基于專家系統(tǒng)的核動(dòng)力裝置故障診斷方法研究.pdf

1、核動(dòng)力裝置系統(tǒng)復(fù)雜、參數(shù)眾多，為確保安全性運(yùn)行，需要操縱員對(duì)各系統(tǒng)和關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行有效的狀態(tài)監(jiān)測，一旦發(fā)生異常，操縱員需要進(jìn)行警報(bào)分析，識(shí)別故障原因，以便及時(shí)采取措施緩解故障的影響，確保核動(dòng)力裝置安全運(yùn)行。然而由多個(gè)系統(tǒng)耦合、協(xié)作完成規(guī)定功能的核動(dòng)力裝置，即使單一設(shè)備發(fā)生故障，其故障影響也會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)之間傳遞，從而引發(fā)大量警報(bào)事件發(fā)生。主控制室操縱員雖然訓(xùn)練有素，但在缺乏有效后援的情況下，通常難以在短時(shí)間內(nèi)理清引發(fā)系統(tǒng)異常的警報(bào)事件

2、之間的因果聯(lián)系，難以區(qū)分主要警報(bào)（始發(fā)警報(bào)）和次要警報(bào)（繼發(fā)警報(bào)），也難以判斷出導(dǎo)致主要警報(bào)發(fā)生的根本原因。操縱員往往承受高度的工作負(fù)荷和心理壓力，容易導(dǎo)致人因失誤，危及核動(dòng)力裝置的安全運(yùn)行。因此，設(shè)計(jì)與開發(fā)功能完善的故障診斷系統(tǒng)來輔助操縱員完成對(duì)核動(dòng)力裝置運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測、警報(bào)分析與故障診斷等任務(wù)，已成為當(dāng)今核安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問題。
　　論文詳細(xì)分析了故障診斷技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，結(jié)合核動(dòng)力裝置的安全性需求和主控制室操縱員的

3、認(rèn)知特點(diǎn)，采用專家系統(tǒng)方法來設(shè)計(jì)與開發(fā)故障診斷系統(tǒng)，在統(tǒng)一的技術(shù)平臺(tái)體系下完成數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、警報(bào)分析與故障診斷等功能，來輔助操縱員進(jìn)行決策。論文的主要工作如下:
　　(1)采用多層流模型(MFM)與領(lǐng)域圖相結(jié)合的方法對(duì)專家系統(tǒng)知識(shí)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先使用多層流模型把復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行分解，從認(rèn)知科學(xué)的角度出發(fā)，運(yùn)用符號(hào)學(xué)方法從系統(tǒng)目標(biāo)、功能和物理部件三個(gè)角度描述復(fù)雜系統(tǒng)。然后，多層流模型進(jìn)一步與專家系統(tǒng)中的領(lǐng)域圖相融合，把相關(guān)推理規(guī)則

4、匯集在領(lǐng)域圖的實(shí)例上，通過這種方式，知識(shí)表示較為簡潔，便于知識(shí)庫的修改及擴(kuò)充。
　　(2)事件傳播、事件邏輯、推理計(jì)算原則對(duì)專家系統(tǒng)的推理均有影響，本文設(shè)計(jì)了專家系統(tǒng)的推理模塊，由多層流模型構(gòu)建的領(lǐng)域圖作為推理機(jī)的輸入，在專家系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了基于多層流模型的推理。通過仿真分析來驗(yàn)證所建知識(shí)庫模型及推理機(jī)設(shè)計(jì)的正確性，診斷結(jié)果合理，仿真結(jié)果與實(shí)際情況相符。
　　(3)本文的前提條件是假設(shè)從傳感器采集到的數(shù)據(jù)真實(shí)有效，即忽略了由于傳

5、感器故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不確定性。在這一前提下，針對(duì)在建立通用故障模型中遇到的觀測點(diǎn)環(huán)路建模和互斥事件問題，提出了觀測點(diǎn)狀態(tài)保護(hù)建模技術(shù)。通過仿真分析，觀測點(diǎn)的狀態(tài)在推理過程中得到了保護(hù)。
　　(4)本文設(shè)計(jì)并開發(fā)了故障診斷專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、警報(bào)分析與故障診斷功能。其中，狀態(tài)監(jiān)測單元與故障診斷單元是相互獨(dú)立且關(guān)聯(lián)的兩個(gè)模塊，它們通過觸發(fā)規(guī)則連接，這種設(shè)計(jì)方式易于單個(gè)模塊的修改。分別通過通用故障和典型故障的仿真分析，

6、故障診斷結(jié)果與實(shí)際情況相符，通過驗(yàn)證得出所建故障模型正確。另外，本文設(shè)計(jì)了最小全局解識(shí)別方法，通過仿真分析，程序計(jì)算結(jié)果與推理機(jī)診斷結(jié)果相同，該方法提供了一種更加便捷的尋找故障原因的途徑。最后，本文實(shí)現(xiàn)了故障診斷專家系統(tǒng)的檢驗(yàn)，通過仿真分析，即使是部分事件被觸發(fā)，故障診斷專家系統(tǒng)仍可以診斷其故障原因。
　　綜上所述，本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn):
　　(1)提出了基于多層流模型的專家系統(tǒng)知識(shí)庫設(shè)計(jì)方法。便于知識(shí)獲取、知識(shí)表示