[發明專利]基于模糊推理的化工過程運行狀態可靠性在線評估方法

在審

• 申請號: 202011376637.2
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112465357A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 宋凱;薛峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

本發明公開了一種基于模糊推理的化工過程運行狀態可靠性在線評估方法，首先采集化工過程歷史數據中正常運行階段的數據并進行預處理；然后利用專家知識確定化工過程變量中的關鍵安全變量；最后構建模糊推理系統模型；制訂模糊推理系統的隸屬度函數和模糊規則；將待評估階段的質量變量和安全變量作為模糊推理系統的輸入，從而得到化工過程運行狀態的可靠性評估結果。本發明方法作為一種化工過程運行狀態可靠性在線評估方法，所設計的模糊推理系統能夠有效整合產品質量和安全變量的信息，從而對化工過程系統可靠性做出評估，有效改善化工生產過程運行中對其安全性和可靠性的在線評估，提升安全管控的全方位和全周期性。

技術領域

本發明屬于化工過程安全管控應用技術領域，具體涉及一種化工過程運行狀態安全可靠 性的評估方法。

背景技術

化工過程具有工藝復雜且要求苛刻、高溫高壓(低溫真空)、危險源集中、監測數據龐大的特點。其運行安全的可靠性不僅影響著產品質量和經濟效益，更加影響著公共安全和環境保護。因此對化工過程運行狀態的可靠性進行在線評估分析，是化工生產安全管控的重要組成部分。

對于化工過程運行狀態可靠性的分析，國內外學者提出了大量的研究方法，并在工程實 踐中取得了良好的效果。Sinda Rebello等人通過貝葉斯網絡和隱馬爾可夫模型研究化工過 程系統中的單元功能可靠性，取得了很好的結果。Ahmad BahooToroody等人通過貝葉斯回歸 方法預測化工過程系統能源供應的可靠性分析。此外，一些文獻基于主成分分析、滑動平均 模型等數據處理方法對化工過程系統運行狀態可靠性有關問題進行研究。

然而，這些研究均關注過程系統中的某個單元，對于整個化工過程運行狀態的可靠性研 究較少，在分析運行狀態可靠性時關注的因素較為單一。且故障監測和診斷等方法的研究和 應用以及之后的應急響應大多幾種在某種或者某類故障發生后的決策研究，HAZOP等方法則 主要以基于專家知識的定性分析分主，偏重過程設計。簡單的說，故障是可靠性偏離一定程 度或時間之后所爆發的表現。可靠一定無故障，但是無故障不一定可靠。而HAZOP等方法屬 于事前防御；而故障檢測及應急處理等屬于事后響應。因此，對化工過程整體的運行狀態是 否安全可靠，即事前事后的銜接也就是在線評估方面，缺乏深入研究和有效的分析方法。且 最近多起化工過程事故造成了巨大的人員財產損失。因此，開發高效的化工過程運行狀態在 線評估分析方法，對于化工過程安全生產的管理能力的提升至關重要。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于模糊推理的化工過程運行狀態可 靠性在線評估方法，解決現有技術中化工過程整體的運行狀態是否安全缺乏系統可靠性評估 方法的問題。

本發明的技術方案為：

一種基于模糊推理的化工過程運行狀態可靠性在線評估方法，其包括如下步驟：

(1)采集化工過程歷史數據中正常運行階段的數據并進行預處理(數據清理、數據歸并 和數據映射)。

(2)利用專家知識確定化工過程變量中的關鍵安全變量。在專家知識的指導下，首先確 定化工過程系統中的關鍵設備，結合巡查檢修日志，進一步確定化工過程系統關鍵設備的關鍵安全變量。遴選出來的安全變量作為之后模糊推理系統的輸入。設安全 變量有m個，預處理后的歷史數據樣本有n個。則模糊推理系統輸入的原始矩陣為：

(3)構建模糊推理系統模型。

A.計算每個輸入指標的均值以及標準差λ_j，進一步標準化待評估運行狀態過程數據W：