摘　要：通過對家用燃氣報警器的應用現狀分析，根據影響產品質量的主要因素，提出產品比選的技術方案，利用產品比選模型對市場上3種家用燃氣報警器進行了綜合比選。

關鍵詞：家用燃氣報警器  比選模型  標準

Study on Comparison and Selection Methods for Domestic Gas Alarms

Abstract：The application status of domestic gas alarms is analyzed．The technical scheme of comparison and selection of alarms is presented according to key factors affecting the product quality．Three kinds of domestic gas alarms in the market are synthetically compared and selected by the comparison and selection model．

Keywords：domestic gas alarm；comparison　and selection model；standard

1　概述

家用燃氣報警器主要由傳感器、報警元器件兩部分組成。傳感器即氣敏元件，按照測量原理分為許多種，目前已商業化且應用較好的有半導體式(金屬氧化物半導體)、催化燃燒式、電化學式、紅外式，它們具有各自的特點。對于家用燃氣報警器來說，為適應中國家庭廚房的使用特點，需要選擇壽命長、穩定性好、零點漂移小、環境影響小、價格低廉的傳感器^[1]。因此，半導體式傳感器被廣泛地應用于家用燃氣報警器中。雖然其精度低，但是可以滿足家庭用戶的要求，報警值可以設定在燃氣爆炸下限的1％～25％范圍。報警元器件主要對傳感器信號進行轉換和對比，并在傳感器輸出信號的電壓值高于設定的報警電壓值時發出聲光報警。

然而，目前在半導體式家用燃氣報警器的實際應用中突顯了四個問題：家用燃氣報警器誤報、不報；設備安裝不規范；到期不更換；現場檢測方法不正確等。其中，主要問題是家用燃氣報警器誤報、不報，該問題的出現主要是家用燃氣報警器本身的產品質量問題，解決此問題就要比選出質量優異、性能穩定的家用燃氣報警器。

家用燃氣報警器按照檢測氣體不同，內部配置的傳感器也會不同，本文所比選的報警器是指單一檢測天然氣的家用燃氣報警器。

2　影響報警器質量的主要因素

家用燃氣報警器本身的產品質量取決于兩個方面：傳感器的性能；選用的電子元器件、印刷電路板的質量。

傳感器性能主要表現在其長期穩定性、不通電放置性能、耐硅中毒性能、耐環境性能、耐氣體性能、高濃度氣體耐久性能、抗干擾氣體性能等方面。耐環境性能主要是指家用燃氣報警器耐高溫、低溫、恒定熱濕環境的性能；耐氣體性能是指家用燃氣報警器在體積分數為1.00％～l.25％的甲烷氣體中的耐用性；高濃度氣體耐久性能是指家用燃氣報警器在體積分數為2.5％的甲烷氣體中的耐用性；抗干擾氣體性能是指家用燃氣報警器抗乙醇、乙酸干擾氣的性能。具體性能指標說明可參見CJ／T 347—2010《家用燃氣報警器及傳感器》。

電子元器件、印刷電路板質量主要表現在家用燃氣報警器的電氣部分性能、耐電源電壓波動性能以及耐環境性能等方面。因此，家用燃氣報警器比選必須從以上幾個性能方面進行試驗和比較。

3　產品比選技術方案

目前，家用燃氣報警器是按照GB l5322.2—2003《可燃氣體探測器第2部分：測量范圍為0～100％LEL的獨立式可燃氣體探測器》進行型檢，產品只有通過國家消防電子產品質量監督檢驗中心檢驗，取得產品合格的檢驗報告，公安部消防產品合格評定中心才能頒發《產品型式認可證書》，廠家才可進行該產品的生產銷售。此標準適用于所有一般工業與民用建筑中安裝使用的獨立式可燃氣報警器，標準較寬泛，并不專門針對家用燃氣報警器，而且此標準主要參考歐洲標準制定，其技術要求并不能完全針對中國家用燃氣體報警器的使用環境——炒菜油煙大、料酒、醋等干擾氣體較多，這也在近幾年的產品使用過程中得到驗證。許多廠家的產品雖然按照此標準檢驗合格，但是在實際使用過程中還是出現了不少誤報、不報等問題。

2010年修訂和發布的CJ／T 347—2010《家用燃氣報警器及傳感器》是城鎮燃氣領域專門針對中國的家用燃氣報警器使用情況編制的產品標準。此標準與現行的國標GB l5322.2—2003相比，技術要求和檢測方法有許多不同，增加和修改了一些指標和方法。這些技術指標更全面地考察了家用燃氣報警器的實際使用性能。

因此，為了選出各方面技術性能均優的產品，協調對比兩個標準，根據報警器的性能特點和存在問題，本文以CJ／T 347—2010中的檢測項目和方法為基礎，調整了抗干擾氣體性能和長期穩定性兩個主要技術指標的檢測方法，形成家用燃氣報警器比選的技術方案。

