[發明專利]基于R-H點突變的系統運行安全動態分析方法

在審

• 申請號: 201711397968.2
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108062089A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 王陽鵬;徐先良;陳俊
• 申請（專利權）人: 卡斯柯信號有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 應小波

本發明涉及一種基于R?H點突變的系統運行安全動態分析方法，該方法對大規模復雜系統的控制過程進行動態化安全分析時，其輸入為：系統控制結構，以及進行Bow?tie模型分析所需要的關鍵事件、故障和安全柵；對輸入元素的處理過程為：將Bow?tie模型分析結果通過計算轉換為與系統控制過程對應的故障程度和防護程度，進而通過構建R?H突變來分析該控制過程中系統安全狀態的連續變化情況；獲得輸出為安全折疊曲面和安全突變曲線。與現有技術相比，本發明具有能夠為大規模復雜系統運行期間的事故在線預警提供突破性的技術支持等優點。

技術領域

本發明涉及一種系統運行安全動態分析方法，尤其是涉及一種基于R-H(黎曼—雨果尼奧特)點突變的系統運行安全動態分析方法。

背景技術

安全是諸如高速列車運行控制系統等具有安全苛求的大規模復雜系統需要達到的首要目標。系統當前的安全狀態可以視為系統經歷了多個事件的發生與累積而達成的。在時間測度足夠精確的條件下，事件必定是一件接一件地相繼發生，而不會在同一時間并發。因此，在觀測時間尺度足夠精確的條件下，在系統運行階段，隨著系統運行過程的推進，系統整體的安全狀態相對于運行時間或其他連續變量能夠呈現出連續變化的趨勢。對系統安全狀態在運行階段的連續變化進行動態的監測和控制，能夠有效地預防事故的發生。

為了對系統安全狀態進行監控，許多系統安全分析方法已經被開發和應用。對于大規模復雜系統而言，描述其運行階段系統整體安全狀態的連續變化過程并非易事。在現有的系統安全分析方法中，靜態分析方法從模型的基本框架層面就無法適應始終連續變化的動態過程；動態分析方法則多數基于狀態轉移模型，雖然從模型的基本框架層面能夠適應并描述簡單的連續變化過程，但對于大規模復雜系統而言，由于系統的安全狀態集合過于龐大，對系統安全狀態的連續變化過程進行描述則會帶來過于龐大的計算工作。控制系統的安全分析需要向系統操作人員和管理層提供實時的、有效的系統信息。在系統運行階段，操作人員和管理層需要了解系統安全狀態是怎樣變化的以及事故是否會即將發生，進而做出正確的判斷并且執行適當的操作。靜態模型或者過于復雜的動態模型均不適用于運行階段系統安全狀態的動態分析。

另外，近年來，越來越多的學者認為大多數事故可主要歸因于社會—技術系統中存在的突顯特性。安全可以被視為由系統內多個層面間交互所產生的突顯特性。在系統安全狀態的連續變化過程中，這種突顯特性表現為系統安全的突變；這也與現實中事故的發生總是給人們以突如其來的印象相符合。事故的發生相對于系統的整個運行階段來說具有突發特性。換言之，想要在運行階段對系統安全狀態的連續變化進行有效監控，需要預計到系統安全狀態的連續變化過程具有突變特性。但現有的量化的系統安全分析方法并沒有考慮到其所預防的事故所具有的突變特性。綜上所述，如何將突變特性融入到系統安全狀態連續變化過程的定量分析是一個有必要解決的問題。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于R-H點突變的系統運行安全動態分析方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于R-H點突變的系統運行安全動態分析方法，該方法對大規模復雜系統的控制過程進行動態化安全分析時，其輸入為：系統控制結構，以及進行Bow-tie模型分析所需要的關鍵事件、故障和安全柵；

對輸入元素的處理過程為：將Bow-tie模型分析結果通過計算轉換為與系統控制過程對應的故障程度和防護程度，進而通過構建R-H突變來分析該控制過程中系統安全狀態的連續變化情況；

獲得輸出為安全折疊曲面和安全突變曲線，其中安全折疊曲面能夠反映控制過程中系統整體安全狀態的連續變化情況，安全突變曲線能夠描述事故發生過程中在臨近事故發生前或在事故發生瞬間所出現的突變現象。

優選地，該方法具體包括以下步驟：

1)明確系統的控制結構，包括組件的功能以及組件之間的交互信息，基于系統的控制結構進一步明確系統的控制過程；