消防系統(tǒng)運行可靠性的估計中英文

消防系統(tǒng)運行可靠性的估計RichardW.Bukowski：體育，高級工程師，瑟斯堡建筑及消防研究實驗室的MST，美國醫(yī)學(xué)博士20899-8642；EdwardK.Budnick：體育、巴爾的摩休斯聯(lián)合公司副總裁,美國美國醫(yī)學(xué)博士21227-1652；ChristopherF.Scheme1，克里斯托弗計劃1，巴爾的摩休斯聯(lián)合公司化學(xué)工程師、美國醫(yī)學(xué)博士21227-1652；前言背景資料：為執(zhí)行特定功能而設(shè)計和安裝的美國消防計劃.例如,自動噴水滅火系統(tǒng)目的在于控制或撲滅火災(zāi):為此:自動滅火系統(tǒng)必須長開,及能滿足火災(zāi)地所需水量達到控制或消滅火災(zāi),火災(zāi)探測系統(tǒng)是為了盡早提供火災(zāi)預(yù)警通報來通知樓內(nèi)人員安全逃生，并提供消防通知,使其他的消防組成部分開啟(例如,特殊滅火系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)).兩種消防系統(tǒng)啟動(檢測)和(警報)必須達到盡早報警.建筑防火墻的一般設(shè)計目的為：限制火災(zāi)蔓延的程度,和保持建筑物的結(jié)構(gòu)的完整以及在火災(zāi)發(fā)生時保護逃生路線的安全性.為了做到這一點,特殊的消防系統(tǒng)必須按標(biāo)準(zhǔn)測試及保持特殊消防系統(tǒng)完整性的特點.消防系統(tǒng)的組成部分如探測系統(tǒng),自動滅火系統(tǒng)、防火墻的可靠性，在于提高基于設(shè)計基礎(chǔ)上的聯(lián)合演習(xí)的細節(jié)分析的投入。在安全系統(tǒng)方面,有幾個可靠性要素包括有效和能使用的可靠性，運行可靠性提供一定程度的概率,即消防系統(tǒng)在需要時運行.運行可靠性能在特定的火災(zāi)情況下利用起特點成功完成起任務(wù)的一種檢測手段。前者是系統(tǒng)組成和可靠性的評估,而后者是系統(tǒng)設(shè)計適宜性的評估.這項研究的范圍僅限于運行可靠性的評估，其主要原因是在于來自文獻資料內(nèi)容的可靠性.除了這項業(yè)務(wù)區(qū)分可靠性和性能,無條件評估的可靠性和故障估計的研究范圍在失控的火災(zāi)中列出.在該文件的后面將會提供這些條款的討論.研究范圍：這份文件中提供了關(guān)于(1)火災(zāi)探測(2)有限范圍內(nèi)的自動滅火(3)放火墻的運行可靠性和執(zhí)行可靠性的一些觀點.一般而言,火災(zāi)檢測的可靠性大都在于煙氣檢測或火災(zāi)報警系統(tǒng)。自動噴頭構(gòu)成了大部分的自動滅火的數(shù)據(jù)，放火墻包括分區(qū)放火和圍墻的完整性。應(yīng)當(dāng)指出,在某些情況下,該文獻不會超出一般"火災(zāi)探測"或"自動滅火"的范疇和要求假設(shè)具體類型消防系統(tǒng).幾項研究報告估計了火災(zāi)探測的可靠性和自動滅火系統(tǒng)計劃.然而,對被動放火系統(tǒng)如防火分區(qū)的詳細評估很少被發(fā)現(xiàn).根據(jù)有限的統(tǒng)計資料經(jīng)分析后，被用來歸納包括評估和不確定的關(guān)聯(lián)性等信息.后者的作用僅限于文獻資料在檢測和滅火時的評估.放火分區(qū)的可靠性也包括與之關(guān)聯(lián)的不可靠數(shù)據(jù).這份報告列出了與放火系統(tǒng)相關(guān)的可靠性原理.為了回顧分析和重要發(fā)展以及數(shù)據(jù)概括.在文獻檢索時被完成。該文獻中適用于噴頭、煙霧偵測系統(tǒng)可靠性的數(shù)據(jù)已經(jīng)被分析篩選。這些數(shù)據(jù)是描述防火系統(tǒng)運行可靠性在均值和95%的置信區(qū)間時的可靠性?？煽啃苑治龅脑碓谖墨I中的數(shù)據(jù)可靠性和相關(guān)分析上有很大的變化。