安防監(jiān)控集成系統(tǒng)可靠性研究

施志偉 楊鼎 盧福康

摘要：本文分析了安防監(jiān)控集成系統(tǒng)的可靠性理論，簡述了具備高度可靠性的安放監(jiān)控集成系統(tǒng)設(shè)計檢驗流程，結(jié)合實例印證了系統(tǒng)的可靠度、MTBF（平均故障間隔時間）、可用度等參數(shù)。

關(guān)鍵詞：安防監(jiān)控集成系統(tǒng);可靠性;平均故障間隔時間;可用度

1.安防監(jiān)控集成系統(tǒng)的可靠性理論簡述

可靠性通常指代系統(tǒng)或產(chǎn)品在特定條件（可根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用需要進行設(shè)定）、相關(guān)規(guī)定、限制時間內(nèi)，實現(xiàn)相應(yīng)功能的能力。一般來說，可靠性主要圍繞下列數(shù)個核心技術(shù)參數(shù)展開分析。

可靠度：即為可靠性，除上文提到的定義外，主要包含安防監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整體的安全性、實用性和耐久性，與“可靠性”的區(qū)別在于“以概率進行度量”。具體的評判內(nèi)容可根據(jù)安防系統(tǒng)的應(yīng)用實踐進行設(shè)定。比如“使用壽命”，指代系統(tǒng)維持穩(wěn)定運行狀態(tài)的持續(xù)時間，通常以“壽命單位”加以衡量。

故障率：衡量系統(tǒng)整體可靠性的另一項重要指標(biāo)。若將系統(tǒng)的工作實效設(shè)定為T，則故障率指代工作到T時刻，尚未失去一般性功能的系統(tǒng)或產(chǎn)品，在從“零”開始直至T時刻的一段時間內(nèi)，出現(xiàn)“失效（無論因何種原因?qū)е碌氖Ь杀患{入，也可通過篩查法，排除非技術(shù)性因素，如人工誤操作等）”的總概率。按照另一種定義：一段時間內(nèi)，產(chǎn)品的故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)的比值即為“故障率”[1]。

平均故障間隔時間：英文名Mean Time Between Failure，簡稱MTBF。該指標(biāo)的平均檢測單位為“小時”，主要反應(yīng)產(chǎn)品或系統(tǒng)的時間質(zhì)量，是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)保持平均功能的一種能力。簡言之，MTBF指代兩次相鄰故障之間的平均工作時間。

可用度：衡量一個系統(tǒng)整體性能的指標(biāo)，表示在任意時刻t，系統(tǒng)處于正常狀態(tài)的概率。

2.具備高度可靠性的安防監(jiān)控集成系統(tǒng)設(shè)計檢驗流程

2.1安防監(jiān)控集成系統(tǒng)可靠性分析步驟

安防監(jiān)控集成系統(tǒng)主要分為以下部分：

前端：完成視頻拍攝（可分為模擬視頻或數(shù)字視頻，取決于攝像裝置的性能），探測器會產(chǎn)生報警信號，對云臺、防護罩等進行控制，主要包含攝像頭、電動變焦鏡頭、室外紅外對射探測器等。

傳輸部分：核心構(gòu)成材料為同軸電纜，完成對前端攝像機攝錄圖像的實時傳輸，應(yīng)盡量減小損耗，保證傳輸質(zhì)量，使圖像能夠在控制室的顯示設(shè)備中清晰呈現(xiàn)。

控制部分：對模擬或數(shù)字視頻監(jiān)視信號進行數(shù)字采集、壓縮、記錄監(jiān)控數(shù)據(jù)、存儲及按需檢索等，直接影響系統(tǒng)的整體性能。

電視墻顯示部分：對在系統(tǒng)顯示器或監(jiān)視器屏幕上顯示的錄像內(nèi)容等監(jiān)視信號，進行“自定義式”的檢索及回放、包含快慢進、圖像放大、縮小等，即可實時顯示多通道傳輸回的信號，又可對單一信號源進行針對性控制。

