基于多态模糊贝叶斯网络的城市燃气管道事故风险预测与诊断研究

为了评估城市燃气管道系统的风险程度,给后续预防工作提供参考,提出了基于多态模糊贝叶斯网络的燃气管道事故风险定量分析方法。首先,基于对86份事故调查报告风险因素的梳理,建立故障树模型,寻求风险隐患和事故之间的映射,并将其转换为贝叶斯网络结构;其次,引入模糊集理论与概率分配计算方法,分别得出根节点的先验概率和中间节点的条件概率,根据贝叶斯网络的证据推理原理预测事故发生概率,分析风险重要程度,并反向诊断关键致因要素;最后,将此方法应用于沈阳市“10·21”较大燃气管道事故风险分析。实例验证结果表明,事故一定发生的先验概率为68.8%,验证了风险体系的有效性,且预测与诊断得出的重要风险集合与事故调查报告中分析的直接原因一致。多态模糊贝叶斯网络能够准确评价燃气管道事故风险,并确定关键致险因子,可为城市燃气管道安全管理提供决策参考。     

基于贝叶斯网络的HAZOP-LOPA集成分析与应用

针对事件树、故障树等风险分析存在一定局限性的问题,提出了基于贝叶斯网络的HAZOP-LOPA集成风险评估新思路.编制系统故障树,利用GeNIe软件将其映射成贝叶斯网络,运用贝叶斯网络双向推理进行故障预测和诊断,快速识别系统薄弱环节并确定为风险贝叶斯故障节点,结合HAZOP与LOPA对其进行风险集成分析,提出相应的独立防护层,根据防护层失效概率并参照半定量风险矩阵确定剩余风险等级.该风险评估模型在辽河石化公司催化裂化装置的反应再生系统中进行应用,结果证实该模型在复杂工艺信息不确定条件下,能有效提高风险评估的针对性、客观性与准确性.     

管道腐蚀泄漏火灾的贝叶斯网络推理模型研究

为了研究长输管道腐蚀泄漏及蒸气云爆炸事故的演化规律,通过对埋地管道内(外)壁腐蚀失效、燃气泄漏、气体云团扩散及蒸气云爆炸等4阶段事件进行分析,构建埋地管线腐蚀泄漏火灾的贝叶斯网络模型。研究网络结构中节点变量的取值范围及离散化方法,并基于对事故统计和专家分析判断,设定节点变量的先验概率,量化节点关联的条件概率分布。在对贝叶斯网络推理策略研究的基础上,考察节点变量对推理结果的敏感性,验证模型的合理性。结果表明,长输管道腐蚀泄漏及次生灾害事件过程具有较大的不确定性,主要体现在中间事件均具有多种状态,事故演化路径概率受模型输入条件影响较大。贝叶斯网络方法用于描述事故过程中间节点事件间的依赖关系有较大的优势,可以定量衡量事故风险的不确定性。     

事件树、故障树、决策树与贝叶斯网络

在简要介绍贝叶斯网络技术的基础上,通过大坝失效事件树分析、导弹发动机故障树分析以及汽车销售决策树分析3个实例,分别将事件树、故障树及决策树3种分析方法与贝叶斯网络分析方法进行了比较,并给出了事件树、故障树和决策树向贝叶斯网络转化的一般规律:事件作为贝叶斯网络中的结点,根据事件之间的因果或影响关系将网络中的各结点用有向弧连接起来并由已知数据或专家经验确定各结点条件概率表.结果表明贝叶斯网络具有处理多状态复杂模型以及双向推理的优点.     

基于动态贝叶斯网络的燃气管网燃爆风险分析

针对传统风险分析方法无法实现动态评估的局限性，提出了基于动态贝叶斯网络的燃气管网风险分析模型.基于管道失效原因与事故后果，构建了事故演变全过程网络结构，并运用马尔科夫理论将演变全过程与时间相关联，最终建立了动态贝叶斯风险分析模型.该模型基于贝叶斯理论进行泄漏、致灾模式及后果节点的概率计算，实现了对燃气管网事故的原因诊断及事故发展态势预测.以松原"7.4"燃气爆炸事故为例，应用本模型演示了燃气管网事故推演技术，结果表明:事故是由第三方施工破坏引发燃气泄漏，由于燃气在土壤中的扩散范围不断扩大，扩散范围内受限空间数量不断增加，人员活动情况也更加复杂，进而增大了燃气聚集与点火概率；结合事故现场条件，本模型对这起爆炸概率进行了推演，认为此次燃气爆炸概率将在泄漏60 min后达到42.3%，高于安全泄放概率；该结果与真实情况基本相符，进一步验证了模型的可行性与可靠性.      

