一種液氫加注系統故障診斷和實時報警方法技術方案

本發明專利技術公開了一種液氫加注系統故障診斷和實時報警方法，包括以下步驟：S1：分析液氫加注系統故障模式；S2：通過統計分析歷史數據獲取各個故障發生的概率密度函數；S3：采用動態加權故障樹獲取整個系統故障的發生率；S4：利用危險分析方法對系統事故產生與危險傳播過程進行描述；S5：結合事故造成的人員傷亡、財產損失和社會影響，獲取系統損失函數；S6：采用危險率對系統運行性能進行評估，實現系統動態報警。本發明專利技術利用動態加權故障樹實現液氫加注系統的實時動態描述，更快速地獲取系統實時故障發生率。本發明專利技術采用危險分析技術實現事故發生和危險傳遞的動態刻畫，實時評估系統運行性能，實現系統動態報警，進而給出系統檢修時間。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及故障模式分析、危險分析和實時報警領域，特別涉及液氫加注系統故障診斷及實時報警方法。
技術介紹
隨著載人航天、大型通信衛星、深空探測等空間應用的迅速發展，對液氫加注系統的性能和安全性的要求也日益提高，液氫加注系統的故障診斷和實時報警方法研究越來越受到重視。液氫加注系統作為保障火箭燃料補給的重要地面設備，主要包括液路系統和氣路系統。主要功能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。由于低溫燃料和發射窗口的限制，液氫加注系統的運行性能直接影響發射任務的成敗。加注系統結構復雜，難以建立精確的模型，在其故障診斷和實時報警中主要使用的方法是定性分析方法。這類方法主要包括故障模式影響分析方法和故障樹分析方法。1950年，美國古拉曼公司為了研究飛機主操縱系統可靠性提出了失效模式影響及危害度分析技術，并廣泛應用于機械、電氣、電子產品等系統安全性評估；故障樹分析法于1961年由美國貝爾實驗室首創，1962年應用于分析導彈發射控制系統，其后被波音公司應用于安全性分析，推廣應用到航天部門及核能、化工等許多領域，成為復雜系統可靠性和安全性分析的一個有力工具，也是事故分析，特別是航天事故分析的一個重要手段。目前使用的故障樹分析方法主要包括靜態故障樹和動態故障樹分析方法。它們在對系統故障模式進行分析沒有考慮系統故障的動態更新問題和各個故障對系統失效的貢獻之間存在動態相關性。從定性系統故障診斷和實時報警技術的發展來看，基于動態更新的故障樹分析方法是未來故障分析的發展趨勢。該分析方法采用圖形方式直觀形象地展現故障事件的邏輯關系，不僅能夠進一步獲得更加全面的故障庫，動態更新故障之間的相關關系和關聯關系，也可以用于分析系統各種故障狀態及其對系統影響，以及導致這些故障的原因等。因此，該方法適用于系統壽命周期的任何階段，較好地解決系統故障診斷和實時報警問題。當前的故障診斷和實時報警方法具有分析不全面、不能實時動態更新故障庫、難以描述故障對系統的影響程度、實時性差等特點。因此，急需一種全面、快速、實時和準確實現系統故障診斷和實時報警的方法。
技術實現思路
鑒于此，本專利技術所要解決的技術問題是提供一種快速、實時和精確的復雜系統故障診斷和實時報警方法。為達到上述目的，本專利技術提供以下技術方案：本專利技術提供的一種液氫加注系統故障診斷及實時報警方法，包括以下步驟：S1：分析航天發射場加注系統故障模式；S2：通過統計分析歷史數據獲取各個故障發生的概率密度函數；S3：采用動態加權故障樹獲取整個系統故障的發生率；S4：利用危險分析方法對系統事故產生與危險傳播過程進行描述；S5：結合事故造成的人員傷亡、財產損失和社會影響，獲取系統損失函數；S6：采用危險率評估系統運行性能，實現系統實時報警。進一步，所述步驟S3中的動態加權故障樹，具體步驟如下：S31：利用危險分析方法確定系統故障頂事件；S32：根據從上到下的搜索分析方法確定下一層故障事件；S33：利用邏輯分析方法分析下層故障引起上層故障事件的動態權重；S34：根據邏輯門計算方法，確定系統頂事件發生概率。進一步，所述步驟S33中的動態權重確定方法是通過各個時刻系統設備狀態，運行工況唯一確定的。進一步：所述步驟S33中的動態邏輯門計算主要包括與門和或門。進一步：所述步驟S4中的危險分析方法，其具體步驟如下：S41：利用定性方法確定系統故障到事故的危險因素；S42：利用隨機分析方法確定引發事故的必要條件概率；S43：通過將系統頂事件發生概率和必要條件概率相乘得到系統事故的發生概率；S44：結合事故的損失函數得出系統的危險程度。進一步，所述步驟S42利用的隨機分析方法主要包括馬爾可夫序列分析方法。進一步，所述步驟S44中的損失函數是通過對歷史數據統計分析得到的。本專利技術的有益效果在于：本專利技術將動態加權故障樹分析方法應用于航天加注系統故障分析中，結合系統事故損失函數，采用動態風險分析方法實現系統風險概率的實時、動態、高效的計算，并給出系統故障診斷和實時報警結果，同時也給出了系統檢修時間。本專利技術采用動態加權故障樹分析方法進行故障分析，能夠更好的確定系統故障之間的邏輯關系。利用數據挖掘技術和LOGISC回歸方法揭示各個故障之間的相關關系。