本發(fā)明涉及故障模式分析、危險(xiǎn)分析和安全性評估領(lǐng)域，特別涉及一種液氫加注控制系統(tǒng)安全性實(shí)時(shí)評估方法。

背景技術(shù)：

航天發(fā)射系統(tǒng)運(yùn)行安全實(shí)時(shí)評估問題，是保證航天發(fā)射安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。加注系統(tǒng)作為保障火箭燃料補(bǔ)給的重要地面設(shè)備，其主要包括液路系統(tǒng)和氣路系統(tǒng)。其主要功用是按要求的流量和壓力向燃燒室輸送推進(jìn)劑，是整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)力源，地位極其重要，安全問題更是不容忽視。目前，系統(tǒng)運(yùn)行的安全評估理論和方法主要有基于定性分析的括故障樹分析方法(FTA)、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指數(shù)法(RAC)、安全檢查表(CSCL)、預(yù)先危險(xiǎn)分析(PHA)、故障模式與影響分析(FMEA)、危險(xiǎn)可操作性分析等運(yùn)行安全評估方法；基于定量分析的事件樹法(ETA)、馬爾可夫法(MA)、事件序列圖法(ESD)、邏輯分析方法(DLAM)、模擬仿真方法(SM)等的運(yùn)行安全評估方法；以及風(fēng)險(xiǎn)協(xié)調(diào)評審(VERT)和概率風(fēng)險(xiǎn)評(PRA)等綜合評估方法。

定性安全評估方法雖然可以快速高效地進(jìn)行危險(xiǎn)辨識(shí)、后果分析，但大多偏重于設(shè)計(jì)階段的靜態(tài)分析且只針對單一故障，而加注系統(tǒng)存在多工況間歇運(yùn)行過特性，不同工況下故障模式多樣且設(shè)備之間不是簡單的一一對應(yīng)關(guān)系。因而基于定性分析的安全評估難以建立對象多因素作用下的系統(tǒng)級動(dòng)態(tài)安全評估模型，也難以給出安全風(fēng)險(xiǎn)事件的重要度排序及其不確定影響和系統(tǒng)的累加風(fēng)險(xiǎn)值。定量安全評估方法以加注系統(tǒng)發(fā)生事故的概率或性能分析為基礎(chǔ)，雖然能夠求出風(fēng)險(xiǎn)率，以風(fēng)險(xiǎn)率的大小衡量系統(tǒng)危險(xiǎn)性大小及安全度，但由于加注系統(tǒng)由于設(shè)施設(shè)備類型多、服役時(shí)間長、使用環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，其失效模式復(fù)雜、誘因多、難以量化和預(yù)測，難以計(jì)算基本事件、危險(xiǎn)事件的發(fā)生概率，使得定量分析法難以準(zhǔn)確的評估系統(tǒng)的運(yùn)行安全。綜合安全評估方法盡管對復(fù)雜系統(tǒng)的特性有全面深刻的了解，能夠找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)提高系統(tǒng)的安全性，為風(fēng)險(xiǎn)決策提供有價(jià)值的定量信息，但尚未從加注系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)、間歇運(yùn)行多工況等方面系統(tǒng)深入地研究加注系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)安全性。

因此，亟需一種全面、快速、實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)加注系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全性評估的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種快速、實(shí)時(shí)和精確的加注系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全性評估方法。該方法根據(jù)加注系統(tǒng)的歷史事故分析，從設(shè)備安全評估層、過程或子系統(tǒng)安全評估層與系統(tǒng)運(yùn)行安全評估層三個(gè)層次出發(fā)，建立航天發(fā)射系統(tǒng)運(yùn)行安全性動(dòng)態(tài)評價(jià)指標(biāo)體系，量化與計(jì)算運(yùn)行安全指標(biāo)的重要性區(qū)間及其置信度分布，刻畫不同加注系統(tǒng)事故嚴(yán)重程度的安全性等級，構(gòu)建失效與異常工況下危險(xiǎn)指標(biāo)集并確定其指標(biāo)范圍，實(shí)現(xiàn)加注系統(tǒng)運(yùn)行安全性的實(shí)時(shí)評估。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供的一種一種液氫加注控制系統(tǒng)安全性實(shí)時(shí)評估方法，包括以下步驟：

S1：根據(jù)加注系統(tǒng)歷史事故分析，識(shí)別系統(tǒng)的危險(xiǎn)因素與危險(xiǎn)過程，獲取隱患/故障傳播與系統(tǒng)事故的演化機(jī)制；

S2：從設(shè)備安全評估層、過程或子系統(tǒng)安全評估層與系統(tǒng)運(yùn)行安全評估層三個(gè)層次出發(fā)，建立火箭加注系統(tǒng)運(yùn)行安全性動(dòng)態(tài)評價(jià)指標(biāo)體系；

S3：利用層次分析量化各指標(biāo)的相對重要程度，采用統(tǒng)計(jì)分析建立各指標(biāo)的重要性區(qū)間和相應(yīng)的置信度分布，量化運(yùn)行安全性評估指標(biāo)；

S4：實(shí)時(shí)識(shí)別加注系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生的危險(xiǎn)因素，計(jì)算加注系統(tǒng)當(dāng)前危險(xiǎn)因素下各指標(biāo)的重要區(qū)間這置信度和系統(tǒng)安全性等級。

進(jìn)一步，所述步驟S2中的指標(biāo)體系建立，具體步驟如下：

S21：分析監(jiān)測數(shù)據(jù)和演化仿真數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)和安全因素之間的映射關(guān)系和對應(yīng)關(guān)系，選擇出運(yùn)行工況下的航天發(fā)射系統(tǒng)安全性實(shí)時(shí)評估量化指標(biāo)集Ⅰ；

