水下并联平台故障分析与应急控制系统设计
这是一篇关于水下并联平台,应急控制系统,故障机理,故障诊断,应急决策的论文, 主要内容为在陆上资源日益匮乏的今天,开发水下资源对人类发展具有重大意义。而集成了复杂网络体系、精准动态控制、实时调度与管理、信息融合等多种技术的水下并联平台,在水下勘测、试验等方面都具有显著优势,越来越多的应用于各项水下任务中。该平台不仅可以进行大规模水下试验,也可搭载摄像机、声纳、水质传感器等设备,对水下环境及对象进行大规模的监测。但水下并联平台长期工作于复杂且恶劣的深水环境中,加之平台本身控制系统复杂,容易受到电磁、压力、腐蚀等多种潜在因素干扰,致使平台时常面临各种故障和危险。为避免平台发生故障造成沉底或其他严重后果,专门研发了一套应急控制系统,应急控制系统的研发对于提高平台安全性与可靠性具有重要的研究意义和实用价值。本文主要从以下几个方面进行研究:首先,对平台应急控制系统体系架构和平台故障机理进行了介绍和分析,详细的描述了在正常和应急两种工况下平台的通信架构设计,对应急工况下水上应急控制单元与升降应急控制单元之间的3种通信方式进行了介绍;通过绘制故障树模型进一步细化平台故障;建立电机不同故障模式下的平台模型,并对故障仿真结果进行总结。其次,针对机理复杂的永磁同步电机常见故障进行理论分析、故障建模及故障诊断。利用Simulink和Ansys Maxwell软件分别对各个故障进行建模和仿真;分别建立BP神经网络、SOM-BP串联神经网络、PSO-SOM-BP串联神经网络模型并将仿真数据带入到3个神经网络模型中,试验结果表明PSO-SOM-BP串联神经网络模型效果最好,测试集准确率为90.67%,SOM-BP串联神经网络模型次之,测试集准确率为82.33%,BP神经网络模型较差,测试集准确率为79%。再次,对平台故障检测方式、应急决策方式及模糊专家系统进行了研究。对平台各类主要故障检测方式进行了详细介绍,如供电故障、通信故障等,并对各类故障的应急措施进行了阐述,确保在故障发生时能及时解决;开展了基于模糊专家系统的平台应急决策分析,针对不同故障程度给出了5种应急决策;展示了平台不同故障间的应急决策曲面图,针对平台不同种类故障进行了模糊专家系统仿真试验,试验结果均符合预期。最后,开展平台应急控制系统硬件、软件设计及半实物仿真研究。其中包括控制系统关键部位选型,应急控制台/柜三维图绘制、相关系统原理图绘制、PLC硬件组态、软件关键技术介绍、软件编程、调试等工作。最后通过半实物仿真试验对上述平台故障诊断与应急决策内容进行验证,试验结果达到预期标准,证明了平台应急控制系统的实用性与可靠性。
海上溢油应急指挥辅助决策系统的研制
这是一篇关于海上溢油,WebRTC,异构网络,应急指挥,应急决策的论文, 主要内容为随着海洋石油资源开发和海洋运输业的繁荣,海上溢油事故频发,海上溢油事故通常具有随机性、突发性,一旦发生事故,会对海洋生态、渔业养殖、海岸环境以及周边居民带来破坏性的影响,海洋溢油成为当今全球海洋污染最严重的问题之一。海上溢油应急的科学高效决策和快速有效处置是减少海上溢油事故危害的关键,因此如何提升海上溢油应急决策水平,提高应急处置效率是海事应急相关部门迫切需要解决的问题。针对目前海上溢油应急决策系统缺少跨部门、跨地区联动,应急指挥功能缺失等问题,论文围绕应急指挥信息交互平台、应急资源管理、应急资源调度以及辅助决策系统的研制等内容展开研究。本文完成的主要研究工作如下:1、针对海上溢油应急指挥辅助决策系统的项目需求,设计了基于B/S结构的跨异构终端网络的海上溢油应急指挥辅助决策系统的硬件架构,该架构采用移动、WIFI、宽带网络实现数据的传输,可以使应急指挥中心、应急单位、业务单位等应急相关人员通过Web浏览器实现信息的实时交互;采用前后端分离设计模式,设计了包含视图层、业务层、持久层三层结构的系统软件架构,完成了本系统软件功能模块划分以及数据库的设计。