專利名稱：一種城市燃氣管道風險等級定量評定方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種城市燃氣管道風險等級定量評定方法及其應用，尤其涉及燃氣管道風險等級的定量計算，屬于油氣儲運風險控制領域。
背景技術：
隨著城市擴容速度的加快和燃氣管網的老化，城市燃氣管道泄漏著火、爆炸、中毒等惡性事故時有發(fā)生，已成為繼交通事故、工傷事故之后的第三大殺手。
如果能根據城市燃氣管道的使用情況，綜合各方面因素對管道進行綜合等級計算，劃分等級，進而采取分級管理，分別采取有針對性的技術措施和管理措施，預先控制和減少其可能引發(fā)的事故災害，實現對燃氣管道高效的風險管理，也為政府部門了解掌握本地燃氣管網安全狀況，提高城市燃氣安全運行管理水平，完善城市燃氣保障功能，提升城市抗御重大火災的能力提供技術支持。目前，國內燃氣管道的風險評價技術的研究處于從半定量向定量的過渡階段，燃氣管道的風險等級評定大多處于半定量化階段，沒有建立精確的數學模型和計算方法，尤其對導致系統(tǒng)發(fā)生故障的上一級事件與下一級事件之間的不確定因果關系不能有效描述，使評價結果的準確性受到影響，對城市埋地燃氣管道的風險評估尚未形成系統(tǒng)、完整的風險評估技術，對燃氣管道風險等級評定方面的研究也不全面、系統(tǒng)。目前，國內在城市燃氣輸送管道風險等級評定方面應用的分析研究方法，主要有肯特評分法及其改進方法、層次分析法、風險接受準則法、基于個人風險和社會風險的方法、概率風險評價、等分法和正態(tài)分布的3 0劃分法等等?？咸卦u分法是一種比較成熟并廣泛應用于管道線路的風險評價方法，在美國、英國、加拿大等同的應用尤其廣泛?？咸卦u分及其改進方法的理論成熟，方法簡便，以實際參數和統(tǒng)計數據為基礎，評估結論合理可信，尤其是該方法所確立的第三方破環(huán)、腐蝕因素、設計因素、和誤操作因素等4個主要風險評分指標在燃氣管道風險等級研究中普遍使用，具有較高的參考價值。但其資料收集評判存在主觀性，要求評價者必須擁有非常豐富的經驗，才能保證評判的一致性和符合性。層次分析法是一種定性和定量分析相結合的多目標決策方法，主要用于多目標的優(yōu)劣排序和權重確定，其對權重的確定需要對矩陣A的最大特征根\ _計算來進行一致性檢驗。層次分析法計算簡單，指標權重具有一定的可繼承性，但權重系數比較粗略。相對而言，屬于客觀賦權法的熵值法能夠深刻地反映指標信息熵值的效用價值，其給出的指標權重比層次分析法有較高的可信度，但缺點是缺乏各指標之間的橫向比較，需要完整的樣本數據，在應用上受到限制。風險接受準則(Risk Acceptance Criteria)在風險分析中表示在規(guī)定的時間內或系統(tǒng)的某一行為階段內可接受的風險等級，它直接為風險分析和制訂風險減小措施提供參考依據，并在進行風險分析之前預先給定。根據風險的表示方式，風險接受準則有定量和定性兩種描述方法。城市燃氣輸送管道的風險因素主要有安全(個人風險和社會風險)、經濟(與管道事故有關的經濟損失，包括潛在的事故成本、停輸延誤生產運營等)、環(huán)境(天然氣泄漏造成的生命財產損失和環(huán)境破壞等)三個方面。因此，在確定城市燃氣輸送管道風險接受準則時，應該綜合考慮個人風險接受準則、社會風險接受準則和環(huán)境風險接受準則三個方面。風險接受準則法分別確立了個人風險接受準則、社會風險接受準則和環(huán)境風險接受準則，從不同于傳統(tǒng)肯特評分法的角度對燃氣管道風險等級的評定進行研究。雖然該方法的研究已取得很大進展，但是在解決一些具體問題時仍然存在不少困難，例如風險接受準則的度量多維化、風險接受準則的優(yōu)先排序合理化、風險接受準則的適時更新等。此夕卜，雖然有些國家已經制定了風險管理與分析指南(NORSOK標準)，但至今尚無專門用于評價天然氣管道事故可接受性風險的國際或國家標準，這也為該方法的實際應用帶來了挑戰(zhàn)。