在國家推進(jìn)城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的大背景下，“平安城市”的建設(shè)掀起新一輪熱潮。以廣東為例，根據(jù)《廣東省社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)三年規(guī)劃(2012— 2014年)》，廣東未來3年將新增建設(shè)96萬個視頻監(jiān)控點。換言之，三年內(nèi)將有近百萬的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)被安裝在南粵大地的大街小巷。這些耗資數(shù)百億的設(shè) 備，使用壽命有多長?下一輪的建設(shè)高潮又將是什么時候呢?這些都成為業(yè)界關(guān)心的問題。
高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)被大規(guī)模應(yīng)用到“平安城市”不過三年時間，行業(yè)內(nèi)還無法積累實際工程數(shù)據(jù)用于預(yù)測高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的壽命。我們知道，模擬攝像機(jī)的 平均使用壽命在六年以上，BT模式建設(shè)的“平安城市”工程，大多以六年為租賃期。業(yè)界普遍認(rèn)為，高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的使用壽命短于模擬攝像機(jī)，如果新一輪的 “平安城市”租賃期仍然為六年的話，中途可能需要更換一輪攝像機(jī)，這無疑會給建設(shè)方增加相當(dāng)大的成本。那么集成商/工程商是否有辦法，在工程建設(shè)之前，就 預(yù)測到攝像機(jī)的使用壽命，從而有效控制項目的成本呢?我們可以從一些成熟的技術(shù)領(lǐng)域?qū)ふ掖鸢浮?/p>
阿倫尼斯模型介紹
為了得到攝像機(jī)的使用壽命數(shù)據(jù)，最直觀的方法就是讓攝像機(jī)在實際應(yīng)用環(huán)境使用，記錄各個攝像機(jī)的實效時間，然后取平均值，就可以得知攝像機(jī)的平均壽命。然而攝像機(jī)是一種長效電子設(shè)備，使用壽命長達(dá)數(shù)年，很顯然這種方法不能為項目實施提供有效的成本數(shù)據(jù)。
電子設(shè)備通常使用加速壽命實驗的方法推算其使用壽命，基本思想是利用高應(yīng)力下的壽命特征去外推正常應(yīng)力水平下的壽命特征。影響攝像機(jī)壽命的應(yīng)力 因素有很多，如溫度、濕度、粉塵、電力環(huán)境等。在實際使用中，攝像機(jī)都帶有護(hù)罩，防護(hù)等級達(dá)到IP66，在電力供應(yīng)上，也做一些相應(yīng)的處理，使攝像機(jī)能有 潔凈穩(wěn)定的電力供應(yīng)。因此，筆者認(rèn)為，影響攝像機(jī)使用壽命的主要應(yīng)力為溫度。
為了測算出攝像機(jī)使用壽命，我們需要建立攝像機(jī)壽命特征與溫度之間的關(guān)系，即加速模型。阿倫尼斯(Arrhenius)模型是最典型、應(yīng)用最廣的加速模型，其表達(dá)式為
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該表達(dá)式經(jīng)轉(zhuǎn)化，可得lnL=A+(B/T)。其中，A，B是待定參數(shù);L為某壽命特征，如中位壽命，平均壽命等。
lnL=A+(B/T)是線性化的壽命與溫度的關(guān)系模型，它符合化學(xué)反應(yīng)器件的壽命L與溫度T的關(guān)系。該模型表明，壽命特征的對數(shù)是溫度倒數(shù)的線性函數(shù)。
攝像機(jī)壽命預(yù)測案例
在實際工作中，我們常常遇到這樣的問題——業(yè)主方和工程商對攝像機(jī)的報價有巨大的分歧，公說公有理婆說婆有理，各執(zhí)一詞。以某個項目為例，某高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，工程商報價：
總價 = 攝像機(jī)單價 + 六年維保費
