（系统工程专业论文）基于规则的SDG扩展推理引擎的研究与开发.pdf

学位论文数据集 中图分类号 - fp1 2l 学科分类号 ，o 6 移 论文编号 o o o 刀0 7 护班 密级 么开 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称 北京化工大学 作者姓名 唔撩 学号 2 t 田嘲葛 获学位专业名称 系统工在 获学位专业代码 0 毽 o 课题来源 国家自爨差盈 研究方向 茁程工业篼绛懒 论文题目 基寻视劂的s 蹈扩展推理别饕舶研觑与开发 关键词 f 蹈m 凹见缎理豸f 聱维理算法 论文答辩日期 沙田。6 弓 论文类型 干发石开铴 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称 工作单位学科专长 指导教师 关重毙教授= i 匕京亿工大撑泣程系毙饬兵 评阅人1 划撅炳勰报= f 红京他工犬謦智触礁制 评阅人2 商审 评阋入3 评阅人4 评阅人5 撇员蝴 夏迎者南工 ：l b 惠示右笳奥控 逍程系钇伤真制旋水篇暖公司 答辩委员1 刽搋幽尉赦授j 以赢化工吹饽臂勉控制 答辩委员2 涨吹元副敖狠 二jk 京能工大学宝坌系流工程 答辩委员3 答辩委员4 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在( 中国图书资料分类法查询 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b r1 3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中 查询。 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 ，l5i_-j 但是，传统的s d g 模型只考虑节点之间一对一的影响关系，忽略 了其它约束关系，从而导致其知识表达能力不强；同时，推理引擎只依 赖单一的固有规则进行推理，而无法根据过程的实际情况，添加新的规 则，这些使得推理引擎不够灵活，缺乏与用户的交互。 本文提出一种基于规则的s d g 扩展推理引擎。该推理引擎与v b a 脚本技术进行集成，从而增强与用户的交互。同时，对s d g 模型进行 一定的改进，通过在模型中引入交互对象，使得用户在v b a 中可以为 过程自定义规则和操作，进而为推理引擎添加新的规则。在推理过程中， 推理引擎采用基于规则的推理算法，该算法根据节点和支路的v b a 对 象模型属性，选择通用规则和自定义规则进行推理，且只有规则前件满 足后，才能继续推理。案例分析表明，利用基于规则的s d g 扩展推理 引擎对过程的改进s d g 模型进行推理，能够实现对评价结果的筛选， 得出更加准确的安全评价结果。 北京化- t 大学硕士学位论文 关键词：s d g ，h a z o p ，推理引擎，推理算法 一 i i a c c i d e n t sf r e q u e n t l yh a p p e n e di np e t r o c h e m i c a li n d u s t r yi nt h ep a s ty e a r s i n a l lt h ek i n d so fs a f e t ya n a l y s i sm e t h o d s is d g h a z o pm e t h o dh a ss t o o do u t o w i n gt oi t sa b i l i t yi ne f f e c t i v ea n dc o m p l e t ea n a l y s i s i tc o m b i n e st h es d g i n f e r e n c ea n dh a z o p a n a l y s i sm e c h a n i s m ，a n d t h e nf i n i s h e st h e c o m p u t e r - a i d e dh a z o ps t u d yo ft h es d gm o d e l ，s ot h a ti to v e r c o m e st h e s h o r t c o m i n g so ft h ec o n v e n t i o n a lh a z o p , s u c ha st i m e - c o n s u m i n g ，t e d i o u s a n ds oo n i ti ss a i dt h a tt h ec o m b i n a t i o no fs d ga n dh a z o pm a k e st h e r e s u l t sm u c hm o r ea c c u r a t ea n dc o m p l e t e h o w e v e r , c o n v e n t i o n a ls