基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法及系统技术方案

本发明专利技术适用于风险预警技术领域，提供了基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法及系统，解决了现有石化港区道路运输网络遭受攻击后很容易造成不连通，从而容易发生交通拥堵，增加石化港区的社会风险和个人风险值的问题；所述预警方法包括：获取港口石化区域基础路网架构；提取港口石化区域基础路网架构中港口石化区域关键路网节点，评估关键路网节点的初始潜在运输风险；获取关键路网节点的初始潜在运输风险结果；本发明专利技术实施例通过多属性决策方法研究石化港区地理网络中重要节点的重要性进行综合排序，更好的保障网络的安全和效率，而且对石化港区的道路规划和运输安全组织具有的现实意义，减少石化港区的道路拥堵。减少石化港区的道路拥堵。减少石化港区的道路拥堵。

【技术实现步骤摘要】
基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法及系统


[0001]本专利技术属于风险预警
，尤其涉及基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法及系统。

技术介绍

[0002]化工集中区主要有两大类，即石化工业园区和精细化工工业园区。石化工业园的规模大，常常在高温、高压下运行，介质易燃易爆，一旦发生事故往在是灾难性的，精细化工园区内装置的规模相对较小，但装置数量多，反应器和分离器多，间歇操作多，自动化程度低，容易发生事故。这两类化工园区的事故类型各有一些特色，但也有一些共性。化工集中区由于装置密集、有害物质容量大、事故容易链式传播等原因，事故后果与风险均比一般的化工企业要大得多。
[0003]随着港口水路运输的发展，既有石化储存运输能力大量释放，全路大规模水路危险货物时代即将到来。码头作为危险货物中重要的车流集散地和交通枢纽，码头所能承受的运转能力是足够直接关系到全路危险货物车流组织的效率和整个危险货物水路运输效益。运用复杂网络理论对港区石化运输网络的研究表明了港区石化运输地理网络和车流网络都属于复杂网络。众所周知，多数复杂网络是有负载的，一旦网络结构发生改变时，比如网络节点的加入或移除，那么网络上的负载将重新分配。一般来说，网络节点的负载容量是有限的。一个节点负载超过其负载容量而失效将会导致整个石化港区运输网络负载的重分配，进而产生级联效应，最终导致相当一部分节点甚至整个石化港区运输网络的崩溃，这种现象就称为级联失效(cascading failure)。
[0004]在实际生活中，很多安全性问题可以归结为考虑级联失效的网络抗毁性问题。石化港区道路运输网络作为一种有负载的复杂网络，目前已有研究表明石化港区运输网络的网络结构为树状网络，这意味着石化港区道路运输网络遭受攻击后很容易造成不连通，从而容易发生交通拥堵，增加石化港区的社会风险和个人风险的风险值，基于此，我们提出了基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法及系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法及系统，旨在解决现有石化港区道路运输网络遭受攻击后很容易造成不连通，从而容易发生交通拥堵，增加石化港区的社会风险和个人风险值的问题。
[0006]本专利技术是这样实现的，基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法，所述基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法包括：基于港口石化区域平面图，获取港口石化区域基础路网架构；提取港口石化区域基础路网架构中港口石化区域关键路网节点，基于石化区域关键路网节点构建改进型级联失效模型，评估关键路网节点的初始潜在运输风险；获取关键路网节点的初始潜在运输风险结果，校正初始潜在运输风险结果，确定
港口石化区域基础路网架构的潜在堵塞结果。
[0007]优选地，所述基于港口石化区域平面图，获取港口石化区域基础路网架构的方法，步骤如下：检索港口石化数据库，识别港口石化区域平面图以及港口石化区域消防图，其中，港口石化数据库包括港口石化区域平面图以及港口石化区域消防图；提取港口石化区域平面图以及港口石化区域消防图的关键路网节点，对关键路网节点进行顺序编号；基于单方向线条逐个连接编号的关键路网节点，逐步从港口石化区域陆路进出口至港口石化区域水路进出口连接形成港口石化区域基础路网架构。
[0008]优选地，提取港口石化区域平面图以及港口石化区域消防图的关键路网节点，对关键路网节点进行顺序编号的方法，具体包括：基于港口石化区域平面图以及港口石化区域消防图遍历港口石化区域内危险货物作业场所，通过危险货物作业场所识别危险作业路网节点，其中，港口石化区域内危险货物作业场所包括危险货物企业的位置节点、危险货物运输路网节点、危险货物存放节点；获取港口石化区域内全部危险作业路网节点，基于危险化学品重大危险源辨识方法和港口危险货物重大危险源监督规则，对全部危险作业路网节点进行分级处理，确定危险作业路网节点的危险级别；遍历计算出危险级别的全部危险作业路网节点，使得全部危险作业路网节点根据危险级别排列，基于预定危险阈值判断规则，筛除危险级别小于预定危险阈值的危险作业路网节点，基于就近原则，合并危险级别小的危险作业路网节点，使得危险级别小的多组危险作业路网节点简化为一个节点，合并简化的节点以及筛除的危险级别大于预定危险阈值的危险作业路网节点，得到港口石化区域关键路网节点，构建港口石化区域基础路网架构。
[0009]优选地，所述基于石化区域关键路网节点构建改进型级联失效模型，评估关键路网节点的初始潜在运输风险的方法，具体包括：设定改进型级联失效模型的触发规则和触发阈值；计算关键路网节点的临边权值，判断关键路网节点的临边权值是否大于触发阈值，若大于触发阈值，表示关键路网节点处于失效状态；识别失效的关键路网节点，计算改进型级联失效模型的网络平均效率。
