基于符号定向图(SDG)深层知识模型的定性仿真

定性仿真是系统仿真技术中的重要研究和应用方向，同时也是人工智能技术的一个重要方面。近年来，随着现代计算机技术的日新月异，使得基于符号定向图(SDG)深层知识模型的定性仿真研究和应用取得了显著进展。SDG模型能够表达复杂的因果关系，具有包容大规模潜在信息的能力，因此特别适合于过程系统危险评价(PHA)、危险识别与故障诊断。SDG模型结构简单，易于建立和修改。然而高质量的SDG模型必须采用经验数据和定量动态仿真检验和校正。采用SDG模型进行定性仿真的关键技术是高效双向推理“引擎”，由计算机软件自动完成。目前，在计算机辅助过程系统危险评价方面，SDG是最有效的方法；在过程系统故障诊断方面，其完备性较好，但诊断分辨率尚待提高。今后的研究应解决：定性仿真和定量仿真相结合；SDG自动建模；通用推理软件平台；大系统高分辨率故障诊断等问题。     

我国石油化工仿真技术20年成就与发展

我国近20年石油化工仿真技术的发展和突出的成就体现在两个方面,第一方面是定量动态仿真技术的研究、开发和大规模工业应用,主要包括化工过程动态流程模拟系统,仿真培训系统软件平台和仿真器硬件,用于大学和专业学校工程实践教学的仿真系统,多功能仿真实验系统,以及仿真工厂.第二方面是定性仿真技术的研究开发与应用,主要包括基于符号有向图(SDG)定性建模和计算机推理"引擎"技术,基于SDG技术的危险与可操作性安全评价(HAZOP)软件平台,基于SDG定性仿真技术的辅助过程系统危险识别与诊断技术,石油化工安全技术仿真试验平台,基于SDG技术的自解释仿真器等.此外对石油化工仿真技术的今后发展和预测进行了探讨.     

SDG标准测试图及推理引擎论证

应用SDG技术对复杂系统进行安全分析推理，其引擎的性能测试至关重要。我们提出了采用系统标准的SDG测试图，对引擎进行测试。论述了测试所需的规模和指标，并针对应用领域特点，通过改变节点与支路规模、状态、关联关系、排列等因素，提出了一整套针对安全问题的SDG标准测试图。在此基础上，我们提出了极端与平均的性能测试方法。并运用SDG测试图对我们开发的SDG引擎进行完备性和运算能力的测试，效果达到实用水平。最后，我们对测试过程中暴露的问题，提出改进措施。     

化工过程SDG建模方法

SDG(Signed Directed Graph)是一种重要的定性建模技术，特别是在安全评价和故障诊断领域。本文系统介绍了两种常用的SDG建模方法：基于数学模型的方法和基于流程图的方法。此外，本文提出了一种基于经验知识的建模方法。由于安全评价强调揭示潜在故障的全面性，而故障诊断则要求诊断速度和故障分辨率高，因此基于经验知识的建模方法分为评价模型建模方法和诊断模型建模方法。采用此方法建立的评价模型不仅能全面表达故障，而且还能揭示故障的传播规律；建立的诊断模型简单精炼、故障分辨率高。     

基于分级SDG的物资供应方案缺陷分析建模研究

针对物资供应方案缺陷分析困难,引入定性建模的符号定向图(SDG)方法进行建模研究.对物资供应方案的概念、缺陷分析的重要性和存在的主要缺陷进行概括,简明论述选择SDG法研究的优势并介绍分级SDG,建立了物资供应方案的缺陷分析定性模型,在研究定性推理方式的基础上对所建模型进行定性推理,设计实例获得唯一推理结果,对推理结果进行分析.结果证实了用SDG定性建模的方法研究物资供应问题的可行性.     

定性代数方程的简明表达方法-影响方程及其建模

提出了定性代数方程简明表达方法的实现及建模规则.以化工装置中的固定床式烷基转移反应器为例讨论了影响方程建模过程,建立了烷基转移反应器的影响方程,并将影响方程模型直接转化为较为直观的符号有向图(SDG)模型.采用SDG定性推理(即基于网络拓扑的定性仿真方法)识别故障的完备性较高、能够揭示故障演变的路径和历程,在复杂过程系统危险识别和故障诊断领域得到广泛应用.     