攝像機(jī)單價3000元，該高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的使用壽命為5年，中途需更換一次。由于攝像機(jī)成本下降，中途更換的成本價為1500元，人工費用為300元。攝像機(jī)總價為 3000+1500+300=4800元。
業(yè)主方認(rèn)為，根據(jù)模擬攝像機(jī)的使用經(jīng)驗，攝像機(jī)使用壽命在六年以上，報價應(yīng)該按照模擬時代：第一年維保費1%，第二、三年維保費3%，第四、五、六年維保費5%。攝像機(jī)總價應(yīng)為 3000+30+90+90+150+150+150=3660元。
雙方對攝像機(jī)使用壽命的不同觀點，導(dǎo)致了對攝像機(jī)成本測算的巨大分歧。為了弄清這些攝像機(jī)的壽命分布數(shù)據(jù)，我們說服業(yè)主方，使用阿倫尼斯模型進(jìn)行測算。
我們選取了20個攝像機(jī)作為樣本，根據(jù)攝像機(jī)廠家提供的數(shù)據(jù)，該攝像機(jī)正常使用環(huán)境為40℃，從-10℃到40℃，溫度不影響攝像機(jī)的使用壽 命，超過40℃，攝像機(jī)使用壽命呈線性下降趨勢。經(jīng)過實際測試，該攝像機(jī)在90℃仍然處于正常工作狀態(tài)。于是，我們選取了65℃和90℃等作為實驗條件， 每組10個樣本，采用定數(shù)截尾方式，當(dāng)每組超過7個樣本失效就停止實驗，并取平均失效時長。
經(jīng)過實驗，得到以下的數(shù)據(jù)：
代入lnL=A+(B/T)得到：
Ln660 = A+(B/65) --------- ①
Ln100 = A+(B/90) --------- ②
?、?- ②得到A=-0.3136,B=442.6897
預(yù)期壽命與溫度之間存在以下關(guān)系：
L = exp(-0.3136+442.6897/T)
代入各溫度值：
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阿倫尼斯曲線：
由數(shù)據(jù)可知，該款攝像機(jī)的預(yù)期壽命為46800小時，大約為5年時間。如果考慮攝像機(jī)的現(xiàn)場環(huán)境比實驗室環(huán)境更惡劣，例如晝夜引起了變溫差、安 裝工藝引起的濕度差、車輛經(jīng)過引起的抖動，實際壽命可能為預(yù)期壽命的70%左右。換言之，此款高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在四年多，將進(jìn)入高故障期，需進(jìn)行批量的更 換。
我們通過實驗數(shù)據(jù)，打消了業(yè)主方對攝像機(jī)的預(yù)期壽命的疑惑，最終雙方協(xié)商了一個合理的攝像機(jī)單價。
實踐與理論相結(jié)合 具體情況具體分析
攝像機(jī)是“平安城市”工程的核心設(shè)備之一，也是項目成本的重要組成部分。在工程實施前，能較為準(zhǔn)確地預(yù)測到攝像機(jī)的使用壽命，是關(guān)乎項目是否成 功、投資能否得到合理回報的重要問題。我們在模擬攝像機(jī)的使用上，積累了一些歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)，有利于我們進(jìn)行項目成本的控制，但是如果把模擬攝像機(jī)時代的數(shù) 據(jù)照搬到高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)身上，可 能會產(chǎn)生很大的誤差，從而對項目產(chǎn)生不利的影響。
阿倫尼斯模型lnL=A+(B/T)，在預(yù)測電子設(shè)備壽命方面具有普遍意義，但每一款攝像機(jī)都有不同的A、B值，與攝像機(jī)的設(shè)計、結(jié)構(gòu)、工藝、 材料等密切相關(guān)，與配套護(hù)罩、使用環(huán)境等也有很大關(guān)系。結(jié)合實際情況，選取合理的樣本數(shù)量和實驗溫度環(huán)境，才能得到相對準(zhǔn)確的結(jié)果。
阿倫尼斯模型是一個工具，需要我們不斷研究、實踐，通過這些研究和實踐，我們就能逐步掌握各種高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的預(yù)期使用壽命。
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