[发明专利]应用于煤矿安全评估的事故树图形数字化分析方法及工具

说明书

技术领域

本发明涉及井下安全的信息管理技术，特别是一种应用于煤矿安全评估的事故树图形数字化分析方法及分析工具。

背景技术

事故树分析法是从需要分析的特定事故或故障（顶上事件）开始，逐层分析其发生原因，直到找出事故的基本原因（底层事件）为止。将事故树法分析理论应用于煤矿事故分析，便于对煤矿安全生产危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，还能深入地揭示出事故的潜在原因。目前，一些煤矿企业采用事故树分析方法，需要手动绘制事故树模型，再进行公式推导，逐层计算事件概率。这种方式的缺点是，手工绘制模型，底层事件数据采用手工录入；人工计算公式，推导过程复杂、工作量大；整个过程中，人为参与量大，各个环节都及其容易出现差错。

发明内容

本发明的第一目的就是针对现有技术的不足，提供一种有效减少了人为因素干扰，使结果更准确的应用于煤矿安全评估的事故树图形数字化分析方法。本发明的第二目的是提供一种应用于煤矿安全评估的事故树图形数字化分析工具，以用于实施第一发明目的所述的分析方法。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种应用于煤矿安全评估的事故树图形数字化分析方法，包括以下步骤，

一、构建事故树图形：

1.1 建立图元库：建立包括事件符号、逻辑运算符号和用于事件符号与逻辑运算符号之间的连接线的图元符号库，且将连接线的起点和端点定义为父子节点关系；

1.2构建事故树图形：以所述图元符号和所述连接线构建事故树图形，并对构成顶上事件和中间事件的图元符号分别赋予名称，对构成基本事件多个图元符号分别以隐患名称的方式绑定一隐患基元；

1.3事故树图形数字化：包括对事故树图形中的顶上事件和中间事件的图元符号分别赋予不构成重复的代码；和，将事故树图形中构成基本事件的图元符号基于绑定的隐患基元赋予所述隐患基元的代码；

二、解析并简化事故树图形： 

2.1 解析事故树图形：解析基于所述数字化的事故树图形中的事件图形符号、逻辑运算符号及父子节点关系，生成所述事故树的以代数形式表达的结构函数； 

2.2 简化事故树：基于布尔代数运算的化简方法，简化所述数字化事故树的结构函数，以形成简化后的事故树，消除多余事件；

三、建立事故树参数计算模型：

3.1 建立最小割集计算模型：基于所述简化后的结构函数，将结构函数中构成逻辑和的若干基本事件逻辑积的集合定义为所述事故树的最小割集；

3.2 建立最小径集计算模型：包括首先将所述简化后的事故树对偶为成功树，其次，构建成功树的结构函数，并获取成功树的最小割集；第三，将成功树的最小割集对偶以形成所述事故树的最小径集；

3.3 建立顶上事件发生概率计算模型：定义顶上事件发生概率等于所述事故树的各最小割集的发生概率之和；

3.4 建立三种重要度系数计算模型：包括概率重要度系数、临界重要度系数和结构重要度系数的计算模型建立；所述概率重要度系数由对自变量求偏导获得；所述临界重要度系数等于基本事件的发生概率与概率重要度系数的乘积再除以顶上事件的发生概率；所述结构重要度系数是基于基本事件发生的概率均为50%，其结构重要度系数与概率重要度系数相等的基本性质，通过定量化手段求得。

进一步，所述方法还包括在建立事故树参数计算模型后进行文件格式转换的步骤，将包括事件代码或编码以及所述的最小割集计算模型、最小径集计算模型、建立顶上事件发生概率计算模型和三种重要度系数计算模型生成xml格式文件。

进一步，所述事故树图形解析步骤中，生成所述事故树的结构函数，包括将逻辑运算的与门符号变换成代数运算的乘号，将逻辑运算的或门符号变换成代数运算的加号，按代数运算方式构建事故树的结构函数。

进一步，在所述最小径集计算的步骤中，所述将所述简化后的事故树对偶为成功树时，还包括将简化后的事故树的与门换成非门，非门换成与门，各类事件的发生换成不发生，以形成与事故树对偶为成功树；所述将成功树的最小割集对偶形成所述事故树的最小径集，包括将成功树的最小割集中的乘号换成加号，将加号换成乘号。