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管道研究

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城市油气管道重大事故风险防控与应急辅助决策支持系统

来源:《管道保护》杂志 作者:刘长鑫 陈国明 王斌 耿凯月 刘少杰 时间:2018-7-3 阅读:

刘长鑫 陈国明 王斌 耿凯月 刘少杰

中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心

摘要:基于关系数据库,采用C/S(客户端/服务器)开发模式,利用数字化手段将事故应急决策、隐患防控与现役管道事故特点关联,在风险防控和预警等级评估方法应用创新的基础上以VB为开发语言,设计城市油气管道重大事故风险与应急辅助决策支持系统。其系统模块包括管道设置模块、管道综合信息管理模块、防控预警等级分析模块、应急决策方案优选模块等,实现了对管道状态、维修、事故等信息的管理,对警兆风险以及预警等级的评定和划分和应急预案效用值最大方案优选等功能。对充分保证管道事故发生后应急处置合理有效具有重要意义,具有较好的工程应用价值。

关键词:油气管道事故;应急;决策支持系统;事故风险

目前,我国陆上油气管道总里程超过12×104 km,形成横跨东西、纵贯南北、连通海外的油气管网格局,但由于管道老化、规划不合理、法规标准欠缺、监管困难等问题,使我国油气管道进入事故易发期。城市油气管道因位于人口密集区且与市政管网互相交错建设,存在错综复杂且隐蔽性强的潜在风险因素,一旦发生事故,危害波及面积巨大,损失程度极为严重。有必要对城市油气管道重大事故防控方法进行系统性整理和技术性开发。

1 系统框架设计

图 1  城市油气管道重大事故风险防控与应急决策系统层次结构

包括综合信息管理模块、防控预警等级分析模块、应急决策优选模块、系统维护与帮助模块。

该系统立足于大量的管道基础数据和事故隐患数据,通过采用VB程序语言和ADO方式对Access数据库进行访问和操作,通过SQL语言对数据库内的数据进行修改和查询,方便了用户对数据库的查询与检索信息。而且用SQL编写的程序可以相互移植,因此本系统数据库具有一定的统一性和兼容性。根据需要,数据库存放于本地电脑。

数据库系统包含管道基本信息、管道运行状态性能参数、维修数据、事故数据等。

2 系统功能实现

2.1 登陆与主界面

开始运行系统后出现如图2所示的资源加载窗口,随即转入管道设置窗口,可进行管道的增加、删除和修改等操作。主界面如图3所示,上端导航菜单栏中有四个下拉菜单:综合信息管理、防控预警等级分析、应急决策优选、系统帮助与维护。

图2 资源加载窗口

图3 软件系统运行主界面

2.2  综合信息管理

可方便地实现城市油气管道主要性能参数的查阅、修改等功能,以管道为项目单位进行管理,主要包括管道基本信息、运行状态信息、维修信息、事故信息四部分。维修信息窗口如图4所示,事故管理窗口如图5所示。

图4 管道维修信息窗口

图5 管道事故数据窗口

2.3  防控预警等级分析

分为上下两部分,上部分为警兆因子风险评定,下部分为风险预警等级评定界面如图6所示。

图6 防控预警等级分析界面

2.4  应急决策优选

主要包括事故属性值设定与属性重要度排名区和应急方案总效用值计算区两大部分,界面如图7所示。

图7 应急决策优选界面

2.5  系统帮助与维护

包括数据库维护、帮助信息、关于软件等部分,主要实现含数据备份、数据恢复、数据清理、系统说明在内的多项功能。

3  系统应用实例分析

以某典型城市的天然气管道为例,调研该城市天然气管道风险监测预警主要指标信息和管道本身信息,并基于该管道事故提出5种可行性的应急决策方案,准备完备所有相关资料,应用该系统进行防控预警等级分析和应急方案决策优选。

3.1 防控预警等级分析

根据评价因子中所罗列的因素,在对应评价标准下拉菜单中选择符合实际现场管道情况后,软件自行判断其对应的警度、风险分值、风险预警及控制策略,各评价因子的风险评定结果如图8—11所示。

图8  腐蚀因子风险评定

图9 设备材料因子风险评定

图10 误操作因子风险评定

图11 第三方破坏因子风险评定

风险评定之后,依据改进的肯特(W.Kent)管道风险评价方法( pipe risk management manual )[7],参考著名油气储运专家潘家华教授提出的风险模型,结合城市油气管道风险现状,给出各风险评定因子的权重分配,计算每个评定因子的评分录入预警等级分析界面(如图12所示),再计算出最终该管道的评分区间为[5,7],对照城市油气管道相对风险指数警度分级表得出预警等级为高风险巨警,并给出相应的防控策略。

图12 预警等级分析评定实例

图13 事故属性树排序

3.2  应急方案策略优选

根据对事故的应急方案分析,结合专家对现场事故评估判断,将该事故涉及的6个属性因素进行排序得到其重要度排名为:可避免人员伤亡>可避免经济损失>社会正面影响>社会负面影响>政治影响>应急风险。根据排序结果和三种属性权重确定方法(分别为RS法、RR法、ROC法),对各判定因素在该权重确定方法下的权重值进行计算赋值,其结果如图13所示;利用效用分析模块,输入事故中各判定因素的真实影响值,根据各属性效用函数表达式,得出效用数据输出值如图14所示;在应急决策优选界面得到不同方案其RR、RS、ROC权重计算法下的相应总效用值,通过择优比较选取不同权重计算法下效用值最大的应急方案作为最优方案,优选结果如图15所示。

图14 效用分析值计算界面

图15 应急策略优选界面

4 总结

(1)该系统通过ADO方式对Access数据库进行访问和操作,建立数据库管理模块,可实现对用户各类管道的信息化管理,易于信息的及时调用和相关事故信息的实时调取查看,方便用户管理。

(2)通过匹配评价标准数据库,实现对管道各风险评定因子的警度与风险分值的自动评定,再结合改进的肯特管道风险评价方法给出的权重分配,得出城市油气管道防控预警分级评定情况,对油气管道的预警防控工作和监管应急工作具有一定的指导意义。

(3)通过比较现有预选应急方案的效用值,遴选出最有效的应急方案,使得管道重大事故发生时的应急方案决策更加科学合理,相关企业或政府部门决策更加迅速。系统操作简单、稳定性强,可在城市油气管道管理企业中推广使用。

2010, 34(11):78-83.

[7] 田娜, 陈保东, 杨帆,等. 灰色关联分析法在油气管道半定量风险评价中的应用[J]. 石油工程建设, 2006, 32(1):17-21.

基金项目:山东省科技发展计划项目(2014GSF120014)。

作者:刘长鑫,男,1993.04, 2016年6月毕业于中国石油大学(华东)安全工程专业,获工学学士学位,现为中国石油大学(华东)在读硕士研究生,研究方向为海洋油气安全技术。

《管道保护》2017年第4期(总第35期)

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