技术领域
[0001] 本
发明涉及一种可靠性评估方法，尤其涉及一种基于逻辑等价的故障树简化的核电厂风险评估方法。
背景技术
[0002] 核电厂风险评估对核电厂的安全运行起着重要的指导作用，而对一个系统进行可靠性研究，最有效的方法是故障树分析方法，特别是对于诸如核电厂这类大型复杂系统的分析。应用故障树分析方法分析系统的故障模式后，可以根据其中的元部件或子系统的可靠性确定复杂系统的发生故障的风险。
[0003] 目前的核电厂风险评估方法主要包括步骤：确定影响核电厂可靠性的基本事件；确定基本事件之间的逻辑关系；使用
门表示逻辑关系，以基本事件和门构建故障树；确定基本事件的发生概率，通过逻辑树，根据基本事件的发生概率评估可靠性。由于核电厂是一个非常复杂的系统，构建的故障树往往具有很多
节点(基本事件和门)，使得故障树规模很大，因此在应用故障树进行风险评估时，往往需要对故障树进行简化，以获得一个逻辑上等价的能够计算分析的故障树。但目前的核电厂风险评估方法中并无对故障树结构简化有系统性的方法，而是直接应用一些公式化的简化方法进行故障树简化，这些方法具有很大的应用局限，尤其对于大型的故障树简化用户有限。因此，这一评估的运行效率将受制约于此而得不到提高，甚至在评估一些大型的、复杂的系统时，还可能耗时过长、计算资源要求过多，从而失去评估的意义甚至在当前
计算机系统中无法实现。
[0004] 因此，本领域的技术人员致
力于开发一种基于逻辑等价的故障树简化的核电厂风险评估方法，提高核电厂风险评估方法的效率和准确性。
发明内容
[0005] 有鉴于
现有技术的上述
缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于逻辑等价的故障树简化的核电厂风险评估方法，通过遍历扫描故障树的各个节点对故障树进行简化，并基于此提高核电厂风险评估方法的运行效率。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种基于逻辑等价的故障树简化的核电厂风险评估方法，包括步骤：
[0007] 确定影响所述核电厂可靠性的多个基本事件；
[0008] 确定所述多个基本事件之间的逻辑关系；
[0009] 使用门表示所述逻辑关系，以所述基本事件和所述门构建故障树T0；
[0010] 将所述故障树进行简化并转化为二元决策图；
[0011] 确定各个所述基本事件的发生概率；通过所述二元决策图，根据所述基本事件的发生概率计算所述核电厂的风险概率；
[0012] 其特征在于，对所述故障树进行的简化包括：
[0013] 步骤100，遍历所述故障树T0的节点，将其中无法进行逻辑运算的节点转换成以标准的逻辑运算符号表示的门，获得故障树T1；
[0014] 步骤200，根据所述故障树T1的特征信息，对所述故障树T1进行逻辑运算以获得被简化的所述故障树T1。
[0015] 进一步地，所述步骤100中的所述无法进行逻辑运算的节点包括表决门、异或门和房型事件；
[0016] 所述将所述无法进行逻辑运算的节点转换成以标准的逻辑运算符号表示的门包括：根据表决门、异或门的定义，将其转换为与门、或门、非门的组合；以及根据所述故障树T1表示的所述多个基本事件的内容及所述多个基本事件之间的逻辑关系，将房型事件删除，或赋予所述房型事件确定的逻辑值，所述确定的逻辑值为True或False。
[0017] 进一步地，所述步骤200包括：
[0018] 步骤201，遍历所述故障树T1的节点，获取每个所述节点的特征信息的信息集；所述节点的所述特征信息的信息集包括所述节点的类型、所述节点的发生概率、所述节点的
子节点个数和所述节点的子故障树的信息，所述子故障树的信息包括所述子故障树中节点的类型、各类型的节点的个数、所述子故障树的组织方式以及所述子故障树结构特征。
[0019] 进一步地，所述步骤200还包括：
[0020] 步骤202，判断所述故障树T1能否被简化，如果不能，则结束；所述判断的标准是：
[0021] 当所述故障树T1的父门与一个子门逻辑类型相同；或者父门与子门逻辑不同，且至少两个子门中存在相同的基本事件输入时；或者当所述故障树T1中的一个节点的兄弟节点与
父节点的逻辑类型相反，且所述兄弟节点的子节点也包含所述节点时；或者当所述故障树T1中的一个节点仅有一个子节点时，所述故障树T1能被简化。
[0022] 进一步地，所述步骤200还包括：
[0023] 步骤203，根据所述步骤201中获得的特征信息对所述故障树T1进行逻辑运算，将所述故障树T1向易于二元决策图转换的方向进行简化，以获得故障树T2；
[0024] 其中，所述向易于二元决策图转换的方向进行的简化用于：使所述故障树T2的节点数少于所述故障树T1的节点数，和/或使所述故障树T2中至少一个结构模