d gm o d e lo n l yc o n s i d e r st h eo n e t o o n e i n f l u e n t i a lr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ep r o c e s sv a r i a b l e s ，a n dn e g l e c t st h eo t h e r r e s t r i c t e d r e l a t i o n s h i p s ，s ot h a t i t s a b i l i t yo fk n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o ni s d e f i c i e n t a tt h es a m et i m e ，t h ec o n v e n t i o n a li n f e r e n c ee n g i n eo n l yr e l i e so n t h es i n g l ei n t r i n s i cr u l e s ，a n dc a l ln o tb ea d d e dn e wo n e sa c c o r d i n gt ot h e p r o c e s s b e c a u s eo ft h o s e ，t h ei n f e r e n c ee n g i n ei sn o tf l e x i b l ee n o u g h ，a n d 北京化工大学硕士学位论文 l a c ko fe x c h a n g ew i t ht h eu s e r i nt h i sp a p e r , a ns d ge x t e n s i b l ei n f e r e n c ee n g i n eb a s e do nr u l e si s p r e s e n t e d t h ei n f e r e n c ee n g i n ei si n t e g r a t e dw i t hv b a ，s o t h a tt h ee x c h a n g e w i t hu s e r sc a nb ee n h a n c e d m e a n w h i l e ，c o n v e n t i o n a ls d gm o d e li s i m p r o v e d b yi n t r o d u c i n ge x c h a n g e a b l eo b j e c ti n t ot h em o d e l ，u s e r sc a n d e f i n et h er u l e sa n do p e r a t i o n sf o r t h ep r o c e s si nv b a ，t h e nt h en e wr u l e sc a n b ea d d e dt ot h ei n f e r e n c ee n g i n e d u r i n gt h ep r o c e s so fr e a s o n i n g ，t h en e w i n f e r e n c ee n g i n ea d o p t si n f e r e n c ea l g o r i t h mb a s e do nr u l e s i tc h o o s e st h e g e n e r a lr u l e so ru s e r - d e f i n e dr u l e sa c c o r d i n gt ot h ea t t r i b u t ev a l u eo f t h ev b a o b j e c tm o d e lo ft h en o d ea n db r a n c h ，a n dt h e nr e a s o n so n l ya f t e rt h er u l ei s 、 s a t i s f i e d t h ec a s es t u d ys h o w e dt h a tt h er e s u l t so fs a f e t ya s s e s s m e n tc o u l db e f i l t e r e d ，a n db em u c hm o r ea c c u r a t eb yr e a s o n i n gt h ei m p r o v e ds d gm o d e l 1 1 化工过程安全分析的重要性和发展现状1 1 2h a z o p 的研究发展历史2 1 3s d g 在故障诊断和安全评价方面的发展和应用3 1 4 现阶段s d g h a z o p 研究尚存在的问题6 1 5 本论文的主要内容6 第二章h a z o p 及s d g 方法9 2 1h a z o p 方法一9 2 2 符号定向图s d g k 1 0 2 2 1s d g 的基本定义1 0 2 2 2 传统s d g 的建模方法1 1 2 2 2 1 节点分类1 2 2 2 2 2 支路分类1 2 2 2 2 3 传统s d g 建模方法及其优缺点1 3 2 2 2 4 建模遵循的原则：1 4 2 2 3s d g 推理机制1 4 2 2 4s d g 的优缺点1 5 2 ：；s 】d g h a z o p 15 第三章改进的s d g 模型，1 7 3 1 节点和支路的分类1 7 3 1 1 节点分类1 7 3 1 2 支路分类1 8 3 2 交互对象。