一種城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法，包括如下步驟：(1)建立系統(tǒng)危險性評價指標體系；(2)利用粗糙集理論進行指標權重賦值；(3)系統(tǒng)危險性等級劃分(4)系統(tǒng)動態(tài)預測分析。該方法，可以解決以往的燃氣管道系統(tǒng)評價方法中，對評價指標權重賦值依賴主觀打分，由于主觀打分摻雜了評價者太多的主觀意愿，造成賦值結果的不客觀問題；也可以解決評價方法靜態(tài)化的問題，實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)評估，并能對系統(tǒng)進行動態(tài)預測，對燃氣管道的安全管理有重要的意義，同時為城市的公共安全管理提供重要的理論參考依據(jù)。
【專利說明】
-種城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法
技術領域：
[0001] 本發(fā)明屬于城市燃氣管道系統(tǒng)評價方法領域，具體設及一種城市燃氣管道系統(tǒng)危 險性預測評價方法。
【背景技術】：
[0002] 城市燃氣管道系統(tǒng)是城市基礎設施的重要組成部分，它的安全運行關系著人民生 命財產(chǎn)安全，關系著社會穩(wěn)定大局。隨著我國城市化的不斷推進，城市居民生活水平也在不 斷提高，城市燃氣的應用也越來越廣泛。城市燃氣管網(wǎng)猶如人體的血管，在給人們生產(chǎn)生活 帶來方便的同時，由于其易燃、易爆和有毒性，極易引發(fā)安全事故。近幾年來，因燃氣管網(wǎng)超 齡服役、維護不當、第=方破壞、±壤腐蝕等原因，導致城市燃氣在使用過程中產(chǎn)生的泄漏 爆炸事故層出不窮。燃氣爆炸是一種破壞性極強的事故，一旦發(fā)生，在滿足一定的條件下， 可能引發(fā)事故的多米諾效應，使得事故風險進一步擴大。據(jù)統(tǒng)計，2013年全國共發(fā)生燃氣爆 炸事故220余起，事故造成死傷1000余人，經(jīng)濟損失達8.5億元。2014年中國臺灣高雄"8. r 地下燃氣管道泄漏爆炸事故，造成30人死亡，310人受傷。2015年不完全的統(tǒng)計顯示，我國共 發(fā)生燃氣爆炸事故658次，造成1000余人受傷，116人死亡。
[0003] 我國著名的油氣儲運專家潘家華教授在1995年發(fā)表了《油氣儲運》文章，介紹了風 險評估技術，從此我國開始了風險研究。近年來，隨著各種燃氣事故的發(fā)生，造成了大量的 人員傷亡和巨大的財產(chǎn)損失，燃氣管道風險研究引起了科技人員及各高校學者的注意，經(jīng) 過幾年的不斷探討和研究，在管道的風險分析、管理等方面取得了一定的成果，如何淑靜、 廖柯嘉、國鳳霞等對燃氣管道失效的主要危險因素進行了一定的分析，建立了燃氣輸配管 道失效故障樹圖，并利用傳統(tǒng)的故障樹分析法進行了定性和定量的分析。北京航空航天大 學孫永慶博±在2004-2006年先后對城市燃氣埋地管道失效樹、失效后果進行了一定的研 究，并闡述了燃氣風險評價的關鍵技術和主要進展。福州大學的沈裴敏對城市燃氣事故進 行了詳細深入的研究，建立了由81個邏輯口、201個基本事件組成的事故樹。黃小美博±把 故障樹和事件樹相結合對城市燃氣系統(tǒng)失效性概率進行分析。河北工程大學的郭章林教授 在2000年其博±畢業(yè)論文《油氣系統(tǒng)安全風險分析方法研究》中對油氣系統(tǒng)安全分析方法 進行了充分的研究，分析了長輸油氣的可靠性。憂廷哲對天然氣可靠性分析中存在的不確 定和人為因素利用模糊數(shù)學手段做了簡單的探討和分析。在各煤氣公司方面，最具代表性 的是深圳燃氣集團的楊印臣對城市燃氣管道安全評估的后果嚴重度運用模糊集合理論進 行評估。
