艦船消防聯(lián)動控制系統(tǒng)可靠性關(guān)鍵技術(shù)研究

鄭珊珊，趙 淼，陳國鋒

(1. 中國船舶集團(tuán)有限公司第七二六研究所，上海 201108；2. 武漢第二船舶設(shè)計(jì)研究所，湖北 武漢 430205)

0 引 言

為了適應(yīng)海軍戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和武器裝備快速發(fā)展需求，國家著眼于實(shí)戰(zhàn)化需求的艦船裝備建設(shè)，對艦船裝備自身的功能特性有更高的要求，同時強(qiáng)調(diào)裝備的可靠性。艦船裝備功能特性決定了其基本功能屬性，而可靠性決定了艦船裝備功能特性能否持久發(fā)揮，是決定艦船裝備可靠、頂用、易于維修保障、提高綜合作戰(zhàn)效能以及降低壽命周期費(fèi)用的關(guān)鍵因素。

艦船消防系統(tǒng)是保證艦船火災(zāi)安全性的重要保障，是艦船綜合保障系統(tǒng)中的重要組成部分，其系統(tǒng)的完備性對艦船可否執(zhí)行任務(wù)具有決定權(quán)。艦船內(nèi)空間狹小，電氣設(shè)備眾多，存在大量易燃易爆物，一旦發(fā)生火災(zāi)，需啟動消防聯(lián)動控制系統(tǒng)實(shí)施滅火控制，減少災(zāi)害擴(kuò)散和蔓延。因此消防聯(lián)動控制系統(tǒng)的可靠性對于滅火控制起到至關(guān)重要的作用。

目前，隨著大量新裝備的服役，裝備的可靠性成為海軍裝備面臨的突出問題，消防聯(lián)動控制系統(tǒng)作為消防系統(tǒng)的關(guān)鍵子系統(tǒng)，同面臨受著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。由于實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練的增多，艦船在運(yùn)行過程中發(fā)生火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大幅增加，同時我國艦船裝備可靠性工作尚處于發(fā)展階段，可靠性投入不足、可靠性工作基礎(chǔ)薄弱以及可靠性設(shè)計(jì)與研制工作融合度不夠等問題均會導(dǎo)致系統(tǒng)整體可靠性問題的出現(xiàn)。解決可靠性問題首先從設(shè)計(jì)出發(fā)，破除現(xiàn)有通用質(zhì)量特性與型號設(shè)計(jì)結(jié)合不緊密的問題，形成六性綜合設(shè)計(jì)體系，即從可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性不同側(cè)重點(diǎn)開展設(shè)計(jì)工作，達(dá)到提升裝備質(zhì)量和可靠性的目的[1]。

現(xiàn)有消防聯(lián)動控制系統(tǒng)側(cè)重于功能實(shí)現(xiàn)，面對新形勢下對于可靠性要求的提高，需進(jìn)一步分析現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)計(jì)短板，結(jié)合艦船消防聯(lián)動控制的特點(diǎn)，在滿足基本控制要求的基礎(chǔ)上，運(yùn)用六性綜合設(shè)計(jì)體系等相關(guān)設(shè)計(jì)理論開展消防聯(lián)動控制系統(tǒng)可靠性關(guān)鍵技術(shù)研究，達(dá)到提升消防聯(lián)動控制可靠性的目的，從而保障艦船的火災(zāi)安全性，提高艦船生命力[2]。

1 消防聯(lián)動控制系統(tǒng)可靠性分析

本文關(guān)于消防聯(lián)動控制可靠性的研究，是廣義的可靠性，表示可靠性系統(tǒng)工程，即經(jīng)常提到的六性設(shè)計(jì)，是采用可靠性、維修性、測試性、安全性、保障性、環(huán)境適應(yīng)性相關(guān)的設(shè)計(jì)理論和方法。采用六性設(shè)計(jì)在不同層面上均能夠提高系統(tǒng)和裝備可靠性，而且?guī)醉?xiàng)之間看似相互獨(dú)立，其實(shí)是相互影響相互促進(jìn)。維修性好則維修時間短，設(shè)備正常工作時間就長，可靠性必然好，測試性好則故障檢測時間和故障檢測率就高，故障的排除時間就短，系統(tǒng)的維修性、可靠性也得到提升，安全性設(shè)計(jì)、保障性設(shè)計(jì)便于操作、使用，誤操作概率降低同樣能夠保障可靠性大大提升[3–4]。因此，需將六性設(shè)計(jì)相結(jié)合，多角度分析提高可靠性的技術(shù)方法和措施。廣義可靠性工程的內(nèi)涵及相互關(guān)系[5]如圖1 所示。