因此，為克服現有技術的不足，提出一種基于物元和可拓集合理論的燃氣管道風險等級評定方法。該方法綜合考慮了影響管道失效可能性的各個風險因素以及燃氣管道可 能造成的失效后果，引入了物元理論和可拓集合的方法，通過建立城市燃氣管道風險等級評定的可拓評價系統(tǒng)和基于相關函數的可拓評價方法，將實際問題的質與量相結合，構建計算模型和數學函數來解決燃氣管道的風險等級評定問題，與其他一些主要依據專家經驗打分的主觀方法比較而言，該方法更具有客觀性和可信度。同時，為了使工程實際應用更加方便、易操作，設計編制了燃氣管道風險等級計算程序，既驗證人工計算的結果，在很大程度上提高了基于物元和可拓集合理論的燃氣管道風險等級評定方法在實際中的應用性，使得該方法在體現風險等級評定客觀性和精確性的同時，還具有一定的實用價值，是增強燃氣管道風險管理的有效方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現有技術的不足，在于提供了一種適用于城市燃氣管道風險評估的可行、可信、方便的方法。本方法利用基于物元和可拓集合理論及其定量計算結果客觀性和可信度高的特點，結合層次分析法和肯特法，經整合后可以達到有效評定城市燃氣管道風險等級評定目的。本發(fā)明采用的技術方案是基于物元和可拓集合相關理論，建立了城市燃氣管道風險等級評定的物元和可拓評價系統(tǒng)，確定計算模型和數學函數，結合肯特評分改進方法和運用層次分析法確定各項風險特征及其權重系數，設計編制計算機程序對該燃氣管道風險等級進行計算，驗證得出風險等級評定結果。所述的城市燃氣管道風險等級評定的物元和可拓評價系統(tǒng)，確定了第三方破壞、腐蝕因素、設計因素、操作管理因素等4項風險特征值，運用層次分析法確定各項風險特征及其權重系數。所述的評定方法在于通過設計編制計算機程序對該燃氣管道風險等級進行計算、驗證，得出客觀、可信的風險等級評定結果，并簡化和方便了其在實際工程中的運用。一種城市燃氣管道風險等級定量評定應用為
(1)確定待評物元，即第三方破壞、腐蝕、設計、操作管理等4項風險特征，應用肯特評分改進方法得出各項風險特征值，確定量域和節(jié)域，建立同征物元體，確定關聯(lián)函數；
(2)采用層次分析法分別計算為第三方破壞(C1)、腐蝕因素(C2)、設計因素(C3)和操作管理因素(C4)的權重，并進行一致性判斷，然后確定風險等級；
(3)設計編制燃氣管道風險等級計算程序，進行計算，得出并驗證風險等級評定結果，大大簡化和方便了該方法在實際工程中的應用。本發(fā)明的作用機理是根據風險的負效應理論，辨識與分析危險、有害因素，根據物元和可拓集合理論，研究物元的可拓性和物元的變換以及物元變換的性質，定量描述事物的可變性。可拓評價方法是對研究對象從可行性和優(yōu)化性的角度來進行評價的，是定性與定量的結合，利用物元的可拓性進行定性計算，利用可拓集合論，通過建立關聯(lián)函數進行
定量計算。本發(fā)明與相同評定其他方法的區(qū)別在于 (I)根據國內外有關資料確定了更加全面、客觀的燃氣管道主要風險因素，即第三方破壞、腐蝕因素、設計因素、操作管理因素等，結合肯特改進法確定各項風險特征值，運用層次分析法確定各項風險因素的權重系數，即將物元可拓評價方法與肯特評分法和層次分析法有機結合起來，又提高了分析過程的客觀性。與傳統(tǒng)的風險等級評定方法，比如風險接受準則法、概率風險評價和正態(tài)分布的3 0劃分法等相比，可拓評價方法在很大程度上避免了人為主觀因素的參與，結果更為客觀，而且等級變量特征值能夠實現同級別內的區(qū)分，即有評定分級的細化作用。(2)設計編制燃氣管道風險等級評定計算程序，簡化了計算過程，經過驗證，表明該計算程序運行正確、快捷，較好地解決了物元和可拓集合方法的計算復雜和使用不便的問題。更重要的是，運用該計算程序就可以更有效、快速地對某一區(qū)域的眾多燃氣管段進行逐一風險等級計算評定，具有較好的推廣使用價值。