4　產品的比選模型

通過對當前國內市場，特別是北京市場在售、在用的家用燃氣報警器的調研，選擇傳感器來源具有代表性、產品通過型式認證、生產廠家具有生產資質和一定實力、產品已投保、具有良好的售后服務的家用燃氣報警器來進行產品的綜合評價。按照比選技術方案，先根據行業標準CJ／T 347—2010的指標要求來判定產品是否合格，全部項目合格的產品再參與比選。本次比選選擇了6個廠家各一種型號的家用燃氣報警器(產品代號為A、B、C、D、E、F)進行性能檢測，檢測后6種型號的家用燃氣報警器中有3種未通過所有的項目檢測。未通過檢測項目的產品及項目詳見表l。

①產品比選評價指標體系的建立

為減少比選的復雜性，突出主要因素，并結合產品的經濟性，建立了家用燃氣報警器產品比選評價指標體系。主要評價指標包括技術指標和經濟指標。技術指標包括抗干擾氣體性能、長期穩定性、耐環境性能、耐氣體性能、耐硅中毒性能、不通電放置性能、高濃度氣體耐久性能、電氣部分性能、耐電源電壓波動性能，這些作為主要比選項目；報警濃度、響應時間、報警音量是判斷報警器在功能上是否可用的指標，也作為主要比選項目；其他項目：一般結構、通電表示、報警信號及故障表示、報警輸出、消音功能等對于已經通過型式檢驗定型的產品，其單個產品在這些項目上的差別不大，對于各廠家報警器性能的比選來說不作為比選指標。經濟指標主要指產品的價格。

②指標數據的預處理

對檢測數據進行初步處理，變換成具有可比性的數據。由于各檢測項目中除報警音量、響應時間、產品單價為直接測得值可以直接比較外，其他項目檢測結果均表現為一組產品報警濃度檢測時的報警體積分數值，而報警體積分數值并非越大越好或越小越好，而是要求一組數據與產品設定的報警體積分數值偏離得越小越好，因此把各組數據轉化為用標準差表示的數據，見表2。

為了便于比較，將檢測數據中報警濃度、響應時間、抗干擾氣體性能、耐環境性能、耐氣體性能、耐硅中毒性能、長期穩定性、不通電放置性能、高濃度氣體耐久性能、電氣部分性能、耐電源電壓波動性能、產品單價等低優指標數據通過差值轉換變換為高優指標，將報警音量這種居中型指標轉換為高優指標，即所有指標均統一為高優數據，形成指標數據矩陣R，以便進行比較。

③各評價指標權重的確定

根據產品的技術性能和產品使用安全的重要性等特點，并結合出現問題的產品未通過的檢測項目，采用專家征詢法確定各評價指標權重，可形成權重矩陣尺。

④綜合評價模型的建立

采用TOPSIS法，即逼近理想解排序法，對產品進行多目標綜合評價。TOPSIS法是系統工程中有限方案多目標決策分析的一種常用方法，是基于歸一化后的原始數據矩陣，找出有限方案中的最優方案和最劣方案，然后分別計算各評價對象與最優和最劣方案的距離，獲得各評價對象與最優方案的相對接近程度，以此作為評價優劣的依據。

由公式(1)得到評價矩陣。在評價矩陣中找到最優方案矩陣和最劣方案矩陣，分別計算評價矩陣到最優方案矩陣和最劣方案矩陣的距離。通過公式(2)計算得到各評價對象與最優方案的相對接近程度Ci。

A＝Z×R 　　　　　   (1)

式中A——評價矩陣

Z——指標數據矩陣

R——權重矩陣

式中Ci——各評價對象與最優方案的相對接近程度

Si,l——評價矩陣到最劣方案矩陣的距離

Si,y——評價矩陣到最優方案矩陣的距離

根據計算得到的Ci值大小進行排序，Ci值越大，越接近于l，說明越接近于最優方案，產品綜合評價越優。經計算得到各產品的Ci值，其排序見表3。

從以上比較結果可以看出，綜合技術和經濟兩方面的因素，F產品綜合評價最優，D產品處于第二，E產品處于第三，但F產品和D產品兩者的綜合評價差別不大。

若不考慮經濟性的影響，單從技術方面對產品進行評價，按同樣方法進行計算，得到各產品的Ci值及排序見表4。可見，技術排序與綜合評價排序相同，但是，各產品的技術優劣勢很明確，F產品在技術上明顯優于D產品。

5　結論

①市場上抽取的部分廠家的已通過型式認證且在批量生產銷售的產品還存在產品性能不過關問題，主要是在抗干擾、抗中毒、長期穩定性方面存在問題，會引起報警器誤報或不報。

②F產品和D產品綜合評價相差較小。F產品雖然技術評價最高，但是由于其較高的產品單價使得其綜合評價優勢不大。按照目前北京市家用燃氣報警器的銷售模式，主要還是由用戶或開發商承擔購置費用，所以在保證技術安全可靠的基礎上還是要考慮其經濟的優越性。一般住宅可以推薦綜合評價高、技術可靠、價格低的產品；高檔住宅可以采用綜合評價高、技術評價高的產品。

③應協調關于家用燃氣報警器的國家標準和行業標準的關系，從嚴要求產品質量，加強對家用燃氣報警器的檢測、管理和準入工作。

參考文獻：

[1]宋小堅．可燃氣體傳感器研究進展[J]．煤氣與熱力，2010，30(5)：B40-B42．

本文作者：吳媛媛  陳文柳

作者單位：北京市公用事業科學研究所