一种面向抽象故障树的结构合成方法技术

本发明专利技术公开了一种面向抽象故障树的结构合成方法，通过对抽象故障树与案例故障树节点的相似度计算和逻辑门语义包含度计算，将案例故障树包含的事件节点和事件间的逻辑门语义关系，增量扩展到抽象故障树中，使扩展的抽象故障树即保留了原有的结构完整性和语义，又增量包含了案例故障树的结构特征及其事件间逻辑语义，通过不断的合成，使扩展后的抽象故障树成为汇聚同类事故的抽象综合体，并建立了案例故障树与抽象故障树的结构映射。本发明专利技术为事故分析与预警提供有力的支持，有利于提高企业对重大事故的预警预防能力，减少财产损失，避免类似事故重复发生。

【技术实现步骤摘要】
一种面向抽象故障树的结构合成方法
本专利技术涉及事故分析
，具体是一种面向抽象故障树的结构合成方法。
技术介绍
近年来随着我国经济社会的快发展，各种新材料，交通工具，处理设备，工艺的应用，生产过程中集成度、自动化、规模化等程度日益提高，导致现阶段的事故具有演变过程复杂，演变路径不清晰等特点准确、全面的分析已发生的事故，从已发生的事故中吸取经验是指导安全生产、事故预防与预警的重要途径。由于没有对历史事故进行合理的归纳总结，并形成合理的应急参考资料，导致各类相似化工事故频繁发生，且每次事故发生都需要频繁、重复的分析。如果能够利用已有的专家经验，和历史上形成的大量事故资料，并根据事故机理找到相关共性，可以有效的解决上诉问题，成为着重解决的问题。故障树是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，具有果因关系清晰、形象等特点。对导致事故的各种原因及逻辑关系能做出全面、简洁、形象地描述，从而使有关人员了解和掌握安全控制的要点和措施。根据各基本事件发生故障的频率数据，确定各基本事件对导致事故发生的影响程度的故障树结构重要度。既可进行定性分析，又可进行定量分析和系统评价。通过定性分析，确定各基本事件对事故影响的大小，从而可确定对各基本事件进行安全控制所应采取措施的优先顺序，为制定科学、合理的安全控制措施提供基本的依据。通过定量分析，依据各基本事件发生的概率，计算出顶事件发生的概率，为实现系统的最佳安全控制目标提供一个具体量的概念，有助于其它各项指标的量化处理。通过查阅文献，现有的基于故障树的专利技术主要分为或是研究基于故障树分析方法在不同领域的应用，或是故障树的结构表示方法以及存储方法方面，或是对故障树本身进行相关的研究进行相关度运算；在故障树的归纳抽象，以及结构合成方面还未发现相关专利。现在对于故障树的构造方面，大多局限于当前事故本身，不具有通用性和适用性，很难形成普遍的参考作用，而且形成的数据在后期没有得到很好的利用。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，提出了一种面向抽象故障树的结构合成方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种面向抽象故障树的结构合成方法。首先给出相关定义：定义抽象故障树抽象解释集合给定一抽象故障树AFTj＝{VAj,GAj,EAj,v0j,δhj,δwj}，和该抽象故障树关联的m个案例故障树IFTi＝{VIi,GIi,EIi,v0i,δhi,δwi},1≤i≤m，其案例故障树的事件关联集合定义为EFSAFTi＝{(avj,ivi,IFTi)|avj∈VAj∧ivi∈VIi∧avj＝EF(ivi)}定义故障树的语义模型故障树与门的语义表示为全部输入事件发生时才会引发上层事件，或门表示任何多于一种输入事件发生才会引发上层事件，在案例故障树的合成中，故障树的横向结构完整性定义为每一案例故障树的与门链接结构信息应保持在抽象故障树中。故障树用于分析导致顶事件(待分析的事故)发生系列事件的演化关系，获得事故发生的直接原因，间接原因，根原因等因素，从事故演化，事件演化的时序分析。因事故演化存在逻辑门的关联(and,or),仅考虑从底事件(基本事件)分析事件演化关系，导致顶事件发生的分析，采用割集描述事故的一种故障模式，该割集全部事件发生，表示顶事件一定发生。定义故障树的结构完整性在故障树的合成方法中，需要保持故障树的结构完整性，故障树的结构完整性主要包含：1)构成事故发生的基本成因机理保持，即抽象故障树需要包含案例故障树的割集；2)事故演变的成因机理保持，及抽象故障树需要包含案例故障树的层次演变序列和逻辑门的完整性结构。具体解释如下：1)事故故障树的层次结构反映一种层次间事件的时序结构，故障树的纵向完整性定义为每一案例故障树的任一从基本事件到顶事件的事件序列的时序性应保持在抽象故障树中。2)与门的语义表示为全部输入事件发生时才会引发上层事件，或门表示任何多于一种输入事件发生才会引发上层事件，在案例故障树的合成中，故障树的横向结构完整性定义为每一案例故障树的与门链接结构信息应保持在抽象故障树中。3)每一个的故障树的最小割集是唯一的，故障树割集表达事故的一种故障模式，在案例故障树合成到标准事故树过程中，每一案例故障树树的割集应保持在抽象故障树中。定义故障树合成的相关结构运算定义给定故障树FT＝{V,G,E,v0,δh,δw},v∈V,定义故障树节点v的父节点vf＝findParentNode(v,FT),vf∈V∧gf∈G∧(gf,v)∈E∧(vf,gf)∈E；定义故障树节点v的父门节点gf＝findParentGate(v,FT),gf∈G∧(gf,v)∈E；定义故障树节点v的子节点集合Vc＝findChildNodes(v,FT)＝{vc|vc∈V∧gc∈G∧(gc,vc)∈E∧(v,gc)∈E}；定义故障树节点v的子门节点gc＝findChildGate(v,FT),gc∈G∧(v,gc)∈E；定义故障树节点v的兄弟节点集合Vb＝findBrotherNodes(v,FT)＝{vb|vb∈V∧gf∈G∧(gf,vc)∈E∧(gf,v)∈E}；定义故障树节点v的子树集合：即FTs是以v为顶节点的子树。基于大量的已形成同类型事故成因的事故案例故障树，研究同类故障树之间的节点相似度以及结构相似度，设计基于案例故障树的结构合成方法。通过对抽象故障树与案例故障树节点的相似度计算，将案例故障树包含的事件节点和相应的局部以及整体结构，增量扩展到抽象故障树中，既保留了抽象故障树原有的结构完整性，又对抽象故障树进行了完美的扩展。本专利技术技术方案为：一种面向抽象故障树的结构合成方法，其特征是：通过对抽象故障树与案例故障树节点的相似度计算和逻辑门语义包含度计算，将案例故障树包含的事件节点和事件间的逻辑门语义关系，增量扩展到抽象故障树中，使扩展的抽象故障树既保留了原有的结构完整性和语义，又增量包含了案例故障树的结构特征及其事件间逻辑语义，通过不断的合成，使扩展后的抽象故障树成为汇聚同类事故的抽象综合体，并建立了案例故障树与抽象故障树的结构映射。给定一抽象故障树AFT＝{VA,GA,EA,v0,δhδw},和该抽象故障树关联的n个案例故障树IFTi＝{VI,GI,EI,v0,δh,δw},1≤i≤n,通过对抽象故障树与案例故障树节点的相似度计算，按照广度遍历算法计算AFT与IFT的节点与门的匹配，增量扩展抽象故障树结构并建立该抽象故障树的抽象解释集合，抽象故障树的局部结构为：即节点vai父链接门为gau,父节点vau,子链接门为gai,vai子节点vai+1,vai+2…vai+k与案例故障树IFTc的局部结构,案例故障树节点vcj对应抽象故障树节点vai，案例故障树节点vcj子节点vcj+1…vcj+q，从抽象故障树当前节点vai,匹配案例故障树的当前节点vcj开始的子节点匹配过程执行如下步骤：Step1:从抽象故障树当前节点vai,匹配案例故障树的当前节点vcj；Step2:判断抽象故障树当前节点可以抽象解释案例故障树当前节点，如果是执行step3，不是执行step10；Step3：判断抽象故障树当前节点的下连接门为或门，如果是执行step4，不是执行step5；Step4:继续匹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向抽象故障树的结构合成方法，其特征是：通过对抽象故障树与案例故障树节点的相似度计算和逻辑门语义包含度计算，将案例故障树包含的事件节点和事件间的逻辑门语义关系，增量扩展到抽象故障树中，使扩展的抽象故障树既保留了原有的结构完整性和语义，又增量包含了案例故障树的结构特征及其事件间逻辑语义，通过不断的合成，使扩展后的抽象故障树成为汇聚同类事故的抽象综合体，并建立了案例故障树与抽象故障树的结构映射；给定一抽象故障树AFT＝{VA,GA,EA,v0,δhδw},和该抽象故障树关联的n个案例故障树IFTi＝{VI,GI,EI,v0,δh,δw},1≤i≤n,通过对抽象故障树与案例故障树节点的相似度计算，按照广度遍历算法计算AFT与IFT的节点与门的匹配，增量扩展抽象故障树结构并建立该抽象故障树的抽象解释集合，抽象故障树的局部结构为：

