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論文摘要：基于GIS技術(shù)，設(shè)計(jì)了城市燃?xì)夤艿佬畔⒑蛨D層數(shù)據(jù)庫，改進(jìn)了國際上常用的風(fēng)險(xiǎn)評估法的對象，以管道的風(fēng)險(xiǎn)概率值作為風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評價方法的評分對象，分析了管道重大事故后果模擬模型等。最終構(gòu)建了城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)的構(gòu)架，并在基于MAPX的平臺上實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)。
論文關(guān)鍵詞：管道,風(fēng)險(xiǎn)管理,智能決策,事故模擬,構(gòu)架
　　1引言
　　城市燃?xì)夤艿朗窍蚴袇^(qū)供應(yīng)生活用氣、企業(yè)熱源及化工原料的重要樞紐。管道發(fā)生的任何意外事故，都可能嚴(yán)重影響人們生產(chǎn)生活，甚至造成巨大損失，對城市燃?xì)夤艿肋M(jìn)行有效地風(fēng)險(xiǎn)管理極具有現(xiàn)實(shí)意義。研究管道的風(fēng)險(xiǎn)管理目的在于提供相關(guān)決策支持信息，供人們分析、判斷、預(yù)防、決策參考，最終以最大限度地降低風(fēng)險(xiǎn)。
　　隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的廣泛深入，用戶對決策支持提出了越來越高的要求。由于國內(nèi)城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)起步較晚，過去城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)多以風(fēng)險(xiǎn)評價為基礎(chǔ)。這種單一的評價體系往往是以對大量靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理為依據(jù)。智能決策支持應(yīng)用于管道管理方面的實(shí)例很少，為了提高城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)管理的科學(xué)性和有效性，在充分調(diào)研管道風(fēng)險(xiǎn)管理相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各個部分，最終構(gòu)建城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)。
　　2風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫
　　數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫的重要數(shù)據(jù)資源，是模型庫、方法庫和會話系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分。管道風(fēng)險(xiǎn)管理主要涉及到兩個最基本數(shù)據(jù)庫：管道基本信息庫、區(qū)域地理圖層庫。
　　2.1管道基本信息庫
　　對管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理，首要關(guān)注管道基本信息，因此必須建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫�！癙ipelineriskmanagementmanual”中介紹了美國的管道指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)評分體系，它是目前為止國際上較為通用的體系標(biāo)準(zhǔn)，它將影響管道事故可能性的成因分為第三方損壞、腐蝕、設(shè)計(jì)因素、誤操作等4類。采用這一標(biāo)準(zhǔn)，對城市某區(qū)域管道進(jìn)行分段編號，采集各管段相關(guān)數(shù)據(jù)（第三方損壞、腐蝕、設(shè)計(jì)因素、誤操作指標(biāo)等），并進(jìn)行適當(dāng)處理；建立管道基本信息庫如表1所示。
　　表1管道風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)信息庫(注N：數(shù)值型)
　　

管段序號	始節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)		末節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)		相對風(fēng)險(xiǎn)總值	三方損壞指標(biāo)	腐蝕指標(biāo)	設(shè)計(jì)指標(biāo)	誤操作指標(biāo)
	X1	Y1	X2	Y2
N	N	N	N	N	N	N	N	N	N

2.2區(qū)域地理圖層庫
　　為管道風(fēng)險(xiǎn)管理提供一個可視化平臺環(huán)境，采用GIS、DATABASE等技術(shù)，建立管道區(qū)域地理圖層庫，圖層庫中至少包括區(qū)域輪廓圖層、管道圖層等。在此圖層庫上來實(shí)現(xiàn)以下功能：
　�。�1）圖庫管理：提供圖層管理功能，可任意添加、刪除圖庫中的現(xiàn)有圖層，按需求顯示地形、地貌等。
　�。�2）地形圖顯示：按分區(qū)、管道壓力等顯示。地形圖的查找和問訊方式可分別以屏幕和地形圖號為單位，沿上、下、左、右、左上、右上、左下、右下共8個相連接的方向移動顯示。顯示控制包括放大、縮小、平移、還原、重置中心點(diǎn)等。
　�。�3）地形圖查詢：依托數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)圖文數(shù)據(jù)的交互查詢。將主要以GIS的空間拓?fù)潢P(guān)系處理為依據(jù)，考慮點(diǎn)、線、面的包含、相鄰、相交等。提供精確查詢和模糊查詢等。
　�。�4）地形圖編輯：編輯規(guī)定比例地形圖、管道序號及各個屬性參數(shù)等，實(shí)現(xiàn)地形圖的輸人、圖形矢量化。
　　（5）符號庫設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)地形圖中的各種圖元代表的符號，包括標(biāo)準(zhǔn)圖元庫、標(biāo)準(zhǔn)色標(biāo)庫、各圖元矢量數(shù)據(jù)庫、規(guī)定比例地形圖庫、標(biāo)記庫、屬性數(shù)據(jù)庫和其他資料庫。
　　3管道風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評價方法
　　評價管道風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，目的是得到風(fēng)險(xiǎn)等級的分布狀況，即要確定管道各分段的相對風(fēng)險(xiǎn)總值，如表1所示。關(guān)于相對風(fēng)險(xiǎn)總值的確立，在WKentMuhlbauer評分法基礎(chǔ)上，采用對管道相應(yīng)參數(shù)的客觀數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分范圍來打分的方式，在此改進(jìn)國際上常用的專家評分法的對象，以管道的風(fēng)險(xiǎn)概率值作為評分對象，這樣能更加有效地評價管道風(fēng)險(xiǎn)。假設(shè)預(yù)先對采集的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到了管道的各類風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)概率值，采用以下公式來計(jì)算管道風(fēng)險(xiǎn)概率值：
　　管道風(fēng)險(xiǎn)概率值=第三方損壞指標(biāo)（概率值）+腐蝕指標(biāo)（概率值）+設(shè)計(jì)指標(biāo)（概率值）+誤操作指標(biāo)（概率值）
　　由上式計(jì)算得到的管道風(fēng)險(xiǎn)概率值如下表第1列所示，采用專家評定得到相對風(fēng)險(xiǎn)總值如第2列所示，見表2。
　　表2改進(jìn)后的專家評分法
　　