2、根据海上溢油应急指挥辅助决策系统的软件架构,完成了应急资源管理、应急指挥、应急处置方案决策以及应急物资调度等主要模块的设计与实现。结合应急资源管理模块需求,完成了应急人员、应急队伍、应急物资、应急预案等应急资源信息的管理,采用地图方式予以显示,提供数据报表生成,方便应急指挥人员实时动态把握应急资源信息;采用XMPP协议与WebRTC相关技术,实现海上溢油应急的即时通信与视频会议功能;采用模糊综合评价与基于时间最短应急资源调度模型,完成了应急处置方案决策与应急物资调度模块的设计,辅助应急指挥人员制定应急处置方案与应急资源调度计划。系统试用结果表明,本系统的各个模块实现了海上溢油应急指挥辅助决策系统的各项功能,为海上溢油应急提供了多部门应急协作的信息共享平台,更好地提高应急决策水平和应急处置效率。
基于贝叶斯网络及知识图谱的城市地下基础设施多灾害风险评估与应急决策
这是一篇关于城市地下基础设施,多灾害,贝叶斯网络,知识图谱,应急决策的论文, 主要内容为国际隧道与地下空间协会(International Tunneling Association,ITA)曾指出:21世纪是人类走向地下空间的世纪。然而,由于城市地下基础设施较为封闭,周围的环境介质复杂,一旦遭遇地震、火灾、爆炸等突发性灾害,将会给人类生命财产安全带来巨大损失。此外,城市地下基础设施发生的变形、渗漏、裂损等病害如果得不到及时治理,病害的累积效应可能产生灾难性的后果。研究表明,这些灾害和病害之间通常具有一定的相互依赖性,本文研究的目的是对城市地下基础设施多灾害之间的相关性和风险做出评价。本文基于贝叶斯网络对城市地下基础设施中地震和火灾两类独立型灾害,地震诱发砂土液化、地震诱发隧道变形和地震诱发火灾三种灾害链进行风险建模。通过收集历史资料和公式关系,咨询专家意见等多种方法,建立多灾害风险中各类变量之间的相关关系。同时,本文采用灾害场景设定、控制变量分析、敏感性分析等一系列方法,进行城市地下基础设施中多灾害的风险评估。此外,本文基于FLASK构建了一个城市地下基础设施多灾害风险评估和应急决策系统,该系统服务端使用知识图谱和贝叶斯网络技术,可以对城市地下基础设施进行多灾害智能问答、风险评估和应急措施。研究表明,城市地下基础设施中地震、火灾、爆炸、渗漏、变形和裂损是6类最为频发的灾害和病害。这些多灾害中的不同变量对承灾体的影响不尽相同,如失火车辆的热释放率对研究区最高烟气温度的影响最为显著;研究区的几何尺寸与烟气层厚度的相关性最大;标贯击数、峰值加速度、震级和震中距四个变量对砂土液化的影响程度要大于砂土层埋深、地下水位埋深和震源的影响;场地土越软,地震造成研究区损伤的概率越大,同时震级越强,震中距越小,场地土的影响也就越大等等。本文建立了城市地下基础设施多灾害风险评估的理论框架,在考虑独立型灾害的同时,量化了灾害与灾害之间的相关性和不确定性。此外,本文基于知识图谱和贝叶斯网络构建了一个多灾害风险评估和应急决策系统,该系统将灾害风险领域的知识通过GUI进行展示,并提供相应的应急决策措施,以一种直观高效的方式为决策者提供理论依据。
城镇燃气管道典型事故场景构建与应急决策研究
这是一篇关于情景构建,情景推演,FLACS,知识图谱,应急决策的论文, 主要内容为城镇燃气管道作为城市中的生命线,对经济社会的发展不可或缺。然而,近年来城镇燃气管道事故层出不穷,造成了重大的人员伤亡和社会影响,凸显了对燃气管道进行应急决策研究的必要性。针对现今燃气管道事故演化规律认识不彻底、事故模拟不成熟、应急决策不准确等问题,建立了情景构建、情景推演、事故模拟及应急知识图谱相融合的城镇燃气管道应急决策方法,主要研究内容及成果如下:(1)构建了人口密集区燃气管道泄漏爆炸事故情景。通过分析大量的城镇燃气管道事故案例,对事故情景进行筛选,按照情景构建的三大要素——情景、后果、任务,基于某燃气管道事故,进行燃气管道事故情景的构建工作。(2)构建了城镇燃气管道事故情景推演模型。