[0004] 美國對于風險分析研究的較早，已經(jīng)開展40年了，并取得了一定的成績。已經(jīng)實現(xiàn) 了由安全管理向風險管理的過渡，由定性風險分析向定量風險分析的轉(zhuǎn)化，管理的各項法 律及制度比較健全，風險分析已逐步規(guī)范化。Helena Montiel依據(jù)大量統(tǒng)計資料和實際情 況，對天然氣輸運事故危險源進行辨析，并運用層次分析法進行了各因素權重賦值分析，對 事故所帶來的經(jīng)濟損失和人員傷亡給出了評價。Bartennv依據(jù)大量燃氣管線事故統(tǒng)計資 料，分析了管徑、管長和壓力與事故發(fā)生的近似數(shù)學關系。1992年海灣出版公司的《風險管 理手冊》是美國在前20年開展油氣風險評估技術研究工作的成果總結，成為世界各國開展 風險評價管理的指導性文獻。
[0005] 系統(tǒng)風險評估的關鍵的問題在于：
[0006] -是對選取的評價指標進行權重賦值。權重在進行評判和決策的過程中至關重 要，它反映了各個因素在評判和決策過程中所占有的地位和所起的作用，能否準確地對指 標進行權重賦值，直接影響到最終評價結果和安全管理決策的制定。關于權重的確定方法 有數(shù)十種之多，運些方法大致可分為兩大類:一類為主觀賦權法，原始數(shù)據(jù)主要由專家根據(jù) 經(jīng)驗主觀判斷得到，如AHP法、專家調(diào)查法等;另一類為客觀賦權法，原始數(shù)據(jù)由各指標在被 評價單位中的實際數(shù)據(jù)形成，如均方差法、主成分分析法、離差最大化法、賭值法等。但由于 運些方法過分依賴于專家的主觀判斷和經(jīng)驗，往往評價結果難W令人信服。
[0007] 二是評價方法的選擇。城市燃氣管道系統(tǒng)是一個多層次多目標的整體，它是開放 的、動態(tài)的。由于是動態(tài)的，所W評價方法也理應是動態(tài)的。但是，目前對于該系統(tǒng)動態(tài)風險 評估的研究一直是學術界的一個難點。一方面是因為動態(tài)系統(tǒng)的模型難于建立，另一方面 是動態(tài)系統(tǒng)的復雜性和多變性，使得現(xiàn)有的理論無法套用。
[0008] 對于燃氣管道系統(tǒng)的風險評價研究方面，評價方法大都采用的是模糊綜合評價， 少數(shù)采用的是灰色理論，運些方法得到的均是某一時刻系統(tǒng)安全狀態(tài)。而城市燃氣埋地管 道系統(tǒng)是一個動態(tài)的，且是不斷變化的。對系統(tǒng)的危險性評價不僅僅是對某一時刻的評價， 最終的是要根據(jù)對系統(tǒng)危險性預測的結果，采取積極的措施，W改變目前系統(tǒng)事故被動管 理狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0009] 本發(fā)明實施的目的在于提供一種城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法，旨在解 決兩個問題:一是解決W往的燃氣管道系統(tǒng)評價方法中，對評價指標權重賦值依賴主觀打 分，由于主觀打分滲雜了評價者太多的主觀意愿，造成賦值結果的不客觀問題;二是解決評 價方法靜態(tài)化的問題?，F(xiàn)有評價方法均是針對已經(jīng)發(fā)生的某一時刻時間點上系統(tǒng)的危險 性，而燃氣管道系統(tǒng)是動態(tài)的變化的，且是針對已經(jīng)發(fā)生的時刻的風險評估，顯然在指導日 常的安全管理上有很大的不足，實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)評估，并能對系統(tǒng)進行動態(tài)預測，對燃氣管 道的安全管理有重要的意義，同時為城市的公共安全管理提供重要的理論參考依據(jù)。
[0010] 本發(fā)本發(fā)明的技術方案如下：一種城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法，包括 如下步驟：
[0011] 步驟一:建立系統(tǒng)危險性評價指標體系，根據(jù)燃氣管理單位對燃氣管網(wǎng)日常管理 記錄，整理影響燃氣管道系統(tǒng)危險性的所有影響因素，在不改變數(shù)據(jù)的分類能力的前提下， 將各屬性值進行離散化處理，建立系統(tǒng)風險評價的指標體系；
