多因素影响下系统故障预防的多方案比选方法研究

为研究多因素影响下系统遭遇危险事件前预防方案的选优,在集对分析和空间故障树基础上提出比选方法。首先,论述集对分析与空间故障树理论结合的可行性;其次,研究系统故障预防的多因素多方案比选方法和步骤;最后,通过实例进行分析。研究结果表明：停运方案没有因素分量系数影响,其损失是停运带来的经济损失;无措施方案的系统常分量系数最小,因素分量系数最大;采取措施方案中,当常分量系数相差不大时,因素分量系数积最小者为最优方案。使用赵森烽-克勤概率表示危险事件的发生特征是可行的;常分量系数代表方案对系统故障预防效用的可靠性,因素分量系数代表该可靠性的稳定性;结合常分量系数和因素分量系数即可确定最优方案。该方法适合于故障发生对因素变化敏感的系统。     

SFEP中因素重要度计算及其不确定性修正方法研究

为研究系统故障演化过程(System Fault Evolution Process, SFEP)中因素重要性及其不确定性，提出了基于相似性、联系数和信息熵的分析方法。以因素影响下的事件故障概率为基础数据，将因素重要性表征为事件在因素作用下的故障概率相似性和不确定性，建立研究方法和数学模型。首先，研究了因素重要性的由来及不确定性产生的原因。其次，建立了因素重要度计算和不确定性修正方法，提出了因素概率相似度、因素概率犹豫度、因素概率犹豫熵和因素重要度。最后，通过实例展示了分析流程。结果表明，系统故障演化过程中实现上述方法是可行的，能达到预期效果。研究方法和结果可用于系统故障演化过程中因素重要性的确定，并作为基础数据实现因素的化简、合并或删减，以降低演化过程复杂性，也可为类似的因素重要性分析提供支持。     

SFT下云化因素重要度和因素联合重要度的实现与认识

为了使SFT的概念,特别是DSFT的概念能表示系统实际运行的故障数据的离散性、随机性和模糊性(不确定性),同时为方便应用和简化计算,使用云模型对SFT理论中的概念进行重构。SFT理论的构建是通过特征函数实现的,因此该过程的基础是云化特征函数。基于云化特征函数重构了因素重要度分布和因素联合重要度分布的计算方法,即形成了云化因素重要度分布和云化因素联合重要度分布。这样做的好处是可将故障数据的不确定性较好地保留到最终结果,另一方面也使重要度分布的计算方法和过程更为简单且方便计算。使用这两个概念计算了一个典型系统对于温度和湿度因素的云化重要度分布和联合重要度分布。得到了系统适宜工作和应避免工作的环境区域,进而指导系统的实际运行。     

SFT下的云化故障概率分布变化趋势研究

为了扩展空间故障树SFT的应用性,特别是处理具有离散性、随机性和模糊性(不确定性)的实际运行中系统产生的故障数据,利用云模型重构系统故障概率分布变化趋势的计算方法。通过故障概率分布变化趋势可得到系统故障概率随某一因素变化情况。建立云化故障概率分布变化趋势方法的目的在于,对于可靠性数据普遍存在的不确定性可使用云模型进行表示;构建的故障概率分布函数是连续的,可进行函数求导以方便得到变化趋势。将云化故障概率分布变化趋势方法应用于经典实例,得到了一些定性和定量结果。论述了该方法在理论和实际应用上的价值。     

基于恢复效度的三峡升船机驱动系统失效危害性TOPSIS评估

三峡升船机驱动系统故障模式的危害性直接关系到升船机的安全运行。为判定故障模式危害度等级,根据运行情况,结合同类型升船机,选取了驱动系统的5类故障模式;引入恢复效度的概念,运用德尔菲法对恢复效度、发生频度、严酷度和可探测度进行等级划分并利用AHP法确定各评估指标的权重;最后通过TOPSIS方法建立了数学模型,对三峡升船机驱动系统故障模式的危害性进行了分析、排序和验证。结果表明:恢复效度与故障危害性关联最为密切,齿轮和齿条故障对升船机的危害性最大,其次分别是减速器、同步轴系统、小齿轮托架以及万向轴等。此方法为有针对性的制定相关弥补措施和对策提供了依据,也为三峡升船机其他关键机构失效危害性分析提供了参考。     

基于可拓模式识别的煤与瓦斯突出危险性分析

为了有效识别煤与瓦斯突出的危险性,运用可拓理论和熵理论建立了基于熵权的可拓模式识别模型。熵权和关联函数的建立避免了权系数和综合隶属度确定的主观性。利用该模型对某能源有限公司3个工作面的突出危险性进行识别分析,不仅得出了各工作面的突出危险性程度,还得出了各工作面突出危险性大小的排序。结果表明,基于可拓模式识别的方法既可以确定单一对象的隶属模式,又可以对多个识别对象进行排序,而且识别过程宜于编制计算机程序求解,计算简单,易于在现场推广应用。     