圖1 可靠性工程的內(nèi)涵及相互關(guān)系Fig. 1 Connotation and relationship of reliability engineer

本文對于消防聯(lián)動控制系統(tǒng)可靠性關(guān)鍵技術(shù)研究的總體思路為采用故障模式影響分析（FMEA）定位系統(tǒng)可靠性薄弱環(huán)節(jié)，并針對薄弱環(huán)節(jié)采用六性設(shè)計(jì)方法提高系統(tǒng)整體可靠性，對涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究和探討[6]。消防聯(lián)動控制系統(tǒng)作為消防系統(tǒng)重要的組成部分，當(dāng)艦船發(fā)生火災(zāi)時，通過啟動該系統(tǒng)實(shí)施滅火聯(lián)動控制，達(dá)到抑制火情的目的。圖2 為典型消防聯(lián)動控制系統(tǒng)組成原理圖，系統(tǒng)由綜合消防監(jiān)控臺作為集中控制單元。同時設(shè)置4 個區(qū)域控制單元，每個區(qū)域控制單元負(fù)責(zé)本保護(hù)區(qū)的滅火聯(lián)動控制。該控制實(shí)現(xiàn)了集中控制和分布式控制，同時圖中3 個氣體區(qū)域控制單元的消防聯(lián)動控制器之間通過控制互聯(lián)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制。各控制器之間通過消防信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)通信。圖3 為系統(tǒng)任務(wù)可靠性框圖。依據(jù)可靠性框圖開展故障模式分析，提出預(yù)防補(bǔ)償措施，以提高系統(tǒng)可靠性。

圖2 消防聯(lián)動控制系統(tǒng)組成原理圖Fig. 2 Design principle of multipoint control of automatic control system for fire protection

圖3 消防聯(lián)動控制系統(tǒng)任務(wù)可靠性框圖Fig. 3 Basic reliability block diagram of automatic control system for fire protection

通過故障模式影響分析，現(xiàn)有消防聯(lián)動控制系統(tǒng)在保證系統(tǒng)基本可靠性和任務(wù)可靠性的基礎(chǔ)上，仍存在一些薄弱環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在以下方面：

1）現(xiàn)有系統(tǒng)手動控制驅(qū)動單元及相關(guān)組件為非標(biāo)準(zhǔn)化部件，由于不同項(xiàng)目規(guī)模及保護(hù)部位數(shù)量的不同，主要采用定制化設(shè)計(jì)，硬件在不同項(xiàng)目之間無法通用，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)效率低、成本高、周期長。而實(shí)質(zhì)上，項(xiàng)目之間除了規(guī)模的不同，其功能特性基本相同，因此可通過標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品互換性和通用化程度，降低項(xiàng)目工程化復(fù)雜度。

2）現(xiàn)有系統(tǒng)對于控制線路的完好性缺少監(jiān)測手段，當(dāng)出現(xiàn)線路開路、短路或者接地故障時，無法及時發(fā)現(xiàn)故障，而火災(zāi)的發(fā)生具有偶然性，線路故障的發(fā)生也具有不確定性，缺少監(jiān)測手段無法保證第一時間發(fā)現(xiàn)故障并采取修復(fù)措施。針對該問題增加線路診斷功能，提高系統(tǒng)手動控制線路的故障檢測率和故障定位能力，達(dá)到提升系統(tǒng)可靠性的作用。

3）手動滅火聯(lián)動控制需人工介入，人的因素可能導(dǎo)致誤操作誤動作的發(fā)生。因此需加強(qiáng)手動控制安全性設(shè)計(jì)，尤其是氣體釋放的安全性設(shè)計(jì)，防止誤操作誤釋放問題的發(fā)生?，F(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)置了基本的手動控制互鎖，隨著系統(tǒng)升級換代同時結(jié)合系統(tǒng)使用情況，需進(jìn)一步加強(qiáng)手動控制安全性設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)的控制安全性。

4）手動滅火控制操作相對復(fù)雜，操作人員需具備較高的熟練度和專業(yè)知識，及較高的心理素質(zhì)。針對系統(tǒng)的使用特點(diǎn)，需考慮使用過程中人的緊張情緒造成誤操作或延遲操作而導(dǎo)致滅火失敗的情況。增加手動控制輔助決策功能來指導(dǎo)人員操作，提高操作正確性能夠進(jìn)一步保證系統(tǒng)使用階段的可靠性。

