電氣防火安全檢測周期模型的建立及仿真分析

　　隨著(zhù)城市現代化建設和人民生活水平的不斷提高，由各類(lèi)電器、用電設備及線(xiàn)路構成的電氣系統得到了廣泛的普及和使用。但電氣系統在長(cháng)期運行期間存在的火險隱患確實(shí)不少，多年的火災統計已反映出由于電氣火災隱患得不到及時(shí)檢查糾正，而造成的火災是十分突出的。近幾年來(lái)，消防部門(mén)針對這一問(wèn)題花了很大氣力來(lái)進(jìn)行監督檢查和整治，特別是《消防法》頒布以來(lái)已逐步形成了一種由受檢單位、中介檢測服務(wù)機構、消防部門(mén)相結合的電氣防火安全檢測社會(huì )化的管理模式。它由中介檢測服務(wù)機構為受檢單位整改和消防部門(mén)監督提供科學(xué)依據，從而及時(shí)排除電氣火災隱患，以消除或減少電氣火災。因此，作為管理的核心基礎，電氣防火安全檢測是一項科學(xué)性、實(shí)踐性很強的工作，它的程序和方法應是科學(xué)合理的、規范標準的，切不可憑主觀(guān)臆造想多長(cháng)時(shí)間檢測一次都可以。在實(shí)際工作中往往會(huì )出現以下三個(gè)方面的誤區：一是當某一地區接連發(fā)生幾次電氣火災后，往往會(huì )將區內所有電氣系統檢查或檢測一遍，無(wú)論它是剛建的新系統還是長(cháng)期運行的舊系統，檢查之后便不再查了，這樣的作法，使電氣防火安全檢測流于形式；二是頻繁地對被檢查單位進(jìn)行電氣防火安全檢測，耗費了大量人力、財力、物力，給被檢查單位帶來(lái)了一定的經(jīng)濟負擔，容易產(chǎn)生抵觸情緒，使電氣防火安全檢測工作無(wú)法被社會(huì )認同，同時(shí)給消防工作的開(kāi)展帶來(lái)負面影響；三是沒(méi)有對電氣系統實(shí)施定期的防火安全檢測，檢查次數太少，使電氣系統長(cháng)期難以得到有效的監控，火災隱患無(wú)法及時(shí)發(fā)現與消除，埋下了火災的種子，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時(shí)間，建立定期的檢測周期制度就顯得十分重要了。本文從電氣系統運行的多狀態(tài)模式出發(fā)，建立電氣防火安全檢測的檢測周期模型，從而確定了科學(xué)合理的檢測時(shí)機和周期，經(jīng)過(guò)對該模型進(jìn)行的仿真分析，證明該模型是可行的。

　�。� 電氣系統防火安全檢測周期模型

　　電氣系統防火安全檢測是運用紅外、超聲、計算機等現代高新技術(shù)，并借助實(shí)踐經(jīng)驗，查找電氣系統的火災隱患的一種科學(xué)方法。它不同于傳統方法之處在于能直接檢測出電氣系統中局部過(guò)熱或火花放電等隱蔽性很強的隱患（即潛在故障），其故障的發(fā)展具有漸進(jìn)性；而傳統方法多用于檢測如斷路等使系統無(wú)法正常運行的功能故障，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的根本目的是防患于未然，及時(shí)發(fā)現潛在故障（即火險隱患），這也是電氣防火安全檢測與其他電氣安全檢查的本質(zhì)區別之一modern-psychoanalyst.com。因此，在考慮如何確定電氣系統防火安全檢測的時(shí)機和周期，建立檢測周期模型時(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，表示電氣系統或其設備從正常先發(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，表示電氣系統或其設備直接從正常發(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，為一隨機變量，其分布密度函數為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，為一隨機變量其分布密度函數為ｆ（β）；

　　γ是故障模式２發(fā)生功能故障時(shí)的初始時(shí)刻，為一隨機變量，其分布密度函數為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﹄姎庀到y防火安全檢測的周期；

　�。粒ǎ裕┦请姎庀到y在周期Ｔ?xún)劝踩�工作的平均可用度�?br />
　�。龋笔窍到y處于狀態(tài)１時(shí)，檢測并整改消除隱患一次的平均時(shí)間；

　�。龋彩窍到y處于故障模式１、狀態(tài)２時(shí)，檢測并整改消除隱患一次的平均時(shí)間；

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

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

　　假設：

　�。醿煞N故障模式是相互獨立的；

　�。獍l(fā)生故障后應立即停止運行并修復；

　�。汶姎庀到y防火安全檢測是按固定周期Ｔ進(jìn)行的；

　�。錂z測后的隱患應得到整改并消除，使系統運行如新。

　�。保�２ 檢測周期模型

　　如前所述，電氣系統通常表現為三種狀態(tài)，而每種狀態(tài)發(fā)生的概率及其狀態(tài)下的防火安全檢測和整改修復消除隱患所需的時(shí)間不一樣，因此，須對三種狀態(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，系統工作時(shí)間Ｍ１＝Ｔ，因檢測整改隱患造成的非工作時(shí)間Ｓ１＝Ｈ１。該狀態(tài)下檢測周期內的故障概率為：

　�。�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，系統工作時(shí)間Ｍ２＝Ｔ因檢測整改隱患造成的非工作時(shí)間Ｓ２＝Ｈ２該狀態(tài)下檢測周期內的故障概率，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；

　�。ǎ保┕收夏Ｊ剑卑l(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

　�。�３＝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)在電氣系統中的存在，可以得到整個(gè)檢測周期內的平均工作時(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�＝

　　

　�。� 模型仿真及結果分析

　　在實(shí)際電氣系統中，既存在潛在故障特征，又存在突變故障特征的設備和組件，使電氣系統實(shí)質(zhì)上是一個(gè)三態(tài)混合系統，通過(guò)對這一復雜混合系統檢測周期模型的仿真運算，可以找到一個(gè)****檢測周期值。

　　設α、β、γ均服從指數分布：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）為仿真目標值，其仿真結果見(jiàn)下表。

　　從表中可以看出：隨著(zhù)周期Ｔ的增加，Ｍ３、Ｍ４緩慢增大，電氣系統發(fā)生功能故障（無(wú)法工作）的可能性越來(lái)越明顯，逐步占主導地位，這十分符合電氣系統長(cháng)期運行，得不到及時(shí)檢測維護，老化損耗嚴重，火災危險性突出的實(shí)際情況。

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

　�。ǎ裕┦请SＴ變化的非線(xiàn)性函數，存在極值，可以確定****周期值：而以往的系統是沒(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，其（Ｔ）是一個(gè)常值（指數分布情況下），是沒(méi)有****檢測周期的；因而該模型對電氣系統的防火安全檢測具有普遍適用性。

　�。� 結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)信息社會(huì )的到來(lái)，人們被包圍在類(lèi)型繁多的電氣系統之中，電氣系統的防火安全問(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)電氣防火安全檢測的配套法規、技術(shù)規范和標準。在目前僅有《消防法》第２０、４５條規定的情況下，首先盡快研究出符合全國行業(yè)性的電氣防火安全檢測技術(shù)規范和標準，從而規范和約束開(kāi)展該項業(yè)務(wù)的檢測中介機構，使這項具有重大現實(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、規范化的道路，被社會(huì )所認可和接受，盡早結束和避免混亂無(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,