基于FTA-SVM的车辆发动机故障识别方法

发动机结构日益复杂,其故障具有多样性和频发性的特点,收集大量故障样本存在很多实施障碍。为了提高车辆发动机的故障识别的效率和准确性,提出了一种新的结合故障树(FTA)和支持向量机(SVM)各自特点,从故障模式分析到故障类型识别的FTA-SVM故障识别方法。首先利用故障树在复杂系统故障模式分析中的优势,找出系统的故障模式,建立故障树模型,通过对故障树模型中各故障事件的分析,采集与故障事件状态相关的数据,建立数据与故障树底事件的映射模型,最后利用支持向量机在小样本数据处理中的优势,进行故障类型的识别。以发动机的失火故障为例建立了发动机失火故障树模型及故障数据与故障模式映射模型,验证了FTA-SVM方法的有效性和适用性。     

系统故障演化过程的事件故障概率分布熵构建及其性质研究

为研究系统故障演化过程带来的系统功能状态的不确定性，提出事件故障概率分布熵的概念和计算方法。系统故障演化过程的不确定性来源于事件故障概率分布和演化过程本身的不确定性，可等效为概率分布和演化的混乱性。基于上述考虑，借助信息熵的思想建立事件故障概率分布熵，对演化过程中事件故障概率分布的变化混乱程度进行度量。考虑事件故障概率分布特征，确定了分布熵模型的各参数，给出了模型推导过程，建立了分布熵表达式。研究表明：分布熵具有对称性、确定性、非负性、扩展性、可加性和极值性，符合信息熵规则；分布熵与因素数量、因素值域的等距划分点数量、故障概率变化程度均存在正相关性。通过实例演示了事件故障概率分布熵的计算过程，得到了不同事件分布熵的大小关系，表明了不同事件对系统功能状态不确定性的影响。为下一步建立系统故障演化过程的熵理论提供基础。     

大空间建筑消防系统故障风险定量分析的新方法

在对CO2自动灭火系统的故障模式、影响及危害度定性分析的基础上,采用模糊数学方法,以系统故障影响严重度、故障模式发生概率及其可检测性为关键指标,给出了故障风险定量评价指标的建立方法,提出了一种消防系统故障风险定量分析的新方法———模糊推理法。该方法可直接输入语言变量,利用模糊定性和不确定信息或数据定量评价系统的故障风险,并以CO2自动灭火系统为例,详细阐述了该方法定量评价故障风险的全过程。该方法和推理过程可为其他建筑防火设备的同类分析所借鉴,为城市火灾风险定量评价系统的构建提供理论基础和一种新方法。     

基于双链量子遗传算法的系统故障概率分布研究

为简化空间故障树理论中的系统故障概率分布计算方法,提出基于双链量子遗传算法计算该分布.双链量子遗传算法有收敛快、计算量小的特点;同时系统故障概率分布原有方法基于分段函数解析计算,虽可得到精确分布,但计算较为复杂,不适合现场应用.据此,给出了基于双链量子遗传算法的系统故障概率分布确定步骤,并使用该方法分析了以往系统的故障概率分布.对比于前期研究成果,得到的故障分布可以分区表示故障的变化范围,且形成的分布图更为直观,同时体现了原分布中故障概率的变化特征,进而可得到符合故障概率要求的因素范围.     

模糊故障树分析及其应用研究

基于某些实际情况下系统故障发生概率具有模糊性和不确定性的特点 ,笔者将模糊集理论引入故障树分析并针对自动化立体仓库的故障特征 ,对立体仓库各个环节发生故障时所遇到的各种模糊信息进行了科学的、定量的处理。实例证明 ,该方法是行之有效的 ;它能解决传统故障树分析不能处理同时存在随机不确定性和模糊不确定性的故障事件的问题     

煤矿安全预评价的可变模糊识别方法

煤矿安全预评价涉及诸多不确定信息,用传统评价方法难以获得可靠的评价结果。为此,将可变模糊模式识别模型与方法引入煤矿安全领域,提出了煤矿安全预评价的可变模糊识别方法。可变模糊识别方法首先根据指标特征值与指标标准特征值矩阵确定样本的级别上下限,然后利用可变模糊模式识别模型对样本进行识别,得到样本在各级别下的相对隶属度,进而计算级别特征值,并以此为依据进行评价。将该方法应用于黄陵双龙煤矿,得出该矿井的安全等级。结果表明:可变模糊识别方法较文献中方法可更准确地给出安全性等级评价结果,为煤矿安全预评价提供一条新的途径。     

论金属矿山地质灾害模式识别模型

从崩塌与滑坡、泥石流、采空塌陷3个方面探讨了金属矿山地质灾害模式,运用层次分析法确定了金属矿山地质灾害模式识别指标的权重。考虑到影响金属矿山地质灾害因素的不确定性,引入SPA,并与最优化原理相结合,提出了同异反最优模式识别模型,将其与现有的最大联系测度方法应用于某金属矿山地质灾害模式识别中。实例应用表明,同异反最优模式识别模型从整体上判断金属矿山地质灾害模式,较最大联系测度方法更为科学、合理。     

