城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿谰C合評(píng)估軟件開發(fā)

摘要：基于模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)矩陣、超標(biāo)缺陷安全評(píng)定、剩余強(qiáng)度評(píng)估等理論，借助面向?qū)ο笥?jì)算機(jī)編程技術(shù)平臺(tái)開發(fā)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿谰C合評(píng)估軟件。軟件具備開展中壓鋼管/PE管模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、中壓老舊鋼管老化評(píng)估、小區(qū)庭院鋼管/PE管/立管老化評(píng)估等功能。運(yùn)用軟件對(duì)某小區(qū)庭院鋼管開展老化評(píng)估，得到庭院鋼管老化綜合評(píng)估等級(jí)為3級(jí)。該軟件的開發(fā)為城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿廊粘９芾?整治評(píng)估、中壓老舊鋼管老化評(píng)估和小區(qū)庭院燃?xì)夤艿览匣u(píng)估提供了一個(gè)有效工具。

關(guān)鍵詞：燃?xì)夤艿溃荒：L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；超標(biāo)缺陷安全評(píng)定；小區(qū)庭院；老化評(píng)估

Fuzzy Comprehensive Evaluation Software for Urban Steel / Polyethylene （PE） Buried Gas Pipeline

XIE Liwan

（ Fujian Boiler and Pressure Vessel Inspection "Institute，F(xiàn)uzhou 350008， Fujian， China ）

Abstract： Based on theories including fuzzy risk assessment， risk matrix， safety assessment of excessive defects， and residual strength assessment， a comprehensive evaluation software for urban gas pipelines was developed using an object-oriented computer programming "platform. The software includes functions such as conducting fuzzy risk assessment for medium-pressure steel pipes/PE pipes， aging assessment for medium pressure steel pipes， and aging assessment for courtyard steel pipes/PE pipes/vertical pipes in residential areas. A comprehensive evaluation level of 3 for the aging of the steel pipes in the courtyard was obtained by using software to conduct an aging assessment on the steel pipes in a courtyard of a certain residential area. The development of this software provides an effective tool for daily management/renovation evaluation of urban gas pipelines， aging evaluation of medium pressure steel pipelines， and aging evaluation of gas pipelines in residential courtyards.

Key Words： Gas pipeline; Fuzzy risk evaluation; Safety assessment of excessive defects; Residential courtyard; Aging assessment

0 引言

隨著城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿朗褂媚晗薜脑黾?，燃?xì)夤艿酪虿馁|(zhì)老化、腐蝕、第三方破壞、自然災(zāi)害和誤操作等因素，管道爆管、腐蝕、泄漏、爆炸等事故呈不斷上升趨勢，且越來越多在用燃?xì)夤艿酪堰M(jìn)入“老齡期”[1]。市政中壓燃?xì)夤艿?、小區(qū)庭院燃?xì)夤艿赖陌踩褂脝栴}已經(jīng)引起各監(jiān)管部門的高度重視。國家在2022年相繼發(fā)布了《國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)城市燃?xì)夤艿赖壤匣赂脑鞂?shí)施方案（2022-2025年）的通知》《關(guān)于印發(fā)城市燃?xì)夤艿览匣u(píng)估工作指南的通知》文件，要求加快開展城市燃?xì)夤艿览匣赂脑旃ぷ?，徹底消除安全隱患[2-4]。各政府部門、燃?xì)馄髽I(yè)開展燃?xì)夤艿廊粘９芾盹L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、老化評(píng)估的需求越來越迫切，研究風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、老化評(píng)估方法和開發(fā)相應(yīng)軟件具有重要意義，旨在為燃?xì)馄髽I(yè)提供評(píng)估結(jié)果，指導(dǎo)燃?xì)馄髽I(yè)采取有針對(duì)性措施進(jìn)行維修維護(hù)或改造，避免“一刀切”改造造成資源浪費(fèi)。