基于上述分析，提煉出4 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)開展總體研究，主要包含消防聯(lián)動控制器通用化模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)、控制線路故障診斷技術(shù)、氣體釋放安全防護(hù)技術(shù)、消防聯(lián)動控制輔助決策技術(shù)。圖4 為本文關(guān)于消防聯(lián)動控制系統(tǒng)可靠性關(guān)鍵技術(shù)架構(gòu)，相關(guān)設(shè)計(jì)方法均能夠?yàn)橄到y(tǒng)可靠性的提升發(fā)揮作用。同時也印證了可靠性系統(tǒng)工程理論，六性設(shè)計(jì)在不同層面均能夠提升系統(tǒng)可靠性，而且之間是相互影響相互促進(jìn)的關(guān)系[7]。

圖4 消防聯(lián)動控制系統(tǒng)可靠性關(guān)鍵技術(shù)架構(gòu)Fig. 4 Reliability key technology block diagram of automatic control system for fire protection

2 消防聯(lián)動控制系統(tǒng)可靠性關(guān)鍵技術(shù)

2.1 消防聯(lián)動控制器通用化模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)

消防聯(lián)動控制器在總體架構(gòu)上采用通用化模塊化可擴(kuò)展的設(shè)計(jì)思想。依據(jù)GB4717《火災(zāi)報(bào)警控制器》、GB16806《消防聯(lián)動控制系統(tǒng)》和CB20016-2018《艦船火災(zāi)報(bào)警控制器規(guī)范》功能要求[8–9]，控制器整體架構(gòu)主要由主CPU、電源、回路卡、液晶顯示操作面板、若干控制輸出模塊、若干容器閥監(jiān)控模塊、若干輔助決策模塊、通信模塊、信息記錄模塊組成。圖5為消防聯(lián)動控制器通用化模塊化設(shè)計(jì)原理圖。其中，主CPU、液晶顯示操作面板和電源是控制器的基本配置，主要實(shí)現(xiàn)信息處理及顯示功能?；芈吠ㄐ趴ㄖ饕?fù)責(zé)總線通信實(shí)現(xiàn)二總線自動消防聯(lián)動控制功能。對于手動聯(lián)動控制功能主要配置了控制輸出模塊、容器閥監(jiān)控模塊、輔助決策模塊。其中控制輸出模塊主要實(shí)現(xiàn)對各類控制部件的啟動控制，并提供控制驅(qū)動和控制線路故障監(jiān)測，容器閥監(jiān)控模塊主要實(shí)現(xiàn)對氣體容器閥相關(guān)的控制，同時設(shè)計(jì)氣體釋放安全防護(hù)相關(guān)電路，保證氣體釋放的安全性和可靠性。輔助決策模塊主要實(shí)現(xiàn)對滅火操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作提示功能，3 類模塊均設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)模塊，可根據(jù)被控對象的數(shù)量和功能需求進(jìn)行各類模塊的疊加擴(kuò)展使用。通用化模塊化設(shè)計(jì)能在維修過程中快速隔離故障模塊，便于模塊更換，減少維修時間，同時便于控制擴(kuò)展，滿足項(xiàng)目個性化設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，最大限度地縮短項(xiàng)目周期，降低成本[10 – 11]。

圖5 消防聯(lián)動控制器通用化模塊化設(shè)計(jì)原理圖Fig. 5 General modular design framework of automatic controller for fire protection

2.2 控制線路故障診斷技術(shù)

在系統(tǒng)研制過程中完善可測試性設(shè)計(jì)（ Design F Testability, DFT）。常用的有邊界掃描（Boundary Scan,BS）技術(shù)和機(jī)內(nèi)測試（Built-In Test, BIT）技術(shù)。其中控制線路故障診斷技術(shù)屬于BIT 技術(shù)。目的在于提高系統(tǒng)和裝備的戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性，該技術(shù)最容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作過程中的實(shí)時監(jiān)視，從而能夠保證系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮[12]。

