消防系统运行可靠性的估计中英文

消防系统运行可靠性的估计RicharddW.BBukowsski：体育育，高级工程程师，瑟斯堡堡建筑及消防防研究实验室室的MST，美国医学学博士208999-86422；EdwardK.Buudnickk：体育、巴巴尔的摩休斯斯联合公司副副总裁,美国美国医医学博士212277-16522；ChristoopherF.Sccheme11，克里斯托弗弗计划1，巴尔的摩摩休斯联合公公司化学工程程师、美国医医学博士212277-16522；前言背景资料：为执行特定功能能而设计和安安装的美国消消防计划.例如,自动喷水灭灭火系统目的的在于控制或或扑灭火灾:为此:自动灭火系系统必须长开开,及能满足火火灾地所需水水量达到控制制或消灭火灾灾,火灾探测系系统是为了尽尽早提供火灾灾预警通报来来通知楼内人人员安全逃生生，并提供消防通知,使其他的消消防组成部分分开启(例如,特殊灭火系系统、排烟系系统).两种消防系系统启动(检测)和(警报)必须达到尽尽早报警.建筑防火墙墙的一般设计计目的为：限限制火灾蔓延延的程度,和保持建筑筑物的结构的完整以及及在火灾发生生时保护逃生生路线的安全全性.为了做到这这一点,特殊的消防防系统必须按按标准测试及及保持特殊消消防系统完整整性的特点.消防系统的的组成部分如如探测系统,自动灭火系系统、防火墙墙的可靠性，在在于提高基于于设计基础上上的联合演习习的细节分析析的投入。在在安全系统方方面,有几个可靠靠性要素包括括有效和能使使用的可靠性性，运行可靠性性提供一定程程度的概率,即消防系统统在需要时运运行.运行可靠性性能在特定的的火灾情况下下利用起特点点成功完成起起任务的一种种检测手段。前前者是系统组组成和可靠性性的评估,而后者是系系统设计适宜宜性的评估.这项研究的范围围仅限于运行行可靠性的评评估，其主要要原因是在于于来自文献资资料内容的可可靠性.除了这项业业务区分可靠靠性和性能,无条件评估估的可靠性和和故障估计的的研究范围在在失控的火灾灾中列出.在该文件的的后面将会提提供这些条款款的讨论.研究范围：这份文件中提供供了关于(1)火灾探测(2)有限范围内内的自动灭火火(3)放火墙的运运行可靠性和和执行可靠性性的一些观点点.一般而言,火灾检测的的可靠性大都都在于烟气检检测或火灾报报警系统。自自动喷头构成成了大部分的的自动灭火的的数据，放火火墙包括分区区放火和围墙墙的完整性。应应当指出,在某些情况况下,该文献不会会超出一般"火灾探测"或"自动灭火"的范畴和要要求假设具体体类型消防系系统.几项研究报告估估计了火灾探探测的可靠性性和自动灭火火系统计划.然而,对被动放火火系统如防火火分区的详细细评估很少被被发现.根据有限的的统计资料经经分析后，被被用来归纳包包括评估和不不确定的关联联性等信息.后者的作用用仅限于文献献资料在检测测和灭火时的的评估.放火分区的的可靠性也包包括与之关联联的不可靠数数据.这份报告列出了了与放火系统统相关的可靠靠性原理.为了回顾分分析和重要发发展以及数据据概括.在文献检索索时被完成。该该文献中适用用于喷头、烟烟雾侦测系统统可靠性的数数据已经被分分析筛选。这这些数据是描描述防火系统统运行可靠性性在均值和95%的置信区间间时的可靠性性。可靠性分析的原原理在文献中的数据据可靠性和相相关分析上有有很大的变化化。基本上，可可靠性是一种种概率的估计计,即一个系统统或组成部分分在一定时间间内按照设计计正常运行.其组成部分分在正常运行行或预期寿命命的时间中、这一时期是"改写"的一个组成成部分,是每次测试试都发现是运运行正常的一一个时.因此,系统及其组组成部件越经经常测试和维维修保养,他们就越为为可靠.这种形式的的可靠性就叫叫做无条件.系统正常运行的的可靠性是无无条件的概率率的估计。有有条件的可靠靠性是对所提提及的两件事事情的估计，即即发生火灾和和消防系统成成功运行在同同一个时间内内发生。可靠靠性估计并不不认为火灾发发生的几率是是无条件的估估计。涉及到运行可靠靠性的其他两两个重要概念念是安全故障障和危险故障障.无火灾发生生时,消防系统却却运行叫做安安全故障。一一个常见的例例子就是一个个烟雾探测器器的假报警现现象.发生火灾时时而消防系统统却不起作用用，这叫做危危险故障。在在这项研究中中不能有效使使用的概率(1-可靠性估计)称为危险故故障.