城市水泥管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)建設(shè)部"十五"科技發(fā)展規(guī)劃的要求，深圳燃?xì)饧瘓F(tuán)于2001年初在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展"城市水泥管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)"課題研究。研究過(guò)程中，分析了各個(gè)不同模塊的內(nèi)在本質(zhì)，根據(jù)各自的特點(diǎn)，借鑒國(guó)內(nèi)外評(píng)估理論，尤其是應(yīng)用數(shù)學(xué)的最新進(jìn)展，分別建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。
事故可能性根據(jù)其成因分為腐蝕防護(hù)、外力破損、運(yùn)行裕量、管理力度四個(gè)模塊綜合確定，后果嚴(yán)重度評(píng)估則包括人身傷亡、政治影響、經(jīng)濟(jì)損失等方面的考慮，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)矩陣確定每個(gè)管段的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。整個(gè)系統(tǒng)由7個(gè)模塊組成(圖1)，簡(jiǎn)稱"七模塊評(píng)估系統(tǒng)"。
腐蝕防護(hù)的影響因素很多，大多可以量化，其測(cè)試方法有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可以參照(標(biāo)準(zhǔn)按長(zhǎng)輸管道制定，用于城市管道時(shí)需修正，不宜直接引用)。在聚類和主成分分析的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)不斷的探索，分別建立了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和線性綜合評(píng)估的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)擇優(yōu)，并考慮到目前檢測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量和可靠性均有待補(bǔ)充和提高，最終確定采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。其具有強(qiáng)大的自學(xué)習(xí)、自修正功能，便于今后的擴(kuò)充和移植。
外力破損的影響因素大多難以準(zhǔn)確量化，且隨機(jī)性強(qiáng)，需進(jìn)行模糊處理勻。根據(jù)影響外力破損因素的具體情況，采用了故障樹(shù)分析和模糊綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)故障樹(shù)分析，得到引起外力破損的各種基本事件的內(nèi)在邏輯關(guān)系，算得各種基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，再將之作為模糊綜合評(píng)判法的權(quán)重向量，求得外力破損的綜合評(píng)判向量，最后按照最大隸屬度原則確定各管段外力破損可能性的等級(jí)。
運(yùn)行裕量的影響因素都可以準(zhǔn)確量化，且各因素間相關(guān)度較低，適合建立多因素評(píng)分模型。模型參數(shù)(權(quán)重和標(biāo)準(zhǔn)分)由專家調(diào)查法確定，創(chuàng)新性地提出了專家意見(jiàn)綜合可信度的概念和計(jì)算辦法。
管理力度采用人員可靠性分析方法，基于對(duì)水泥管道運(yùn)行和維護(hù)工作流程的特征分析，確定根據(jù)巡查員的合格性、熟練、性能、穩(wěn)定性、工作負(fù)荷量、體力差異等因素，統(tǒng)計(jì)回歸各評(píng)估參數(shù)，得到管理力度等級(jí)的評(píng)估模型。
腐蝕防護(hù)、外力破損、運(yùn)行裕量、管理力度四方面對(duì)管道爆燃事故可能性的貢獻(xiàn)是不同的，采用德?tīng)柗品ù_定各個(gè)方面的權(quán)重，經(jīng)過(guò)模糊綜合得到每個(gè)管段的事故可能性的模糊等級(jí)。
對(duì)管道事故后果嚴(yán)重度的評(píng)價(jià)，采用層次分析與模糊綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合的評(píng)價(jià)模型。對(duì)實(shí)地采集或調(diào)查的數(shù)據(jù)和資料，通過(guò)層次分析計(jì)算評(píng)價(jià)因素的權(quán)重集，根據(jù)國(guó)內(nèi)外風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估經(jīng)驗(yàn)設(shè)定模糊隸屬度函數(shù)，將影響后果嚴(yán)重度的各因素作為模糊評(píng)價(jià)因素。通過(guò)模糊計(jì)算，求得模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量，進(jìn)而得到后果嚴(yán)重度的模糊等級(jí)。
管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的確定，選用美國(guó)石油學(xué)會(huì)《基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)規(guī)范》 (API 581)推薦的風(fēng)險(xiǎn)矩陣。在管道評(píng)價(jià)時(shí)，以前述評(píng)定所得的事故可能性與后果嚴(yán)重度等級(jí)為矩陣元素的腳標(biāo)，矩陣中相應(yīng)元素的數(shù)值即為管道的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，矩陣包含輕微風(fēng)險(xiǎn)、一般風(fēng)險(xiǎn)、較大風(fēng)險(xiǎn)、極大風(fēng)險(xiǎn)共4個(gè)數(shù)值。矩陣是非對(duì)稱的，偏重于后果嚴(yán)重度。
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