[0012] 步驟二:利用粗糖集理論進行指標權重賦值，首先是構建決策表，在第一步的基礎 上形成一張多維表格，行列分別描述對象和對象的條件屬性，最后一列為決策屬性，然后計 算各個指標權重值，根據(jù)粗糖集理論和決策表可W計算出系統(tǒng)風險評價的指標體系中每個 指標的權重值，W及每個指標對頂事件發(fā)生的綜合權重；
[0013] 步驟系統(tǒng)危險等級劃分，根據(jù)系統(tǒng)的實際情況，結合集對分析理論，對系統(tǒng)危 險等級進行劃分；
[0014] 步驟四：系統(tǒng)動態(tài)預測分析，基于SPA與馬爾科夫鏈危險性評價預測模型，求得系 統(tǒng)危險性級別的穩(wěn)態(tài)聯(lián)系度和集對勢，對系統(tǒng)進行動態(tài)預測分析。
[0015] 進一步，如上所述的城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法，步驟一中所述的評 價指標體系中指標的選擇不是越多越好，也不是越少越好，指標要根據(jù)評價的需要，結合評 價對象科學地建立。城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法指標體系建立的原則有：
[0016] (1)科學性原則。指標體系的建立應該有科學的理論依據(jù)。本發(fā)明的評價指標建立 的理論依據(jù)有系統(tǒng)安全理論、人因理論、管理學理論、屯、理學等，對資料的收集、指標的選 取、指標的權重賦值計算，每一個環(huán)節(jié)根據(jù)客觀事實進行操作。
[0017] (2)系統(tǒng)性原則。城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法是一個龐大的系統(tǒng)工程， 設及到的運行管理、維護、工程監(jiān)理等方面的各個環(huán)節(jié)。本發(fā)明將一個完整的系統(tǒng)劃分為若 干個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)又作為一個獨立的系統(tǒng)，反映的各個側(cè)面。在各個指標中抓住主要 指標，輔W次要的指標，使得評價的結果既能反映直接效果，又能反映間接效果。
[0018] (3)實用性原則。本發(fā)明結合研究對象的實際情況，對指標進行初選、二次篩選、第 =次篩選等過程，力爭建立一套相對通用的符合研究對象實際的評價指標體系。
[0019] (4)可操作性原則。指標是用來反映目標的實際情況的，所W對建立的指標必須與 管道的各個環(huán)節(jié)相關，每個指標都是可W操作的，虛無的、理論上的指標堅決舍棄。
[0020] 進一步，如上所述的城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法，步驟二中所述的粗 糖集(Rou曲Sets Theory，RST)理論由波蘭華沙理工大學化Wlak教授于20世紀80年代提 出，是用于處理含糊性和不確定性的海量信息一種數(shù)學工具。該理論主要應用于從不完整 的數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)模式和規(guī)律，因此是進行不確定信息形式推理的基礎。當前粗糖集理論主 要用來處理從現(xiàn)實世界獲取的不完整的數(shù)據(jù)，并從其中發(fā)現(xiàn)模式規(guī)律。粗糖集理論的主要 任務是近似分類、知識約簡（屬性和屬性值約簡）、屬性相依性分析、根據(jù)決策表產(chǎn)生最優(yōu)或 次優(yōu)決策控制算法等。粗糖集是基于確定性知識庫的，當近似空間建立在隨機不確定信息 的基礎上時，便需要結合概率論理論來研究。粗糖集理論的上、下近似及粗糖度是通過客觀 數(shù)據(jù)的計算所得，故粗糖集理論對邊界線含糊的劃分帶有一定的主觀性。粗糖集理論定義 及本發(fā)明所采用的粗糖集理論性質(zhì)如下：
[0021] (1)粗糖集理論定義