火灾期间自自喷系统不能能运行或者运运行系统不能能控制或扑灭灭火灾都是这这种类型的失失误。整个系统的可靠靠性取决于各各个组成部分分的可靠性及及其相应的失失败率,系统组成部部分的相互依依存性，安装装后系统及其其组成部分在在维修和测试试时所出拒的的评估。考虑虑到关键的可可靠性时也涉涉及到消防系系统的性能。系系统性能被定定义为某一特特定系统的能能力，为完成成其设计安装装的任务。例例如：被评估估为性能分离离的系统,是基于在火火灾期间各个个组成部分在在保持建筑物物的构造和防防止火灾蔓延延时的作用。系系统性能根据据其各个组件件控制火灾蔓蔓延的程度来来界定。性能可靠性评估估所需要的数数据在于，消消防系统在一一般和大规模模火灾情况下下完成设计目目的的程度，性性能可靠性的的数据通过复复检这些数据据的来源。因因为这些作用用取决于显示示数据的内容容，因此，这这不是某单方方面的作用。各各种类型系统统失败的原因因通常分为几几大类：安装装错误，设计计错误，制造造/设备缺陷，缺缺乏保养，超超过设计限额额和环境因素素，有几种方方法可以利用用以减少失败败的概率，这这些方法包括括：(1)冗余设计,(2)积极监测故故障,(3)提供最简单单的系统(即最少的部部件)为解决危险,以及(4)一个设计检检验、测试、维维修计划.这些运行可靠性性的概念都是是重要的，当当运行可靠性性评估在温宪宪忠报道时，因因为在某一分分析中用到的的资料，可靠靠性评估可能能用到一个或或多个上述概概念，在这一一范围内阅读读这一文献时时可酌情处理理，大部分数数据是从支持持这份论文的的文献中获取取得，这些文文献却符合在在无条件运行行可靠性！文献检索文献检索是搜集集各种类型消消防系统可能能性的数据，这这些数据被认认为与安全计计划有关：自自动灭火，自自动检测，和和消防隔离。文文献检索的目目的是获得特特殊系统的运运行可靠性评评估，这些特特殊系统中每每一种类型的的消防系统都都为一般的居居住物（如住住宅，商业建建筑和公用建建筑）。信息来源包括全全国火灾事故故的数据资料料，美国国防防部安全记录录工业和住房房的特殊研究究，工业保险险历史记录和和检查报告的的公开文献和和试验数据。试试点工作和火火灾测试结果果的报告只有有在火灾探测测、自动灭火火或者防火隔隔离计划时被被明确评价是是被利用，测测试系统用于于资格核准或或列表，并且且用于审查失失效方式的资资料，英国公公布的数据也也包括日本、澳澳大利亚和新新西兰在内。常识多个基础广泛的的研究报告指指出,这份调查是是关于火灾探探测和灭火系系统还有防火火分区的可靠靠性。这些包包括(1)火灾研究[19966]托比在英国(2)澳大利亚消消防工程索引引[消防法改革革中心、1996]],(3)日本东京火火灾统计汇编编[东京消防处处、1997]、(四)日本研究消消防系统根源源的成果[渡边1979]].托比消防研究所所致力于解决决消防系统的的可靠性和各各组成部分的的相互作用.德尔菲方法法是一种用来来揭示各个组组成部分单独独使用时的可可靠性估计。组组成部分包括括：火灾探测测、报警系统统、灭火系统统、自动排烟烟系统和被动动防火（如防防火隔离）。澳大利亚消防工工程指导守则则提出了工程程法规依据了了新的工作标标准，即澳大大利亚消防工工程法规。在在这个方法的的指导下,为燃烟、燃燃烧但无火花花的火焰、和和燃烧又有火火焰建立防火火安全性能评评估。消防系系统的工作情情况（即探测测概率、灭火火或控制火灾灾）完全根据据各个特殊系系统运行可靠靠性来预测。在在这份指导手手册中可靠性性评估来自一一个专家小组组而不是来自自实际数据。最最后，运行可可靠性的数据据分别在日本本被两个不同同的研究小组组公布，一个个研究小组涉涉及东京从1990--1997年间的火灾灾事故评估[东京消防处1997]].另一个研究究小组涉及日日本全国从早早期到1978年为止的火火灾事故报告告评估研究[渡边19799].表1概述了这些些研究提供了了可靠的估计计.单独的可靠靠性估计存在在个别差异取取决于这些估估计所用的参参数.因为消防系系统需要准确确预测未来的的运行性能，从从这些研究上上导致的可靠靠性变化，将将引起结果的的显著改变。此此外，不确定定性伴随着一一种单一的可可靠性评估或或者在这些推推导可靠性的的方法中存在在某种潜在的的偏见，可能能限制它们在在消防系统中中研究运行可可靠性或可靠靠性性能的指指导作用。