圖6 為控制線路故障診斷技術(shù)電路原理圖。控制線路為5 V 供電，進(jìn)入故障檢測狀態(tài)，控制線路會有一個小電流信號通過[13]。R1為檢測電阻，該電阻值選取一般與控制線路的線阻阻值相當(dāng)，功率滿足使用要求。D1為線路故障診斷單元，其中采樣電路會定時采樣（一般可設(shè)置為1 h 采樣或者若干小時采樣）檢測點(diǎn)1～檢測點(diǎn)8 的電壓值，并通過A/D 轉(zhuǎn)換送給微處理器進(jìn)行判斷。其中檢測電阻R1～R8與線阻實(shí)現(xiàn)了線路分壓，正常線路沒有開路和對地短路時，由于檢測電阻與線阻阻值相當(dāng)，因此檢測點(diǎn)約分得5 V 電壓的一半，即在2.2～2.8 V；當(dāng)線路出現(xiàn)開路故障，比如線纜斷接或者沒有連接被控消防部件時，由于檢測電路無法形成回路，因此線路沒有電流，檢測點(diǎn)電壓即為5 V 電壓。通過上述2 種電壓值的判斷即可診斷出控制線路正常和控制線路開路2 種狀態(tài)，對于對地短路故障通過對地電路檢測電路來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)對地電阻值小于設(shè)置的47 K 時，即判斷檢測線路出現(xiàn)了對地短路故障。一旦檢測到故障信息，控制輸出模塊會通過內(nèi)網(wǎng)將信息發(fā)送給主CPU 進(jìn)行進(jìn)一步的信息處理后實(shí)現(xiàn)報(bào)警和顯示。當(dāng)手動開關(guān)動作時，一般是處于要啟動滅火聯(lián)動控制的狀態(tài)，切換至24 V 供電，采用5 V 和24 V供電轉(zhuǎn)換，避免只采用24 V 供電，控制線路診斷過程中的誤動作發(fā)生，保證了設(shè)備穩(wěn)定可靠工作。本設(shè)計(jì)能夠定時檢測控制線路正常、開路和對地短路狀態(tài)，并發(fā)送故障信號給主CPU 進(jìn)行報(bào)警和顯示。該故障診斷方法不影響直線手動聯(lián)動控制，為消防聯(lián)動控制功能完好提供了安全保障[14]。

圖6 控制線路故障自診斷電路原理圖Fig. 6 Schematic diagram of control line fault diagnosis circuit

2.3 氣體釋放安全防護(hù)技術(shù)

氣體釋放安全防護(hù)技術(shù)主要通過提高系統(tǒng)運(yùn)行和使用中的安全性來達(dá)到提高可靠性的目的。在原有控制互鎖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，增加了控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)防誤操設(shè)計(jì)、手自動控制去耦合設(shè)計(jì)、冗余延時供電設(shè)計(jì)等技術(shù)手段，保證對氣體滅火聯(lián)動控制高可靠性的設(shè)計(jì)要求。

容器閥控制可通過自動和手動控制來實(shí)現(xiàn)。圖7為容器閥自動控制安全防護(hù)電路原理圖，主要設(shè)計(jì)自動控制冗余延時供電。在自動狀態(tài)下，需啟動自動啟動執(zhí)行裝置，通過聯(lián)動控制邏輯軟件發(fā)送控制指令，啟動相應(yīng)的被控部件實(shí)現(xiàn)滅火劑釋放。為保證滅火狀態(tài)下滅火劑釋放同時防止監(jiān)視狀態(tài)下氣體誤釋放，在容器閥自動控制供電方面開展技術(shù)研究。圖7 倒計(jì)時電路中D2和D3實(shí)現(xiàn)容器閥供電的雙路延時功能，在延時過程中，均可通過操作緊急停止執(zhí)行裝置停止對容器閥供電的延時程序，取消供電。同時對于延時啟動增加了主CPU 發(fā)送的啟動確認(rèn)信號，只有在真正火警發(fā)生時才會發(fā)送該信號給倒計(jì)時電路，進(jìn)行正常的延時供電，否則即便按下自動啟動執(zhí)行裝置也不會完成延時供電。

圖7 容器閥自動控制安全防護(hù)電路原理圖Fig. 7 Schematic diagram of automatic comtrol safety protection circuit of container valve

圖8 為容器閥手動控制誤釋放安全防護(hù)電路原理圖，手動直線控制方式下，所有手動控制執(zhí)行裝置均采用瞬態(tài)執(zhí)行裝置，防止極端狀態(tài)下機(jī)械結(jié)構(gòu)未復(fù)位而設(shè)備重新啟動導(dǎo)致氣體誤釋放情況的發(fā)生；同時將自動控制線路與手動控制線路徹底隔離，實(shí)現(xiàn)手動控制和自動控制的完全獨(dú)立和冗余設(shè)計(jì)；采取檢測控制線路電流的方法來判定氣瓶狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法，解決了現(xiàn)有系統(tǒng)無法直接獲取氣瓶狀態(tài)的問題，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過按鈕采樣和單純檢測電壓作為判定氣瓶狀態(tài)的方法可能會造成對氣瓶真實(shí)狀態(tài)的誤判[15–16]。

