本發(fā)明涉及故障模式分析、危險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)安全性實時評估方法。

背景技術(shù)：

航天發(fā)射系統(tǒng)運行安全實時評估問題，是保證航天發(fā)射安全運行的基礎(chǔ)。加注系統(tǒng)作為保障火箭燃料補給的重要地面設(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劑，是整個試驗臺的動力源，地位極其重要，安全問題更是不容忽視。目前，系統(tǒng)運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)、風險評價指數(shù)法(RAC)、安全檢查表(CSCL)、預先危險分析(PHA)、故障模式與影響分析(FMEA)、危險可操作性分析等運行安全評估方法；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)等的運行安全評估方法；以及風險協(xié)調(diào)評審(VERT)和概率風險評(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行危險辨識、后果分析，但大多偏重于設(shè)計階段的靜態(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)級動態(tài)安全評估模型，也難以給出安全風險事件的重要度排序及其不確定影響和系統(tǒng)的累加風險值。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)，雖然能夠求出風險率，以風險率的大小衡量系統(tǒng)危險性大小及安全度，但由于加注系統(tǒng)由于設(shè)施設(shè)備類型多、服役時間長、使用環(huán)境惡劣等特點，其失效模式復雜、誘因多、難以量化和預測，難以計算基本事件、危險事件的發(fā)生概率，使得定量分析法難以準確的評估系統(tǒng)的運行安全。綜合安全評估方法盡管對復雜系統(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，為風險決策提供有價值的定量信息，但尚未從加注系統(tǒng)實時運行狀態(tài)、間歇運行多工況等方面系統(tǒng)深入地研究加注系統(tǒng)的動態(tài)安全性。

因此，亟需一種全面、快速、實時和準確實現(xiàn)加注系統(tǒng)動態(tài)安全性評估的方法。

技術(shù)實現(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、實時和精確的加注系統(tǒng)動態(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)運行安全評估層三個層次出發(fā)，建立航天發(fā)射系統(tǒng)運行安全性動態(tài)評價指標體系，量化與計算運行安全指標的重要性區(qū)間及其置信度分布，刻畫不同加注系統(tǒng)事故嚴重程度的安全性等級，構(gòu)建失效與異常工況下危險指標集并確定其指標范圍，實現(xiàn)加注系統(tǒng)運行安全性的實時評估。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

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

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

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)運行安全評估層三個層次出發(fā)，建立火箭加注系統(tǒng)運行安全性動態(tài)評價指標體系；

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

S4：實時識別加注系統(tǒng)運行過程中發(fā)生的危險因素，計算加注系統(tǒng)當前危險因素下各指標的重要區(qū)間這置信度和系統(tǒng)安全性等級。

進一步，所述步驟S2中的指標體系建立，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)系和對應關(guān)系，選擇出運行工況下的航天發(fā)射系統(tǒng)安全性實時評估量化指標集Ⅰ；

S22：利用加注系統(tǒng)額定運行參數(shù)，構(gòu)建安全事故演化機理下的安全性評價指標集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、半定量和定量評價指標集Ⅲ。

進一步，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)系和對應關(guān)系主要采用基于無監(jiān)督學習的聚類算法。

進一步，所述步驟S3中的指標體系量化，具體步驟如下：

S31：獲取自相關(guān)情況下安全指標的重要性區(qū)間；

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

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

進一步，所述步驟S31中的自相關(guān)情況下安全指標的重要性區(qū)間主要采用基于時間序列動態(tài)分析算法。

進一步，所述步驟S32中的一種液氫加注控制系統(tǒng)安全性實時評估方法自相關(guān)安全指標的置信度分布主要采用貝葉斯推理算法。

進一步，所述步驟S33中的一種液氫加注控制系統(tǒng)安全性實時評估方法系統(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)運行安全評估層三個層次出發(fā)，建立航天發(fā)射系統(tǒng)運行安全性動態(tài)評價指標體系，量化與計算運行安全指標的重要性區(qū)間及其置信度分布，刻畫不同加注系統(tǒng)事故嚴重程度的安全性等級，構(gòu)建失效與異常工況下危險指標集并確定其指標范圍，實現(xiàn)加注系統(tǒng)運行安全性的實時評估。因此，能夠?qū)崟r評估加注系統(tǒng)的運行安全性。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述，其中：

圖1為液氫加注控制系統(tǒng)安全性實時評估方法流程圖

圖2為加注系統(tǒng)安全評估指標體系結(jié)構(gòu)圖

圖3為一種液氫加注控制系統(tǒng)

具體實施細則

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。

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

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)運行安全評估層三個層次出發(fā)，建立火箭加注系統(tǒng)運行安全性動態(tài)評價指標體系，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)系和對應關(guān)系，選擇出運行工況下的航天發(fā)射系統(tǒng)安全性實時評估量化指標集Ⅰ；

S22：利用加注系統(tǒng)額定運行參數(shù)，構(gòu)建安全事故演化機理下的安全性評價指標集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、半定量和定量評價指標集Ⅲ。

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

S31：獲取自相關(guān)情況下安全指標的重要性區(qū)間；

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

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

S4：實時識別加注系統(tǒng)運行過程中發(fā)生的危險因素，計算加注系統(tǒng)當前危險因素下各指標的重要區(qū)間這置信度和系統(tǒng)安全性等級，具體過程如下：

S41：建立危險指標集和相應的指標范圍；

S42：實時識別系統(tǒng)運行過程中發(fā)生的危險因素；

S43：實時計算系統(tǒng)當前危險因素下各指標的重要區(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)明進行各種改動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和變形在內(nèi)。