粉尘爆炸防护专家系统

论文摘要

粉尘爆炸至今为止已有200多年的历史。粉尘爆炸事故常常导致巨大的人员伤亡和财产损失。粉尘爆炸风险可以采用爆炸防护措施来预防和减缓,而爆炸防护措施的设计则需要基于大量生产工艺、设备和可燃性物质的知识和数据。这些知识包括标准、专家经验和生产实践；数据包括爆炸事故、粉尘爆炸特征性参数、以及安全设计防护方法等。由于粉尘爆炸的影响因素及防爆措施等方面的复杂性,事故应急处理措施的采取及事故原因的分析要求工作者要有极强的专业知识。然而,对于设备运行人员和安全技术人员来说,人人都掌握这么全面的专业知识并能够综合的运用这些知识来分析、处理事故是很困难的。因此,开发粉尘爆炸防护专家系统,利用其中大量的专家知识、经验和问题的解决策略代替某些专家来处理一些具体的事故,将大大减少事故发生以及事故带来的损失。本文以Visual Studio作为集成开发环境,C#为编程语言,开发ASRNET应用程序。在数据库开发和界面开发中使用了ADO.NET、WPF等技术,并以SQL Server2008为后台数据库提供支持。系统实现以下功能：（1）粉尘爆炸事故、粉尘爆炸性参数等防爆知识与数据查询。（2）事故分析功能。采用故障树、事故树、Bow-tie图分析法对粉尘爆炸系统做层层深入的分析,找到潜在危险因素和各因素间的关系。（3）风险评估功能。采用模糊综合评价法实现对粉尘爆炸防护系统的风险评估。（4）爆炸防护方法决策功能。使用C#语开发了与Prolog语言类似的推理机和解释器,初步实现了推理功能,提供爆炸防护决策。（5）爆炸泄压辅助设计功能。提供容器、仓筒等设备及建筑物的泄压面积计算功能。（6）爆炸抗压辅助设计功能。提供圆筒、椎体、球体、椭圆形封头、蝶形封头等常规元件的计算厚度、最大允许工作压力计算,并核算现有设备设计强度。通过对专家系统的开发和功能测试,得到以下结论：（1）采用ASP.Net开发环境开发基于服务器/浏览器模式的专家系统软件使专家系统的发布、更新和推广应用比基于计算机桌面的应用程序更为方便。（2）采用树图数据结构和相关算法可以在计算机软件中实现事故树、事件树和领结图等风险分析方法。（3） Prolog语言作为专家系统开发语言可以方便管理爆炸防护相关知识。用C#实现类似Prolog的推理机和Prolog解释器可实现推理机和专家系统用户界面的无缝集成,使知识库的构建和应用更方便。（4）所开发的粉尘爆炸防护专家系统初步实现了粉尘防爆知识与数据查询、事故分析、风险评估和防爆方案选择功能,达到了预期要求。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 粉尘爆炸
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 可燃性粉尘分类
• 1.1.3 粉尘爆炸条件
• 1.1.4 粉尘爆炸特点
• 1.1.5 粉尘爆炸特征性参数
• 1.1.6 粉尘爆炸影响因素
• 1.1.7 粉尘爆炸性参数分级
• 1.1.8 粉尘爆炸的防护措施
• 1.2 专家系统
• 1.2.1 专家系统概述
• 1.2.2 专家系统的基本结构
• 1.3 课题研究目的和意义
• 1.4 粉尘爆炸专家系统研究进展
• 第二章 粉尘爆炸防护专家系统框架设计
• 2.1 系统目标
• 2.2 系统设计思想
• 2.3 系统结构
• 2.3.1 网络用户界面
• 2.3.2 功能模块
• 2.3.3 数据库
• 2.3.4 知识库
• 2.4 界面设计
• 第三章 开发环境与关键技术
• 3.1 开发环境
• 3.1.1 硬件环境
• 3.1.2 软件环境
• 3.2 关键技术
• 3.2.1 .NET Framework
• 3.2.2 C#语言
• 3.2.3 ASP.NET
• 3.2.4 WPF
• 3.2.5 ADO.NET
• 3.2.6 SQL Server 2008
• 3.2.7 Prolog
• 第四章 系统设计及功能实现
• 4.1 事故分析模块
• 4.1.1 故障树分析法
• 4.1.2 事件树分析法
• 4.1.3 Bow-tie分析法
• 4.1.4 事故分析模块的软件实现
• 4.2 风险评估模块
• 4.2.1 风险评估指标体系的建立
• 4.2.2 风险评估指标的权重
• 4.2.3 模糊综合评判法
• 4.3 爆炸防护方法决策模块
• 4.3.1 粉爆炸防护方法决策模块流程图
• 4.3.2 爆炸特征性参数对应爆炸防护措施
• 4.3.3 决策模块的软件实现
• 4.4 爆炸泄压辅助设计模块
• 4.4.1 理论依据及系统核心计算公式
• 4.4.2 泄压面积的曲线求解
• 4.4.3 泄压面积计算举例
• 4.5 爆炸抗压辅助设计模块
• 4.6 粉尘爆炸事故查询
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文