文中構(gòu)建中壓鋼管/PE管模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、中壓老舊鋼管老化評(píng)估和小區(qū)庭院鋼管/PE管/立管老化評(píng)估體系，收集整理管道基本參數(shù)、環(huán)境信息、運(yùn)行信息、檢驗(yàn)檢測信息等數(shù)據(jù)，利用單機(jī)型數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立燃?xì)夤艿佬畔?shù)據(jù)庫，應(yīng)用面向?qū)ο笥?jì)算機(jī)編程技術(shù)平臺(tái)開發(fā)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿谰C合評(píng)估軟件。

1 軟件的整體框架

城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿谰C合評(píng)估軟件的整體框架如圖1所示，從內(nèi)到外依次是管道信息數(shù)據(jù)層、應(yīng)用模塊層與系統(tǒng)集成層三個(gè)層次。

管道信息數(shù)據(jù)層主要包括基本參數(shù)、環(huán)境信息、運(yùn)行信息、檢驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)、開挖驗(yàn)證數(shù)據(jù)、評(píng)估信息、專家信息等數(shù)據(jù)。

應(yīng)用模塊層主要分為六大模塊：中壓鋼管模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊、中壓PE管模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊、中壓老舊鋼管老化評(píng)估模塊、小區(qū)庭院鋼管老化評(píng)估模塊、小區(qū)庭院PE管老化評(píng)估模塊、小區(qū)庭院立管老化評(píng)估模塊。

系統(tǒng)集成層是將管道六大模塊進(jìn)行全面集成，用來開展管道日常管理/整治評(píng)估、老化評(píng)估，確定管道的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，進(jìn)而有針對(duì)性地對(duì)風(fēng)險(xiǎn)高的燃?xì)夤艿肋M(jìn)行監(jiān)控或改造。

2 軟件的工作流程

2.1 中壓鋼管/PE管模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程

中壓鋼管/PE管模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估包括失效因素評(píng)估、失效后果因素評(píng)估和綜合評(píng)估，通過計(jì)算失效可能性和失效后果值綜合評(píng)估判斷管道的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)[5-7]，如圖2所示。

2.2 中壓老舊鋼管老化評(píng)估流程

中壓老舊鋼管老化評(píng)估包括管道本體評(píng)估、腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和老化綜合評(píng)估，通過對(duì)管道腐蝕風(fēng)險(xiǎn)、管道本體情況進(jìn)行綜合評(píng)估得到管道的老化評(píng)估等級(jí)[8-11]，如圖3所示。

2.3 小區(qū)庭院鋼管/PE管/立管老化評(píng)估流程

小區(qū)庭院鋼管/PE管/立管老化評(píng)估包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全狀況等級(jí)評(píng)估和老化綜合評(píng)估，通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)和安全狀況等級(jí)綜合評(píng)判管道老化評(píng)估等級(jí)[12-16]，如圖4所示。

3 軟件的功能設(shè)計(jì)

3.1 中壓鋼管/PE管模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估功能

模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊包括風(fēng)險(xiǎn)因素模糊評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重確定和模糊綜合評(píng)估三個(gè)子模塊。風(fēng)險(xiǎn)因素模糊評(píng)估子模塊和風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重確定子模塊都包括腐蝕因素、第三方破壞、設(shè)計(jì)因素、誤操作因素、檢測因素及失效后果因素6個(gè)輸入界面。用戶通過復(fù)選框選擇各個(gè)因素的評(píng)估等級(jí)。在風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重確定子模塊，用戶可以修改各個(gè)因素權(quán)重。用戶通過模糊綜合評(píng)估子模塊直觀查看風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，同時(shí)可將結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中，如圖5～7所示。

x3.2 中壓老舊鋼管老化評(píng)估功能

中壓老舊鋼管老化評(píng)估包括管道本體評(píng)估、腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和老化綜合評(píng)估，如圖8～10所示。管道本體評(píng)估包括耐壓強(qiáng)度校核、應(yīng)力分析校核、剩余強(qiáng)度評(píng)估、超標(biāo)缺陷安全評(píng)定、剩余壽命預(yù)測等5個(gè)方面的評(píng)估，得到管道本體安全狀況等級(jí)。

腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要開展失效因素評(píng)估和失效后果因素評(píng)估，得到腐蝕風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

3.3 小區(qū)庭院鋼管/PE管/立管老化評(píng)估功能

小區(qū)庭院鋼管/PE管/立管老化評(píng)估包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全狀況等級(jí)評(píng)估和老化綜合評(píng)估，如圖11～13所示。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要從使用年限、宏觀檢查、敷設(shè)環(huán)境調(diào)查、安全管理等方面開展評(píng)估得到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)；安全狀況等級(jí)評(píng)估主要從管道位置或者結(jié)構(gòu)評(píng)級(jí)、管道組成件的材質(zhì)評(píng)級(jí)、裂紋評(píng)級(jí)等方面進(jìn)行評(píng)級(jí)。

4 軟件應(yīng)用實(shí)例

為了驗(yàn)證城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿谰C合評(píng)估軟件的有效性，選取某燃?xì)夤灸承^(qū)庭院鋼管開展老化評(píng)估。

首先整理分析庭院鋼管設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)等日常管理資料和現(xiàn)場勘測資料：該鋼管全長240.4m，除未見無損檢測資料外，設(shè)計(jì)資料、竣工圖紙、安裝資料、運(yùn)行維護(hù)資料基本齊全，資料審查發(fā)現(xiàn)管道實(shí)際長度、規(guī)格與臺(tái)賬不符1處；現(xiàn)場勘測發(fā)現(xiàn)管道占?jí)?處、埋深不足10處、泄漏1處、管道出土端無套管22處、外防腐層破損點(diǎn)2個(gè)（其中開挖驗(yàn)證1個(gè)，破損處管體腐蝕深度為0.2～2.0mm）等問題，基本參數(shù)見表1。

其次，運(yùn)用城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿谰C合評(píng)估軟件的小區(qū)庭院鋼管老化評(píng)估模塊開展評(píng)估，評(píng)估結(jié)果見表2，評(píng)估界面如圖14～15所示。通過分析計(jì)算可得管道風(fēng)險(xiǎn)得分為55分，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)為中高風(fēng)險(xiǎn)，安全狀況評(píng)級(jí)為3級(jí)，老化綜合評(píng)估等級(jí)為3級(jí)，建議限期進(jìn)行改造。

5 結(jié)論

1）根據(jù)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿腊踩\(yùn)行對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和設(shè)計(jì)軟件的需要，開發(fā)了城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿谰C合評(píng)估軟件。軟件采用參數(shù)化、模塊化的設(shè)計(jì)思路，借助面向?qū)ο笥?jì)算機(jī)編程技術(shù)平臺(tái)對(duì)模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、老化評(píng)估等過程進(jìn)行程序化編程。

2）軟件包括中壓鋼管模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊、中壓PE管模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊、中壓老舊鋼管老化評(píng)估模塊、小區(qū)庭院鋼管老化評(píng)估模塊、小區(qū)庭院PE管老化評(píng)估模塊、小區(qū)庭院立管老化評(píng)估模塊等。

3）利用所開發(fā)的城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿谰C合評(píng)估軟件對(duì)某燃?xì)夤灸承^(qū)庭院鋼管開展老化評(píng)估，結(jié)果表明，管道風(fēng)險(xiǎn)得分為55分，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)為中高風(fēng)險(xiǎn)，安全狀況評(píng)級(jí)為3級(jí)，老化綜合評(píng)估等級(jí)為3級(jí)，建議限期進(jìn)行改造。城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿谰C合評(píng)估軟件實(shí)用性較強(qiáng)，可為城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿廊粘９芾?整治評(píng)估、中壓鋼質(zhì)管道老化評(píng)估和小區(qū)庭院燃?xì)夤艿览匣u(píng)估提供快速應(yīng)用工具。

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