表1：消防系统统运行可靠性性评估的公告告（成功率）由于在一般的文文献中可靠性性估计的使用用性有限,审查文献是是扩展了它的的作用在(1)建立一个完完善的原理，该该原理是关于于被认为能影影响可靠性的的三种策略，并并且(二)确定并评价价关系到单独独系统可操作作性和故障率率的一定数据据。自动灭火系统((即洒水系统)表2概述了一些些研究报告估估计,评价实际火火灾事故中自自动洒水系统统灭火的运行行可靠性。作作为一个群体体,这些研究报报告差异很大大,在时间周期期、房屋类型型、和详细程度度关系到火灾灾的类型和洒洒水系统设计计.表2所显示的自自喷系统的运运行可靠性估估计一般相对对较高，而一一些研究提出出把火灾控制制或火灾失效效,作为可靠性性评估的一部部分,但该报告的的数据却并不不一致.因此,运行可靠性性假定为限喷喷洒操作.评估也应显显示价值范围围，暗示不宜宜使用一个自自喷系统可靠靠性而不注意意数据的偏差差和一般的从从不同数据库库不确定性数数据源相结合合。原预算表2由可可靠性估计范范围由81.133%到99.5%%[泰勒][mayybee,mmarryaat].811%的偏低价值值与泰勒的研研究中和一些些被kook估计过高的的（即87.6%）的报告，这这些出现重大大偏差的数据据在这些研究究中使用。在在这两种研究究中，发生火火灾的次数十十分少，并且且在数据库中中不区分自动动灭火系统和和其他的灭火火系统。最终终maybeee和marryyat报告中的99.5%高估计反映映了自喷系统统在检查、检检测和维修是是严谨的和有有案可稽的。在自喷系统可取取得的数据中中，另一个重重要的限制是是大部分的自自喷系统包括括记载喷水的的事故。在这这些研究中，很很有限的事故故数据也参考考了快速反应应或适宜的喷喷水技术。在在评估适宜喷喷水系统的可可靠性时应特特别关注几个个因素，包括括(1)允许复盖范范围内,(2)供水能力较较低,(3)在火灾中无无遥控或警报报系统的潜力力很大。基于于此，还有与与这些技术（如如维修水平）相相关的其他因因素可以直接接影响这些类类型的自喷系系统的运行可可靠性.另外，还需需要解决这些些问题时的系系统数据，但但基于后来的的观察和一般般住宅一般不不太可能保持持正常，一些些旨在保证住住宅自喷系统统运行可靠性性的东西可能能被降低。火灾探测或警报报系统表3提供了一份份关于用于住住宅系统运行行可靠性分析析的概述，评评估包括平均均可能性和95%的置信区间间都是基于HALL[[1955]]提供的数据据所预估的。平平均可靠性估估计的范围从从68%至88%不等.这些标准同同托比德尔菲菲研究所所提提供的可靠性性数字相一致致。然而，95%的置信区间间的一般范围围为66%至90%。表3：烟雾探测测器的可靠性性分析[HALL，1955]]防火分区依靠各各种类型器材材的功能例如如：门（包括括固定器材）、墙墙壁、地板/天花板、渗渗透孔、玻璃璃窗、防火卷卷帘、防烟材材料和建筑物物。当防火分分区被认为是是防火计划中中的重点时，在在文献中有很很少的数据认认为单个组成成部分的运行行作用于防火火分区。单个个为建筑的评评估和运行可可靠性在WARRIIGTON的研究中和和澳大利亚消消防工程索引引中被提到。但但这些评估是是完全基于专专家的判断。因因此不会提供供更加深入的的分析。统计数据和不可可靠估计文献资料概括了了先前部分提提供的描述自自动喷水系统统和火灾探测测可靠性评估估的信息和数数据。自动喷喷水系统可靠靠性的数据有有几个出处，火火灾探测的可可靠性评估仅仅来自一个会会议，HALL[[1944]]。这个会议议包括十年（1983--1992）的可靠性性评估和列出出了在文献中中搜到的综合合可靠性研究究。这份文件件的最初一个个目标是提供供一个关于所所研究的系统统运行可靠性性评估的预览览。为自喷系统统和火灾探测测，它基于现现实数据做了了一个统计分分析。自动喷水系统分分析表2中关于自动动喷水系统可可靠性分析，是是根据每一种种居住类型来来分析的。应应当指出，只只有一个出处处[MILNNE，1959]提供了关于于公共建筑和和居住房屋的的可靠性估计计，并且这些些早期数据没没有提供现代代住宅喷头技技术的可靠性性数据。图1的分布直方方图列出了每每一个住宅类类型的可靠性性估计。平均均值和95%的置信区间间的限制是适适合一般住宅宅（在研究中中不区分商业业建筑、住宅宅建筑和公共共建筑的类别别）和商业建建筑，并且适适用于综合楼楼（商业、公公共建筑、住住宅类）的可可靠性评估。