[发明专利]基于因果网络模型的机电系统安全分析装置及方法

说明书

                        技术领域

本发明涉及一种机电系统安全分析装置与方法，特别是涉及一种基于因果网络模型的机电系统安全分析装置及方法。

                        背景技术

对于一些大型机电设备(或系统)，特别是冶金、石化以及电力行业的关键设备，其故障往往会造成灾难性的后果。我们不期望亡羊补牢式的事后诊断、维修工作，而是希望尽可能的做到事前预防和维护。因此对机电设备系统的故障因果知识进行建模，对其因果机理进行分析，找到那些系统安全敏感部位并制定合理的预防维护措施是非常重要的。由于大型机电设备自身结构复杂，故障模式多种多样，而且故障模式和组件之间不存在一一对应的简单关系，因此很难确定设备系统的安全敏感部位。传统的安全分析方法如安全检查表法(SCL)、预先危险分析(PHA)、故障模式与影响分析(FMEA)、故障树分析(FTA)、危险可操作性分析(HAZOP)等虽然在故障原因、后果及危害性分析上提供了足够的支持，但偏重于对单一故障进行分析，不能保障多因素共同作用下复杂系统安全分析的准确性。如何在企业有限的资源条件下，对设备系统薄弱部位以及关键环节进行辨识，并据此对系统进行改进或制定合理的预防维护计划，是急需解决且意义重大的问题。

                        发明内容

本发明的目的在于提供一种基于因果网络模型的机电系统安全分析装置及方法，以便在设备使用过程中能有效地找到设备的关键部位并加以预防控制，从而减少故障发生的次数。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种基于因果网络模型的机电系统安全分析装置，其特征在于，该装置包括：

一故障模式信息库，用于存储故障模式数据结构模型的相关信息；

一安全分析流程模块，用于机电系统安全分析的执行，并对安全分析的工作流程进行管理；

一过程数据管理模块，对安全分析过程中得到的各种中间数据和结果数据进行综合管理；

一安全分析调度模块，负责对其他各个模块进行统一调度，完成安全分析工作，同时将分析结果通过人机交互模块显示出来；

一人机交互模块，用于实现用户和安全分析系统的交互，包括被分析对象的相关信息输入以及分析结果的输出；它能够修改故障模式信息库、过程数据以及安全分析流程；

故障模式信息库、安全分析流程模块、过程数据管理模块分别与安全分析调度模块连接，安全分析调度模块与人机交互模块相连。

上述基于因果网络模型的机电系统安全分析装置的安全分析方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)通过FMEA分析获得机电设备系统各个故障模式的数据结构模型，该数据结构模型至少包括故障原因及影响，采用布尔矩阵(因果关系矩阵)形式对不同层次级别故障模式之间的因果关系进行描述，并存储于故障模式信息库中；

2)选择不同的系统级故障模式作为顶事件，对步骤1)形成的因果关系矩阵进行层级式搜索，构造出相应的故障因果网络模型，存储于过程数据管理模块中；

3)在因果网络模型的基础上进行定性分析，找到故障顶事件相应的最小路集，并对最小路集中故障模式出现的频次进行统计；

4)根据最小路集中故障模式出现的频次、可能性大小以及相应故障顶事件的危害程度，评估出故障模式的重要性；

5)将分析结果通过人机交互模块显示出来。

整个安全分析过程的主体由安全分析流程模块实现，安全分析流程模块与其它各个模块之间的交互由安全分析调度模块实现。

采用本发明的基于因果网络模型的系统安全分析装置及方法能够快速、准确地识别机电设备系统的关键部位，据此可以合理地、有针对性地配置系统安全资源或制定合理的预防维护措施，解决了过去依赖人的知识或经验来安排维修的缺陷，不仅增强了生产设备安全运行的稳定性，而且在很大程度上提高了企业有限资源的利用效率。

                        附图说明

图1为本发明所述装置的结构示意图。

图2为故障模式的数据结构模型图；

图3为故障模式-结构单元层级式关联图；

图4为本发明的工作流程图；

图5为本发明实施例结构模型图；