针对所构建的城镇燃气管道典型事故情景,采用动态贝叶斯网络情景推演模型来分析城镇燃气管道典型事故情景的演变路径、演化规律,计算各类情景出现的概率,形成了城镇燃气管道事故情景演化网络模型。研究结果表明:即使在积极措施的干预下,燃气在室内集聚、室内燃气发生爆炸引发火灾、火灾将进一步蔓延的概率均超过30%,由此可见减少城镇燃气管道事故伤亡及损失的最根本的着眼点还是在于防止城镇燃气管道泄漏。(3)建立了人口密集区燃气管道泄漏爆炸事故三维数值模型。利用FLACS软件对城镇燃气管道典型场景进行建模,对典型场景下燃气发生泄漏及爆炸的全过程进行模拟分析,准确计算了燃气在密闭空间内泄漏扩散规律、燃气爆炸产生的超压值,并依据伤害准则,确立了事故的影响范围。研究结果表明:燃气在建筑物中泄漏扩散500 s后才到达稳定状态,且建筑物上方浓度稳定在12%左右,一旦被点燃,爆炸产生的超压值将达到1.016 MPa,将摧毁建筑物,造成重大人员伤亡。(4)建立了基于知识图谱的燃气管道事故应急决策方法。融合情景推演及后果模拟的结果,从事故事件、情景状态、应急任务、事件数据、模型计算这五大核心要素出发,对343份燃气管道事故调查报告进行实体及关系的抽取,通过人工标注1328个句子、26488个字符,累计创建了4034个节点和5384条关系,总体训练效果达到80%以上,进而构建出城镇燃气管道应急知识图谱。结合检索匹配方法,实现应急决策方案的快速生成。研究结果表明:基于知识图谱的应急决策生成方法能够把握事故应急过程中的处置要点,快速生成应急决策方案。
基于贝叶斯网络及知识图谱的城市地下基础设施多灾害风险评估与应急决策
这是一篇关于城市地下基础设施,多灾害,贝叶斯网络,知识图谱,应急决策的论文, 主要内容为国际隧道与地下空间协会(International Tunneling Association,ITA)曾指出:21世纪是人类走向地下空间的世纪。然而,由于城市地下基础设施较为封闭,周围的环境介质复杂,一旦遭遇地震、火灾、爆炸等突发性灾害,将会给人类生命财产安全带来巨大损失。此外,城市地下基础设施发生的变形、渗漏、裂损等病害如果得不到及时治理,病害的累积效应可能产生灾难性的后果。研究表明,这些灾害和病害之间通常具有一定的相互依赖性,本文研究的目的是对城市地下基础设施多灾害之间的相关性和风险做出评价。本文基于贝叶斯网络对城市地下基础设施中地震和火灾两类独立型灾害,地震诱发砂土液化、地震诱发隧道变形和地震诱发火灾三种灾害链进行风险建模。通过收集历史资料和公式关系,咨询专家意见等多种方法,建立多灾害风险中各类变量之间的相关关系。同时,本文采用灾害场景设定、控制变量分析、敏感性分析等一系列方法,进行城市地下基础设施中多灾害的风险评估。此外,本文基于FLASK构建了一个城市地下基础设施多灾害风险评估和应急决策系统,该系统服务端使用知识图谱和贝叶斯网络技术,可以对城市地下基础设施进行多灾害智能问答、风险评估和应急措施。研究表明,城市地下基础设施中地震、火灾、爆炸、渗漏、变形和裂损是6类最为频发的灾害和病害。这些多灾害中的不同变量对承灾体的影响不尽相同,如失火车辆的热释放率对研究区最高烟气温度的影响最为显著;研究区的几何尺寸与烟气层厚度的相关性最大;标贯击数、峰值加速度、震级和震中距四个变量对砂土液化的影响程度要大于砂土层埋深、地下水位埋深和震源的影响;场地土越软,地震造成研究区损伤的概率越大,同时震级越强,震中距越小,场地土的影响也就越大等等。本文建立了城市地下基础设施多灾害风险评估的理论框架,在考虑独立型灾害的同时,量化了灾害与灾害之间的相关性和不确定性。此外,本文基于知识图谱和贝叶斯网络构建了一个多灾害风险评估和应急决策系统,该系统将灾害风险领域的知识通过GUI进行展示,并提供相应的应急决策措施,以一种直观高效的方式为决策者提供理论依据。
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