[0010]优选地，所述改进型级联失效模型的触发规则为石化区域关键路网节点一旦发生"失效"，该节点的所有临边的权值则会增加，节点处于正常状态，对应的所有边的权值不变。
[0011]优选地，所述计算改进型级联失效模型的网络平均效率公式如下：
其中，=1,2，...表示每个群落结构内部都有个节点，在整个网络中，共有个群落结构，在时间步时，表示第个群落结构中的节点在第时间步的状态变量，耦合矩阵表示第m个群落结构中的节点i与第S个群落结构中的节点j之间的连接状态，如果它们之间存在着一条边的话，那么；否则，。耦合系数，分别代表群落结构内部和群落结构之间的耦合关系的强弱情况，公式中的采用Logistic函数来定义网络中的局部混沌现象，即，某节点失效后的网络效率越小，可以认为某节点级联失效后对整个路网影响范围和程度越大。
[0012]优选地，所述校正初始潜在运输风险结果的方法，具体如下：获取所述港口石化区域基础路网架构中关键路网节点的初始潜在运输风险结果，并判断初始潜在运输风险结果的绝对值是否大于预设的精度阈值；若是，则对初始潜在运输风险结果进行校正；否则，判定初始潜在运输风险结果趋于真实运输风险结果，不对初始潜在运输风险结果进行校正。
[0013]一种基于所述基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法的基于级联失效的港口石化区域运输风险预警系统，所述基于级联失效的港口石化区域运输风险预警系统包括：基础路网架构建立模块，基于港口石化区域平面图，获取港口石化区域基础路网架构；关键路网节点评估模块，用于提取港口石化区域基础路网架构中港口石化区域关键路网节点，基于石化区域关键路网节点构建改进型级联失效模型，评估关键路网节点的初始潜在运输风险；运输风险结果校正模块，用于获取关键路网节点的初始潜在运输风险结果，校正初始潜在运输风险结果，确定港口石化区域基础路网架构的潜在堵塞结果。
[0014]优选地，所述基础路网架构建立模块包括：
数据库检索单元，用于检索港口石化数据库，识别港口石化区域平面图以及港口石化区域消防图，其中，港口石化数据库包括港口石化区域平面图以及港口石化区域消防图；节点顺序编号单元，用于提取港口石化区域平面图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法，用于港口石化区域运输风险预警分析，其特征在于，所述基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法包括：基于港口石化区域平面图，获取港口石化区域基础路网架构；提取港口石化区域基础路网架构中港口石化区域关键路网节点，基于石化区域关键路网节点构建改进型级联失效模型，评估关键路网节点的初始潜在运输风险；获取关键路网节点的初始潜在运输风险结果，校正初始潜在运输风险结果，确定港口石化区域基础路网架构的潜在堵塞结果。2.如权利要求1所述的基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法，其特征在于，所述基于港口石化区域平面图，获取港口石化区域基础路网架构的方法，步骤如下：检索港口石化数据库，识别港口石化区域平面图以及港口石化区域消防图，其中，港口石化数据库包括港口石化区域平面图以及港口石化区域消防图；提取港口石化区域平面图以及港口石化区域消防图的关键路网节点，对关键路网节点进行顺序编号；基于单方向线条逐个连接编号的关键路网节点，逐步从港口石化区域陆路进出口至港口石化区域水路进出口连接形成港口石化区域基础路网架构。3.如权利要求2所述的基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法，其特征在于，提取港口石化区域平面图以及港口石化区域消防图的关键路网节点，对关键路网节点进行顺序编号的方法，具体包括：基于港口石化区域平面图以及港口石化区域消防图遍历港口石化区域内危险货物作业场所，通过危险货物作业场所识别危险作业路网节点，其中，港口石化区域内危险货物作业场所包括危险货物企业的位置节点、危险货物运输路网节点、危险货物存放节点；获取港口石化区域内全部危险作业路网节点，基于危险化学品重大危险源辨识方法和港口危险货物重大危险源监督规则，对全部危险作业路网节点进行分级处理，确定危险作业路网节点的危险级别；遍历计算出危险级别的全部危险作业路网节点，使得全部危险作业路网节点根据危险级别排列，基于预定危险阈值判断规则，筛除危险级别小于预定危险阈值的危险作业路网节点，基于就近原则，合并危险级别小的危险作业路网节点，使得危险级别小的多组危险作业路网节点简化为一个节点，合并简化的节点以及筛除的危险级别大于预定危险阈值的危险作业路网节点，得到港口石化区域关键路网节点，构建港口石化区域基础路网架构。4.如权利要求1所述的基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法，其特征在于，所述基于石化区域关键路网节点构建改进型级联失效模型，评估关键路网节点的初始潜在运输风险的方法，具体包括：设定改进型级联失效模型的触发规则和触发阈值；计算关键路网节点的临边权值，判断关键路网节点的临边权值是否大于触发阈值，若大于触发阈值，表示关键路网节点处于失效状态；识别失效的关键路网节点，计算改进型级联失效模型的网络平均效率。5.如权利要求4所述的基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法，其特征在于，所述改进型级联失效模型的触发规则为石化区域关键路网节点一旦发生"失效"，该节点的所有临边的权值则会增加，节点处于正常状态，对应的所有边的权值不变。
6.如权利要求5所述的基于级联失效的港口石化区域运输风险预警方法，其特征在于，所述计算改进型级联失效模型的网络平均效率公式如下：其中，=1,2，...表示每个群落结构内部都有个节点，在整个网络中，共有个群落结构，在时间步时，表示第个群落结构中的节点在第时间步的状...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔迪，孙国庆，占小跳，周亚飞，程霄楠，赵文文，刘智刚，蔡靖，
申请(专利权)人：交通运输部水运科学研究所，
类型：发明
国别省市：