在國家推進城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的大背景下，“平安城市”的建設掀起新一輪熱潮。以廣東為例，根據(jù)《廣東省社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設三年規(guī)劃(2012— 2014年)》，廣東未來3年將新增建設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)絡攝像機被安裝在南粵大地的大街小巷。這些耗資數(shù)百億的設 備，使用壽命有多長?下一輪的建設高潮又將是什么時候呢?這些都成為業(yè)界關心的問題。
高清網(wǎng)絡攝像機被大規(guī)模應用到“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)用于預測高清網(wǎng)絡攝像機的壽命。我們知道，模擬攝像機的 平均使用壽命在六年以上，BT模式建設的“平安城市”工程，大多以六年為租賃期。業(yè)界普遍認為，高清網(wǎng)絡攝像機的使用壽命短于模擬攝像機，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，這無疑會給建設方增加相當大的成本。那么集成商/工程商是否有辦法，在工程建設之前，就 預測到攝像機的使用壽命，從而有效控制項目的成本呢?我們可以從一些成熟的技術領域?qū)ふ掖鸢浮?/p>
阿倫尼斯模型介紹
為了得到攝像機的使用壽命數(shù)據(jù)，最直觀的方法就是讓攝像機在實際應用環(huán)境使用，記錄各個攝像機的實效時間，然后取平均值，就可以得知攝像機的平均壽命。然而攝像機是一種長效電子設備，使用壽命長達數(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力下的壽命特征去外推正常應力水平下的壽命特征。影響攝像機壽命的應力 因素有很多，如溫度、濕度、粉塵、電力環(huán)境等。在實際使用中，攝像機都帶有護罩，防護等級達到IP66，在電力供應上，也做一些相應的處理，使攝像機能有 潔凈穩(wěn)定的電力供應。因此，筆者認為，影響攝像機使用壽命的主要應力為溫度。
為了測算出攝像機使用壽命，我們需要建立攝像機壽命特征與溫度之間的關系，即加速模型。阿倫尼斯(Arrhenius)模型是最典型、應用最廣的加速模型，其表達式為
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該表達式經(jīng)轉化，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系模型，它符合化學反應器件的壽命L與溫度T的關系。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)。
攝像機壽命預測案例
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)絡攝像機，工程商報價：
總價 = 攝像機單價 + 六年維保費
攝像機單價3000元，該高清網(wǎng)絡攝像機的使用壽命為5年，中途需更換一次。由于攝像機成本下降，中途更換的成本價為1500元，人工費用為300元。攝像機總價為 3000+1500+300=4800元。
業(yè)主方認為，根據(jù)模擬攝像機的使用經(jīng)驗，攝像機使用壽命在六年以上，報價應該按照模擬時代：第一年維保費1%，第二、三年維保費3%，第四、五、六年維保費5%。攝像機總價應為 3000+30+90+90+150+150+150=3660元。
雙方對攝像機使用壽命的不同觀點，導致了對攝像機成本測算的巨大分歧。為了弄清這些攝像機的壽命分布數(shù)據(jù)，我們說服業(yè)主方，使用阿倫尼斯模型進行測算。
我們選取了20個攝像機作為樣本，根據(jù)攝像機廠家提供的數(shù)據(jù)，該攝像機正常使用環(huán)境為40℃，從-10℃到40℃，溫度不影響攝像機的使用壽 命，超過40℃，攝像機使用壽命呈線性下降趨勢。經(jīng)過實際測試，該攝像機在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
預期壽命與溫度之間存在以下關系：
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，該款攝像機的預期壽命為46800小時，大約為5年時間。如果考慮攝像機的現(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，實際壽命可能為預期壽命的70%左右。換言之，此款高清網(wǎng)絡攝像機在四年多，將進入高故障期，需進行批量的更 換。
我們通過實驗數(shù)據(jù)，打消了業(yè)主方對攝像機的預期壽命的疑惑，最終雙方協(xié)商了一個合理的攝像機單價。
實踐與理論相結合 具體情況具體分析
攝像機是“平安城市”工程的核心設備之一，也是項目成本的重要組成部分。在工程實施前，能較為準確地預測到攝像機的使用壽命，是關乎項目是否成 功、投資能否得到合理回報的重要問題。我們在模擬攝像機的使用上，積累了一些歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)，有利于我們進行項目成本的控制，但是如果把模擬攝像機時代的數(shù) 據(jù)照搬到高清網(wǎng)絡攝像機身上，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)，在預測電子設備壽命方面具有普遍意義，但每一款攝像機都有不同的A、B值，與攝像機的設計、結構、工藝、 材料等密切相關，與配套護罩、使用環(huán)境等也有很大關系。結合實際情況，選取合理的樣本數(shù)量和實驗溫度環(huán)境，才能得到相對準確的結果。
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)絡攝像機的預期使用壽命。
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