1 9 3 - 3 改进s d g 模型的定义2 0 3 4 节点与支路的结构、重要属性及作用2 1 3 5 改进的s d g 模型的建模方法j 2 2 3 6 改进的s d g 模型示例 第四章基于规则的推理引擎及推理算法。2 5 4 1 基于规则的推理引擎2 5 4 1 1v b a 技术简介2 5 4 1 2 规则分类2 7 4 1 3 推理引擎的触发机制：2 9 4 1 4 推理引擎的推理流程。3 0 4 1 5 单故障源和多故障源的推理策略3 2 4 1 6 模型中对象的相关属性和推理策略。3 3 4 2 基于规则的推理算法3 4 4 2 1 图的遍历3 4 4 2 1 1 深度优先搜索算法3 5 4 2 1 2 广度优先搜索算法3 5 4 2 2 基于规则的前向推理算法和反向推理算法3 6 第五章模型及推理引擎的编程实现- 4 1 5 1 系统结构分析4 l ，5 2v b a 与主应用程序集成过程的核心编程实现4 2 5 2 1v b a 与主应用程序的集成过程4 2 5 2 2 核心编程实现部分4 4 5 3 改进的s d g 模型的编程实现4 8 5 3 1 存储容器的设计与实现4 8 - 5 3 1 1 节点和支路的实现。4 9 5 3 1 2 节点和支路存储容器的设计与实现二5 l 5 3 1 3 模型存储容器的设计与实现5 l 5 3 1 4 存储示例5 4 5 3 2 人机界面的实现5 5 5 3 3 动态行为模型5 9 5 4 基于规则的推理引擎的编程实现6 0 5 4 1 推理引擎调度机制的编程实现6 1 5 4 2 前向和反向推理算法的实现6 2 5 4 3 人机界面的实现：一6 3 v 1 6 2 4 间歇过程的改进的s d g 模型7 6 6 2 5 改进模型的分析结果一7 9 6 2 6 引入定量信息的推理分析8 2 6 3 总结8 3 第七章结论及展望8 5 参考文献j 8 7 附录。9 1 致谢。9 3 研究成果及发表的学术论文9 5 作者及导师简介9 7 v i i c o n t e n t s c o n t e n t s c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1s i g n i f i c a n c ea n da c t u a l i t yo f p r h a 1 1 2r e a s e a r c ha n dd e v e l o p m e n th i s t o r yo f h a z o p 2 1 3d e v d o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fs d gi nf a u l td i a g n o s i sa n ds a f e t ya s s e s s m e n t 3 1 4p r o b l e m so f s d g h a z o pm e t h o d 6 1 5m a i nc o n t e n t so f t h i sp a p e r 6 c h a p t e r 2h a z o pa n ds d gm e t h o d 9 2 1h a z o pm e t h o d 9 2 2s d gm e t h o d 1 0 2 2 1b a s i cd e f i n i t i o no f s d g 1 0 2 2 2c o n v e n t i o n a ls d g m o d e l i n gm e t h o d l l 2 2 2 1n o d e ss o r t i n g 1 2 2 2 2 2b r a n c h e ss o r t i n g 1 2 2 2 2 3c o n v e n t i o n a lm o d e l i n gm e t h o d sa n dt h e i ra d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s 13 2 2 2 4p r i n c i p l e so f m o d e l i n g 1 4 2 2 3r e a s o n i n g m e c h