基于本体的系统化跑道入侵安全风险分析模型研究

发布时间：2022-02-24 10:20

　　跑道入侵是影响机场场面运行安全的重要因素,已成为民航界普遍关注的热点问题,系统化跑道入侵风险分析对跑道入侵的防控具有积极意义。目前常用的跑道入侵风险分析模型包括故障树、SHELL模型、危险与可操作性分析等,这些模型基于失效事件链事故模型,主要研究组件可靠性及失效事件间的线性问题,而忽略了组件间动态及非线性的交互。跑道运行系统是一个典型的社会技术系统,存在组件间的复杂交互且系统运行具有动态性。本文采用STPA进行跑道入侵风险分析,STPA基于系统理论、将安全视为动态的控制问题,能够解决跑道入侵风险分析的系统化问题。在STPA对跑道入侵风险分析的基础上,为克服如下方面的不足:STPA缺乏语义,所分析跑道入侵风险分析知识难以进行共享及复用;STPA自然语言表达可能带来歧义;STPA分析耗时较长、对分析人员的知识及经验要求较高等,将STPA与本体及基于规则的语义推理技术相结合,建立了系统化跑道入侵风险分析模型,通过OWL DL本体形式化的知识表示与SWRL语义推理的运用,为跑道入侵风险分析提供支持。通过对典型跑道入侵案例进行分析,将STPA分析结果、模型推理结果以及原分析结果进行比较,证明了模... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 跑道入侵风险分析
        1.2.2 本体在安全领域的应用
        1.2.3 风险分析模型
    1.3 研究内容和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 内容安排
第二章 系统化跑道入侵风险分析
    2.1 跑道入侵定义
    2.2 风险分析模型问题研究
        2.2.1 失效模式与影响分析
        2.2.2 危险与可操作性分析
        2.2.3 基于模型的系统工程
        2.2.4 风险分析模型系统化问题
    2.3 跑道入侵风险分析问题研究
    2.4 系统化跑道入侵风险分析模型架构
        2.4.1 STPA
        2.4.2 本体
        2.4.3 模型架构
第三章 方法理论基础
    3.1 STPA理论基础
        3.1.1 STPA主要概念
        3.1.2 STPA分析流程
    3.2 本体论及知识推理
        3.2.1 本体知识基础
        3.2.2 本体描述语言OWL
        3.2.3 SWRL知识推理
第四章 基于STPA的跑道入侵风险分析
    4.1 问题的提出
    4.2 单跑道及平行跑道运行跑道入侵场景分析
        4.2.1 通用跑道入侵场景
        4.2.2 单跑道运行跑道入侵场景
        4.2.3 平行跑道运行跑道入侵场景
        4.2.4 单跑道及平行跑道运行跑道入侵子场景
    4.3 跑道入侵事故及危险
    4.4 跑道入侵安全控制结构
    4.5 不安全控制行为分析
    4.6 致因因素分析
    4.7 本章小结
第五章 基于本体的系统化跑道入侵风险分析模型
    5.1 问题的提出
        5.1.1 模型构建必要性
        5.1.2 模型构建框架
    5.2 模型构建
        5.2.1 STPA元模型
        5.2.2 基于STPA的跑道入侵风险分析模型
        5.2.3 模型实例
    5.3 OWLDL领域本体模型
        5.3.1 模型转换
        5.3.2 OWLDL领域本体类描述
        5.3.3 OWLDL领域本体属性描述
        5.3.4 OWLDL领域本体实例描述
    5.4 SWRL知识推理
        5.4.1 SWRL的提出
        5.4.2 推理系统架构
        5.4.3 Pellet推理机
        5.4.4 风险推理规则
    5.5 Protégé模型构建
    5.6 本章小结
第六章 案例分析
    6.1 案例描述
    6.2 STPA跑道入侵不安全事件风险分析
        6.2.1 不安全控制行为分析
        6.2.2 致因因素分析
    6.3 系统化风险分析模型推理
    6.4 安全约束
    6.5 与原分析结果的比较
    6.6 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 论文工作总结
    7.2 未来工作及展望
致谢
参考文献
附录
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]i-SE:智能跑道侵入严重度评估本体框架[J]. 王洁宁,赵晓鹏.  计算机工程与设计. 2017(08)
[2]基于跑道侵入场景仿真的危险分析方法[J]. 田洁,周沅.  中国安全科学学报. 2016(06)
[3]基于本体的机场跑道侵入智能违规诊断研究[J]. 王洁宁,赵晓鹏.  计算机应用研究. 2017(03)
[4]基于SWRL规则的本体推理研究[J]. 周亮,黄志球,倪川.  计算机技术与发展. 2015(10)
[5]基于FMECA与模糊FTA的余热锅炉安全分析[J]. 张宇栋,卿黎,蒲伟,张胜跃,牛犇.  中国安全生产科学技术. 2015(08)
[6]故障树领域本体及SWRL规则的构建方法研究[J]. 周亮,黄志球,黄传林.  计算机科学. 2015(08)
[7]机场跑道入侵人为因素识别与预防研究[J]. 潘卫军,许友水.  人类工效学. 2014(03)
[8]HAZOP-偏离度在铁路安全风险分析中的应用[J]. 周帅,施富强,柴俭.  中国安全科学学报. 2014(08)
[9]HAZOP在煤矿通风系统安全风险分析中的应用[J]. 肖成侠,陈全.  中国安全生产科学技术. 2013(11)
[10]基于模糊集和改进TOPSIS方法的跑道侵入风险评估[J]. 罗军,林雪宁.  中国安全科学学报. 2012(12)

博士论文
[1]本体模型及其在信息安全评估领域的应用研究[D]. 高建波.上海交通大学 2015

硕士论文
[1]基于HAZOP和本体技术的跑道入侵危险分析方法研究[D]. 孙新丹.中国民航大学 2017
[2]面向MBSE的复杂产品需求建模与跟踪系统研发[D]. 徐梓贺.浙江大学 2017



本文编号：3642525