S22：利用加注系統(tǒng)額定運(yùn)行參數(shù)，構(gòu)建安全事故演化機(jī)理下的安全性評價(jià)指標(biāo)集Ⅱ；

S23：從《系統(tǒng)安全性通用大綱》和《航天產(chǎn)品安全性保證要求》中選取出航天發(fā)射安全性要求的定性、半定量和定量評價(jià)指標(biāo)集Ⅲ。

進(jìn)一步，所述步驟S21中的系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)和安全因素之間的映射關(guān)系和對應(yīng)關(guān)系主要采用基于無監(jiān)督學(xué)習(xí)的聚類算法。

進(jìn)一步，所述步驟S3中的指標(biāo)體系量化，具體步驟如下：

S31：獲取自相關(guān)情況下安全指標(biāo)的重要性區(qū)間；

S32：獲得液氫加注控制系統(tǒng)安全性實(shí)時(shí)評估方法自相關(guān)安全指標(biāo)的置信度分布；

S33：獲取安全等級的相對區(qū)間，給出相應(yīng)各安全等級的隸屬度，確定液氫加注控制系統(tǒng)安全性實(shí)時(shí)評估方法系統(tǒng)的安全等級。

進(jìn)一步，所述步驟S31中的自相關(guān)情況下安全指標(biāo)的重要性區(qū)間主要采用基于時(shí)間序列動(dòng)態(tài)分析算法。

進(jìn)一步，所述步驟S32中的一種液氫加注控制系統(tǒng)安全性實(shí)時(shí)評估方法自相關(guān)安全指標(biāo)的置信度分布主要采用貝葉斯推理算法。

進(jìn)一步，所述步驟S33中的一種液氫加注控制系統(tǒng)安全性實(shí)時(shí)評估方法系統(tǒng)的安全等級確定主要采用模糊集理論。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明根據(jù)加注系統(tǒng)的歷史事故分析，從設(shè)備安全評估層、過程或子系統(tǒng)安全評估層與系統(tǒng)運(yùn)行安全評估層三個(gè)層次出發(fā)，建立航天發(fā)射系統(tǒng)運(yùn)行安全性動(dòng)態(tài)評價(jià)指標(biāo)體系，量化與計(jì)算運(yùn)行安全指標(biāo)的重要性區(qū)間及其置信度分布，刻畫不同加注系統(tǒng)事故嚴(yán)重程度的安全性等級，構(gòu)建失效與異常工況下危險(xiǎn)指標(biāo)集并確定其指標(biāo)范圍，實(shí)現(xiàn)加注系統(tǒng)運(yùn)行安全性的實(shí)時(shí)評估。因此，能夠?qū)崟r(shí)評估加注系統(tǒng)的運(yùn)行安全性。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，其中：

圖1為液氫加注控制系統(tǒng)安全性實(shí)時(shí)評估方法流程圖

圖2為加注系統(tǒng)安全評估指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)圖

圖3為一種液氫加注控制系統(tǒng)

具體實(shí)施細(xì)則

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

S1：根據(jù)加注系統(tǒng)歷史事故分析，識(shí)別系統(tǒng)的危險(xiǎn)因素與危險(xiǎn)過程，獲取隱患/故障傳播與系統(tǒng)事故的演化機(jī)制；

S2：從設(shè)備安全評估層、過程或子系統(tǒng)安全評估層與系統(tǒng)運(yùn)行安全評估層三個(gè)層次出發(fā)，建立火箭加注系統(tǒng)運(yùn)行安全性動(dòng)態(tài)評價(jià)指標(biāo)體系，具體過程如下：

S21：分析監(jiān)測數(shù)據(jù)和演化仿真數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)和安全因素之間的映射關(guān)系和對應(yīng)關(guān)系，選擇出運(yùn)行工況下的航天發(fā)射系統(tǒng)安全性實(shí)時(shí)評估量化指標(biāo)集Ⅰ；

S22：利用加注系統(tǒng)額定運(yùn)行參數(shù)，構(gòu)建安全事故演化機(jī)理下的安全性評價(jià)指標(biāo)集Ⅱ；

S23：從《系統(tǒng)安全性通用大綱》和《航天產(chǎn)品安全性保證要求》中選取出航天發(fā)射安全性要求的定性、半定量和定量評價(jià)指標(biāo)集Ⅲ。

S3：利用層次分析量化各指標(biāo)的相對重要程度，采用統(tǒng)計(jì)分析建立各指標(biāo)的重要性區(qū)間和相應(yīng)的置信度分布，量化運(yùn)行安全性評估指標(biāo)，具體過程如下；

S31：獲取自相關(guān)情況下安全指標(biāo)的重要性區(qū)間；

S32：獲得一種液氫加注控制系統(tǒng)安全性實(shí)時(shí)評估方法自相關(guān)安全指標(biāo)的置信度分布；

S33：獲取安全等級的相對區(qū)間，給出相應(yīng)各安全等級的隸屬度，確定液氫加注控制系統(tǒng)安全性實(shí)時(shí)評估方法系統(tǒng)的安全等級。

S4：實(shí)時(shí)識(shí)別加注系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生的危險(xiǎn)因素，計(jì)算加注系統(tǒng)當(dāng)前危險(xiǎn)因素下各指標(biāo)的重要區(qū)間這置信度和系統(tǒng)安全性等級，具體過程如下：

S41：建立危險(xiǎn)指標(biāo)集和相應(yīng)的指標(biāo)范圍；

S42：實(shí)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生的危險(xiǎn)因素；

S43：實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)當(dāng)前危險(xiǎn)因素下各指標(biāo)的重要區(qū)間這置信度和系統(tǒng)安全性等級。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例子，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣倘若本發(fā)明的這些修改和變形屬于本發(fā)明權(quán)利要求極其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變形在內(nèi)。