2.4 消防聯(lián)動控制輔助決策技術(shù)

消防聯(lián)動控制輔助決策技術(shù)屬于與保障性有關(guān)的設(shè)計(jì)特性，使得裝備便于操作、檢測和維修。對于保障資源角度的保障性設(shè)計(jì)內(nèi)容不在本次研究范圍內(nèi)[17]。

消防聯(lián)動控制輔助決策技術(shù)能夠引導(dǎo)操作人員準(zhǔn)確把握滅火流程和操作正確性。圖9 為消防聯(lián)動控制輔助決策技術(shù)設(shè)計(jì)原理圖。輔助決策模塊可以根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求進(jìn)行串聯(lián)擴(kuò)展。并口輸入主要接入消防聯(lián)動控制器中的各類消防設(shè)施狀態(tài)反饋端，用來采樣消防設(shè)施的狀態(tài)。并口輸出主要接入消防聯(lián)動控制器的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)指示燈端，通過預(yù)設(shè)邏輯判斷，由軟件控制輸指示燈的閃滅來指導(dǎo)人員操作實(shí)現(xiàn)輔助決策。

圖9 消防聯(lián)動控制輔助決策技術(shù)設(shè)計(jì)原理圖Fig. 9 Principle block diagram of intelligent decision making technology of automatic control for fire protection

該輔助決策軟件設(shè)計(jì)采用底層軟件和二次開發(fā)配置數(shù)據(jù)相結(jié)合的通用化模塊化設(shè)計(jì)方法。底層軟件上電會判斷每塊裝置的物理地址，區(qū)分出物理地址為1 和非1 的裝置，物理地址為1 的裝置會讀取初始輸入條件和輸出聯(lián)動配置數(shù)據(jù)，并通過CAN 中斷和串口中斷接收回路設(shè)備的地址事件信息，與前一次回路設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行比較，如果有變化將對應(yīng)輸入條件配置數(shù)據(jù)狀態(tài)標(biāo)志設(shè)置為“激活”或者“恢復(fù)”。物理地址非1 的裝置會通過并口采樣控制部件操作信息通過CAN 總線發(fā)送給物理地址為1 的裝置，上述輸入信息會作為輸入判據(jù)與輸入條件配置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，通過比較找到滿足輸入條件配置數(shù)據(jù)相對應(yīng)的輸出聯(lián)動配置數(shù)據(jù)，將得到的輸出聯(lián)動配置數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成各裝置輸出端口執(zhí)行命令后采用定時器中斷巡檢的方式分別發(fā)送給非1 裝置執(zhí)行聯(lián)動指令。輸入條件的變化會實(shí)時通過中斷和采樣的方式獲得并不斷的與之前的狀態(tài)進(jìn)行比較，如果沒有變化將維持原有的聯(lián)動指令執(zhí)行，如果發(fā)生變化將生成新的執(zhí)行命令發(fā)送給相應(yīng)的裝置執(zhí)行聯(lián)動指令特定的聯(lián)動邏輯。

其中二次開發(fā)配置數(shù)據(jù)包括輸入條件配置數(shù)據(jù)和輸出聯(lián)動配置數(shù)據(jù)。輸入條件配置數(shù)據(jù)和輸出聯(lián)動配置數(shù)據(jù)通過聯(lián)動向量入口地址進(jìn)行關(guān)聯(lián)。編制完成的配置數(shù)據(jù)下載到處理器FLASH 中進(jìn)行存儲。當(dāng)?shù)讓榆浖\(yùn)行時調(diào)用配置數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)智能決策輸出。

3 系統(tǒng)性能分析

本文研究的消防聯(lián)動控制系統(tǒng)4 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)能夠完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升消防聯(lián)動控制系統(tǒng)的可靠性。圖10 為消防聯(lián)動控制系統(tǒng)通用質(zhì)量特性相關(guān)設(shè)計(jì)框圖，圖中虛線框代表既有的系統(tǒng)性能相關(guān)設(shè)計(jì)方法，實(shí)線框?qū)?yīng)本文提出的4 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的相應(yīng)設(shè)計(jì)方法。從設(shè)計(jì)角度分析，通過完善系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可靠性的相關(guān)措施由13 項(xiàng)增加為17 項(xiàng)，增加了23.5%。