【技术特征摘要】
1.一种面向抽象故障树的结构合成方法，其特征是：通过对抽象故障树与案例故障树节点的相似度计算和逻辑门语义包含度计算，将案例故障树包含的事件节点和事件间的逻辑门语义关系，增量扩展到抽象故障树中，使扩展的抽象故障树既保留了原有的结构完整性和语义，又增量包含了案例故障树的结构特征及其事件间逻辑语义，通过不断的合成，使扩展后的抽象故障树成为汇聚同类事故的抽象综合体，并建立了案例故障树与抽象故障树的结构映射；给定一抽象故障树AFT＝{VA,GA,EA,v0,δhδw},和该抽象故障树关联的n个案例故障树IFTi＝{VI,GI,EI,v0,δh,δw},1≤i≤n,通过对抽象故障树与案例故障树节点的相似度计算，按照广度遍历算法计算AFT与IFT的节点与门的匹配，增量扩展抽象故障树结构并建立该抽象故障树的抽象解释集合，抽象故障树的局部结构为：即节点vai父链接门为gau,父节点vau,子链接门为gai,vai子节点vai+1,vai+2…vai+k与案例故障树IFTc的局部结构,案例故障树节点vcj对应抽象故障树节点vai，案例故障树节点vcj子节点vcj+1…vcj+q，从抽象故障树当前节点vai,匹配案例故障树的当前节点vcj开始的子节点匹配过程执行如下步骤：Step1:从抽象故障树当前节点vai,匹配案例故障树的当前节点vcj；Step2:判断抽象故障树当前节点可以抽象解释案例故障树当前节点，如果是执行step3，不是执行step10；Step3：判断抽象故障树当前节点的下连接门为或门，如果是执行step4，不是执行step5；Step4:继续匹配当前节点下的所有子节点；Step5:判断案例故障树当前节点的子节点所有的都被抽象故障树当前节点子节点抽象解释，如果是执行s...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜军威，马超，李浩杰，于洋洋，于旭，江峰，胡强，陈卓，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37