劉長(cháng)鑫 陳國明 王斌 耿凱月 劉少杰

中國石油大學(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)系數據庫，采用C/S(客戶(hù)端/服務(wù)器)開(kāi)發(fā)模式，利用數字化手段將事故應急決策、隱患防控與現役管道事故特點(diǎn)關(guān)聯(lián)，在風(fēng)險防控和預警等級評估方法應用創(chuàng )新的基礎上以VB為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，設計城市油氣管道重大事故風(fēng)險與應急輔助決策支持系統。其系統模塊包括管道設置模塊、管道綜合信息管理模塊、防控預警等級分析模塊、應急決策方案優(yōu)選模塊等，實(shí)現了對管道狀態(tài)、維修、事故等信息的管理，對警兆風(fēng)險以及預警等級的評定和劃分和應急預案效用值最大方案優(yōu)選等功能。對充分保證管道事故發(fā)生后應急處置合理有效具有重要意義，具有較好的工程應用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：油氣管道事故；應急；決策支持系統；事故風(fēng)險

目前，我國陸上油氣管道總里程超過(guò)12×104 km，形成橫跨東西、縱貫南北、連通海外的油氣管網(wǎng)格局，但由于管道老化、規劃不合理、法規標準欠缺、監管困難等問(wèn)題，使我國油氣管道進(jìn)入事故易發(fā)期。城市油氣管道因位于人口密集區且與市政管網(wǎng)互相交錯建設，存在錯綜復雜且隱蔽性強的潛在風(fēng)險因素，一旦發(fā)生事故，危害波及面積巨大，損失程度極為嚴重。有必要對城市油氣管道重大事故防控方法進(jìn)行系統性整理和技術(shù)性開(kāi)發(fā)。

1 系統框架設計

圖 1  城市油氣管道重大事故風(fēng)險防控與應急決策系統層次結構

包括綜合信息管理模塊、防控預警等級分析模塊、應急決策優(yōu)選模塊、系統維護與幫助模塊。

該系統立足于大量的管道基礎數據和事故隱患數據，通過(guò)采用VB程序語(yǔ)言和ADO方式對Access數據庫進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)和操作，通過(guò)SQL語(yǔ)言對數據庫內的數據進(jìn)行修改和查詢(xún)，方便了用戶(hù)對數據庫的查詢(xún)與檢索信息。而且用SQL編寫(xiě)的程序可以相互移植，因此本系統數據庫具有一定的統一性和兼容性。根據需要，數據庫存放于本地電腦。

數據庫系統包含管道基本信息、管道運行狀態(tài)性能參數、維修數據、事故數據等。

2 系統功能實(shí)現

2.1 登陸與主界面

開(kāi)始運行系統后出現如圖2所示的資源加載窗口，隨即轉入管道設置窗口，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，上端導航菜單欄中有四個(gè)下拉菜單：綜合信息管理、防控預警等級分析、應急決策優(yōu)選、系統幫助與維護。

圖2 資源加載窗口

圖3 軟件系統運行主界面

2.2  綜合信息管理

可方便地實(shí)現城市油氣管道主要性能參數的查閱、修改等功能，以管道為項目單位進(jìn)行管理，主要包括管道基本信息、運行狀態(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 管道事故數據窗口

2.3  防控預警等級分析

分為上下兩部分，上部分為警兆因子風(fēng)險評定，下部分為風(fēng)險預警等級評定界面如圖6所示。

圖6 防控預警等級分析界面

2.4  應急決策優(yōu)選

主要包括事故屬性值設定與屬性重要度排名區和應急方案總效用值計算區兩大部分，界面如圖7所示。

圖7 應急決策優(yōu)選界面

2.5  系統幫助與維護

包括數據庫維護、幫助信息、關(guān)于軟件等部分，主要實(shí)現含數據備份、數據恢復、數據清理、系統說(shuō)明在內的多項功能。

3  系統應用實(shí)例分析

以某典型城市的天然氣管道為例，調研該城市天然氣管道風(fēng)險監測預警主要指標信息和管道本身信息，并基于該管道事故提出5種可行性的應急決策方案，準備完備所有相關(guān)資料，應用該系統進(jìn)行防控預警等級分析和應急方案決策優(yōu)選。