[0022] 設R是集合A上的二元關系，如果它是自反、對稱和傳遞的，則它是A上的等價關系。 設ZoU，R是U上的等價關系，A=化，R)是一個近似空間，在A上，如果X是一些R基本類的并 集，則稱X是可定義的，否則，稱X是不可定義的。R可定義集是全集U上恰好被定義。R可不可 定義集是子集X上不可能恰好被定義的。而R不可定義集也被說成是R不一致集或稱粗糖集， 簡稱不一致集或Rough集。
[0023] (2)粗糖集理論的知識表達形式
[0024] 粗糖集理論中的知識表達方式一般采用信息系統(tǒng)的形式，一個信息系統(tǒng)S是一個 系統(tǒng)(U，A)，其中U={ui，U2，-'Un}是有限非空集，稱為論域或?qū)ο罂臻g，U中的元素稱為對 象;A= {曰1，曰2,…曰。}也是一個非空有限集，A中的元素稱為屬性;對于每個aGA，有一個映射 a:U^a(U)，a(U) = {a(u) I uGU}稱為屬性a的值域。一個信息系統(tǒng)可W用一個信息表來表 示，當沒有重復元組時，信息表是一個關系數(shù)據(jù)庫。如果A = C U D，C n D = O，則信息系統(tǒng)化， A)為一個決策表，其中C中的屬性成為條件屬性，D中的屬性稱為決策屬性。
[0025] (3)粗糖集理論的不可分辨關系
[0026] 設論域為U，P為條件屬性C的一個子集，則由P決定的不可分辨關系I ND (P)為
，式中：f(x,a)表示論域元素 X G U關于 屬性a的取值;不可分辨關系IND(P)構成了對論域U的一個分類，記作U/IND(P)。
[0027] (4)粗糖集理論的知識約簡
[0028] 知識約簡是粗糖集理論的核屯、內(nèi)容。眾所周知，知識庫中知識（屬性)并不是同等 重要的，甚至其中某些知識是冗余的。所謂知識約簡，就是在保持知識庫分類能力不變的條 件下，刪除其中不相關或不重要的知識。設R是一個等價關系族，rGR，如果IND(P) = INDU- Ir})，則稱r在R中是可被約去的知識;如果P = R-{r}是獨立的，貝化是R的一個約簡。
[0029] (5)粗糖集理論的知識依賴性
[0030] 令K=化，R)是一個知識庫，且戶E/?，當
[0031] k= Tp(Q)= |poSp(Q) |/|U
[0032] 時，稱知識Q是k(0《k《l)度依賴于知識P的依賴，記作f苗4公。
[003；3]當k = 1時，稱Q完全依賴于P;當0<k< 1，稱姆且糖(部分)依賴于P;鄒=0，稱Q完全 獨立于P;如果
.系數(shù)丫 P(Q)可W看做Q和P間的依賴度。
[0034] (6)粗糖集理論的屬性重要度
[0035] 令P和Q分別為條件屬性C和決策屬性D的一個子集，貝U
[0036]
[0037] 式中表示知識Q是K度依賴于知識P的，記為P = kQ。其中：I U I表示U的基，即U中元素 的個數(shù)，同理，I POSp(Q) I表示POSp化)中元素的個數(shù)。屬性子集G ^ C關于D的重要性定義為 [00；3 引
[0039] OD(Ci)的值越大，表明相應屬性的重要性越大，反之，重要性越小。
[0040] 進一步，如上所述的城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法，步驟二中所述的指 標權重賦值計算過程如下：
[0041] (1)建立條件屬性和決策屬性；
[0042] (2)建立決策表；
[0043] (3)計算指標的重要度和權重；
[0044] (4)指標權重結果匯總。
[0045] 進一步，如上所述的城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法，步驟=中所述的集 對分析(Set Pairs Analysis,簡記為SPA)理論的核屯、是將系統(tǒng)內(nèi)的確定性與不確定性予 W辯證地分析和數(shù)學處理，認為不確定性是事物的本質(zhì)屬性，并將不確定性和確定性作為 一個系統(tǒng)進行綜合考察。首先對不確定性系統(tǒng)中的兩個有關聯(lián)的集合構造集對，再對集對 的特性做同一性、差異性、對立性分析，然后建立集對的同異反聯(lián)系度。同、異、反=者不是 絕對分開的，它們是相互聯(lián)系、互相制約且可在一定條件下相互轉(zhuǎn)化，運用聯(lián)系度的思想 全面描述系統(tǒng)的各種不確定性。集對分析理論的基礎是集對，關鍵是聯(lián)系度。
