劉長(zhǎng)鑫 陳國(guó)明 王斌 耿凱月 劉少杰

中國(guó)石油大學(xué)（華東）海洋油氣裝備與安全技術(shù)研究中心

摘要：基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，采用C/S(客戶端/服務(wù)器)開發(fā)模式，利用數(shù)字化手段將事故應(yīng)急決策、隱患防控與現(xiàn)役管道事故特點(diǎn)關(guān)聯(lián)，在風(fēng)險(xiǎn)防控和預(yù)警等級(jí)評(píng)估方法應(yīng)用創(chuàng)新的基礎(chǔ)上以VB為開發(fā)語(yǔ)言，設(shè)計(jì)城市油氣管道重大事故風(fēng)險(xiǎn)與應(yīng)急輔助決策支持系統(tǒng)。其系統(tǒng)模塊包括管道設(shè)置模塊、管道綜合信息管理模塊、防控預(yù)警等級(jí)分析模塊、應(yīng)急決策方案優(yōu)選模塊等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道狀態(tài)、維修、事故等信息的管理，對(duì)警兆風(fēng)險(xiǎn)以及預(yù)警等級(jí)的評(píng)定和劃分和應(yīng)急預(yù)案效用值最大方案優(yōu)選等功能。對(duì)充分保證管道事故發(fā)生后應(yīng)急處置合理有效具有重要意義，具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：油氣管道事故；應(yīng)急；決策支持系統(tǒng)；事故風(fēng)險(xiǎn)

目前，我國(guó)陸上油氣管道總里程超過12×104 km，形成橫跨東西、縱貫?zāi)媳薄⑦B通海外的油氣管網(wǎng)格局，但由于管道老化、規(guī)劃不合理、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)欠缺、監(jiān)管困難等問題，使我國(guó)油氣管道進(jìn)入事故易發(fā)期。城市油氣管道因位于人口密集區(qū)且與市政管網(wǎng)互相交錯(cuò)建設(shè)，存在錯(cuò)綜復(fù)雜且隱蔽性強(qiáng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素，一旦發(fā)生事故，危害波及面積巨大，損失程度極為嚴(yán)重。有必要對(duì)城市油氣管道重大事故防控方法進(jìn)行系統(tǒng)性整理和技術(shù)性開發(fā)。

1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

圖 1  城市油氣管道重大事故風(fēng)險(xiǎn)防控與應(yīng)急決策系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

包括綜合信息管理模塊、防控預(yù)警等級(jí)分析模塊、應(yīng)急決策優(yōu)選模塊、系統(tǒng)維護(hù)與幫助模塊。

該系統(tǒng)立足于大量的管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和事故隱患數(shù)據(jù)，通過采用VB程序語(yǔ)言和ADO方式對(duì)Access數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問和操作，通過SQL語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和查詢，方便了用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢與檢索信息。而且用SQL編寫的程序可以相互移植，因此本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)具有一定的統(tǒng)一性和兼容性。根據(jù)需要，數(shù)據(jù)庫(kù)存放于本地電腦。

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)包含管道基本信息、管道運(yùn)行狀態(tài)性能參數(shù)、維修數(shù)據(jù)、事故數(shù)據(jù)等。

2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

2.1 登陸與主界面

開始運(yùn)行系統(tǒng)后出現(xiàn)如圖2所示的資源加載窗口，隨即轉(zhuǎn)入管道設(shè)置窗口，可進(jìn)行管道的增加、刪除和修改等操作。主界面如圖3所示，上端導(dǎo)航菜單欄中有四個(gè)下拉菜單：綜合信息管理、防控預(yù)警等級(jí)分析、應(yīng)急決策優(yōu)選、系統(tǒng)幫助與維護(hù)。

圖2 資源加載窗口

圖3 軟件系統(tǒng)運(yùn)行主界面

2.2  綜合信息管理

可方便地實(shí)現(xiàn)城市油氣管道主要性能參數(shù)的查閱、修改等功能，以管道為項(xiàng)目單位進(jìn)行管理，主要包括管道基本信息、運(yùn)行狀態(tài)信息、維修信息、事故信息四部分。維修信息窗口如圖4所示，事故管理窗口如圖5所示。

圖4 管道維修信息窗口

圖5 管道事故數(shù)據(jù)窗口

2.3  防控預(yù)警等級(jí)分析

分為上下兩部分，上部分為警兆因子風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定，下部分為風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等級(jí)評(píng)定界面如圖6所示。

圖6 防控預(yù)警等級(jí)分析界面

2.4  應(yīng)急決策優(yōu)選

主要包括事故屬性值設(shè)定與屬性重要度排名區(qū)和應(yīng)急方案總效用值計(jì)算區(qū)兩大部分，界面如圖7所示。

圖7 應(yīng)急決策優(yōu)選界面

2.5  系統(tǒng)幫助與維護(hù)

