基于贝叶斯网络的燃气调压器故障诊断研究

1 概述

燃气调压器是保证燃气输配系统正常运行的重要设备，因此对故障燃气调压器的故障节点诊断及判定非常重要。故障发生时表现出来的故障类型与故障节点并非一一对应，即同一种故障类型可能由1个或多个故障节点所致，同一个或多个故障节点也可能造成不同的故障类型。

近年来，贝叶斯网络在解决复杂系统的不确定性问题时应用广泛。例如，对滚动轴承、发动机、变电站等故障诊断的成功应用

，都印证了该方法在故障诊断及在实际工程中应用的可行性及有效性

。

两组患者在治疗前的舒张压、收缩压无明显区别,P>0.05;在治疗后,联合组患者舒张压、收缩压均明显低于对照组,P<0.05。详见表2。

本文通过对燃气专家进行问卷调查的方式，获得调压器发生各种故障时的故障节点发生统计概率，以及各故障节点相互影响导致故障类型发生的概率。结合贝叶斯网络，计算得到故障类型下故障节点发生计算概率。取若干台故障调压器进行验证，将专家通过拆解、实验等方法得到的实际故障节点发生概率，与故障节点发生计算概率对比，证明了基于贝叶斯网络的燃气调压器故障诊断方法有效。

(4)工作超时：工作超时会直接导致失眠或影响睡眠质量，包括超量工作(超劳)，超时工作(长期工作)和随时待命。针对超时工作的3种类型，问卷调查其发生的频率、频发时间段及其持续时间，同时也询问了海员自己是否可以决定加班时间以及加班补偿等问题；

2 贝叶斯网络

2.1 贝叶斯网络简介

贝叶斯网络又称贝叶斯信念网络

，是一种基于贝叶斯概率公式的图形化网络，由节点及连接这些节点的有向边构成有向无环图。贝叶斯网络方法结合概率论和图论的概率模型，旨在解决不确定性和不完整性问题。

贝叶斯网络模型中最重要的公式为联合概率分布公式，用于表述网络结构中所有节点事件同时发生的概率，由条件概率推导得出

。

——

的父节点的集合

，

，…，

对应网络中各节点，则联合概率分布公式为

：

旅游产业作为新兴服务业具有较强的经济乘数效应，但是旅游经济的发展却具有明显的不均衡性。国内外学者对旅游经济的空间差异性研究非常重视，国外学者的研究主要集中在对区域旅游经济竞争力[1]和旅游经济影响因素[2]的探讨上，相比之下，国内学者的研究内容更加广泛，研究内容主要集中于旅游经济时空差异[3]、旅游经济重心转移[4]、旅游经济溢出效应[5]等方面，但是总体而言，对旅游经济网络的关注相对较少。但随着区域一体化进程的加快，区域间旅游合作逐渐深化，旅游经济联系日益密切，旅游经济网络化趋势日益明显[6]。而社会网络分析方法为旅游经济网络结构的研究提供了便利。

条件概率公式为：

(1)

式中

(

，

，…，

)——

，

，…，

的联合概率

表1列举了典型燃气调压器故障类型及故障节点，即为贝叶斯网络的先验信息。本文中的

、

、

、

，除在联合概率分布公式即式(3)中表示事件外，其余地方均表示随机变量。在表10中，

，

，…，

表示事件。

(

|

，

)

本文中的量符号意义如下：

均指概率，

(

|

)表示事件

发生的条件下事件

发生的概率，

(

)表示事件

与事件

同时发生的概率，

(

)表示事件

发生的概率，

(

|

，

)表示在事件

、

都发生或都不发生，或一个发生、一个不发生条件下事件

发生的概率。后续量符号意义与此相同。

典型的贝叶斯网络见图1。

由公式(1)得到图1所示的网络结构的联合概率分布公式为：

(

，

，

)=

(

)·

(

)·

相对本科的通识教育，大部分高职院校的通识教育并没有得到普遍重视，无论是理论建设还是实践落实都存在不少问题。

2.1.2紧凑度指数紧凑度指数用来衡量城市空间斑块的完整性和城市集聚程度，是反映城市空间形态的一个十分重要的指标，通常利用Batty[15]提出的紧凑度公式来计算．公式为

(2)

2.2 贝叶斯网络的先验和后验

在贝叶斯网络统计中，利用先验信息合理地确定先验分布非常重要

。由于先验信息来源于经验和历史资料，具有随机性和主观性，后验信息是对先验信息的调整和修改。贝叶斯统计的依据就在于利用先验信息确定先验分布，后验分布则是在给定条件下事件的条件分布。

综上，宫腔镜联合腹腔镜手术剥除中等大小2～5型子宫肌瘤较传统开腹手术疗效更明显，两者联合弥补了单一腔镜治疗中存在的不足，创伤小、患者痛苦少、恢复快、并发症少、不影响患者生育能力，值得推广应用。

3 贝叶斯网络燃气调压器故障诊断

3.1 确定先验信息

——节点的数量

建立良好的师生关系，既是新课程实施教学改革的前提和条件，又是新课程改革与教学改革的内容和任务。教育学的过程，实质上就是师生交往的过程。作为一名教师，要赢得学生的信任和热爱，首要任务就是要和学生建立良好的师生关系。良好的师生关系要靠师生双方共同努力才能建立。当学生一旦感受到自己受到了不公正的待遇，就会改变对教师的态度，感到委屈和伤心，产生不满和恐惧，从而表现出不听老师的话，不积极配合老师，不尊重老师，影响学习和生活。对老师产生敌意，处处和老师作对，以表示他们对受不公平待遇的抗议。