[0046] 對于某一問題，設有2個有關系的集合K和Q，構成集對H，K和Q都有N個表征特性，其 中，有S個特性為集對中2個集合共有(統(tǒng)一度），有M個特性在2個集合上對立(對立度）。有F =N- S -M個特性在2個集合上關系不確定（差異度）。為書寫方便，分別用
長表示。
[0047]用U表示聯(lián)系數(shù)，根據(jù)同、異、反S元聯(lián)系數(shù)U = A+Bi+Cj，將展開得到:U = A+Biii+ B2i2+B3i3+'''+Bnin+Cj，j為對立度系數(shù)，規(guī)定值為-1; i為差異度的系數(shù)。
[004引例如：當n = 3時，得到五元聯(lián)系數(shù)U = A+Biii+B2i2+B3i3+Cj，用y表示聯(lián)系數(shù)的聯(lián)系 度，所W上式對應的聯(lián)系度為= A+Blil+B2i2+B3i3+Cj (I)
[0049]為書寫方便，式（I)常寫為:y = a+biii+b2i2+b3i3+cj
[00加]當化=111曰義(4,81，82,83,〇<0.5時，式（1)的聯(lián)系度之和用4。3、表示，求得
[0051 ]
(2)
[0052] 進一步，如上所述的城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法，步驟=中所述的系 統(tǒng)危險等級劃分具體情況如下：
[0053] 集對分析理論的聯(lián)系度是集對分析的一炔基石，它將系統(tǒng)中存在的確定性和不確 定性聯(lián)系在一起，將一個動態(tài)的不確定系統(tǒng)做了相對確定性的處理，得出一個由聯(lián)系數(shù)反 映的評價結果。本發(fā)明的系統(tǒng)的危險性等級，與聯(lián)系度中的元數(shù)對應，正常情況下，幾元聯(lián) 系數(shù)，系統(tǒng)就相應地劃分幾個等級。因此根據(jù)系統(tǒng)的實際情況，結合聯(lián)系數(shù)的危險性等級劃 分方法，本發(fā)明將城市燃氣管道系統(tǒng)危險性劃分為5級：安全（I)，較安全（E)，一般安全 (虹），危險(IV)，較危險（V)，對應的分值分別為5、4、3、2、1，對應關系見下表。
[0055] ~進一步，如上所述的城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法，步驟四中所述的SPA 與馬爾科夫鏈危險性評價預測模型建立過程如下：
[0056] 假設在t時刻，N個特性中各聯(lián)系分量分別為A(t)、B(t)、C(t)、D(t)、E(t)，且滿足A (t)+B(t)+C(t)+D(t)+E(t)=N，如果將原來的 N 個特性按 4(〇、8(〇、(：(〇、0(〇、6(〇的順 序重新排序并連續(xù)編號，若考慮各特性(評價指標)權重，假設各個特性在t時刻重編后的 序號對應的權重為wk(t)，化=l，2，'''m)，那么t時刻的聯(lián)系度y(t)為：
[0化7]
[0化引
[0059] 在[t，t巧]期間內(nèi)，其中T為變化周期，原有評價指標值的危險性等級發(fā)生了變化， 一部分評價指標值的危險性等級保持不變，一部分可能轉(zhuǎn)化為其它危險性等級，假設在該 期間內(nèi)，原有的A(t)個特性中
[0060] A(tl)個保持不變，A(t2)個轉(zhuǎn)變?yōu)锽級，A(t3)個轉(zhuǎn)變?yōu)镃級，A(t4)個轉(zhuǎn)變?yōu)镈級，A
[0061] (15)個轉(zhuǎn)變?yōu)镋級，則A(t)在[t，t巧]期間內(nèi)，可求得轉(zhuǎn)移向量為：
[0063] 同理可得8(*)、(：(〇、0(〇、6(*)轉(zhuǎn)移向量。因此得到系統(tǒng)在[*，*巧]期間內(nèi)轉(zhuǎn)移矩 陣P為：
