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研究生： 陳宏彬
Hung-Bin Chen
論文名稱： 基於水工元件的檢查資料估算水工閘門的生命週期並即時更新可靠度
Updating Real-Time Reliability and Life-Cycle Estimates of Water Gate Based on Qualitative Inspection Data of Water Gate Component
指導教授： 卿建業
Jian-Ye Ching
口試委員: 劉家男
Chia-Nan Liu
呂守陞
Sou-Sen Leu
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年： 2007
畢業學年度： 95
語文別： 中文
論文頁數： 99
中文關鍵詞： 波松劣化模型 、顆粒濾波演算法 、破壞機率 、破壞率 、生命週期 、故障樹模型
外文關鍵詞： Poisson deterioration model, particle filter algorithm, failure probability, failure rate, life-cycle, fault-tree model
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    • 本研究為水工閘門發展出一個新的模型，稱為波松劣化模型，此模型以模擬水工元件的劣化行為和維護為目的。在此模型中，我們利用即時的貝式演算法（即所謂的顆粒濾波演算法）來估算模型中的未知參數，並藉由更新這些參數來即時的估算出水工元件的破壞機率、破壞率和生命週期，最後我們再使用故障樹模型分析法來計算出整個系統即時的破壞機率、破壞率和生命週期。另外，本研究更藉由模擬範例來驗證此模型的可行性，然後再針對石門水庫溢洪道弧形閘門的歷年檢查資料來進行分析，以估算出溢洪道弧形閘門各元件和系統即時的破壞機率、破壞率和生命週期。

    This research develope a novel model, called the Poisson deterioration model, for the deterioration of the components in the hydraulic gates of the Shih-men dam. A real-time Bayesian algorithm, called the particle filter algorithm, is proposed is to estimate the unknown parameters and obtain the real-time failure probability, failure rate, and life-time estimates. The fault-tree model is then employed to estimate the real-time failure probability, failure rate, and life-time of the entire system. In order to verify the proposed model and algorithm, several numerical examples are taken to demonstrate their consistency. Finally, real inspection data from the hydraulic gates in the Shih-Men dam is analyzed to estimate real-time component and system failure probability, failure rate, and life-time.

    中文摘要 3 ABSTRACT 4 致　　謝 6 目　　錄 7 圖 目 錄 11 符號表 12 第一章 緒論 14 1.1 研究動機 14 1.2 研究目的 15 1.3 研究方法 16 1.4 論文架構 16 第二章 文獻回顧 19 2.1 故障的定義 19 2.2 維護的定義 21 2.3 可靠度的定義 23 2.3.1 定性的可靠度 23 2.3.2 定量的可靠度 24 2.4 前人研究 24 第三章 水工閘門的介紹 27 3.1 水工閘門的種類及功用 28 3.2 水庫的維護管理 31 3.3 水工閘門之故障樹模型 32 3.4 石門水庫溢洪道弧形閘門之故障樹模型 35 第四章 波松劣化模型分析法 37 4.1 波松劣化模型 38 4.1.1 維護模型 40 4.1.2 檢測模型 40 4.1.3 其餘與波松劣化模型相關之設定 41 4.2 即時的貝式演算法 41 4.2.1 檢查資料 42 4.2.2 即時取樣、估算和預測 42 4.2.3 、 、 和 的即時估算 43 4.3 即時破壞機率的估算 43 4.4 即時剩餘壽命和破壞率的估算 43 4.5 未來破壞機率的估算 45 4.6 從 中抽取樣本 45 4.7 模型回顧 46 4.8 顆粒濾波演算法 46 4.8.1 演算法的步驟 50 4.8.2 順應變化的演算 51 4.9 水工閘門系統的可靠度與壽期估算 53 4.9.1 由數個並聯元件所組成的水工閘門系統 54 4.9.2 由數個串聯元件所組成的水工閘門系統 55 4.9.3 水工閘門系統的壽期估算 56 4.10 模擬範例 56 第五章 石門水庫溢洪道弧形閘門的實際案例應用 62 5.1 溢洪道弧形閘門基本資料的收集 62 5.1.1 石門水庫溢洪道弧形閘門檢查之項目 62 5.1.2 石門水庫溢洪道弧形閘門各元件故障統計 63 5.1.3 石門水庫溢洪道弧形閘門檢查資料之運用 64 5.1.4 石門水庫溢洪道弧形閘門檢查資料之量化 65 5.2 石門水庫溢洪道弧形閘門的實際案例應用 66 5.2.1 溢洪道閘門系統可否運作 68 5.2.2 溢洪道閘門的水封系統可否運作 69 第六章 結論、建議與未來發展 71 6.1 結論 71 6.2 建議 72 6.3 未來發展 72 參考文獻 74 表 77 圖 80 附錄 92 溢洪道弧形閘門檢查紀錄表 92

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