3.1 防控預警等級分析

根據評價(jià)因子中所羅列的因素，在對應評價(jià)標準下拉菜單中選擇符合實(shí)際現場(chǎng)管道情況后，軟件自行判斷其對應的警度、風(fēng)險分值、風(fēng)險預警及控制策略，各評價(jià)因子的風(fēng)險評定結果如圖8—11所示。

圖8  腐蝕因子風(fēng)險評定

圖9 設備材料因子風(fēng)險評定

圖10 誤操作因子風(fēng)險評定

圖11 第三方破壞因子風(fēng)險評定

風(fēng)險評定之后，依據改進(jìn)的肯特（W.Kent）管道風(fēng)險評價(jià)方法( pipe risk management manual )[7]，參考著(zhù)名油氣儲運專(zhuān)家潘家華教授提出的風(fēng)險模型，結合城市油氣管道風(fēng)險現狀，給出各風(fēng)險評定因子的權重分配，計算每個(gè)評定因子的評分錄入預警等級分析界面(如圖12所示)，再計算出最終該管道的評分區間為[5,7]，對照城市油氣管道相對風(fēng)險指數警度分級表得出預警等級為高風(fēng)險巨警，并給出相應的防控策略。

圖12 預警等級分析評定實(shí)例

圖13 事故屬性樹(shù)排序

3.2  應急方案策略?xún)?yōu)選

根據對事故的應急方案分析，結合專(zhuān)家對現場(chǎng)事故評估判斷，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)濟損失>社會(huì )正面影響>社會(huì )負面影響>政治影響>應急風(fēng)險。根據排序結果和三種屬性權重確定方法（分別為RS法、RR法、ROC法），對各判定因素在該權重確定方法下的權重值進(jìn)行計算賦值，其結果如圖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，根據各屬性效用函數表達式，得出效用數據輸出值如圖14所示；在應急決策優(yōu)選界面得到不同方案其RR、RS、ROC權重計算法下的相應總效用值，通過(guò)擇優(yōu)比較選取不同權重計算法下效用值最大的應急方案作為最優(yōu)方案，優(yōu)選結果如圖15所示。

圖14 效用分析值計算界面

圖15 應急策略?xún)?yōu)選界面

4 總結

（1）該系統通過(guò)ADO方式對Access數據庫進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)和操作，建立數據庫管理模塊，可實(shí)現對用戶(hù)各類(lèi)管道的信息化管理，易于信息的及時(shí)調用和相關(guān)事故信息的實(shí)時(shí)調取查看，方便用戶(hù)管理。

（2）通過(guò)匹配評價(jià)標準數據庫，實(shí)現對管道各風(fēng)險評定因子的警度與風(fēng)險分值的自動(dòng)評定，再結合改進(jìn)的肯特管道風(fēng)險評價(jià)方法給出的權重分配，得出城市油氣管道防控預警分級評定情況，對油氣管道的預警防控工作和監管應急工作具有一定的指導意義。

（3）通過(guò)比較現有預選應急方案的效用值，遴選出最有效的應急方案，使得管道重大事故發(fā)生時(shí)的應急方案決策更加科學(xué)合理，相關(guān)企業(yè)或政府部門(mén)決策更加迅速。系統操作簡(jiǎn)單、穩定性強，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)險評價(jià)中的應用[J]. 石油工程建設, 2006, 32(1):17-21.

基金項目：山東省科技發(fā)展計劃項目(2014GSF120014)。

作者：劉長(cháng)鑫，男，1993.04, 2016年6月畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）安全工程專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，現為中國石油大學(xué)（華東）在讀碩士研究生，研究方向為海洋油氣安全技術(shù)。

《管道保護》2017年第4期（總第35期）