[0062]
(4)
[0064] …
[0065] 如果假設每個周期的轉(zhuǎn)移矩陣都相同，即轉(zhuǎn)移矩陣P為常數(shù)矩陣，那么n個周期之 后，系統(tǒng)危險性級別的聯(lián)系度向量為：
[0066；
(5)
[0067] 該式滿足C-K方程（化apman-Kolmogorov,簡稱C-K)。假設每個周期的轉(zhuǎn)移矩陣都 相同，當經(jīng)過多個周期后時，pnT將趨于穩(wěn)定。因此，由下面方程組(SPA與馬爾科夫鏈危 險性評價預測模型），求得系統(tǒng)危險性級別的穩(wěn)態(tài)聯(lián)系度向量：
[006引
（的
[0069] 其中曰，6,〇0，1是單位矩陣。
[0070] 進一步，如上所述的城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法，步驟四中所述的系 統(tǒng)動態(tài)預測分析具體情況如下：
[0071] 系統(tǒng)的動態(tài)危險性不僅要考慮系統(tǒng)所處的危險性等級，還與系統(tǒng)的態(tài)勢密切相 關。當聯(lián)系度y = a+bi+cj中C聲0時，a與C的比值a/c為所述集對指定在問題背景下的集對 勢，即3]1；[(8)=曰八。當曰>(3時，稱為同勢;曰=(3時，稱為均勢；當曰<(3時，稱為反勢。11(1：)為系 統(tǒng)的安全狀態(tài)變量，根據(jù)得到的穩(wěn)態(tài)的聯(lián)系度與集對勢，全面綜合分析系統(tǒng)的危險性情況。 集對勢的等級和次序關系如下表。
[0072]
[0073] 本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：一是可W解決W往的燃氣管道系統(tǒng)評價方法 中，對評價指標權重賦值依賴主觀打分，由于主觀打分滲雜了評價者太多的主觀意愿，造成 賦值結果的不客觀問題;二是可W解決評價方法靜態(tài)化的問題?，F(xiàn)有評價方法均是針對已 經(jīng)發(fā)生的某一時刻時間點上系統(tǒng)的危險性，而燃氣管道系統(tǒng)是動態(tài)的變化的，且是針對已 經(jīng)發(fā)生的時刻的風險評估，顯然在指導日常的安全管理上有很大的不足，實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài) 評估，并能對系統(tǒng)進行動態(tài)預測，對燃氣管道的安全管理有重要的意義，同時為城市的公共 安全管理提供重要的理論參考依據(jù)。
【附圖說明】：
[0074] 圖1是本發(fā)明的評價方法流程框圖；
[0075] 圖2是本發(fā)明的實施例中城市燃氣管道系統(tǒng)危險性影響因素指標體系框圖；
[0076] 圖3是本發(fā)明的實施例中城市燃氣管道系統(tǒng)外力破壞影響因素指標體系框圖；
【具體實施方式】：
[0077] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結合某城市燃氣管道 系統(tǒng)為例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。特別說明，此處所描述的具體實例僅僅用W解 釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0078] 步驟一:建立系統(tǒng)危險性評價指標體系。
[0079] W某城市燃氣管道系統(tǒng)為例，通過調(diào)研篩選得到該城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測 指標體系，該城市燃氣管道系統(tǒng)危險性影響因素指標體系，如圖2所示。
[0080] 根據(jù)指標篩選原則，建立該系統(tǒng)危險性評估指標體系，如下表所示。
[0082]
[0083] 步驟二:利用粗糖集理論進行指標權重賦值。
