基于模糊网络分析法的海底管道失效风险综合评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于模糊网络分析法的海底管道失效风险综合评价方法，包括以下步骤，S1：确定用于对管道在损害下进行风险评估的多个一级指标、及每个所述一级评估指标对应的多个二级指标；S2：基于一级指标的权重和二级指标的权重构建模糊判断矩阵，并计算加权超矩阵；S3：基于加权超矩阵计算极限超矩阵，确定各元素局部权重向量；S4：计算各元素全局权重，对风险因素进行排序；S5：根据最大隶属度原则，获得隶属度最大的风险元素对应的评价等级，本发明专利技术考虑了元素间以及层次间的相互影响，用三角模糊数代替具体的数字标度来表征两个元素的相对重要度，再结合模糊综合评价技术，可以构建完整的海底管道风险评价体系。

【技术实现步骤摘要】
基于模糊网络分析法的海底管道失效风险综合评价方法
本专利技术涉及海底管道风险评级
，具体而言，涉及一种基于模糊网络分析法的海底管道失效风险综合评价方法。
技术介绍
随着我国经济的飞速发展，对油气的需求量不断增大，也加大了对水下油气资源的探寻与开发利用。海底管道作为油气输送的重要工具，对油气的开发具有极其重要的作用。然而，由于水下环境的复杂性，管道在其长期运行过程中由于设计、腐蚀以及第三方破坏等因素可能发生结构破坏、疲劳失效等问题，进而引发泄漏事故，严重时可能导致火灾乃至爆炸，对人们的生命财产安全以及海洋环境造成不可预估的灾难性后果。因此，对海底管道失效风险进行评价与分析对管道的安全运行与事故预防具有重要意义。目前，国内外油气管道风险分析主要针对陆上管道，评价方法主要有层次分析法(AnalyticHierarchyProcess,AHP)、专家评价法和模糊综合评价法等。并且多采用具体的1-9标度对元素间相互影响重要度进行评判。上述风险评价方法存在以下问题：(1)海底管道与一般的陆上管道相比，系统潜在风险因素众多且更复杂，同一类风险事件不仅相互支配，而且会影响其它相关风险，传统的层次分析法对此类复杂决策问题存在较大的局限性。(2)具体的数字标度评判结果不如三角模糊数客观。
技术实现思路
本专利技术旨在一定程度上解决上述技术问题。有鉴于此，本专利技术提供了一种基于模糊网络分析法的海底管道失效风险综合评价方法，提高管道评估的精确度。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于模糊网络分析法的海底管道失效风险综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：确定用于对管道在损害下进行风险评估的多个一级指标、及每个所述一级评估指标对应的多个二级指标；S2：基于一级指标的权重和二级指标的权重构建模糊判断矩阵，并计算加权超矩阵；S3：基于加权超矩阵计算极限超矩阵，确定各元素局部权重向量；S4：计算各元素全局权重，对风险因素进行排序；S5：根据最大隶属度原则，获得隶属度最大的风险元素对应的评价等级。进一步，所述步骤S2中基于一级指标的权重和二级指标的权重构建模糊判断矩阵具体为：对各风险指标进行相互影响重要度评判，得到各个专家的模糊评价结果，考虑其权重将专家意见融合后得到一个三角模糊数并反模糊化，构造组内关系和组间关系的判断矩阵并对其进行一致性比率的验证，对于不符合一致性检验的判断矩阵需要进行调整。由一致性标准CI计算判断矩阵的偏离程度：式中，λmax为判断矩阵的最大特征值，n为判断矩阵的阶数。引入一致性随机比率CR，即CR＝CI/RI。当CR<0.1时，认为判断矩阵满足一致性检验；若CR>0.1，则认为需要修正判断矩阵。将最大特征值对应的特征向量归一化：将其组合成如下模糊判断矩阵：其中，Wij表示元素组Ci中各元素对Cj中各元素重要程度排序的向量组合进一步，所述步骤S2中计算加权超矩阵具体为：使用Matlab软件完成极限超矩阵和全局权重向量的编程计算以及一致性检验。加权超矩阵W′由初始超矩阵W和权矩阵A得到，其列和为1，称为列随机矩阵：具体的，利用传统AHP方法构造判断矩阵来确定准则层的权重，由组内关系和组间关系的判断矩阵构造初始ANP超矩阵和权矩阵。进一步，所述步骤S3具体为：加权超矩阵自乘至收敛，得到的矩阵每一列值相同，即当存在时，W′∞的列为各个元素的极限相对排序向量，即为各元素在准则下的局部权重。计算各元素全局权重，对风险因素进行排序。对于其它的准则，用类似的方法计算该准则下各元素的局部权重，结合各准则的权重，即可得各元素的全局权重。全局权重：其中，m为决策准则的个数；bi为各决策准则的权重；为W′∞的一列，即第i个决策准则下各元素的局部权重。由全局权重还可得各风险因素的排序。对海底管道失效风险进行模糊综合评价。进一步，所述步骤S4具体为：结合海底管道失效风险各评价指标的性质，将其风险定性分为5个等级，评价集V＝{v1,v2,v3,v4,v5}＝{很低，较低，中等，较高，很高}。进一步，所述步骤S5具体为：由全局权重wij和模糊判断矩阵R，得出模糊综合评价的结果:B＝wijoR，再根据最大隶属度原则，隶属度最大的元素对应的评价等级即为最终评价结果。本专利技术的技术效果在于：考虑了元素间以及层次间的相互影响，用三角模糊数代替具体的数字标度来表征两个元素的相对重要度，再结合模糊综合评价技术，可以构建完整的海底管道风险评价体系。附图说明图1是根据本专利技术的一种网络分析法的结构示意图；图2是根据本专利技术的一种基于模糊网络分析法的海底管道失效风险综合评价方法的流程图；图3是根据本专利技术的海底管道失效风险评价的指标体系图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。如图1、图2和图3所示，S1：确定用于对管道在损害下进行风险评估的多个一级指标、及每个所述一级评估指标对应的多个二级指标；S2：基于一级指标的权重和二级指标的权重构建模糊判断矩阵，并计算加权超矩阵；S3：基于加权超矩阵计算极限超矩阵，确定各元素局部权重向量；S4：计算各元素全局权重，对风险因素进行排序；S5：根据最大隶属度原则，获得隶属度最大的风险元素对应的评价等级。，根据本专利技术的具体实施例，对南海荔湾某在役输气管道的失效风险情况进行评价，得到该管道的风险评价等级。首先对海底管道失效风险源进行调研并采用德尔菲法收集统计专家意见，得到海底管道失效的主要风险因素。S1:建立海底管道失效风险评价网络层次结构。对海底管道失效风险源进行调研并采用德尔菲法收集统计专家意见，得到海底管道失效的主要风险因素，建立海底管道失效风险评价ANP网络层次结构，确定海底管道失效风险评价的4个一级指标以及14个二级指标，并通过德尔菲法确定方法确定一级指标和二级指标的权重，减少了传统上确定权重过程重的随意性，使结果客观公正，有较高的可信度；S2:构造初始ANP超矩阵。邀请专家基于表1所述三角模糊数对各风险因素进行相互影响重要度评判，得到各个专家的模糊评价结果，考虑其权重将专家意见融合后得到一个三角模糊数并反模糊化。需要说明的是，评判概率等级，综合考虑各专家权重，建立模糊判断矩阵并进行模糊综合评价。表1重要度三角模糊数表构造组内关系和组间关系的判断矩阵并对其进行一致性比率的验证，对于不符合一致性检验的判断矩阵需要进行调整。由一致性标准CI计算判断矩阵的偏离程度：式中，λmax为判断矩阵的最大特征值，n为判断矩阵的阶数。引入一致性随机比率CR，即CR＝CI/RI。RI为平均随机一致性指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模糊网络分析法的海底管道失效风险综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：确定用于对管道在损害下进行风险评估的多个一级指标、及每个所述一级评估指标对应的多个二级指标；/nS2：基于一级指标的权重和二级指标的权重构建模糊判断矩阵，并计算加权超矩阵；/nS3：基于加权超矩阵计算极限超矩阵，确定各元素局部权重向量；/nS4：计算各元素全局权重，对风险因素进行排序；/nS5：根据最大隶属度原则，获得隶属度最大的风险元素对应的评价等级。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊网络分析法的海底管道失效风险综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：确定用于对管道在损害下进行风险评估的多个一级指标、及每个所述一级评估指标对应的多个二级指标；
S2：基于一级指标的权重和二级指标的权重构建模糊判断矩阵，并计算加权超矩阵；
S3：基于加权超矩阵计算极限超矩阵，确定各元素局部权重向量；
S4：计算各元素全局权重，对风险因素进行排序；
S5：根据最大隶属度原则，获得隶属度最大的风险元素对应的评价等级。


