[发明专利]一种船舶消防系统连锁失效的评估方法

摘要

本发明属于复杂系统的分析与决策领域，具体涉及一种基于元胞自动机理论和Agent行为模型的船舶消防系统连锁失效的评估方法。本发明包括：构造元胞空间、元胞、邻居、边界；给每个元胞赋初始运行状态参数值；设代表舱室消防单元的每个元胞的舱室火灾危险度状态分布，并任意选取某一个元胞，进行演化；元胞演化。本发明通过给出考虑船舶舱室火灾危险度影响的船舶消防系统连锁失效规律，量化了评估连锁性失效的传播路径、脆性源数量、连锁失效规模，为进一步采取预防控制策略提供了定量评估方法和连锁失效评估软件算法的流程，不仅适用于船舶消防系统，对具有类似结构的其他复杂系统的连锁失效行为的评估具有普适性。

主权项

1.一种船舶消防系统连锁失效的评估方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）构造元胞空间、元胞、邻居、边界：将甲板消防系统所在舱室抽象为二维元胞自动机，其中，元胞空间为该甲板全部舱室抽象成的二维四边形网格结构，按照船舶长度和宽度构造30×6的网格，在元胞空间的四边形网格结构中，每一个网格为一个元胞，每个元胞容纳一个消防单元，每一元胞具有一个坐标位置(x,y)，每个消防单元在t时刻具有状态状态集{0,1,2,3}中1代表消防单元处于正常状态、2代表消防单元处于异常状态、3代表消防单元处于临界状态、4代表消防单元处于失效状态；一个元胞的东、南、西、北、东北、西北、东南、西南相邻的八个元胞为该元胞的邻居元胞，其中相邻邻居元胞为：(x,y-1),(x,y+1),(x-1,y),(x+1,y)；对角邻居元胞为：(x-1,y-1),(x-1,y+1),(x+1,y+1),(x+1,y-1)；（2）给每个元胞赋初始运行状态参数值赋初值N(x,y)=0，确定时间步t；（3）设代表舱室消防单元的每个元胞的舱室火灾危险度状态分布，并随机选取某一个元胞，其坐标为(x,y)，加入初始干扰D，如果满足执行步骤4进行演化；如果不满足则结束；（4）元胞演化：当元胞受到扰动D∈{D₁,D₂,D₃,D₄}，其中{D₁,D₂,D₃,D₄}为船舶舱室火灾危险度的四个等级，D₁火灾危险度[0,0.5]，状态负荷分配0；D₂火灾危险度[0.5,0.65]，状态负荷分配1；D₃火灾危险度[0.65,0.9]，状态负荷分配2；D₄，火灾危险度[0.9,1]，状态负荷分配3；如果满足即该元胞代表的消防单元失效，元胞崩溃，退出系统运行，同时该元胞将向邻居元胞分配一个额外的状态负荷，使邻居元胞的状态发生变化，则有S(x,y)t+1=0;]]>S(x±1,y)t+1=S(x±1,y)t+1,S(x,y±1)t+1=S(x,y±1)t+1;]]>S(x±1,y±1)t+1=S(x±1,y±1)t+1,S(x±1,y+‾1)t+1=S(x±1,y+‾1)t+1;]]>其中S代表消防单元的状态；如果邻居元胞的状态大于该邻居元胞也退出系统的运行，同时，邻居元胞向本身的邻居元胞提供一个额外的状态负荷，如果邻居元胞运行状态小于或等于该邻居元胞仍参与系统运行，不向其邻居元胞分配额外的状态负荷；用N(x,y)表示每个元胞崩溃后所引发的崩溃元胞的总数，初始赋值，当引起一个邻居元胞崩溃后，有N(x,y)=N(x,y)+1；当x取值为1或30，y取值为1或6时，元胞本身不参与演化。