[0084] 由于粗糖集權重賦值法進行計算非常占用篇幅，其每個指標計算方法都一樣，因 此本部分選取指標體系中最重要的、最復雜的外力破壞影響因素二級指標運用粗糖集權重 賦值法進行計算，作為示例，其外力破壞影響因素指標體系如圖3所示。其他項權重計算同 理按照該方法計算。
[0085] (1)建立條件屬性和決策屬性
[0086] 條件屬性C= {C21，C22，C23，C24，C25，C26}=惟道情況，施工情況，地上交通情況，自 然地質(zhì)情況，地面狀況，居民情況}
[0087]決策屬性={:安全等級} = {安全5，較安全4，一般安全3，較危險2，危險1}
[008引 （2)建立決策表
[0089] 請各燃氣公司為條件屬性打分，簡化后的數(shù)據(jù)表見下表。
[0090]
[0091] (3)計算指標的重要度和權重
[0092] 由上述危險性等級對應表及上述屬性重要度計算公式得：
[0093] ,12,13,16,17,18,19,21,23}
[0094]
[0095] 4,15,21,23}
[0096]
[0097] ,12,13,14,15,17,18,19,22,23}
[009引
[0099] 11,12,13,14,15,,16,17,18,19,22,23}
[0100]
[0101] 11,12,13,14,15,,16,17,18,19,22,23}
[0102]
[0103] 11,12,13,14,15,,16,17,18,19,22,23}
[0104]
[0105] 得到：

[0106] 經(jīng)過歸一化處理后，得到：
[0107] 防 1 = 0.22,防 2 = 0.36,防 3 = 0.15,防 4=0.09,防 5 = 0.09,防 6 = 0.09
[0108] (4)指標權重結果匯總
[0109] 同理，可W得到其他各項的權重值，W及每個指標對頂事件發(fā)生的綜合權重，如下 表所示。
[01101

[0112]
[0113] 步驟S:系統(tǒng)危險等級劃分。
[0114] 從燃氣管道運行管理部口收集到管道的運行情況資料，結合評價系統(tǒng)所在的地域 地質(zhì)情況、天氣情況、外力破壞等情況，利用集對分析理論，對一年的情況進行評價，評價每 2個月進行一次。按照現(xiàn)場實際，將評價指標等級分為5級，如下表所示。 「01151
[0116]~為了方{更、直觀地利用數(shù)據(jù)，把上表中各影響因素重新整理按照相應的順序進行' 編號，危險性評價結果如下表所示。
[0"7l
[0118] 步驟四：系統(tǒng)動態(tài)預測分析。
[0119] 根據(jù)SPA與馬爾科夫鏈危險性評價預測模型和上述的危險性評價結果表，計算6次 評價的聯(lián)系度：
[0120] 化（t) = [0.1124,0.2368,0.2553,0.化 71,0.0561]
[0121] ii2(t) = [0.1358,0.2833,0.3371,0.1811,0.0612]
[0122] ii3(t) = [0.1981,0.5355,0.3068,0.0.0981,0.0451]
[0123] ii4(t) = [0.3290,0.2708,0.2245,0.1110,0.0500]
[0124] ii5(t) = [0.1278,0.3728,0.2722,0.1609,0.0520]
[01 巧]ii6(t) = [0.0406,0.2175,0.化 90,0.3600,0.1124]
[01 %] 按照厚今薄古的原則，取每次測評的（0 . Ol50，0.085，0.1400，0.2000，0.2600， 0.300)，則運一年的加權平均聯(lián)系度為：
[0127]
[012 引 因為在 ￡ik=max[0.1523,0.31,0.2688,0.2049,0.0696] =0.2688<0.5
[0129] 所W根據(jù)上述公式(2)計算iisum=3.54,集對勢shKH)>l
[0130] 各月份管道的安全狀態(tài)如下表所示。
[0131]
[0132] 從上表中可W看出，該段管道處于一般安全狀態(tài)，但是在12月份系統(tǒng)有較微弱的 反勢，說明管道系統(tǒng)有些問題需要引起注意。