包括數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)、幫助信息、關(guān)于軟件等部分，主要實(shí)現(xiàn)含數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)、數(shù)據(jù)清理、系統(tǒng)說明在內(nèi)的多項(xiàng)功能。

3  系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例分析

以某典型城市的天然氣管道為例，調(diào)研該城市天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警主要指標(biāo)信息和管道本身信息，并基于該管道事故提出5種可行性的應(yīng)急決策方案，準(zhǔn)備完備所有相關(guān)資料，應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行防控預(yù)警等級(jí)分析和應(yīng)急方案決策優(yōu)選。

3.1 防控預(yù)警等級(jí)分析

根據(jù)評(píng)價(jià)因子中所羅列的因素，在對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)下拉菜單中選擇符合實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)管道情況后，軟件自行判斷其對(duì)應(yīng)的警度、風(fēng)險(xiǎn)分值、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及控制策略，各評(píng)價(jià)因子的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定結(jié)果如圖8—11所示。

圖8  腐蝕因子風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定

圖9 設(shè)備材料因子風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定

圖10 誤操作因子風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定

圖11 第三方破壞因子風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定之后，依據(jù)改進(jìn)的肯特（W.Kent）管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法( pipe risk management manual )[7]，參考著名油氣儲(chǔ)運(yùn)專家潘家華教授提出的風(fēng)險(xiǎn)模型，結(jié)合城市油氣管道風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀，給出各風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定因子的權(quán)重分配，計(jì)算每個(gè)評(píng)定因子的評(píng)分錄入預(yù)警等級(jí)分析界面(如圖12所示)，再計(jì)算出最終該管道的評(píng)分區(qū)間為[5,7]，對(duì)照城市油氣管道相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)警度分級(jí)表得出預(yù)警等級(jí)為高風(fēng)險(xiǎn)巨警，并給出相應(yīng)的防控策略。

圖12 預(yù)警等級(jí)分析評(píng)定實(shí)例

圖13 事故屬性樹排序

3.2  應(yīng)急方案策略優(yōu)選

根據(jù)對(duì)事故的應(yīng)急方案分析，結(jié)合專家對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事故評(píng)估判斷，將該事故涉及的6個(gè)屬性因素進(jìn)行排序得到其重要度排名為：可避免人員傷亡>可避免經(jīng)濟(jì)損失>社會(huì)正面影響>社會(huì)負(fù)面影響>政治影響>應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)排序結(jié)果和三種屬性權(quán)重確定方法（分別為RS法、RR法、ROC法），對(duì)各判定因素在該權(quán)重確定方法下的權(quán)重值進(jìn)行計(jì)算賦值，其結(jié)果如圖13所示；利用效用分析模塊，輸入事故中各判定因素的真實(shí)影響值，根據(jù)各屬性效用函數(shù)表達(dá)式，得出效用數(shù)據(jù)輸出值如圖14所示；在應(yīng)急決策優(yōu)選界面得到不同方案其RR、RS、ROC權(quán)重計(jì)算法下的相應(yīng)總效用值，通過擇優(yōu)比較選取不同權(quán)重計(jì)算法下效用值最大的應(yīng)急方案作為最優(yōu)方案，優(yōu)選結(jié)果如圖15所示。

圖14 效用分析值計(jì)算界面

圖15 應(yīng)急策略優(yōu)選界面

4 總結(jié)

（1）該系統(tǒng)通過ADO方式對(duì)Access數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問和操作，建立數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶各類管道的信息化管理，易于信息的及時(shí)調(diào)用和相關(guān)事故信息的實(shí)時(shí)調(diào)取查看，方便用戶管理。

（2）通過匹配評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道各風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定因子的警度與風(fēng)險(xiǎn)分值的自動(dòng)評(píng)定，再結(jié)合改進(jìn)的肯特管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法給出的權(quán)重分配，得出城市油氣管道防控預(yù)警分級(jí)評(píng)定情況，對(duì)油氣管道的預(yù)警防控工作和監(jiān)管應(yīng)急工作具有一定的指導(dǎo)意義。

（3）通過比較現(xiàn)有預(yù)選應(yīng)急方案的效用值，遴選出最有效的應(yīng)急方案，使得管道重大事故發(fā)生時(shí)的應(yīng)急方案決策更加科學(xué)合理，相關(guān)企業(yè)或政府部門決策更加迅速。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性強(qiáng)，可在城市油氣管道管理企業(yè)中推廣使用。

2010, 34(11):78-83.

[7] 田娜, 陳保東, 楊帆,等. 灰色關(guān)聯(lián)分析法在油氣管道半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 石油工程建設(shè), 2006, 32(1):17-21.

基金項(xiàng)目：山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2014GSF120014)。

作者：劉長(zhǎng)鑫，男，1993.04, 2016年6月畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）安全工程專業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為中國(guó)石油大學(xué)（華東）在讀碩士研究生，研究方向?yàn)楹Ｑ笥蜌獍踩�技術(shù)。

《管道保護(hù)》2017年第4期（總第35期）