其（Ｔ）是一個(gè)常值（指數(shù)分布情況下），是沒(méi)有****檢測(cè)周期的；因而該模型對(duì)電氣系統(tǒng)的防火安全檢測(cè)具有普遍適用性。

　�。� 結(jié)束語(yǔ)

　　隨著信息社會(huì)的到來(lái)，人們被包圍在類(lèi)型繁多的電氣系統(tǒng)之中，電氣系統(tǒng)的防火安全問(wèn)題顯得越來(lái)越突出和不容忽視。因此，社會(huì)需要我們加快建立和完善有關(guān)電氣防火安全檢測(cè)的配套法規(guī)、技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。在目前僅有《消防法》第２０、４５條規(guī)定的情況下，首先盡快研究出符合全國(guó)行業(yè)性的電氣防火安全檢測(cè)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，從而規(guī)范和約束開(kāi)展該項(xiàng)業(yè)務(wù)的檢測(cè)中介機(jī)構(gòu)，使這項(xiàng)具有重大現(xiàn)實(shí)意義的社會(huì)化消防工作從起步開(kāi)始，就走上科學(xué)化、公正化、規(guī)范化的道路，被社會(huì)所認(rèn)可和接受，盡早結(jié)束和避免混亂無(wú)序狀況，真正發(fā)揮其保障社會(huì)安全的作用。

　　教學(xué)模型,仿真模型,電力模型,化工模型,