[0133] 根據(jù)上述公式(4)計算每次的轉(zhuǎn)移矩陣：
[0134]
[0135]
[0136]
[0137]
[013 引
[0139] 按照厚今薄古的方法，每次轉(zhuǎn)移矩陣的權（0.0500，0.1000，0.1800，0.2700， 0.4000)，根據(jù)上述公式(5)則運一年的加權平均矩陣為：
[0140]
[0141] -年后，該系統(tǒng)的聯(lián)系度向量為：
[0142] yi(l) = [0.1108 0.2605 0.2488 0.2499 0.1336]
[0143] 依據(jù)最大聯(lián)系度和集對勢可W判斷知，該系統(tǒng)處于處于一般安全狀態(tài)，但整個系 統(tǒng)偏向較安全狀態(tài)。
[0144] 二年后，該系統(tǒng)的聯(lián)系度向量為：
[0145] ii2(2) = [0.1278 0.2823 0.2488 0.2499 0.1236]
[0146] 依據(jù)最大聯(lián)系度和集對勢可W判斷，該系統(tǒng)處于較安全狀態(tài)，但整個系統(tǒng)偏向較 安全狀態(tài)不明顯。
[0147] 從上述計算結果可W看出，一年、二年該系統(tǒng)狀態(tài)差別不是很明顯，根據(jù)前式，經(jīng) 過一段較長時間的調(diào)整，計算聯(lián)系度。根據(jù)上述公式(6)可得：
[014 引
[0149] 得到a = 0.2413，bl =0.2632，b2 = 0.2089，b3 = 0.2042, C = 0.0 806
[0150] iinT=[0.1516 0.3008 0.2365 0.2341 0.1179]
[0151] iimax = 5,集對勢為近似等于1。
[0152] 對聯(lián)系度和集對勢綜合分析可知，經(jīng)過一段時間的調(diào)整，該系統(tǒng)處于較安全的狀 態(tài)，運與系統(tǒng)本身有關，城市燃氣埋地管道，隨著時間的推移，腐蝕、外力破壞等對的損壞不 是呈線性遞減的，在服役年限的臨界值W后再繼續(xù)服役，那么系統(tǒng)的危險性將不能按照理 論的預測來推算。
【主權項】
1. 一種城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法，其特征在于:包括如下步驟： 步驟一:建立系統(tǒng)危險性評價指標體系，根據(jù)燃氣管理單位對燃氣管網(wǎng)日常管理記錄， 整理影響燃氣管道系統(tǒng)危險性的所有影響因素，在不改變數(shù)據(jù)的分類能力的前提下，將各 屬性值進行離散化處理，建立系統(tǒng)風險評價的指標體系； 步驟二:利用粗糙集理論進行指標權重賦值，首先是構建決策表，在第一步的基礎上形 成一張多維表格，行列分別描述對象和對象的條件屬性，最后一列為決策屬性，然后計算各 個指標權重值，根據(jù)粗糙集理論和決策表可以計算出系統(tǒng)風險評價的指標體系中每個指標 的權重值，以及每個指標對頂事件發(fā)生的綜合權重； 步驟三:系統(tǒng)危險等級劃分，根據(jù)系統(tǒng)的實際情況，結合集對分析理論，對系統(tǒng)危險等 級進行劃分； 步驟四：系統(tǒng)動態(tài)預測分析，基于SPA與馬爾科夫鏈危險性評價預測模型，求得系統(tǒng)危 險性級別的穩(wěn)態(tài)聯(lián)系度和集對勢，對系統(tǒng)進行動態(tài)預測分析。2. 如權利要求1所述城市燃氣管道系統(tǒng)危險性預測評價方法，其特征在于:所述步驟二 中的指標權重賦值計算過程如下： (1) 建立條件屬性和決策屬性； (2) 建立決策表； (3) 計算指標的重要度和權重； (4) 指標權重結果匯總。
【文檔編號】G06Q50/06GK106022596SQ201610324025
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】亢永, 李陽, 呂鵬飛, 遲姚玲, 高建村, 龐磊, 高盼軍
【申請人】北京石油化工學院