2.根据权利要求1所述的基于模糊网络分析法的海底管道失效风险综合评价方法，其特征在于，所述步骤S2中基于一级指标的权重和二级指标的权重构建模糊判断矩阵具体为：对各风险指标进行相互影响重要度评判，得到各个专家的模糊评价结果，考虑其权重将专家意见融合后得到一个三角模糊数并反模糊化，构造组内关系和组间关系的判断矩阵并对其进行一致性比率的验证，对于不符合一致性检验的判断矩阵需要进行调整。由一致性标准CI计算判断矩阵的偏离程度：



式中，λmax为判断矩阵的最大特征值，n为判断矩阵的阶数。
引入一致性随机比率CR，即CR＝CI/RI。
当CR<0.1时，认为判断矩阵满足一致性检验；若CR>0.1，则认为需要修正判断矩阵。
将最大特征值对应的特征向量归一化：



将其组合成如下模糊判断矩阵：



其中，Wij表示元素组Ci中各元素对Cj中各元素重要程度排序的向量组合。


3.根据权利要求2所述的基于模糊网络分析法的海底管道失效风险综合评价方法，其特征在于，所述步骤S2中计...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志刚，邓林青，吴朝晖，余建星，陈再胜，雷云，霍有利，刘玉军，陈海成，许晓丽，
申请(专利权)人：海洋石油工程股份有限公司，中海石油深海开发有限公司，天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12