基于SDG的计算机辅助危险与可操作性分析

对于过程系统，危险与可操作性(Hazard and Operabiljty，简称HAZOP)分析是一套应用最广的评价方法。但是人工评价存在费时、费力、成本高等缺点。本文介绍了一种基于SDG(Signed Directed Graph)的计算机辅助危险与可操作性分析系统，该系统基于SDG定性模型。过程模型利用模型库中的单元模型建立，通用性强，且又能分析各种具体工艺的特定信息。应用实验表明，与人工专家评价相比，该系统具有完备性好、省时、省力、成本低、评价结果系统性和条理性强等众多优点。     

一种基于SDG用于危险分析的新型定性仿真技术

安全已经成为世界各国政府面临的一个重要问题。由于安全研究的实验无法在真实工厂中进行，因此仿真技术已经成为研究和解决安全问题的一个核心基础。然而，对于真实化工工厂的精确定量数学模型由于规模庞大和复杂而难以获得与计算。与此相反，定性模型相对容易建模，计算也相对较快。我们提出了一种基于符号有向图的定性仿真技术。它能够有效地针对复杂系统中各个组件间的原因与后果关系。通过网络拓朴和专家规则，SDG模型可以有效地找出系统中潜在的危险。结合目前最为广泛应用的过程危险分析方法，即HAZOP，提出一种新的SDG-HAZOP方法，以代替目前的人工安全分析。最后以65t／h锅炉为例，展示并讨论该新方法的优、缺点。     

SDG方法与过程安全分析的关系

过程安全分析(PHA)涉及，过程的危险、各种事件的超前识别、适用于安全的工程和管理控制、工程和管理控制的事故所造成的后果、设备状态和人的因素等诸多方面。推荐的安全分析方法有，如果…怎么样法、检查表法、危险与可操作分析法(HAZOP)、故障模式及后果分析(FMEA)或故障树分析法等。这些方法中的大多数与SDG(符号定向图)在根本原理上相同。因此，SDG是过程安全分析中一种极为关键的计算机化技术。     

具有误操作自诊断的高效过程系统仿真平台

采用符号定向图(SDG，Signed Directed Graph)深层知识模型配合反向推理方法，可以有效解决仿真训练过程中误操作实时在线自诊断问题。经仿真案例试验表明，本方法不但具有较高的诊断完备胜、较高的诊断分辨率，而且能够给出详细的由于误操作导致故障的解释。基于面向对象的编程(OOP)原理，以信息驱动引擎的软件结构，配合“三元素”操作分类法和信息全程压缩技术，新开发的仿真软件平台具有代码效率高、占用容量小、运行速度快以及应用软件开发方便等特点。迄今，已有45所大学的大批量学生使用本仿真软件进行实习训练，培训效果很好。     

基于SDG的加热炉HAZOP与故障诊断

随着现代流程工业日益大型化和复杂化,生产中重大恶性事故不断发生,促使人们越来越重视对安全技术问题的研究,而安全评价与故障诊断正是安全工程领域中的两个重要方面。在分析符号有向图(SDG)技术的理论基础上,探讨了SDG定性模型在计算机辅助HAZOP安全评价和故障诊断中的实际应用,并针对石化领域中常用的加热炉设备,建立SDG模型进行HAZOP和故障诊断分析。实验结果表明,基于SDG的HAZOP和故障诊断技术具有完备性好、节省时间、人力、费用等众多优点。     

石油化工SDG故障诊断仿真试验系统

基于SDG深层知识模型的推理方法是一种完备的揭示系统故障的有效方法，石油化工的SDG故障诊断方法也是当前研究的热点问题。系统仿真技术在故障诊断系统中发挥了特殊的作用，建立用于故障诊断的仿真试验系统是必要的。本文给出了该系统的硬件和软件结构，讨论了其中的关键技术。该试验系统可用于辅助建立SDG故障诊断模型、阈值修正、案例试验、模型验证及模型简化等，并可依据国际标准对诊断系统进行系统安全整体性要求测试，包括软件可靠性试验和硬件可靠性试验。     

复杂系统的定性表示与推理

基于人工智能中树图推理的思想,提出一种对复杂系统进行定性描述和推理的方法.该方法基于图论把一般的定性约束方程转化为一种约束图的表示形式,并在虚拟因果理论基础上,得到描述系统波动演化的各关键变量的约束影响图形式.最后,比较了Kuipers的QSIM和本文发展出的方法,表明采用图形化的方式来表征系统各变量之间所存在的约束关系,可以得到和原系统等价的但变量数大大减少的约束影响图形式.这种处理可以推动定性推理的研究从QSIM的实验室阶段走向实际应用领域.     

石油化工危险、安全与控制仿真试验平台的结构设计

石油化工危险、安全与控制仿真试验平台应用了半实物仿真技术，是研究石油化工危险与可操作性评价技术的重要工具。本文首先确定了该平台的功能和目标，介绍了总体结构，分析了各子系统所实现的功能。提出了综合应用数字仿真和半实物仿真技术对大型过程系统进行研究的方法。最后对该平台建设过程中涉及的通讯系统、软件集成、实时数据库等关键技术和方法进行了阐述。