1.项目概况：

随着石化装置的大型化和复杂化，安全问题日益突出，生产中火灾、爆炸、毒气泄漏等重大恶性事故不断发生，世界各国为此付出了惨重代价。如何从海量的生产数据中挖掘出有效的信息，为操作人员提供对装置运行状态准确及时的分析，防止事故的发生，是确保企业安全运行的重要环节。因此，故障监测与诊断作为计算机集成过程运行系统(CIPOS)中的关键技术之一，正日益受到先进国家的高度重视，为提高复杂系统的安全性与可靠性开辟了一条新的途径。由于故障识别与诊断面对的是多变的、复杂的过程系统，目前，尚没有一种方法能普遍适用于各种工业的多种故障诊断的需要。因此将数种实用的方法并行或者相互融合取长补短是可行的发展方向。

本课题解决的是石化工业复杂系统故障监测与诊断的应用理论和核心技术。通过本课题的研究，提出一套基于定性SDG融合多种定量故障诊断技术的实用方法，解决故障诊断技术在故障检测与诊断的速度、诊断完备性与准确性、诊断分辨率以及鲁棒性等方面的问题。在国际当前SDG稳态故障诊断水平的起点上，将已有的安全技术试验平台扩展为SDG故障模型与算法的诊断测试平台，以此作为科学实验支撑环境，开展SDG复杂动态“剧情”故障诊断的研究与工业实时故障诊断系统硬件与软件支撑环境的开发，完成具有自主知识产权的实时在线SDG动态复杂“剧情”故障诊断工业实用化原型的目标，为在石油化学工业普及应用打下坚实基础。

2.主要成果：

（1）基于定性定量复杂故障监测与诊断技术实用方法：

1）提出了完整的定性SDG故障诊断方法、建模流程、步骤、原则及算法。为了得到高质量的SDG模型，我们在工程实践中，逐渐摸索并提出了一整套结构化的建模流程，在关键流程中规定了系统的步骤，并且为了保证建模质量，确定了建模的原则，极大提高了SDG建模过程的规范性。研究了SDG模型的推理机制—深度优先和广度优先算法，并基于该推理机制，研究了对连续过程的智能化自解释报警的具体方法和步骤及单故障与多故障根原因诊断的方法与步骤。

2）研究了包括模糊逻辑、主元分析、神经网络等定量故障诊断技术的基本原理、诊断步骤及算法，并以仿真装置为实验对象，测试了各种故障诊断算法的实际诊断效果。根据测试与比对结果，确定了以定性SDG故障诊断技术为主导，融合模糊逻辑、主元分析等定量故障诊断技术的技术路线，研究了融合的具体步骤与算法，并将该算法用计算机软件实现，开发出高效、开放的推理引擎。

（2）数据采集及预处理

研发了用于采集工业现场实时数据库的数据采集平台，该平台数据随机噪声小，粗大误差污染少，支持各种流行通讯协议，能够完成与国内外各种DCS实时互联的数据通信，也可以与各种实时数据库系统通信。

（3）工业化定性定量故障诊断系统硬件与软件系统研发

基于定性SDG与多种定量故障诊断技术，采用C/S与B/S结合的网络化架构，开发了工业化在线实时定性定量故障诊断软件与硬件系统——“石化装置安全运行指导系统”（Petrochemical Plant Safety Operation Guidance System，PSOG），实现从数据采集、数据滤波、故障诊断建模、模型管理、故障诊断、故障“剧情”智能自解释与可视化显示等功能，完成了对石化系统复杂故障的计算机智能化自动分析诊断。

3.创新点和知识产权：

（1）实用的定性定量故障诊断技术方法

基于石化系统故障特点，运用多种定性推理技术与高分辨率的定量征兆提取技术，提出针对石化系统复杂故障“剧情”的科学分类与故障诊断的新算法；基于SDG故障诊断技术，提出定性SDG故障诊断技术与多种定量故障诊断技术并列和融合的故障诊断新方法；研发适于故障诊断机制的SDG高速故障诊断推理“引擎”，提高对多故障原因分析的能力及对并发多故障的区分能力的实用技术是本课题的主要创新点。

（2）具有自主知识产权的工业化实时定性定量故障诊断软件及硬件支撑平台

开发能与国内外主流DCS控制系统互联的数据采集系统，构建工业化实时定性定量故障诊断软件及硬件支撑平台，研发具有故障诊断“剧情”智能自解释功能及可视化实时显示功能的故障诊断系统是本课题的主要创新点。

（3）故障诊断SDG算法与模型的检验和确认（V&V）方法及测试平台

目前，有关故障诊断SDG算法与模型检验和确认（V&V）方法及测试平台的技术在国内外还没有研究报道。研究故障诊断SDG算法与模型的检验和确认（V&V）方法与构建相应的测试平台，以及在该测试平台上开展对SDG模型质量定性的V&V方法，对故障诊断算法的V&V方法以及基于工业级动态仿真的定量V&V方法，还可以对推理引擎性能，包括速度与正确性进行测试是本课题的主要创新点。

（4）获得了2项发明专利（“工业化加工渣油的在线实时故障监测与诊断的系统装置”ZL201010291938.5；“石化过程中基于定性SDG 的故障混合诊断方法”ZL201010291934.7），3项软件著作权（“延迟焦化装置安全运行指导系统 V1.0”登记号:2011SR055568、“石化装置安全运行指导系统软件 V3.0”登记号：2011SR055889、“基于图论的石化装置HAZOP自动分析系统V1.0”登记号：2011SR055634）。

4.成果应用情况：

本课题的开发的石化装置在线安全运行指导系统已经在镇海炼化常减压装置、上海石化PTA装置、燕山石化延迟焦化装置以及石家庄炼化己内酰胺装置上进行了应用。

系统自投用以来，各项功能指标达到了预期目标，专家系统在线给出的提示信息是较为准确和及时的，其反映出的变化趋势和调节方向，与装置的实际状况相当吻合，与操作员的操作调整也基本保持一致。该系统通过对装置的异常工况监测与故障诊断、对重点监测指标的实时分析，实现了对事故的实时监测与安全操作指导。其中的事故预案知识库、对不同设备的操作方案等在线学习功能对于增强员工操作培训效果、节约培训成本具有很好的作用；此外，系统还具有良好的扩充性，操作人员可以把操作过程中发现的问题记录下来，作为下一次出现类似情况的专家知识。通过在企业的现场应用，该系统通过对关键报警信息进行实时提取和分析，能提前发现安全隐患；提供关键操作的操作监控和操作指导，提高了对非正常工况的处置能力，消除了事故隐患，防止操作事故的发生。因此，本系统的应用，有助于防止灾难性事故的发生，起到对事故的预防和预警作用，对我国的安全生产具有非常重要的现实意义，促进社会的和谐发展。