a n i s mo f s d g 1 4 2 2 4 a d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so f s d g 1 5 2 3s d g h a z o p 1 5 c h a p t e r3i m p r o v e ds d g m o d e l 17 3 1s o r t so f n o d e sa n d b r a n c h e s 1 7 3 1 1n o d e ss o r t i n g 1 7 3 1 2b r a n c h e ss o r t i n g 1 8 3 2e x c h a n g eo b j e c t 1 9 ：；3d e f i n i t i o no f i m p r o v e ds d gm o d e l 2 0 3 4s t r u c t u r e ，a t t r i b u t e sa n df u n c t i o n so f n o d e sa n db r a n c h e s 2 1 3 5i m p r o v e ds d g m o d e l i n g m e t h o d 2 2 ：；6e x a m p l eo f i m p r o v e ds d gm o d e l 2 3 c h a p t e r 4i n f e r e n c ee n g i n ea n da l g o r i t h mb a s e do nr u l e s 2 5 4 1i n f e r e n c ee n g i n eb a s e do nr u l e s 2 5 4 1 1i n t r o d u c t i o no f v b a ：2 1 5 i x 北京化工大学硕士学位论文 4 1 2r u l e ss o r t i n g 2 7 4 1 3f i r em e c h a n i s mo f t h ei n f e r e n c ee n g i n e 2 9 4 1 4r e a s o n i n gf l o wo f t h ei n f e r e n c ee n g i n e 3 0 4 1 5r e a s o n i n gs t r a t e g i e so fs i n g l ef a u l ts o u r c ea n dm u l t i p l ef a u l ts o u r c e s 3 2 4 1 6r e l a t i v ea t t r i b u t e sa n dr e a s o n i n gs t r a t e g i e so fo b j e c t si nm o d e l 3 3 4 2i n f e r e n c e a l g o r i t h m b a s e d o nr u l e s 3 4 4 2 1g r a p ht r a v e r s a l 3 4 4 2 1 1d e p t hf i r s ts e a r c h 3 5 4 2 1 2b r e a d t hf i r s ts e a r c h 3 5 ， 4 2 2f o r w a r da n db a c k w a r di n f e r e n c ea l g o r i t h m sb a s e do nr u l e s 3 6 c h a p t e r 5p r o g r a m m i n gr e a l i z a t i o no fm o d e la n di n f e r e n c ee n g i n e 4 1 5 1a n a l y s i so f s y s t e ms t r u c t u r e 4 1 5 2c o r ep r o g r a m m i n gr e a l i z a t i o no ft h ei n t e g r a t i o no f v b aa n dp r o g r a m 4 2 5 2 1t h e i n t e g r a t i o n p r o c e s s o f v b a a n da p p l i c a t i o n p r o g r a m 4 2 5 2 2c o r e p r o g r a mr e a l i z a t i o n 4 4 5 3p r o g r a m m i n g r e a l i z a t i o n o f i m p r o v e ds d g m o d e l 4 8 5 3 1d e s i g na n dr e a l i z a t i o no ft h es t o r a g ec o n t a i n e r s 4 8 5 3 1 1r e a l i z a