3.2 获取先验分布及概率

请具有资质的100名燃气专家对调压器的故障问题进行问卷填写(部分问卷内容见图2)。问卷结果可作为贝叶斯网络的先验分布。

各换热器间的热力计算都是通过先假定换热器温度，然后进行计算，最终通过换热器吸热量与烟气对流传热量之间差是否不超过吸热量的±2%进行校核，若满足则计算结果有效。

【剧情回顾】《易筋经》是少林上乘内功秘笈，也是所有学武之人的向往。《天龙八部》中慕容复的侍女阿朱化装潜入少林寺中盗出此书，并为此身受重伤。后该书辗转被聚贤庄少庄主游坦之得到，不仅解了他身上的剧毒，还救了他一命。

需要说明的是，问卷中出现了一些表1未列举的故障节点。由于本文只考虑燃气调压器部件问题导致的故障，不考虑外界因素干扰造成的故障，因此流量过小、超流量运行等不属于本文研究范围，均归为“其他”。

① 各故障类型对应故障节点发生统计概率

问卷统计结果(专家打分的平均值)见表2～5。由于调压器的一种故障类型可能由1个或多个故障节点导致，故其故障节点发生统计概率之和不为1。

② 各故障节点相互影响导致故障类型发生的概率

专家根据工作知识和经验对调压器故障发生的可能性进行概率赋值，填写在问卷中。统计结果(专家打分的平均值)见表6～9。逻辑语言“1”表示发生，“0”表示不发生。表6中

(

=1)表示喘振发生的概率，

(

=0) 表示喘振不发生的概率。表7～9类似。

3.3 搭建贝叶斯故障诊断网络

通过先验信息，映射贝叶斯网络，得到一对一或一对多映射关系，建立调压器故障诊断贝叶斯网络拓扑结构。通过专家问卷得到的先验分布及概率，将映射关系转化为贝叶斯网络诊断结构及语言。燃气调压器的贝叶斯故障诊断网络结构见图3。

3.4 MATLAB建模计算故障节点发生计算概率

使用MATLAB R2016b软件工具箱FullBNT-1.0.7，调用“联合树推理引擎”模块，在此模块下进行编程。以调压器发生喘振(

=1)时，计算阀杆等活动部件摩擦阻力大发生(

=1)计算概率为例，说明如何计算得到故障节点发生计算概率。这部分的联合概率分布公式为：

(

，

，

，

)=

(

)·

(

)·

(

)·

(

|

，

，

)

问卷信息包含：专家对于导致燃气调压器发生每种故障类型时的故障节点发生统计概率的主观判断；各故障节点相互影响导致故障类型发生的概率的主观判断。

(3)

发生喘振故障时，阀杆等活动部件摩擦阻力大发生计算概率计算公式

为:

(4)

应用式(3)得到

(

=1,

=1)的计算式为：

(

=1，

=1)=

(

=0)·

(

=0)·

(

=1)·

(

=1|

=0,

=0,

=1)+

(

=1)·

(

=0)·

(

=1)·

(

=1|

=1,

=0,

=1)+

(

=0)·

(

=1)·

(

=1)·

(

=1|

=0,

=1,

=1)+

(

=1)·

(

=1)·

(

=1)·

(

=1|

=1,

=1,

=1)

(5)

(

=1)的计算同理。将表2和表6数据代入，得

(

=1|

=1)=0.871。

计算得到发生喘振故障时，阀杆等活动部件摩擦阻力大(

)发生计算概率为0.871。其他故障节点发生计算概率计算同理。

3.5 结果及分析

计算得到故障类型下故障节点发生计算概率，见表10。检修顺序应该按照故障节点发生计算概率从大到小的顺序进行。

20世纪80年代前后，率先试行改革开放的广东经济开始起飞，居民的生活水平得以大幅改善，广式老火汤也在这个时期逐步发展成熟，并迅速流行起来。20世纪80-90年代可谓是老火汤“成名”的黄金时期，除了经济发展带来的生活水平提升之外，还有其他因素在当中发挥了作用。

取若干台有上述4种故障的调压器进行验证，专家通过拆解、实验等方法得出这些调压器的实际故障节点发生概率，与故障节点发生计算概率进行对比，相对误差均在8%以内，说明基于贝叶斯网络的燃气调压器故障诊断方法有效。

通过深入研究对比典型铀矿床(硅质脉和隐爆角砾岩型)的地球物理特征，发现铀矿床在地球物理场中的位置一般为强弱磁异常过渡地带偏弱磁异常一侧，电阻率断面图中多位于高低阻梯度变化带或中低阻区，电阻率平面图中多位于中低阻过渡带偏低阻一侧(图8)。

4 结论

为解决燃气调压器发生故障时出现的内部故障节点不确定性问题，引入贝叶斯网络，通过MATLAB编程，建立基于贝叶斯网络的燃气调压器故障诊断方法。通过调查问卷的方法，依靠专家的经验，对调压器发生各种故障类型时故障节点发生统计概率、各故障节点相互影响导致故障类型发生的概率进行打分，作为先验信息输入程序中，计算得到故障调压器的故障节点发生计算概率。与专家通过拆解、实验等方法得出的实际故障节点发生概率进行对比，相对误差均在8%以内，说明基于贝叶斯网络的燃气调压器故障诊断方法有效。

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