基于补偿模糊神经网络的压力管道失效评价

针对石油工业管道和在役压力管道灾难性事故的时发性及该系统的模糊、非线性动态特性,提出了基于补偿模糊神经网络的在役压力管道的风险失效后果严重度评估的网络模型,详细介绍了该模型相关技术问题,并结合实际案例作出了失效后果预测评价.     

基于风险的油田油气集输管线检测周期确定方法

本文以风险检测和风险评价为基础，研究了基于风险的油田油气集输管线的检测周期确定方法，依据相对风险值及其中的失效概率和失效后果指数两个因子，确定油田油气集输管道的安全系数，最终确定其检验周期，并以实例验证了其实用性。     

劲性水泥土搅拌桩地下连续墙贝叶斯网络分析

分别分析了事件树、故障树和贝叶斯网络的优点和缺点,总结了三者联合应用的必要性,进而改善了贝叶斯网络的构造方法.方法是先将事件树的输出事件和序列事件分别作为故障树的顶事件和中间事件建造系统的故障树,再将故障树转化为系统的贝叶斯网络,然后利用贝叶斯网络的计算优势进行分析;建议贝叶斯网络中的任一非根节点事件出现失效时应按后验概率从大到小的次序对相应根节点事件进行控制.采用文中方法分析了SMW(soil-cement mixingwall)深基坑工程的基坑事故发生概率和造成事故的主要基本事件,证明了该方法的实用性.     

基于贝叶斯网络的物流无人机碰撞风险评估

为降低城市物流无人机（unmanned aerial vehicle,UAV）碰撞风险,识别关键风险因素,构建贝叶斯网络模型进行风险评估。在收集7个真实无人机碰撞事故案例和文献调研的基础上,提炼出15个主要风险因素,并通过问卷调查将风险集划分为低、中、高三个等级对风险发生概率数据进行收集与评估,随后运用解释结构模型（interpretative structural modeling,ISM）对风险因素进行层级划分构建贝叶斯网络模型。根据所构建的贝叶斯网络,将收集数据导入GeNIe,对贝叶斯网络模型进行参数学习,得到无人机碰撞风险不同等级的概率分布。最后对贝叶斯网络模型进行逆向推理、敏感性分析和影响强度分析,明确导致无人机发生碰撞事故的关键因素和敏感因素,依据分析结果提出风险防控建议。     

采空区顶板事故动态贝叶斯模型

 在采空区危害中,顶板破坏是主要灾害事故之一,一旦发生塌陷事故影响恶劣。本文在对采空区顶板事故进行事故树分析法（FTA）定性分析的基础上,采用贝叶斯网络转化的方法对采空区顶板事故树进行转化,建立采空区顶板事故贝叶斯网络模型,同时采用基于Matlab的BNT软件包进行定量计算,无需确定权重,对先验概率和后验概率结果对比分析,得出影响采空区的主要因素,认为采空区顶板事故发生的条件概率中,施工人员未按照设计开采和支护不当的重要度最大,因此在实际施工过程中,施工人员必须严格按照设计开采,加强支护,以确保采空区顶板稳定。     

长输油气管线风险概率分析软件研究

目前有关管道风险分析软件仅处于半定量化水平,且实用水平普遍较低.应用系统风险可靠性分析的基本原理,以油田长输管线为分析对象,确定管线服役过程中的失效事件为顶事件,应用故障树分析法(FTA)建立故障树,并对其进行定性和定量分析,得出故障树的全部最小割集和顶事件的发生概率.对各基本事件的结构重要度、概率重要度和关键重要度进行了计算.重点介绍了长输油气管线风险概率分析软件的总体结构、功能及其实现过程.最后给出了应用实例.     

