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城市燃气管道风险评估系统设计与应用(硕士论文)

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摘要
燃气管道输送的是危险程度很高的易燃易爆介质,一旦发生事故,对社会和人民生活产生巨大的影响。常规的措施难以确保燃气管道的长期安全运行,需要寻求一种更好的技术措施来更好的管理燃气管道系统,有效地防止管道事故。风险评估系统被引入到燃气管道管理中。
本文详细介绍了风险评估的方法,针对管道传输的特点,尤其是郑州市城市燃气管道的特点,详细分析了燃气管道输送中的各种因素及失效风险,然后综合上海市北燃气公司的实际情况,用层次分析法构造了基于GIS的燃气管道风险评估系统的基本模型,并进行了改进和优化。在此基础上,开发了城市燃气管道风险评估系统。
本文以郑州市某燃气公司记录中的数据子集作为应用案例来验证我们的系统,并将实验结果和实际情况进行了比较。实验表明,系统较为有效,能够对燃气管道安全运行提供辅助决策,降低管道事故的发生率,减少日常维护工作量。
 
 
关键词:燃气管道,风险评估系统,GIS,层次分析法
ABSTRACT
The gas pipeline is used to transport the flammable and explosive media. Thus once accidents happen, vast loss of life and wealth will be caused. However, the conventional measures cannot assure the long-term safety operation of the gas pipeline. We need better technical measures to manage the gas pipeline system and prevent the pipeline accidents. Hence, the risk evaluation system is introduced into the management of the gas pipeline.
The risk evaluation method is introduced in this thesis. According to the characteristics of the gas pipeline, especially that of the Shanghai city gas pipeline, this thesis analyzes in detail all kinds of factors and risk of failure during the transportation of gas via Gas Pipeline. Aiming at the actual circumstances of North Shanghai Gas Company, using the Analytic Hierarchy Process method, we construct the basic model of the GIS-based risk evaluation system for the gas pipeline , then improve and optimize it. Based on this model, we develop the risk evaluation system of the city gas pipeline.
The data sets from the North Shanghai Gas Company are used to verify our system. The experimental results are compared with the practical application results. It shows that the system is more effective and can provide guidance on the safe operation of the gas pipeline. Thus the system can help to reduce the incidence of the gas pipeline accidents and the workload of routine maintenance.
 
 
Key Words: Gas pipeline, Risk evaluation system, GIS, Analytic Hierarchy Process (AHP)
目录
第1章 引言. 1
1.1 城市燃气管道风险评估系统概述. 1
1.2 GIS的应用发展. 2
1.3 国内外风险评估系统现状. 3
1.4 本课题的研究目的和现实价值. 5
1.5 本文的组织结构. 5
第2章 风险评估方法. 7
2.1 风险和风险评估的概念. 7
2.2 基于知识的评估法. 7
2.3 定性分析法. 8
2.3.1故障模与影响分析法(FMEAC法). 8
2.3.2故障树分析法(FTA法). 10
2.3.3 定性评估法小结. 11
2.4 定量分析法. 12
2.4.1马尔可夫预测法. 13
2.4.2模拟仿真法. 13
2.4.3 排队论方法. 14
2.4.4 定量评估法小结. 14
2.5 综合评估法. 15
2.6 本章小结. 15
第3章 城市燃气管道风险评估的特点. 16
3.1 管道传输的分类. 16
3.2 管道传输的特点. 17
3.3 城市燃气管道传输的特点. 18
3.4 上海市燃气管道的特点. 19
3.5 基于GIS的风险评估系统的引入. 20
3.6 上海市燃气管道的风险评估需求. 21
3.7 本章小结. 22
第4章 城市燃气管道风险评估的关键要素. 23
4.1 城市燃气管道的风险评价及管道分段. 23
4.2 燃气管道失效的基本因素. 24
4.3 燃气管道属性的风险因素及评价标准. 25
4.4 本章小结. 28
第5章  城市燃气管道风险评估系统模型. 29
5.1 层次分析法. 29
5.1.1 层次分析法的基本原理. 29
5.1.2 递阶层次结构的建立. 30
5.1.3 构造两两判断矩阵. 31
5.1.4 层次单排序及一致性检验. 32
5.1.5 层次总排序及一致性检验. 36
5.2 用层次分析法建立数学模型. 37
5.2.1建立管道风险的递阶层次结构. 37
5.2.2 构造两两判断矩阵. 39
5.2.3 权重的计算及结果. 39
5.3  风险评估模型的建立和优化. 40
5.3.1 建立风险评估的基本模型. 40
5.3.2  风险评估模型的初步调整. 41
5.3.2.1 泄漏记录调整... 41
5.3.2.2 环境风险评价... 41
5.3.3 燃气管道风险评估模型的最终确定. 42
5.3.4 燃气管道风险评估模型的风险因素及评分标准. 44
5.3.4.1外力损害因素(占总因素的25%) (75分) 44
5.3.4.2设计因素(占总因素的50%)(150分)... 46
5.3.4.3腐蚀因素(占总因素的20%)(60分)... 48
5.3.4.4人为因素(占总因素的5%)(15分)... 53
5.3.4.5 四大因素评分汇总表... 55
5.3.5事故严重性调整(0~10%) 56
5.3.6泄漏记录调整(0~10%) 57
5.3.7动态管理. 58
5. 4 本章小结. 59
第6章 城市燃气管道风险评估系统的实现. 60
6.1 城市燃气管道风险评估系统简介. 60
6.2 城市燃气管道风险评估系统的目标. 60
6.3 城市燃气管道风险评估系统的设计及实现. 61
6.3.1 城市燃气管道风险评估系统的功能模块. 61
6.3.2 系统数据库的数据字段. 62
6.3.3 风险等级计算. 64
6.3.4 实验数据评估结果及分析. 66
6.4 评估建议. 71
第7章 总结与展望. 72
7.1总结. 72
7.2 存在的问题及进一步工作的方向. 72
致谢. 74
参考文献. 75
个人简历  在读期间发表的学术论文与研究成果. 77
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