这这些结果列在在表4。图1：自动喷水水系统对各种种住宅类型的的可靠性评估估关于商业建筑和和公共建筑可可靠性评估的的平均值控制制在其他住宅宅类型的95%置信区间内内。适宜居住住和公共建筑筑的单个点估估计，增加了了一些与运行行可靠性有用用的东西，也也增加了数据据库的容量。用18估计四个独立的门类。然而，关于住宅和公共建筑的点估计不应单独使用而作出任何结论。关于商业建筑、住住宅和综合建建筑的可靠性性估计提供了了一些有用的的信息。基于于对喷淋系统统分析的可利利用数据是运运行的可靠性性估计超过88%，如果不考考虑商业建筑筑，喷淋系统统的可靠性可可达到92%以上。然而而，判断这种种特殊的喷淋淋系统与那些些评估中提到到系统是否相相似是十分重重要的。商业业建筑的的可可靠性范围在在80%至98%，而一般建建筑的为94%至98%。火灾探测系统分分析关于火灾探测系系统可靠性估估计的数据是是全面的。这这份数据跨越越了十年，并并且每年都做做可靠性评估估报告（反映映在表3），它为了了各种不同用用途的房屋而而完成。这里里的分析根据据房屋的用途途把它们分为为几个建筑等等级。每种用用途的房屋得得出数据后，然然后计算每种种房屋的可靠靠性估计。图图2显示了所有有烟雾探测器器关于全部住住宅类型的可可靠性估计。图2：烟雾探测测器对各种住住宅类型的可可靠性估计如直方图中所示示，数据有一一个双态分布布。因此，为为了进一步研研究两个平均均值完全不同同的数据库，进进行了一个方方差（变异数数）分析。变变异数检测了了可靠性估计计的平均值和和对一个给定定建筑类型的的可靠性影响响。图形代表表性的变异数数以最小二乘乘法的形式在在图3中体现。变异数影响最终终结果。如图图3所示，三种种住宅分类分分别有不同的的关于烟雾探探测起的平均均可靠性估计计。图4中包含的直直方图分别描描述了每种住住宅类型的可可靠性估计。图3：烟雾探测测系统对各种种住宅类型的的可靠性分析析时变异数的的影响这些住宅类型分分别在平均可可靠性估计和和95%的置信区间间估计内进行行单独分析。结结果列于表5，每种类型型的结果明显显不同。各种种住宅类型的的置信区间与与自喷系统的的可靠性估计计时的置信区区间不重叠。这这就可能使有有更多的数据据用于烟雾探探测器的分析析，列于表5中各个住宅宅类型的烟雾雾探测器的可可靠性估计完完全不同，判判断非相关数数据差异的原原因超出了这这个分析的范范围。分析中所用到的的数据是在研研究中描述为为典型系统的的，在公开文文献中关于喷喷淋系统和烟烟雾探测器可可靠性的最好好数据。典型型数据是一种种重要的依据据，它用来判判断某种类型型的信息是否否达到这种类类型的统计学学分析。分析析的结果应该该被用来做出出推论，但必必须在研究相相关资料和测测验它们对分分析系统中使使用的特殊安安全计划的适适应性以后。然然而，总体的的接近代表着着在解决不同同消防系统类类别的可靠性性时更高的标标准，包括注注意报告数据据中的不确定定性和偏差。图4：烟雾雾探测器对各各种住宅类型型的可靠性分分析分配概要和结论一份详细的文献献摘要和运行行可靠性分析析被用来关注注几个消防计计划的运行可可靠性，消防防计划包括：：火灾探测、自自动喷水和防防火分区。在在这项研究中中，运行可靠靠性被定义为为消防系统在在需要时运行行的可靠性估估计。这些出出版物的标准准不直接在评评估中叙述不不确定性或偏偏差。关于防防火分区，在在表1中的运行可可靠性概述是是它的唯一信信息。在试图解决评估估中的不确定定性过程中，几几个火灾的实实际细节研究究，烟雾探测测器和自动喷喷水系统的运运行性能被重重新分析，并并且报告数据据被提取为一一个更加条理理的评价。没没有发现防火火分区的相关关数据，这个个评价包括利利用常规统计计方法来评价价可靠性数据据和运行可靠靠性的平均估估计，还有运运行可靠性达达到95%的置信区间间范围。表4和表5概括了这个个分析的结果果。测试结果显示，使使用单一标准准来评估一个个消防系统的的运行可靠性性是不恰当的的。例如，在在表4中对喷淋系系统的运行可可靠性评估，在在商业建筑中中范围从88%至98%，同时平均均估计为93%，人口数量量太少（单值值）为计算平平均价值和住住宅或公共建建筑的置信区区间的限制，但但综合楼计算算的平均可靠靠性估