Reliability Risk Evaluation Method for Complex Mechanical System Based on Optimal Bayesian Network

In order to reduce the calculation of the failure probability in the complex mechanical system reliability risk evaluation,and to implement importance analysis of system components effectively,the system fault tree was converted into five different Bayesian network models. The Bayesian network with the minimum conditional probability table specification and the highest computation efficiency was selected as the optimal network. The two heuristics were used to optimize the Bayesian network. The fault diagnosis and causal reasoning of the system were implemented by using the selected Bayesian network. The calculation methods of Fussel-Vesely( FV),risk reduction worth( RRW),Birnbaum measure( BM) and risk achievement worth( RAW) importances were presented. A certain engine was taken as an application example to illustrate the proposed method. The results show that not only the correlation of the relevant variables in the system can be accurately expressed and the calculation complexity can be reduced,but also the relatively weak link in the system can be located accurately.     

基于故障树和Bayes网络组合的装备故障诊断

针对故障树和Bayes网络在故障诊断中的局限性,提出一种使用故障树和Bayes网络组合的方式建立诊断故障Bayes网络,并基于诊断故障Bayes网络运用联合树推理进行故障诊断的方法.该方法解决了在复杂系统故障诊断过程中独立运用故障树和Bayes网络出现故障推理能力弱和建模难等问题.实验结果表明,使用该方法对某型舰船上的甲板灯光照明系统进行故障诊断,得出了各个故障征兆节点或故障原因节点的概率分布,从而可快速准确地定位甲板灯光照明系统故障.     

贝叶斯网络在飞机驾驶舱手轮故障诊断中的应用

为了解决飞机驾驶舱手轮故障诊断的不确定性和复杂性,提出了基于贝叶斯网络的故障诊断方法。首先,利用K-S检验方法验证故障数据服从指数分布,再通过极大似然估计算法实现参数优化,得到基本事件最优故障率;其次,根据驾驶舱手轮的故障树构建贝叶斯网络;最后,将故障率代入贝叶斯网络模型进行分析。实例结果表明,该BN网络模型具有较高的可靠性和准确性,能为机务人员迅速做出判断和高效维修提供有力支持。     

基于故障树分析和贝叶斯网络方法的液压举升机构故障诊断

为应对液压举升机故障原因复杂,诊断方法准确性不高等问题,提出一种基于故障树和贝叶斯网络的液压举升机故障诊断方法。首先建立液压举升机构故障树,然后将故障树转换为贝叶斯网络,利用三角模糊函数表示举升机底事件发生概率,得到底事件模糊概率,将其做为先验概率计算叶节点发生概率,进而求得根节点后验概率以及概率重要度,可快速诊断出故障点。     

基于WBS-RBS-BN的蓄电池充电区域氢气火灾爆炸事故研究

通过现场测试,明确了蓄电池充电区域氢气浓度分布规律.通过WBS-RBS分析方法,得出蓄电池充电区域氢气火灾爆炸事故风险事件耦合矩阵,以此为依据得到氢气火灾爆炸事故故障树,将故障树转化为贝叶斯网络,使用GeNIe软件计算蓄电池充电区域氢气爆炸事故发生概率为2.688e-4.通过贝叶斯网络双向推导功能,计算氢气火灾爆炸事故发生条件下基本事件的后验概率,从而分析出导致事故发生的安全技术或管理的薄弱环节为人体静电、操作工人抽烟、金属部件碰撞、蓄电池过充、蓄电池破裂和机械排风装置故障,并提出了相应的对策措施,降低了蓄电池充电区域发生氢气火灾爆炸事故的风险.     

埋地输气管道腐蚀风险评价技术研究

借鉴W.K.Muhlbauer提出的长输管道风险评价方法,结合管道腐蚀破坏机理和风险分析原理,综合运用故障树分析法和层次分析法,提出可用于埋地输气管道腐蚀风险评价的有效方法.建立了以埋地输气管道腐蚀失效为顶事件的失效故障树,通过对故障树的定性分析,确立了埋地输气管道腐蚀失效的主要原因.在故障树定性分析的基础上,建立了埋地输气管道腐蚀风险评价体系的层次模型,并确定了腐蚀风险要素的权重.     

贝叶斯网络在机械系统可靠性评估中的应用

针对故障树分析方法在可靠性评估方法中的局限性,提出了基于贝叶斯网络的机械系统可靠性评估新方法.首先根据系统可靠性框图建立故障树,然后将故障树直接映射成为贝叶斯网络,构建条件概率表,运用贝叶斯网络的推理能力进行系统的可靠性评估.该方法不但能计算出机械系统的可靠性指标,而且能方便地给出某一个部件或几个部件对系统可靠性的影响大小,识别系统的薄弱环节.最后通过实例验证了用贝叶斯网络进行机械系统可靠性评估的有效性.