其他部分：包含防盜報警控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、電力線監(jiān)控攝像機等。

針對安防監(jiān)控集成系統(tǒng)的可靠性進行檢驗的過程，必須完全容納上述所有部分，具體的分析步驟如下：

確定基本任務(wù)，即可靠度、故障率、MTBF、可用度等參數(shù)的范圍，檢驗安防系統(tǒng)是否達到目標(biāo)要求。

圍繞系統(tǒng)工功能結(jié)構(gòu)、運行原理、信號接口控制端的運轉(zhuǎn)思路開展分析，保障可靠性分析過程的整體穩(wěn)定。

確定安防系統(tǒng)故障的判別條件，即系統(tǒng)在運行過程中，出現(xiàn)何種反應(yīng)方可被視為“故障”。

確定可靠性分析的限制條件，即可靠性、故障性需要建立在何種基礎(chǔ)上。比如人工誤操作導(dǎo)致的系統(tǒng)運行故障，究竟視為“非技術(shù)因素”，還是籠統(tǒng)地納入“不可避免的運行故障”。

建立分析模型，通過需求分析，明確安防系統(tǒng)可靠性參數(shù)類型，收集相關(guān)數(shù)據(jù)之后，加以分析。

分析最終結(jié)果，判斷系統(tǒng)與各檢驗參數(shù)之間的回歸曲線契合度，圍繞“改進”提出提高系統(tǒng)可靠性的可行性建議[2]。

2.2一種安防監(jiān)控集成系統(tǒng)可靠性設(shè)計檢驗流程

基于上述可靠性分析過程，本文結(jié)合實例展開介紹。

基本任務(wù)確定：某大型社區(qū)（民用，內(nèi)部自帶商業(yè)街區(qū)，滿足居民日常生活所需）占地面積共8畝，由于西門附近正處于施工狀態(tài)，故只有東、南、北三個方向的進出口可正常運行。該社區(qū)的控制室目前共接入16個報警控制系統(tǒng);每個出入口分別設(shè)置4個門禁控制器接入系統(tǒng);攝像機視頻經(jīng)由24個編碼器接入系統(tǒng)。其他設(shè)備包含報警裝置、門禁控制、集成化服務(wù)器等。所有設(shè)備的可靠性均納入分析范圍。

系統(tǒng)故障界定：①影響安防監(jiān)控系統(tǒng)供電穩(wěn)定性的所有因素，包含因設(shè)備（如變壓器等）故障導(dǎo)致的短路、區(qū)域內(nèi)管線設(shè)置科學(xué)性不足引發(fā)的頻繁人為干預(yù)。②影響前端系統(tǒng)設(shè)想清晰程度的所有因素。③控制室指令無法正常發(fā)出、業(yè)主無法正常反饋相應(yīng)信息等。

基于設(shè)備生產(chǎn)廠商提供的設(shè)備故障率、MTBF說明書，將檢驗時間設(shè)定為1年。

檢驗結(jié)果為：前端設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸交換設(shè)備、控制室控制設(shè)備在一個月期限內(nèi)的故障率分別為0.00142次、0.00024次、0.00181次。系統(tǒng)的MTBF值為521.41天，合12513.84小時，即每隔521.41天，出現(xiàn)一次故障，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

在非專業(yè)人士的印象中，安防監(jiān)控集成系統(tǒng)的構(gòu)成較為簡單，即將攝像頭、傳輸連接、監(jiān)控室顯示屏等設(shè)備進行整合之后，系統(tǒng)隨即完成構(gòu)建。實際上，安全防護系統(tǒng)的核心運行機制在于，必須具備故障檢測、計算等功能。總體而言，系統(tǒng)的故障越少，對應(yīng)的可靠性即會越高。故研究安防系統(tǒng)的可靠性是必要的。

參考文獻

[1]李曉會，殷朝暉，梁紅星.視頻監(jiān)控集成平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J]電子世界，2019（15）：134-136.

[2]丁野. 安防設(shè)備集成信息管理平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[D]電子科技大學(xué)，2019.