块的重复数多于所述故障树T1中所述结构模块的重复数且所述故障树T2的节点数少于所述故障树T1的节点数，和/或使所述故障树T2中至少一个结构模块的重复个数多于所述故障树T1中所述结构模块的重复个数且所述故障树T2的节点数不少于所述故障树T1的节点数，和/或使所述故障树T2中至少一个节点的宽度或深度小于所述故障树T1中所述节点的宽度或深度，和/或使所述故障树T2中的至少一个节点的深度小于所述故障树T1中所述节点的深度且所述故障树T2中的所述节点的宽度大于所述故障树T1中所述节点的宽度；其中所述结构模块由多个节点构成，所述结构模块的重复数是在同一个故障树中所述结构模块出现的个数；
[0025] 所述节点的宽度为所述节点的所述子故障树中的底事件的总数；所述节点的深度为所述子故障树中所述节点的子孙代数的最大值。
[0026] 进一步地，所述步骤200还包括：
[0027] 步骤204，通过所述步骤203的计算，得到所述故障树T2。
[0028] 进一步地，所述步骤200还包括：
[0029] 步骤205，根据所述步骤204获得的所述故障树T2，更新所述故障树T1并返回所述步骤202。
[0030] 进一步地，所述步骤100中，将无法进行逻辑运算的节点转换成以标准的逻辑运算符号表示的门包括将决策门转换为与门和或门的组合。
[0031] 进一步地，对包含决策门的所述故障树进行简化前，对所述决策门及其父节点做标记，所述标记包括所述决策门及其父节点的名称和/或编号。
[0032] 进一步地，完成对包含决策门的所述故障树的简化后，根据所述标记，在所述父节点之下显示所述决策门。
[0033] 由此可见，本发明的基于逻辑等价的故障树简化的核电厂风险评估方法通过对故障树的各个节点做遍历扫描，获取各个节点的信息集以获取故障树的特征信息，；通过使用逻辑运算规则，根据该特征信息将故障树转化为更易于向二元决策图转化的故障树。本发明对故障树提供了高效的简化，将现有核电站风险评估过程中对于大规模故障树低效率的、不可计算的情况变得高效、可能。
[0034] 以下将结合
附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
[0035] 图1是本发明的基于逻辑等价的故障树简化的核电厂风险评估方法中的对故障树的简化的
流程图。
[0036] 图2显示了在第一个
实施例中，简化前的故障树。
[0037] 图3显示了在第一个实施例中，简化后的故障树。
[0038] 图4显示了在第二个实施例中，简化前的包含KN门故障树。
[0039] 图5显示了在第二个实施例中，简化后的故障树。
[0040] 图6为图5的故障树显示KN门的情况。
具体实施方式
[0041] 本发明的基于逻辑等价的故障树简化的核电厂风险评估方法包括以下步骤：
[0042] 一、确定影响核电厂可靠性的多个基本事件，例如
阀门爆裂、
温度过高等。
[0043] 二、确定上一步中确定的各个基本事件之间的逻辑关系，使用门表示逻辑关系，以这些基本事件和门构建故障树，故障树的节点为基本事件和门。
[0044] 三、将故障树进行简化，如图1所示，具体地包括：
[0045] 步骤100，对故障树T0的各个节点进行遍历，得到故障树T0规范表达形式，即获得故障树T1。
[0046] 步骤200，获取故障树T1的特征信息并根据该特征信息，对故障树T1进行逻辑运算以获得故障树T2，故障树T2是相比与故障树T1更易于向二元决策图转化的形式，根据故障树T2更新故障树T1。本步骤包括步骤201-205。
[0047] 步骤201，遍历故障树T1的各个节点，获取每个所述节点的特征信息的信息集。
[0048] 任何一个节点的特征信息为该节点的类型、该节点的发生概率、该节点的子孙节点个数和该节点的子故障树的信息。其中，节点的类型包括门、与门、或门、基本事件、顶事件、底事件等；该节点的子故障树是由其子孙节点构成的故障树。
[0049] 该节点的子故障树的信息包括子故障树中节点的类型、各类型的节点的个数、子故障树的组织方式以及子故障树结构特征。子故障树的组织方式由其中各节点的逻辑关系表示；子故障树结构特征包括子故障树的宽度和深度。
[0050] 步骤202，判断故障树T1能否被简化，如果不能，则结束。判断的标准是：
[0051] 当故障树T1的父门与一个子门逻辑类型相同；或者父门与子门逻辑不同，且至少两个子门中存在相同的基本事件输入时；或者当故障树T1中的一个节点A的兄弟节点G与父节点T的逻辑类型相反，且兄弟节点G的子节点也包含节点A时；或者当故障树T1中的一个节点仅有一个子节点时，故障树T1能被简化。
[0052] 步骤203，根据步骤201中获得的故障树T1的特征信息进行逻辑运算，将故障树T1向易于BDD转换的方向进行简化。具体地为使故障树T2的节点数少于故障树T1的节点数，和/或使故障树T2中至少一个结构模块的重复数多于故障树T1中该结构模块的重复数且故障树T2的节点数少于故障树T1的节点数，和/或使故障树T2中至少一个结构模块的重复个数多于故障树T1中该结构模块的重复个数且故障树T2的节点数不少于故障树T1的节点数，和/或使故障树T2中至少一个节点的宽度或深度小于故障树T1中该节点的宽度或深度，和/或使故障树T2中的至少一个节点的深度小于故障树T1中该节点的深度且故障树T2中的该节点的宽度大于故障树T1中该节点的宽度。
