一种城市燃气管道风险等级定量评定方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种城市燃气管道风险等级定量评定方法及其应用。本方法引入物元和可拓集合理论对燃气管道风险特征，即第三方破坏、腐蚀因素、设计因素和操作管理因素，选择关联函数和同征物元体等工具函数，对燃气管道风险等级进行定义和计算，确定了燃气管道风险等级评定的计算模型和数学函数。为了简化计算过程，在上述基础上编制了燃气管道风险等级计算Visual?Basic程序，既验证人工计算的结果，更在很大程度上提高了基于物元和可拓集合理论的燃气管道风险等级评定方法在实际中的应用性，使得该方法在体现风险等级评定客观性和精确性的同时，还具有一定的实用价值，是增强燃气管道风险管理的有效方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种城市燃气管道风险等级定量评定方法及其应用，尤其涉及燃气管道风险等级的定量计算，属于油气储运风险控制领域。
技术介绍
随着城市扩容速度的加快和燃气管网的老化，城市燃气管道泄漏着火、爆炸、中毒等恶性事故时有发生，已成为继交通事故、工伤事故之后的第三大杀手。 如果能根据城市燃气管道的使用情况，综合各方面因素对管道进行综合等级计算，划分等级，进而采取分级管理，分别采取有针对性的技术措施和管理措施，预先控制和减少其可能引发的事故灾害，实现对燃气管道高效的风险管理，也为政府部门了解掌握本地燃气管网安全状况，提高城市燃气安全运行管理水平，完善城市燃气保障功能，提升城市抗御重大火灾的能力提供技术支持。目前，国内燃气管道的风险评价技术的研究处于从半定量向定量的过渡阶段，燃气管道的风险等级评定大多处于半定量化阶段，没有建立精确的数学模型和计算方法，尤其对导致系统发生故障的上一级事件与下一级事件之间的不确定因果关系不能有效描述，使评价结果的准确性受到影响，对城市埋地燃气管道的风险评估尚未形成系统、完整的风险评估技术，对燃气管道风险等级评定方面的研究也不全面、系统。目前，国内在城市燃气输送管道风险等级评定方面应用的分析研究方法，主要有肯特评分法及其改进方法、层次分析法、风险接受准则法、基于个人风险和社会风险的方法、概率风险评价、等分法和正态分布的3 0划分法等等。肯特评分法是一种比较成熟并广泛应用于管道线路的风险评价方法，在美国、英国、加拿大等同的应用尤其广泛。肯特评分及其改进方法的理论成熟，方法简便，以实际参数和统计数据为基础，评估结论合理可信，尤其是该方法所确立的第三方破环、腐蚀因素、设计因素、和误操作因素等4个主要风险评分指标在燃气管道风险等级研究中普遍使用，具有较高的参考价值。但其资料收集评判存在主观性，要求评价者必须拥有非常丰富的经验，才能保证评判的一致性和符合性。层次分析法是一种定性和定量分析相结合的多目标决策方法，主要用于多目标的优劣排序和权重确定，其对权重的确定需要对矩阵A的最大特征根\ _计算来进行一致性检验。层次分析法计算简单，指标权重具有一定的可继承性，但权重系数比较粗略。相对而言，属于客观赋权法的熵值法能够深刻地反映指标信息熵值的效用价值，其给出的指标权重比层次分析法有较高的可信度，但缺点是缺乏各指标之间的横向比较，需要完整的样本数据，在应用上受到限制。风险接受准则(Risk Acceptance Criteria)在风险分析中表示在规定的时间内或系统的某一行为阶段内可接受的风险等级，它直接为风险分析和制订风险减小措施提供参考依据，并在进行风险分析之前预先给定。根据风险的表示方式，风险接受准则有定量和定性两种描述方法。城市燃气输送管道的风险因素主要有安全(个人风险和社会风险)、经济(与管道事故有关的经济损失，包括潜在的事故成本、停输延误生产运营等)、环境(天然气泄漏造成的生命财产损失和环境破坏等)三个方面。因此，在确定城市燃气输送管道风险接受准则时，应该综合考虑个人风险接受准则、社会风险接受准则和环境风险接受准则三个方面。风险接受准则法分别确立了个人风险接受准则、社会风险接受准则和环境风险接受准则，从不同于传统肯特评分法的角度对燃气管道风险等级的评定进行研究。虽然该方法的研究已取得很大进展，但是在解决一些具体问题时仍然存在不少困难，例如风险接受准则的度量多维化、风险接受准则的优先排序合理化、风险接受准则的适时更新等。