充填管道磨损变权-模糊风险评估模型

为准确评估充填管道磨损风险,基于变权理论、集对分析和三角模糊数理论,建立变权-模糊多维评估模型。首先建立风险评估指标体系,采用变权理论确定指标权重;利用集对分析构建评估指标的多元联系数表达式,并引入三角模糊数对差异度系数进行区间表示;然后计算综合联系数,从而得到风险评估等级;最后通过实例验证模型的有效性,并对三山岛金矿充填管道磨损风险进行评估。结果表明:三山岛金矿充填管道磨损风险等级为磨损风险一般(Ⅲ级),人工假底构筑时充填管道磨损风险最大;所建立模型评估结果与现场实际相符,并可从多维角度评估充填管道磨损风险。     

垂直升船机液压系统故障传播路径的模糊推理

为有效抑制垂直升船机液压系统故障传播,基于液压系统诸结构间的相互关联性及链式连锁特点,建立故障传播模糊Petri网(FPN)模型。基于FPN基本原理,抽象表达液压系统故障传播过程;分析垂直升船机液压系统失效模式,理清故障状态间前后集的逻辑关系,建立液压系统故障传播FPN;利用故障演变规则,模糊推理液压系统故障传播路径。结合三峡升船机进行实例分析。结果表明,其液压系统故障最可能的传播路径为:控制阀损坏-系统无法保压-启闭油缸失效-船厢门液压启闭机故障-系统退出工作。     

集对分析在山区农村公路路侧危险等级评价中的应用

为反映山区农村公路危险性的实际情况,筛选影响交通安全的相关因素,建立山区农村公路路侧危险等级评价体系。基于集对分析(SPA)方法,引入能够体现系统确定性与不确定性的同异反联系度(IDC)的计算公式,并建立山区农村公路路侧危险等级评价的集对分析模型(SPAM)。模型从3个层次阐明评价过程中SPA的具体意义,并将多指标表示成一个能从总体上衡量道路危险性的n元联系数。用层次分析法(AHP)确定指标权重,从主观和客观两方面定量计算山区农村公路危险程度。承德某山区农村公路的模型应用实例表明:SPAM模型充分利用研究问题所包含的不确定性信息,将辩证认识与定量描述有机结合起来,是山区农村公路复杂系统综合评价的一种新方法。     

基于IEM-模糊分析理论的往复式压缩机组安全评价

针对往复式压缩机组安全性评价的不确定性和模糊性,提出了一种结合区间数与模糊数学的安全评价方法。该方法利用区间特征根法(IEM)计算评价指标的区间权重向量,利用区间理论可能度计算指标综合权重的修正值,降低了专家判断的不确定性;通过区间梯形隶属度函数计算区间隶属度,构建区间数判断矩阵并计算单因素得分;最后通过区间数符合度判断机组综合得分的评价等级。实例分析中,往复式压缩机组的最大区间数符合度为0.806,即等级为"良好";同时还得到所有单因素的区间隶属度,与机组的实际情况相符合,验证了该方法的有效性和实用性。     

基于恢复效度的故障模式危害性灰色关联评估

针对失效模式、影响和危害度分析方法(FMECA)在设备运行过程中单纯依靠RPN分析危害性的不足,建立了一种针对服务对象的危害性评估模型。引入恢复效度的概念,丰富了危害度评估的指标体系;利用层次分析法确定各评估指标的权重;运用灰色关联分析方法建立数学模型,给出了计算步骤;利用德尔菲法界定了故障模式恢复效度、严酷度、发生频度和可探测度在广播式自动相关监视系统(ADS-B)的等级。利用建立的数学模型对该系统6种典型故障模式的危害性进行了分析、验证和排序。结果表明,该模型能更加真实地反映故障模式对服务对象的危害性,可以根据危害性排序结果界定设备运行系统关键性故障模式,并有针对性地制定相关弥补措施和对策。     

基于集对分析的空中交通管制运行风险评价

为了对空中交通管制运行风险进行有效的分析,首先根据SHEL模型确立管制运行风险评价指标体系,它由人的因素、硬件因素、软件因素、环境因素4个方面的17个因素组成;使用熵权法与超标倍数赋权法综合分析确定各指标权重;针对管制运行风险各评价指标的不确定性,利用集对分析理论进行分析,确定评价样本与指标之间的联系度,并对样本进行"同一""差异""对立"的集对分析来确定评价样本风险等级。结果表明,提出的集对分析模型对风险指标的处理结果与实际情况基本相符,可以用于空中交通管制运行风险评价。     

原子荧光法同时测定水中砷、汞的不确定度评定

目的探讨利用原子荧光法同时测定生活饮用水中砷、汞两元素的不确定度评定方法及结果的应用。方法依据国家标准GB/T 5750.6—2006(6)、(8)方法建立同时测定砷、汞两元素的数学模型,识别和分析各不确定度分量的来源,量化各不确定度分量并合成标准不确定度。结果扩展不确定度为U(As)=0.25μg/L,U(Hg)=0.018μg/L;测定结果表示为ρ(As)=(3.9±0.25)μg/L,ρ(Hg)=(0.61±0.018)μg/L。结论测定结果符合GB/T 5750.6—2006(6)、(8)方法中精密度、准确度的要求,方法适用于多元素同时测定不确定度的评定,评定结果可应用于今后实验中,并且在实际工作中具有较强的指导意义。