基本上，可靠性是一種概率的估計,即一個系統(tǒng)或組成部分在一定時間內(nèi)按照設(shè)計正常運行.其組成部分在正常運行或預(yù)期壽命的時間中、這一時期是"改寫"的一個組成部分,是每次測試都發(fā)現(xiàn)是運行正常的一個時.因此,系統(tǒng)及其組成部件越經(jīng)常測試和維修保養(yǎng),他們就越為可靠.這種形式的可靠性就叫做無條件.系統(tǒng)正常運行的可靠性是無條件的概率的估計。有條件的可靠性是對所提及的兩件事情的估計，即發(fā)生火災(zāi)和消防系統(tǒng)成功運行在同一個時間內(nèi)發(fā)生?？煽啃怨烙嫴⒉徽J(rèn)為火災(zāi)發(fā)生的幾率是無條件的估計。涉及到運行可靠性的其他兩個重要概念是安全故障和危險故障.無火災(zāi)發(fā)生時,消防系統(tǒng)卻運行叫做安全故障。一個常見的例子就是一個煙霧探測器的假報警現(xiàn)象.發(fā)生火災(zāi)時而消防系統(tǒng)卻不起作用，這叫做危險故障。在這項研究中不能有效使用的概率(1-可靠性估計)稱為危險故障.火災(zāi)期間自噴系統(tǒng)不能運行或者運行系統(tǒng)不能控制或撲滅火災(zāi)都是這種類型的失誤。整個系統(tǒng)的可靠性取決于各個組成部分的可靠性及其相應(yīng)的失敗率,系統(tǒng)組成部分的相互依存性，安裝后系統(tǒng)及其組成部分在維修和測試時所出拒的評估。考慮到關(guān)鍵的可靠性時也涉及到消防系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)性能被定義為某一特定系統(tǒng)的能力，為完成其設(shè)計安裝的任務(wù)。例如：被評估為性能分離的系統(tǒng),是基于在火災(zāi)期間各個組成部分在保持建筑物的構(gòu)造和防止火災(zāi)蔓延時的作用。系統(tǒng)性能根據(jù)其各個組件控制火災(zāi)蔓延的程度來界定。性能可靠性評估所需要的數(shù)據(jù)在于，消防系統(tǒng)在一般和大規(guī)?；馂?zāi)情況下完成設(shè)計目的的程度，性能可靠性的數(shù)據(jù)通過復(fù)檢這些數(shù)據(jù)的來源。因為這些作用取決于顯示數(shù)據(jù)的內(nèi)容，因此，這不是某單方面的作用。各種類型系統(tǒng)失敗的原因通常分為幾大類：安裝錯誤，設(shè)計錯誤，制造/設(shè)備缺陷，缺乏保養(yǎng)，超過設(shè)計限額和環(huán)境因素，有幾種方法可以利用以減少失敗的概率，這些方法包括：(1)冗余設(shè)計,(2)積極監(jiān)測故障,(3)提供最簡單的系統(tǒng)(即最少的部件)為解決危險,以及(4)一個設(shè)計檢驗、測試、維修計劃.這些運行可靠性的概念都是重要的，當(dāng)運行可靠性評估在溫憲忠報道時，因為在某一分析中用到的資料，可靠性評估可能用到一個或多個上述概念，在這一范圍內(nèi)閱讀這一文獻時可酌情處理，大部分?jǐn)?shù)據(jù)是從支持這份論文的文獻中獲取得，這些文獻卻符合在無條件運行可靠性！文獻檢索文獻檢索是搜集各種類型消防系統(tǒng)可能性的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被認(rèn)為與安全計劃有關(guān)：自動滅火，自動檢測，和消防隔離。文獻檢索的目的是獲得特殊系統(tǒng)的運行可靠性評估，這些特殊系統(tǒng)中每一種類型的消防系統(tǒng)都為一般的居住物（如住宅，商業(yè)建筑和公用建筑）。信息來源包括全國火災(zāi)事故的數(shù)據(jù)資料，美國國防部安全記錄工業(yè)和住房的特殊研究，工業(yè)保險歷史記錄和檢查報告的公開文獻和試驗數(shù)據(jù)。試點工作和火災(zāi)測試結(jié)果的報告只有在火災(zāi)探測、自動滅火或者防火隔離計劃時被明確評價是被利用，測試系統(tǒng)用于資格核準(zhǔn)或列表，并且用于審查失效方式的資料，英國公布的數(shù)據(jù)也包括日本、澳大利亞和新西蘭在內(nèi)。