圖I是燃氣管道風險等級計算程序 圖2是管段樣例示意 圖3是管段I的計算運行界面 圖4是管段5的計算運行界面 圖5是穿越管段3的計算運行界面圖。
具體實施例方式I、燃氣管道風險等級的定義和劃分標準
借鑒《在役工業(yè)壓力管道安全狀況等級評定推薦方法為和原勞動部對壓力容器進行安全等級劃分的經驗，將城市燃氣管道的風險等級劃分為5個等級。即
I級風險水平低。II級風險水平較低。III級風險水平中等。IV級風險水平較高。V級風險水平高。2、確定與風險有關的評價指標
對于待評的城市燃氣管道視為事物N，確定其與風險有關的各項特征Ci (i = 1，2，. . . n)。將城市燃氣管道風險特征定為第三方破壞、腐蝕因素、設計因素和操作管理因素共4項內容,即n = 4。所以,N =城市燃氣管道,C1 =第三方破壞,C2 =腐蝕因素C3 =設計因素，C4 =操作管理因素。3、確定量域和節(jié)域
量域Vw即為各項風險特征Ci (i = 1,2,...4)所有可能的取值范圍，節(jié)域Vpi^P為評價對象的等級全體P關于各項風險特征Ci (i = 1,2,...4)所取的量值總范圍。城市燃氣管道風險特征的量域表示為
權利要求
1.一種城市燃氣管道風險等級定量評定方法及其應用， 其特征在于基于物元和可拓集合相關理論，建立了城市燃氣管道風險等級評定的物元和可拓評價系統(tǒng)，確定計算模型和數學函數，結合肯特評分改進方法和層次分析法分別確定各項風險因素特征值和權重系數，設計編制計算機程序對該燃氣管道風險等級進行計算，驗證得出風險等級評定結果。
2.根據權利要求I所述的，一種城市燃氣管道風險等級定量評定方法及其應用，其特征在于所述的城市燃氣管道風險等級評定的物元和可拓評價系統(tǒng)，確定了第三方破壞、腐蝕因素、設計因素、操作管理因素等4項風險特征值，運用層次分析法確定各項風險特征及其權重系數。
3.根據權利要I所述的一種城市燃氣管道風險等級定量評定方法及其應用，其特征在于所述的評定方法在于通過設計編制計算機程序對該燃氣管道風險等級進行計算、驗證，得出客觀、可信的風險等級評定結果，并簡化和方便了其在實際工程中的運用。
4.一種城市燃氣管道風險等級定量評定方法及其應用，其特征在于 (1)確定待評物元，即第三方破壞、腐蝕、設計、操作管理等4項風險特征，應用肯特評分改進方法得出各項風險特征值，確定量域和節(jié)域，建立同征物元體，確定關聯(lián)函數； (2)采用層次分析法分別計算為第三方破壞(C1)、腐蝕因素(C2)、設計因素(C3)和操作管理因素(C4)的權重，并進行一致性判斷，然后確定風險等級； (3)設計編制燃氣管道風險等級計算程序，進行計算，得出并驗證風險等級評定結果，大大簡化和方便了該方法在實際工程中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種城市燃氣管道風險等級定量評定方法及其應用。本方法引入物元和可拓集合理論對燃氣管道風險特征，即第三方破壞、腐蝕因素、設計因素和操作管理因素，選擇關聯(lián)函數和同征物元體等工具函數，對燃氣管道風險等級進行定義和計算，確定了燃氣管道風險等級評定的計算模型和數學函數。為了簡化計算過程，在上述基礎上編制了燃氣管道風險等級計算Visual Basic程序，既驗證人工計算的結果，更在很大程度上提高了基于物元和可拓集合理論的燃氣管道風險等級評定方法在實際中的應用性，使得該方法在體現風險等級評定客觀性和精確性的同時，還具有一定的實用價值，是增強燃氣管道風險管理的有效方法。
文檔編號G06F19/00GK102799766SQ201210210538
公開日2012年11月28日 申請日期2012年6月19日 優(yōu)先權日2012年6月19日
發(fā)明者郝永梅, 高乾, 邢志祥 申請人:常州大學