t i o no f n o d e sa n db r a n c h e s 4 9 5 3 1 2d e s i g na n dr e a l i z a t i o no f t h e n o d e sa n db r a n c h e s s t o r a g ec o n t a i n e r 5 1 5 3 1 3d e s i g na n dr e a l i z a t i o no f t h em o d e l ss t o r a g ec o n t a i n e r 5 1 5 3 1 4e x a m p l eo f s t o r a g e 5 4 5 3 2r e a l i z a t i o n o f h u m a n - c o m p u t e r i n t e r f a c e 5 5 5 3 3d y n a m i ca c t i v i t y m o d e l s 5 8 5 4p r o g r a m m i n gr e a l i z a t i o no f t h ei n f e r e n c ee n g i n eb a s e do nr u l e s 6 0 5 4 1p r o g r a m m i n gr e a l i z a t i o no fs c h e d u l i n gm e c h a n i s mo f t h ei n f e r e n c ee n g i n e 6 1 5 4 2r e a l i z a t i o no f f o r w a r da n db a c k w a r di n f e r e n c ea l g o r i t h m s 6 2 5 4 3r e a l i z a t i o no f h u m a n - c o m p u t e ri n t e r f a c e 6 3 5 4 4d y n a m i ca c t i v i t y m o d e l s 6 4 5 5i n t r o d u c t i o no f o p e r a t i o n m e t h o d 6 6 c h a p t e r6a p p f i e da n a l y s i so ft h ei n f e r e n c ee n g i n eb a s e d o nr u l e s 6 7 6 1r e a s o n i n ga n a l y s i sv e r i f i c a t i o n 6 7 6 1 1s i n g l en o d er e a s o n i n g 6 9 6 1 2r e a s o nn o d e ss e tr e a s o n i n g 7 l x t h a n k se x p r e s s 9 3 p r o d u c t i o na n da c a d e m i cp a p e r sp u b l i s h e d 9 5 i n t r o d u c t i o no f a u t h o r 一9 7 x i 一 一 符号说明 符号说明 p r h a过程安全分析 s d g符号定向图 h a z o p 危险与可操作性分析 v b a用于应用的v b a p c应用编程组件 c o m组件对象模型 u m l统一建模语言 第一章绪论 第一章绪论 全分析的重要性和发展现状 的原料及产品绝大多数具有易燃、易爆、有毒有害、并具有强腐 设备种类繁多、技术复杂的特点，因而，石油化工行业是一个非 有不慎，就可能造成破坏性大、后果严重的事故。 飞速发展，对于能源的依赖促使石油化工行业生产日益复杂，这 题不断涌现。一旦在石化行业的生产过程中发生事故，后果轻的 业带来经济上的损失，而如果严重的话，则可能会给现场人员， 居民带来人员伤亡，并造成该地区的环境污染。据统计，美国每 导致的国民经济损失达2 0 0 亿美元，其中仅石油与化工行业即损 。这就促使安全生产成为各国政府与各大企业如今所要面临的首 要问题之一。如何能够做到防患于未然，发现并消除过程中潜在的危害，提高系统 的可靠性和安全性，帮助现场操作人员在事故发生但尚未造成巨大损失之前消除事 故源，安全地撤离，并将损失降到最低，就成为近年来各国研究人员研究的一大热 点，而这对于我国国民经济的稳步发展，构建和谐社会也有着重大的意义。 过程安全分析( p r h a ，p r o c e s sh a z a r da n a l y s i s ) ，是工厂在进行设计阶段的一 个很重要的环节，需要大量的时间，精力和特定领域的专家知识，通常被认为是一 种找出并降低隐藏在过程系统中的潜在危险的重要手段，是十分有效的措施。