管道風(fēng)險(xiǎn)概率值	相對風(fēng)險(xiǎn)總值
≥1×10	1（一類風(fēng)險(xiǎn)）
≥1×10	2（二類風(fēng)險(xiǎn)）
≥1×10	3（三類風(fēng)險(xiǎn)）
≥1×10	4（四類風(fēng)險(xiǎn)）
﹤1×10	5（可接受風(fēng)險(xiǎn)）

　　其中，表2中1-4類風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)值大于標(biāo)準(zhǔn)值，說明發(fā)生事故的可能性較大，應(yīng)引起足夠注意，采取相關(guān)措施來降低風(fēng)險(xiǎn)概率值，以提高管道的安全水平。5類風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)值較小，為可接受風(fēng)險(xiǎn)，即可認(rèn)為是安全或接近安全水平。
　　4管道風(fēng)險(xiǎn)事故后果模擬模型
　　模型是給決策者以通過推理、比較、選擇來分析解答整個問題的能力，所有的決策都要求不同程度地建立模型。管道風(fēng)險(xiǎn)管理涉及到的模型主要為重大事故后果模擬模型等，下面以火災(zāi)事故后果模擬模型為例來介紹模型庫的建立。
　　管道火災(zāi)事故后果模擬主要模擬火災(zāi)發(fā)生后的過程，在可視化狀態(tài)下，提供火災(zāi)影響范圍和程度等。模型的確立是由火災(zāi)的熱輻射通量來推斷火災(zāi)的損害程度，進(jìn)而由某處的熱輻射通量推算其距火災(zāi)中心的位置。
　　在計(jì)算火的熱通量時，把它看作一系列點(diǎn)熱源，其熱輻射通量可按下列公式計(jì)算：
　　
　　熱輻射通量為I處距中心的位置可按如下公式求解：
　　
　　在模擬過程中，根據(jù)熱輻射通量將火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)周圍區(qū)域劃分為：死亡區(qū)（>37.5Kw/m），重傷區(qū)（>25Kw/m），輕傷區(qū)（>12.5Kw/m），感覺區(qū)（>4.0Kw/m）。
　　4城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
　　智能決策支持系統(tǒng)的最終目的是支持決策，一個通用智能軟件通過人-機(jī)界面與決策者進(jìn)行交互，通過處理機(jī)來執(zhí)行對當(dāng)前決策者及指令的理解知識任務(wù)，四庫系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)交換、消息傳遞、模型方法等，它是整個軟件的核心。 以四庫系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建立基于GIS的城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)。
　　在GIS下，提供了一個交互良好的人-機(jī)界面，決策者通過人-機(jī)界面發(fā)布指令，由處理機(jī)調(diào)用四庫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理、方法庫調(diào)用、模型模擬、知識庫查閱等功能。最終通過數(shù)據(jù)交換等方式將運(yùn)行結(jié)果及狀態(tài)傳遞到人-機(jī)界面，供決策者決策。該系統(tǒng)可以方便地診斷出管道“健康”狀況、評價管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)程度；并結(jié)合重大事故模擬過程，提出應(yīng)急預(yù)案等。
　　以MAPX作為地理信息平臺，采用Delphi開發(fā)工具，設(shè)計(jì)了城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評價系統(tǒng)。該系統(tǒng)在某市管道管理中得到具體應(yīng)用嘗試，基本實(shí)現(xiàn)了管道風(fēng)險(xiǎn)評估的功能，且運(yùn)行情況顯示效果良好。圖1為不同情況下管道火災(zāi)事故模擬狀態(tài)。
　　
　　圖（a）風(fēng)速風(fēng)向(0)時泄漏
　　圖（b）風(fēng)速>0.5m/s風(fēng)向(300)時泄漏
　　圖1管道火災(zāi)事故模擬圖
　　火災(zāi)模擬過程中，在圖層界面上分別以不同顏色區(qū)域顯示管道發(fā)生火災(zāi)點(diǎn)附近的死亡區(qū)、重傷區(qū)、輕傷區(qū)、感覺區(qū)。并在下面的信息框內(nèi)顯示燃燒物質(zhì)信息、火災(zāi)區(qū)域信息，以及應(yīng)急措施等。
　　5結(jié)論
　　本文為城市燃?xì)夤艿赖娘L(fēng)險(xiǎn)管理提供了一種靈活方便的、交互式的決策支持構(gòu)架。主要特點(diǎn)是：(1)構(gòu)建了管道信息和圖層數(shù)據(jù)庫；(2)探討了一種新的管道風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評價方法，并設(shè)計(jì)了管道重大事故后果模擬模型；(3)在基于MAPX的平臺上實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)。
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