[0053] 其中结构模块是由多个节点(至少两个)构成的，在同一个故障树中反复出现的结构，这些节点之间由逻辑关系“与”/“或”相联。该结构模块的重复数就是在该故障树中该结构模块出现的个数。节点的宽度为该节点的子故障树中的底事件的总数；节点的深度为该子故障树中该节点的子孙代数的最大值。
[0054] 步骤204，通过步骤203的计算，得到故障树T2；
[0055] 步骤205，根据步骤203的故障树T2，更新故障树T1并返回步骤202。由此可见，通过反复执行步骤202-205，故障树T1被简化。
[0056] 以下以两个实施例具体说明上述的简化过程。
[0057] 图2和3显示了在第一个实施例中，通过本发明的基于逻辑等价的故障树简化的核电厂风险评估方法中的对故障树的简化操作之前和之后的故障树，其中图2显示的为故障树T0。
[0058] 步骤100，遍历图2所示的故障树T0的各个节点，其具体地为：基本事件TDS、BSU和KPV，以及门ADH、ADH0030、ADH004、ADH0003。其中，门ADH和门ADH0030为或门，门ADH004和门ADH0003为任意其它类型门。由于该故障树T0中为门的节点，即门ADH、ADH0030、ADH004、ADH0003，已是标准的逻辑运算符号表示的门，因此直接将图2所述的故障树T0作为故障树T1。
[0059] 步骤201，遍历故障树T1的各个节点，获取每个节点的特征信息的信息集，具体地为：
[0060] 节点TDS的类型是基本事件，发生概率是p1，子孙节点的个数是0，子故障树无。
[0061] 节点BSU的类型是基本事件，发生概率是p2，子孙节点的个数是0，子故障树无。
[0062] 节点KPV的类型是基本事件，发生概率是p3，子孙节点的个数是0，子故障树无。
[0063] 节点ADH的类型是或门，发生概率是p4，子孙节点的个数是6，子故障树是节点ADH及其子节点组成的故障树模型。
[0064] 节点ADH0030的类型是或门，发生概率是p5，子孙节点的个数是3，子故障树是节点ADH0030及其子节点组成的故障树模型。
[0065] 节点ADH0004的类型是与/或门，发生概率是p6，子孙节点的个数是n1，子故障树是节点ADH0004及其子节点组成的故障树模型
[0066] 节点ADH0003的类型是与/或门，发生概率是p7，子孙节点的个数是n2，子故障树是节点ADH0003及其子节点组成的故障树模型
[0067] 步骤202，由于节点ADH与其子节点ADH0030均为或门，满足2021，判断故障树T1能够被简化，进入步骤203。
[0068] 步骤203，将节点ADH0030删除，将其子节点TDS、BSU、KPV接入节点ADH，成为ADH的子节点。
[0069] 步骤204，获得如图3所示的故障树T2，其节点具体地为：基本事件TDS、BSU和KPV，门ADH、ADH004和ADH0003。可以看到故障树T2与故障树T1相比，深度减小，节点数目减少，得到了有效的简化。
[0070] 步骤205，使用故障树T2更新故障树T1，返回步骤202。
[0071] 步骤202，由于不满足前述的判断故障树T1能被简化的标准，判断故障树T1不能够被简化，结束。
[0072] 图4、5和6显示了在第二个实施例中，通过本发明的基于逻辑等价的故障树简化的核电厂风险评估方法中的对故障树的简化操作之前和之后的故障树，其中图4显示的为故障树T0。
[0073] 步骤100，遍历图4所示的故障树T0的各个节点，其具体地为：基本事件A、B、C，KN门(决策门)。将其中无法进行逻辑运算的节点转换成以标准的逻辑运算符号表示的门，即将决策门转换为与门和或门的组合，得到如图5所示的故障树T1，其中决策门转换为门GAT1、GAT2和GAT3。
[0074] 另外，需要对决策门及其父节点做标记，标记中包括该决策门及其父节点的名称和/或编号(ID)，如图5所示。由此，在完成对包含决策门的故障树的简化后，可以根据上述标记，在该父节点之下显示该决策门，如图6所示。这样，不管后面的操作对上述故障树做了怎样的简化，在查看故障树时，包含KN门的故障树会显示为简洁的KN门形式。
[0075] 之后对故障树T1的简化可以通过与前一个实施例相同的方式进行，在此不赘述。
[0076] 对于重复的结构模块，其故障树的简化为将其当作单一节点进行与上述类似的简化过程即可，在此不赘述。
[0077] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多
修改和变化。因此，凡
本技术领域的技术人员依本发明的构思在现有技术的
基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由
权利要求书所确定的保护范围内。