其目 的主要是【1 】： 1 预测事故发生的可能性； 2 评价可能事故的后果； 3 找出防止事故的策略； 4 如果一个事故发生了，要将不利影响降到最低； 目前，国际推荐的常用p r h a 方法按特征，大体上可以分为定性分析、定量分析和 综合分析三种【2 1 。其中定性分析方法包括： 检查表法( c h e c k l i s t s ) ； 如果怎么样法? ( w h a t i f r e v i e w s ) ； 危险与可操作性分析( h a z o pr e v i e w s ) ； 失效模式分析( f a i l u r em o d e sa n a l y s i s ，f m a ) ； 定量分析方法包括： 事件树( e v e n tt r e e s ) ； 故障树( f a u l tt r e e s ) ； 北京化工大学硕士学位论文 失效模式与后果分析( f a i l u r em o d e sa n de f f e c t sa n a l y s i s ) ； 另外，道化学公司的火灾、爆炸危险指数( f & e i ) 评价法主要用来评价工艺装置 及其所含物料实际的火灾、爆炸及反应危险，如今已经得到广泛的应用，被化学工 业公认为最主要的危险指数。目前比较成熟的评价方法还有：英帝国化学公司的蒙 得评价法、日本化工省的六阶段安全评价法以及世行标准等等。 综合分析，则是将定性分析和定量分析相结合的一种分析方法，由于各种分析 方法都有其适用范围和特点，综合分析集众家之长，可以分析出比单个分析方法更 为可靠和精确的评价结果。 在上述化工过程安全分析方法中，目前应用最为广泛的当数危险与可操作性分 析方法，即h a z o p 。经过几十年的发展，出现了计算机辅助h a z o p 分析方法一 s d g h a z o p 方法，该方法是将符号定向图s d g 的强大推理能力与h a z o p 的分析 机制相结合，从而克服人工h a z o p 费时、费力和成本高的缺点。下面是h a z o p 和s d g 各自的研究发展历史。 1 2h a z o p 的研究发展历史 在近二十多年的时间里，h a z o p 已经从人工分析发展到计算机辅助分析，而 计算机辅助h a z o p 从其出现的那一刻，由于计算机的参与，就预示着其未来巨大 的发展前景。 l i h o u d “3 1 ( 1 9 8 0 ) 于i ：发了一套计算机辅助h a z o p 软件c a f o s ，该软件由计算 机产生h a z o p 报告。 p a r m a r 和l e e s 【4 ，5 1 ( 1 9 8 7 ) 提出了一套基于规则的自动h a z o p 分析系统，但该系 统仅仅找出直接的原因和后果，推理深度不高；另外，该系统仅限于数据库中已有 模型的工艺过程，而不适用于其它工艺过程，通用性不强：此外，该系统不适用于 大规模工厂。 w a t e r s 和p o n t o n 6 】( 1 9 8 9 ) 采用准稳态定性模拟方法，但有用性不大。 k a r v o n e n 等【7 1 ( 1 9 9 0 ) - y t ：发了一个使用k e e 为内核的叫做h a z o p e x 的基于规则 的专家系统原型，该系统的知识库包括过程系统结构和用于搜索原因及结果的规则， 这些规则的缺点就是它们的条件部分依赖于过程结构，因此当系统单元增加时，规 则数也会变多。另外，h a z o p e x 更侧重于非正常原因的辨识，而不是不利后果的 辨识，这使得它更适合于诊断。 n a g e l 8 ( 1 9 9 1 ) 提出用基于归纳演绎推理的方法来实现危险的自动辨识，但该方 法只能用于特定的危险，通用性不强。 c a t i n o 和u n g a i l 9 ( 1 9 9 5 ) 开发了一套叫定性危险辨识q h i ( q u a l i t a t i v eh a z a r d 2 第一章绪论 i d e n t i f i e r ) 的h a z o p 辨识系统，该系统能够不断地寻找可能的故障，自动建立定性 过程模型，对其进行仿真并检查危险，但q h i 仍不能辨识一些库中不存在的故障， 这使得其不能用于实际的工业现场。 s u h 等 1 0 , 1 1 1 ( 1 9 9 7 ) 开发了一套实现自动h a z o p 分析的基于知识的专家系统，该 系统包括单元知识库、组织知识库和物料知识库三类知识库和偏离算法，误操作算 法和事故分析算法三种危险分析算法，但由于只有c s t r 的模型可用于此系统，从 而限制了其应用。 f a i s a l 和a b b a s i 1 1 ( 1 9 9 7 ) 提出了一个基于知识的软件工具，称为t o p h a z o p ， 该软件的知识库包括两部分：工艺过程特殊知识和通用知识。该软件比人工分析省 时、省力，但是由于没有给出工艺参数和偏差传播之间的相互作用，因此会导致不 完全的h a z o p 分析。 