常識多個基礎(chǔ)廣泛的研究報告指出,這份調(diào)查是關(guān)于火災(zāi)探測和滅火系統(tǒng)還有防火分區(qū)的可靠性。這些包括(1)火災(zāi)研究[1996]托比在英國(2)澳大利亞消防工程索引[消防法改革中心、1996],(3)日本東京火災(zāi)統(tǒng)計匯編[東京消防處、1997]、(四)日本研究消防系統(tǒng)根源的成果[渡邊1979].托比消防研究所致力于解決消防系統(tǒng)的可靠性和各組成部分的相互作用.德爾菲方法是一種用來揭示各個組成部分單獨使用時的可靠性估計。組成部分包括：火災(zāi)探測、報警系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)、自動排煙系統(tǒng)和被動防火（如防火隔離）。澳大利亞消防工程指導(dǎo)守則提出了工程法規(guī)依據(jù)了新的工作標(biāo)準(zhǔn)，即澳大利亞消防工程法規(guī)。在這個方法的指導(dǎo)下,為燃煙、燃燒但無火花的火焰、和燃燒又有火焰建立防火安全性能評估。消防系統(tǒng)的工作情況（即探測概率、滅火或控制火災(zāi)）完全根據(jù)各個特殊系統(tǒng)運行可靠性來預(yù)測。在這份指導(dǎo)手冊中可靠性評估來自一個專家小組而不是來自實際數(shù)據(jù)。最后，運行可靠性的數(shù)據(jù)分別在日本被兩個不同的研究小組公布，一個研究小組涉及東京從1990-1997年間的火災(zāi)事故評估[東京消防處1997].另一個研究小組涉及日本全國從早期到1978年為止的火災(zāi)事故報告評估研究[渡邊1979].表1概述了這些研究提供了可靠的估計.單獨的可靠性估計存在個別差異取決于這些估計所用的參數(shù).因為消防系統(tǒng)需要準(zhǔn)確預(yù)測未來的運行性能，從這些研究上導(dǎo)致的可靠性變化，將引起結(jié)果的顯著改變。此外，不確定性伴隨著一種單一的可靠性評估或者在這些推導(dǎo)可靠性的方法中存在某種潛在的偏見，可能限制它們在消防系統(tǒng)中研究運行可靠性或可靠性性能的指導(dǎo)作用。表1：消防系統(tǒng)運行可靠性評估的公告（成功率）由于在一般的文獻中可靠性估計的使用性有限,審查文獻是擴展了它的作用在(1)建立一個完善的原理，該原理是關(guān)于被認(rèn)為能影響可靠性的三種策略，并且(二)確定并評價關(guān)系到單獨系統(tǒng)可操作性和故障率的一定數(shù)據(jù)。自動滅火系統(tǒng)(即灑水系統(tǒng))表2概述了一些研究報告估計,評價實際火災(zāi)事故中自動灑水系統(tǒng)滅火的運行可靠性。作為一個群體,這些研究報告差異很大,在時間周期、房屋類型、和詳細程度關(guān)系到火災(zāi)的類型和灑水系統(tǒng)設(shè)計.表2所顯示的自噴系統(tǒng)的運行可靠性估計一般相對較高，而一些研究提出把火災(zāi)控制或火災(zāi)失效,作為可靠性評估的一部分,但該報告的數(shù)據(jù)卻并不一致.因此,運行可靠性假定為限噴灑操作.評估也應(yīng)顯示價值范圍，暗示不宜使用一個自噴系統(tǒng)可靠性而不注意數(shù)據(jù)的偏差和一般的從不同數(shù)據(jù)庫不確定性數(shù)據(jù)源相結(jié)合。原預(yù)算表2由可靠性估計范圍由81.13%到99.5%[泰勒][maybee,marryat].81%的偏低價值與泰勒的研究中和一些被kook估計過高的（即87.6%）的報告，這些出現(xiàn)重大偏差的數(shù)據(jù)在這些研究中使用。在這兩種研究中，發(fā)生火災(zāi)的次數(shù)十分少，并且在數(shù)據(jù)庫中不區(qū)分自動滅火系統(tǒng)和其他的滅火系統(tǒng)。最終maybee和marryat報告中的99.5%高估計反映了自噴系統(tǒng)在檢查、檢測和維修是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮陀邪缚苫?。