此夕卜，虽然有些国家已经制定了风险管理与分析指南(NORSOK标准)，但至今尚无专门用于评价天然气管道事故可接受性风险的国际或国家标准，这也为该方法的实际应用带来了挑战。因此，为克服现有技术的不足，提出一种基于物元和可拓集合理论的燃气管道风险等级评定方法。该方法综合考虑了影响管道失效可能性的各个风险因素以及燃气管道可 能造成的失效后果，引入了物元理论和可拓集合的方法，通过建立城市燃气管道风险等级评定的可拓评价系统和基于相关函数的可拓评价方法，将实际问题的质与量相结合，构建计算模型和数学函数来解决燃气管道的风险等级评定问题，与其他一些主要依据专家经验打分的主观方法比较而言，该方法更具有客观性和可信度。同时，为了使工程实际应用更加方便、易操作，设计编制了燃气管道风险等级计算程序，既验证人工计算的结果，在很大程度上提高了基于物元和可拓集合理论的燃气管道风险等级评定方法在实际中的应用性，使得该方法在体现风险等级评定客观性和精确性的同时，还具有一定的实用价值，是增强燃气管道风险管理的有效方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，在于提供了一种适用于城市燃气管道风险评估的可行、可信、方便的方法。本方法利用基于物元和可拓集合理论及其定量计算结果客观性和可信度高的特点，结合层次分析法和肯特法，经整合后可以达到有效评定城市燃气管道风险等级评定目的。本专利技术采用的技术方案是基于物元和可拓集合相关理论，建立了城市燃气管道风险等级评定的物元和可拓评价系统，确定计算模型和数学函数，结合肯特评分改进方法和运用层次分析法确定各项风险特征及其权重系数，设计编制计算机程序对该燃气管道风险等级进行计算，验证得出风险等级评定结果。所述的城市燃气管道风险等级评定的物元和可拓评价系统，确定了第三方破坏、腐蚀因素、设计因素、操作管理因素等4项风险特征值，运用层次分析法确定各项风险特征及其权重系数。所述的评定方法在于通过设计编制计算机程序对该燃气管道风险等级进行计算、验证，得出客观、可信的风险等级评定结果，并简化和方便了其在实际工程中的运用。一种城市燃气管道风险等级定量评定应用为 (1)确定待评物元，即第三方破坏、腐蚀、设计、操作管理等4项风险特征，应用肯特评分改进方法得出各项风险特征值，确定量域和节域，建立同征物元体，确定关联函数； (2)采用层次分析法分别计算为第三方破坏(C1)、腐蚀因素(C2)、设计因素(C3)和操作管理因素(C4)的权重，并进行一致性判断，然后确定风险等级； (3)设计编制燃气管道风险等级计算程序，进行计算，得出并验证风险等级评定结果，大大简化和方便了该方法在实际工程中的应用。本专利技术的作用机理是根据风险的负效应理论，辨识与分析危险、有害因素，根据物元和可拓集合理论，研究物元的可拓性和物元的变换以及物元变换的性质，定量描述事物的可变性。可拓评价方法是对研究对象从可行性和优化性的角度来进行评价的，是定性与定量的结合，利用物元的可拓性进行定性计算，利用可拓集合论，通过建立关联函数进行定量计算。本专利技术与相同评定其他方法的区别在于 (I)根据国内外有关资料确定了更加全面、客观的燃气管道主要风险因素，即第三方破坏、腐蚀因素、设计因素、操作管理因素等，结合肯特改进法确定各项风险特征值，运用层次分析法确定各项风险因素的权重系数，即将物元可拓评价方法与肯特评分法和层次分析法有机结合起来，又提高了分析过程的客观性。与传统的风险等级评定方法，比如风险接受准则法、概率风险评价和正态分布的3 0划分法等相比，可拓评价方法在很大程度上避免了人为主观因素的参与，结果更为客观，而且等级变量特征值能够实现同级别内的区分，即有评定分级的细化作用。(2)设计编制燃气管道风险等级评定计算程序，简化了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市燃气管道风险等级定量评定方法及其应用，其特征在于：基于物元和可拓集合相关理论，建立了城市燃气管道风险等级评定的物元和可拓评价系统，确定计算模型和数学函数，结合肯特评分改进方法和层次分析法分别确定各项风险因素特征值和权重系数，设计编制计算机程序对该燃气管道风险等级进行计算，验证得出风险等级评定结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝永梅，高乾，邢志祥，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：