d i m i t r a d i s 等蚴( 1 9 9 7 ) 提出了一种基于定量模型用于混杂系统过程安全验证的 方法，当系统模型呈现出很大的非线性时，这种方法就很难解决结论的优化问题， 为此s r i n i v a s a n 等提出了一种基于混杂知识数学编程框架，通过定性分析获得一个 特定的危险视图，如有必要，将加入详细的定量分析以排除伪结果。 t u r k 1 3 1 ( 1 9 9 9 ) 提出一种根据相关的连续动态和顺序现象，针对给定的规定建立 化工过程的无定时离散模型的程序，该程序沿着建立起来的状态变量的关系反向搜 索原因路径。 以上这些方法都只是限于小型系统过程或特定的过程，不便于修改和应用于广 泛的工业过程。 v e n k a t a s u b r a m a n i a n ，v 等【1 4 1 ( 2 0 0 0 ) 介绍了两个用于h a z o p 分析的智能系统，一 个是针对连续系统的h a z o p e x p e r t ，该系统采用了改进后的s d g 来建立过程的定 性模型；另外一个是针对间歇系统的b h e ( b a t c hh a z o p e x p e r t ) ，选择用p e t r i 网来 描述系统。 e c a g n o 等( 2 0 0 2 ) 提出一种多级h a z o p ( m u l t i l e v e lh a z o p ) 评价方法，该方法 预先辨识出每个试车行为中的关键点，并定义了一些操作以降低危险和优化配置资 源，并在此基础上，提出两步多级h a z o p ( t w os t a g em u l t i l e v e lh a z o p ) ，该技术能 明显地减少操作开支。 张贝克等【1 q ( 2 0 0 5 ) 提出一种新型的基于计算机的h a z o p 方法( s d g h a z o p ) ， 以替代目前的人工安全分析，该方法将s d g 的有效推理能力和h a z o p 的机制相结 合，表现了很好的效率，实用性和可靠性。 1 3s d g 在故障诊断和安全评价方面的发展和应用 北京化工大学硕士学位论文 # 近二十年来，由于在石油化工领域出现了多次的安全事故，给人类和社会都造 成了巨大的损失，因此为了进行h a z o p 和在线的故障诊断，许多学者都在不懈地 努力着。随着计算机技术和自动控制技术的飞速发展，s d g 在化工方面的应用，特 别是安全评价方面也取得了重大的突破。 在化工过程领域最早采用s d g 方法进行故障诊断研究的学者是l a p p ，s a 和 p o w e r s g j 1 7 ( 1 9 7 7 ) ，虽然在这篇论文中没有明确提出s d g 这一名词，但却建立了 s d g 模型，并首次运用s d g 推导出故障树( f a u l tt r e e ) 。 i r i ，m 等a t l 8 1 ( 1 9 7 9 ，1 9 8 0 ) 在化工领域首次明确提出了符号图s g ( s i g n e dd i g r a p h ) 的定义以及运用深度优先技术在静态不完全的s g 样本中探索故障源的基本算法。 u m e d a , t 等人【1 9 ( 1 9 8 0 ) 提出了多级s d g 表达随时间变化的原因及后果关系，以 便分析动态过程，同时也给出了寻找原因结果关系算法的框架，将c e ( c a u s ea n d e f f e c t ) 图分解成s c c ( s t r o n g l y - c o n n e c t e dc o m p o n e n t ) 的算法和确定s c c 之间顺序的 算法。然而此方法对于大系统占用容量很大，应用起来过于复杂。 s h i o z a k i ，j 等人 2 0 , 2 1 ( 1 9 8 5 ) 在i r i ，m 的基础上将s d 明确为s d g 。提出了五级s d g 模型的概念，即节点的状态为“+ 、“+ ? ”“0 、“一? 和“一 五种，这使得在不 能准确确定变量阈值的情况下，仍能进行s d g 的故障诊断，有利于提高诊断的准确 性。同时提出了一种新的故障诊断算法，提高了计算效率。经验表明，阈值( t h r e s h o l d ) 的调整、传感器位置的选择和分布对提高诊断的速度和准确性有很大的帮助。 k r a m e rm a 等人瞄1 ( 1 9 8 7 ) l t 较系统地提出运用s d g 模型推导出专家系统的规 则，并将这些规则用于化工过程的故障诊断。k r a m e r 的研究开始考虑在s d g 模型 中存在正反馈回路时规则的获取、不可测节点的删除、条件支路以及控制回路等情 况。 o y e l e y e ，o o 等【2 3 】( 1 9 8 8 ) 讨论了利用稳态来产生图的算法，重点放在保证完整性 的情况下，消除多余的诊断结果上，并将s d g 扩展到e s d g ( e x t e n d e ds d g ) ，e s d g 与s d g 相似，但考虑了由负反馈可能产生的补偿反应和逆反应对系统变量状态的影 响。 s