一种液氢加注控制系统安全性实时评估方法与流程

本发明涉及故障模式分析、危险分析和安全性评估领域，特别涉及一种液氢加注控制系统安全性实时评估方法。

背景技术：

航天发射系统运行安全实时评估问题，是保证航天发射安全运行的基础。加注系统作为保障火箭燃料补给的重要地面设备，其主要包括液路系统和气路系统。其主要功用是按要求的流量和压力向燃烧室输送推进剂，是整个试验台的动力源，地位极其重要，安全问题更是不容忽视。目前，系统运行的安全评估理论和方法主要有基于定性分析的括故障树分析方法(FTA)、风险评价指数法(RAC)、安全检查表(CSCL)、预先危险分析(PHA)、故障模式与影响分析(FMEA)、危险可操作性分析等运行安全评估方法；基于定量分析的事件树法(ETA)、马尔可夫法(MA)、事件序列图法(ESD)、逻辑分析方法(DLAM)、模拟仿真方法(SM)等的运行安全评估方法；以及风险协调评审(VERT)和概率风险评(PRA)等综合评估方法。

定性安全评估方法虽然可以快速高效地进行危险辨识、后果分析，但大多偏重于设计阶段的静态分析且只针对单一故障，而加注系统存在多工况间歇运行过特性，不同工况下故障模式多样且设备之间不是简单的一一对应关系。因而基于定性分析的安全评估难以建立对象多因素作用下的系统级动态安全评估模型，也难以给出安全风险事件的重要度排序及其不确定影响和系统的累加风险值。定量安全评估方法以加注系统发生事故的概率或性能分析为基础，虽然能够求出风险率，以风险率的大小衡量系统危险性大小及安全度，但由于加注系统由于设施设备类型多、服役时间长、使用环境恶劣等特点，其失效模式复杂、诱因多、难以量化和预测，难以计算基本事件、危险事件的发生概率，使得定量分析法难以准确的评估系统的运行安全。综合安全评估方法尽管对复杂系统的特性有全面深刻的了解，能够找出系统的薄弱环节提高系统的安全性，为风险决策提供有价值的定量信息，但尚未从加注系统实时运行状态、间歇运行多工况等方面系统深入地研究加注系统的动态安全性。

因此，亟需一种全面、快速、实时和准确实现加注系统动态安全性评估的方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种快速、实时和精确的加注系统动态安全性评估方法。该方法根据加注系统的历史事故分析，从设备安全评估层、过程或子系统安全评估层与系统运行安全评估层三个层次出发，建立航天发射系统运行安全性动态评价指标体系，量化与计算运行安全指标的重要性区间及其置信度分布，刻画不同加注系统事故严重程度的安全性等级，构建失效与异常工况下危险指标集并确定其指标范围，实现加注系统运行安全性的实时评估。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的一种一种液氢加注控制系统安全性实时评估方法，包括以下步骤：

S1：根据加注系统历史事故分析，识别系统的危险因素与危险过程，获取隐患/故障传播与系统事故的演化机制；

S2：从设备安全评估层、过程或子系统安全评估层与系统运行安全评估层三个层次出发，建立火箭加注系统运行安全性动态评价指标体系；

S3：利用层次分析量化各指标的相对重要程度，采用统计分析建立各指标的重要性区间和相应的置信度分布，量化运行安全性评估指标；

S4：实时识别加注系统运行过程中发生的危险因素，计算加注系统当前危险因素下各指标的重要区间这置信度和系统安全性等级。

进一步，所述步骤S2中的指标体系建立，具体步骤如下：

S21：分析监测数据和演化仿真数据之间的关系，获取监测数据和安全因素之间的映射关系和对应关系，选择出运行工况下的航天发射系统安全性实时评估量化指标集Ⅰ；

S22：利用加注系统额定运行参数，构建安全事故演化机理下的安全性评价指标集Ⅱ；

S23：从《系统安全性通用大纲》和《航天产品安全性保证要求》中选取出航天发射安全性要求的定性、半定量和定量评价指标集Ⅲ。

进一步，所述步骤S21中的系统监测数据和安全因素之间的映射关系和对应关系主要采用基于无监督学习的聚类算法。

进一步，所述步骤S3中的指标体系量化，具体步骤如下：

S31：获取自相关情况下安全指标的重要性区间；

S32：获得液氢加注控制系统安全性实时评估方法自相关安全指标的置信度分布；

S33：获取安全等级的相对区间，给出相应各安全等级的隶属度，确定液氢加注控制系统安全性实时评估方法系统的安全等级。

进一步，所述步骤S31中的自相关情况下安全指标的重要性区间主要采用基于时间序列动态分析算法。

进一步，所述步骤S32中的一种液氢加注控制系统安全性实时评估方法自相关安全指标的置信度分布主要采用贝叶斯推理算法。

进一步，所述步骤S33中的一种液氢加注控制系统安全性实时评估方法系统的安全等级确定主要采用模糊集理论。

本发明的优点在于：本发明根据加注系统的历史事故分析，从设备安全评估层、过程或子系统安全评估层与系统运行安全评估层三个层次出发，建立航天发射系统运行安全性动态评价指标体系，量化与计算运行安全指标的重要性区间及其置信度分布，刻画不同加注系统事故严重程度的安全性等级，构建失效与异常工况下危险指标集并确定其指标范围，实现加注系统运行安全性的实时评估。因此，能够实时评估加注系统的运行安全性。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明做进一步详细描述，其中：

图1为液氢加注控制系统安全性实时评估方法流程图

图2为加注系统安全评估指标体系结构图

图3为一种液氢加注控制系统

具体实施细则

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

S1：根据加注系统历史事故分析，识别系统的危险因素与危险过程，获取隐患/故障传播与系统事故的演化机制；

S2：从设备安全评估层、过程或子系统安全评估层与系统运行安全评估层三个层次出发，建立火箭加注系统运行安全性动态评价指标体系，具体过程如下：

S21：分析监测数据和演化仿真数据之间的关系，获取监测数据和安全因素之间的映射关系和对应关系，选择出运行工况下的航天发射系统安全性实时评估量化指标集Ⅰ；

S22：利用加注系统额定运行参数，构建安全事故演化机理下的安全性评价指标集Ⅱ；

S23：从《系统安全性通用大纲》和《航天产品安全性保证要求》中选取出航天发射安全性要求的定性、半定量和定量评价指标集Ⅲ。

S3：利用层次分析量化各指标的相对重要程度，采用统计分析建立各指标的重要性区间和相应的置信度分布，量化运行安全性评估指标，具体过程如下；

S31：获取自相关情况下安全指标的重要性区间；

S32：获得一种液氢加注控制系统安全性实时评估方法自相关安全指标的置信度分布；

S33：获取安全等级的相对区间，给出相应各安全等级的隶属度，确定液氢加注控制系统安全性实时评估方法系统的安全等级。

S4：实时识别加注系统运行过程中发生的危险因素，计算加注系统当前危险因素下各指标的重要区间这置信度和系统安全性等级，具体过程如下：

S41：建立危险指标集和相应的指标范围；

S42：实时识别系统运行过程中发生的危险因素；

S43：实时计算系统当前危险因素下各指标的重要区间这置信度和系统安全性等级。

以上所述仅为本发明的优选实施例子，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样倘若本发明的这些修改和变形属于本发明权利要求极其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。