圖10 消防聯(lián)動控制系統(tǒng)通用質(zhì)量特性相關(guān)設(shè)計(jì)Fig. 10 General quality characteristics and related design of the fire linkage control system

同時采用故障樹分析方法進(jìn)一步論證關(guān)鍵技術(shù)對提升系統(tǒng)可靠性的作用。圖11 為消防聯(lián)動控制系統(tǒng)故障樹（FTA）分析圖。通過分析可明確導(dǎo)致系統(tǒng)滅火失敗的各種因素，包括系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件以及人為因素等。同時找出滅火失敗該頂事件發(fā)生的全部最小割集，圖中對于底事件分別做了編號1～15，用下行法進(jìn)行分析，得到系統(tǒng)的最小割集為56 個，這56 個最小割集中，只要有一個出現(xiàn)，頂事件就會發(fā)生。本文研究的4 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)起到降低5 項(xiàng)底事件發(fā)生的作用，該5 項(xiàng)底事件如圖11 中的虛線框內(nèi)容描述，其中消防聯(lián)動控制器通用化模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)與氣體釋放安全防護(hù)技術(shù)2 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究目標(biāo)是降低消防聯(lián)動控制器內(nèi)部電路故障1 和消防聯(lián)動控制器內(nèi)部電路故障2 的發(fā)生；控制線路故障診斷技術(shù)研究目標(biāo)是降低手動控制線路故障的發(fā)生；消防聯(lián)動控制智能決策技術(shù)研究目標(biāo)是降低缺少培訓(xùn)演練延誤滅火時機(jī)和緊張導(dǎo)致操作錯誤故障的發(fā)生。分析表明與這5 項(xiàng)底事件相關(guān)的最小割集為32 個，因此4 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的增加能夠降低32 種頂事件的發(fā)生概率，與所有最小割集的占比為57%。滅火失敗作為建樹的頂事件，頂事件整體發(fā)生概率的降低標(biāo)志著系統(tǒng)可靠性穩(wěn)定性的提高[18]。

圖11 消防聯(lián)動控制系統(tǒng)故障樹(FTA)分析圖Fig. 11 Fault tree(FTA) analysis diagram of fire linkage control system

4 結(jié) 語

本文以提高消防聯(lián)動控制系統(tǒng)可靠性為研究目標(biāo)，基于故障模式影響分析結(jié)果，采用六性相關(guān)設(shè)計(jì)方法和理論開展消防聯(lián)動控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上完善了維修性設(shè)計(jì)、測試性設(shè)計(jì)、安全性設(shè)計(jì)和保障性設(shè)計(jì)，系統(tǒng)更便于維修診斷，能夠起到及時發(fā)現(xiàn)故障并快速隔離故障、恢復(fù)設(shè)備功能的作用，系統(tǒng)的可用性和正常工作時間都得以延長和保證。同時加強(qiáng)了氣體滅火系統(tǒng)使用維護(hù)過程中的安全性設(shè)計(jì)，做到及時可靠滅火，杜絕誤釋放問題的發(fā)生。滅火操作輔助決策保障性設(shè)計(jì)提高了設(shè)備的操作正確性和防止人的不可靠因素導(dǎo)致滅火失敗問題的發(fā)生，從使用角度提高了系統(tǒng)的可用性，保證系統(tǒng)能夠在日常使用維護(hù)過程中最大限度的發(fā)揮其效能。關(guān)鍵技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)集中在六性綜合設(shè)計(jì)體系對于提高系統(tǒng)整體可靠性的作用，從全壽命周期考慮系統(tǒng)的可靠性，驗(yàn)證了六性設(shè)計(jì)對于提高系統(tǒng)可靠性的作用。

艦船裝備未來更加著眼實(shí)戰(zhàn)化需求的裝備建設(shè)，可靠性相對于先進(jìn)性作用更加凸顯，重視程度也會同步提高，面臨當(dāng)前可靠性工作重視度不夠，投入不足，基礎(chǔ)薄弱的現(xiàn)狀，需建立可靠性系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)理念。本文在可靠性系統(tǒng)工程實(shí)踐方面做了初步探究和嘗試，形成的關(guān)鍵技術(shù)研究成果將作為我國艦船消防裝備更新?lián)Q代、性能提升的技術(shù)儲備。