通過科學的設置故障樹各層的動態權重，能夠實時準確地計算出故障的發生概率。結合動態風險分析方法，系統全面地描述了故障引發事故的發生機制，以及事故的演化機制。利用風險率計算結果對系統全生命周期的性能進行評估，實現系統動態報警以及確定系統的檢修時間。附圖說明為了使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術做進一步詳細描述，其中：圖1為液氫加注系統動態加權故障樹分析結果；圖2為基于動態風險分析方法的系統風險率計算流程。具體實施方式下面將結合附圖，對本專利技術的優選實施例進行詳細的描述。以下將結合附圖，對本專利技術的優選實施例子進行詳細的描述；應當理解，優選實施例子僅為了說明本專利技術，而不是為了限制本專利技術的保護范圍。圖1為液氫加注系統動態加權故障樹分析結果，其中：ωm-n表示故障樹第m層的第n個故障，xi表示第i個故障，Xi表示系統的故障分類模式；圖2為基于動態風險分析方法的系統風險率計算流程。如圖1和圖2所示，本實施例子提供的液氫加注系統故障診斷及實時報警方法，包括以下步驟：S1：分析航天發射場加注系統故障模式；S2：通過統計分析歷史數據獲取各個故障發生的概率密度函數；S3：采用動態加權故障樹獲取整個系統故障的發生率；S4：利用危險分析方法對系統事故產生與危險傳播過程進行描述；S5：結合事故造成的人員傷亡、財產損失和社會影響，獲取系統損失函數；S6：采用危險率評估系統運行性能，實現系統動態報警和確定系統維修時間。運用動態加權故障樹分析方法對液氫加注系統進行描述，其中最重要的是動態權重的確定，以及系統故障的分類方法。其具體步驟為：經過對大量歷史數據進行整理和分析，對每一個故障進行編號(xi，i＝1,2,…n)并建立加注系統的故障庫，其中故障樹隨著新的故障的增加不斷的實時動態更新保障故障庫中擁有全部已經發生的故障。利用故障樹從上到下的演繹分析方法，建立加注系統的靜態故障樹，其中中間層為系統的故障分類模式，用Xi， i＝1,2,3,4。通過加注系統蘊含的歷史信息和領域專家打分的方式確定下一級故障對上一級故障影響的動態權重ωm-n。結合故障樹的邏輯計算方法得出系統故障的發生率。動態加權故障樹分析方法的具體步驟如下：S31：利用危險分析方法確定系統故障頂事件；S32：根據從上到下的收索分析方法確定下一層故障事件；S33：利用邏輯分析方法分析下層故障引起上層故障事件的動態權重；S34：根據邏輯門計算方法，確定系統頂事件發生概率。所述的危險分析方法，其具體步驟如下：S41：利用定性方法確定系統故障到事故的危險因素；S42：利用隨機分析方法確定引發事故的必要條件的出現概率；S43：通過將兩者的概率相乘得到系統事故的發生概率；S44：結合事故的損失函數得出系統的危險程度。以上所述僅為本專利技術的優選實施例子，并不用于限制本專利技術，顯然，本領域的技術人員可對本專利技術進行各種改動和變形而不脫離本專利技術的精神和范圍。這樣倘若本專利技術的這些修改和變形屬于本專利技術權利要求極其等同技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種液氫加注系統故障診斷及實時報警方法，其特征在于：包括以下步驟：S1：分析航天發射場加注系統故障模式；S2：通過統計分析歷史數據獲取各個故障發生的概率密度函數；S3：采用動態加權故障樹獲取整個系統故障的發生率；S4：利用危險分析方法對系統事故產生與危險傳播過程進行描述；S5：結合事故造成的人員傷亡、財產損失和社會影響，獲取系統損失函數；S6：采用危險率評估系統運行性能，實現系統實時報警。所述步驟S3中的動態加權故障樹，具體步驟如下：S31：利用危險分析方法確定系統故障頂事件；S32：根據從上到下的收索分析方法確定下一層故障事件；S33：利用邏輯分析方法分析下層故障引起上層故障事件的動態權重；S34：根據邏輯門計算方法，確定系統頂事件發生概率P1。

【技術特征摘要】
1.一種液氫加注系統故障診斷及實時報警方法，其特征在于：包括以下步驟：S1：分析航天發射場加注系統故障模式；S2：通過統計分析歷史數據獲取各個故障發生的概率密度函數；S3：采用動態加權故障樹獲取整個系統故障的發生率；S4：利用危險分析方法對系統事故產生與危險傳播過程進行描述；S5：結合事故造成的人員傷亡、財產損失和社會影響，獲取系統損失函數；S6：采用危險率評估系統運行性能，實現系統實時報警。所述步驟S3中的動態加權故障樹，具體步驟如下：S31：利用危險分析方法確定系統故障頂事件；S32：根據從上到下的收索分析方法確定下一層故障事件；S33：利用邏輯分析方法分析下層故障引起上層故障事件的動態權重；S34：根據邏輯門計算方法，確定系統頂事件發生概率P1。2.根據權利要求1所述的一種液氫加注系統故障診斷及實時報警方法，其特征在于：所述步驟S33中的動態權重確定方法是通過各個時刻系統設備...

【專利技術屬性】
技術研發人員：柴毅，張可，毛永芳，馮莉，楊志敏，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：重慶;50