在自噴系統(tǒng)可取得的數(shù)據(jù)中，另一個重要的限制是大部分的自噴系統(tǒng)包括記載噴水的事故。在這些研究中，很有限的事故數(shù)據(jù)也參考了快速反應(yīng)或適宜的噴水技術(shù)。在評估適宜噴水系統(tǒng)的可靠性時應(yīng)特別關(guān)注幾個因素，包括(1)允許復(fù)蓋范圍內(nèi),(2)供水能力較低,(3)在火災(zāi)中無遙控或警報系統(tǒng)的潛力很大。基于此，還有與這些技術(shù)（如維修水平）相關(guān)的其他因素可以直接影響這些類型的自噴系統(tǒng)的運行可靠性.另外，還需要解決這些問題時的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，但基于后來的觀察和一般住宅一般不太可能保持正常，一些旨在保證住宅自噴系統(tǒng)運行可靠性的東西可能被降低?；馂?zāi)探測或警報系統(tǒng)表3提供了一份關(guān)于用于住宅系統(tǒng)運行可靠性分析的概述，評估包括平均可能性和95%的置信區(qū)間都是基于HALL[1955]提供的數(shù)據(jù)所預(yù)估的。平均可靠性估計的范圍從68%至88%不等.這些標(biāo)準(zhǔn)同托比德爾菲研究所所提供的可靠性數(shù)字相一致。然而，95%的置信區(qū)間的一般范圍為66%至90%。表3：煙霧探測器的可靠性分析[HALL，1955]防火分區(qū)依靠各種類型器材的功能例如：門（包括固定器材）、墻壁、地板/天花板、滲透孔、玻璃窗、防火卷簾、防煙材料和建筑物。當(dāng)防火分區(qū)被認(rèn)為是防火計劃中的重點時，在文獻中有很少的數(shù)據(jù)認(rèn)為單個組成部分的運行作用于防火分區(qū)。單個為建筑的評估和運行可靠性在WARRIGTON的研究中和澳大利亞消防工程索引中被提到。但這些評估是完全基于專家的判斷。因此不會提供更加深入的分析。統(tǒng)計數(shù)據(jù)和不可靠估計文獻資料概括了先前部分提供的描述自動噴水系統(tǒng)和火災(zāi)探測可靠性評估的信息和數(shù)據(jù)。自動噴水系統(tǒng)可靠性的數(shù)據(jù)有幾個出處，火災(zāi)探測的可靠性評估僅來自一個會議，HALL[1944]。這個會議包括十年（1983-1992）的可靠性評估和列出了在文獻中搜到的綜合可靠性研究。這份文件的最初一個目標(biāo)是提供一個關(guān)于所研究的系統(tǒng)運行可靠性評估的預(yù)覽。為自噴系統(tǒng)和火災(zāi)探測，它基于現(xiàn)實數(shù)據(jù)做了一個統(tǒng)計分析。自動噴水系統(tǒng)分析表2中關(guān)于自動噴水系統(tǒng)可靠性分析，是根據(jù)每一種居住類型來分析的。應(yīng)當(dāng)指出，只有一個出處[MILNE，1959]提供了關(guān)于公共建筑和居住房屋的可靠性估計，并且這些早期數(shù)據(jù)沒有提供現(xiàn)代住宅噴頭技術(shù)的可靠性數(shù)據(jù)。圖1的分布直方圖列出了每一個住宅類型的可靠性估計。平均值和95%的置信區(qū)間的限制是適合一般住宅（在研究中不區(qū)分商業(yè)建筑、住宅建筑和公共建筑的類別）和商業(yè)建筑，并且適用于綜合樓（商業(yè)、公共建筑、住宅類）的可靠性評估。這些結(jié)果列在表4。圖1：自動噴水系統(tǒng)對各種住宅類型的可靠性評估關(guān)于商業(yè)建筑和公共建筑可靠性評估的平均值控制在其他住宅類型的95%置信區(qū)間內(nèi)。適宜居住和公共建筑的單個點估計，增加了一些與運行可靠性有用的東西，也增加了數(shù)據(jù)庫的容量。用18估計四個獨立的門類。然而，關(guān)于住宅和公共建筑的點估計不應(yīng)單獨使用而作出任何結(jié)論。關(guān)于商業(yè)建筑、住宅和綜合建筑的可靠性估計提供了一些有用的信息?；趯娏芟到y(tǒng)分析的可利用數(shù)據(jù)是運行的可靠性估計超過88%，如果不考慮商業(yè)建筑，噴淋系統(tǒng)的可靠性可達到92%以上。然而，判斷這種特殊的噴淋系統(tǒng)與那些評估中提到系統(tǒng)是否相似是十分重要的。商業(yè)建筑的的可靠性范圍在80%至98%，而一般建筑的為94%至98%?；馂?zāi)探測系統(tǒng)分析關(guān)于火災(zāi)探測系統(tǒng)可靠性估計的數(shù)據(jù)是全面的。這份數(shù)據(jù)跨越了十年，并且每年都做可靠性評估報告（反映在表3），它為了各種不同用途的房屋而完成。這里的分析根據(jù)房屋的用途把它們分為幾個建筑等級。每種用途的房屋得出數(shù)據(jù)后，然后計算每種房屋的可靠性估計。圖2顯示了所有煙霧探測器關(guān)于全部住宅類型的可靠性估計。圖2：煙霧探測器對各種住宅類型的可靠性估計如直方圖中所示，數(shù)據(jù)有一個雙態(tài)分布。因此，為了進一步研究兩個平均值完全不同的數(shù)據(jù)庫，進行了一個方差（變異數(shù)）分析。變異數(shù)檢測了可靠性估計的平均值和對一個給定建筑類型的可靠性影響。圖形代表性的變異數(shù)以最小二乘法的形式在圖3中體現(xiàn)。變異數(shù)影響最終結(jié)果。如圖3所示，三種住宅分類分別有不同的關(guān)于煙霧探測起的平均可靠性估計。圖4中包含的直方圖分別描述了每種住宅類型的可靠性估計。圖3：煙霧探測系統(tǒng)對各種住宅類型的可靠性分析時變異數(shù)的影響這些住宅類型分別在平均可靠性估計和95%的置信區(qū)間估計內(nèi)進行單獨分析。結(jié)果列于表5，每種類型的結(jié)果明顯不同。各種住宅類型的置信區(qū)間與自噴系統(tǒng)的可靠性估計時的置信區(qū)間不重疊。這就可能使有更多的數(shù)據(jù)用于煙霧探測器的分析，列于表5中各個住宅類型的煙霧探測器的可靠性估計完全不同，判斷非相關(guān)數(shù)據(jù)差異的原因超出了這個分析的范圍。分析中所用到的數(shù)據(jù)是在研究中描述為典型系統(tǒng)的，在公開文獻中關(guān)于噴淋系統(tǒng)和煙霧探測器可靠性的最好數(shù)據(jù)。典型數(shù)據(jù)是一種重要的依據(jù)，它用來判斷某種類型的信息是否達到這種類型的統(tǒng)計學(xué)分析。分析的結(jié)果應(yīng)該被用來做出推論，但必須在研究相關(guān)資料和測驗它們對分析系統(tǒng)中使用的特殊安全計劃的適應(yīng)性以后。然而，總體的接近代表著在解決不同消防系統(tǒng)類別的可靠性時更高的標(biāo)準(zhǔn)，包括注意報告數(shù)據(jù)中的不確定性和偏差。圖4：煙霧探測器對各種住宅類型的可靠性分析分配概要和結(jié)論一份詳細的文獻摘要和運行可靠性分析被用來關(guān)注幾個消防計劃的運行可靠性，消防計劃包括：火災(zāi)探測、自動噴水和防火分區(qū)。在這項研究中，運行可靠性被定義為消防系統(tǒng)在需要時運行的可靠性估計。這些出版物的標(biāo)準(zhǔn)不直接在評估中敘述不確定性或偏差。關(guān)于防火分區(qū)，在表1中的運行可靠性概述是它的唯一信息。在試圖解決評估中的不確定性過程中，幾個火災(zāi)的實際細節(jié)研究，煙霧探測器和自動噴水系統(tǒng)的運行性能被重新分析，并且報告數(shù)據(jù)被提取為一個更加條理的評價。沒有發(fā)現(xiàn)防火分區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)，這個評價包括利用常規(guī)統(tǒng)計方法來評價可靠性數(shù)據(jù)和運行可靠性的平均估計，還有運行可靠性達到95%的置信區(qū)間范圍。表4和表5概括了這個分析的結(jié)果。測試結(jié)果顯示，使用單一標(biāo)準(zhǔn)來評估一個消防系統(tǒng)的運行可靠性是不恰當(dāng)?shù)摹＠?，在?中對噴淋系統(tǒng)的運行可靠性評估，在商業(yè)建筑中范圍從88%至98%，同時平均估計為93%，人口數(shù)量太少（單值）為計算平均價值和住宅或公共建筑的置信區(qū)間的限制，但綜合樓計算的平均可靠性估計為9