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大数据技术在城市燃气管道事故防控中的应用

发表时间：2021/6/16 来源：《建筑科技》2021年5月上作者：孙国锋

[导读] 近年来，社会进步迅速，我国的城市化建设的发展也有了进步。城市地下燃气管道组成结构复杂、服役寿命较长，且易受到违章占压、腐蚀、外力破坏等因素的影响，存在极大的安全隐患，严重威胁城市的公共安全。传统的地下管道事故防控技术已无法满足日益增长的安全需求，将管道事故防控与前沿信息技术相结合已成为当前的研究热点。

天津市滨海新区中国石化天然气分公司华北天然气销售中心孙国锋 300457

摘要：近年来，社会进步迅速，我国的城市化建设的发展也有了进步。城市地下燃气管道组成结构复杂、服役寿命较长，且易受到违章占压、腐蚀、外力破坏等因素的影响，存在极大的安全隐患，严重威胁城市的公共安全。传统的地下管道事故防控技术已无法满足日益增长的安全需求，将管道事故防控与前沿信息技术相结合已成为当前的研究热点。总结地下燃气管道事故防控技术研究现状，将大数据技术应用于地下燃气管道事故防控（包括监测布点、风险评估、风险预警与突发事故应急决策）之中，对大数据技术在管道事故防控中的应用难点及解决措施进行综述，以期为中国地下管道事故防控向信息化、智能化方向发展提供参考。
关键词：大数据技术；城市燃气管道；事故防控；应用
        引言
        近年来随着我国城市化进程的加快，城市人口激增，加快了城市天然气管道的铺设，大部分城市已形成了密集的天然气管道网。影响燃气管道安全的因素有很多:首先是城市天然气管网的复杂性和密集性;其次，城市建设中的一些不合理规划和现有管道老龄化现象突出;此外，由于燃气本身极易扩散，又属于易燃易爆物质，且爆炸下限低，一旦发生泄漏，极有可能形成火灾、爆炸事故。因此，城市燃气管网的风险评价研究引起了广大科研工作者的重视。
        1城市地下燃气管道事故防控技术研究现状
        城市地下燃气管道的事故防控包括事故风险评估、事故预警、事故应急处置三部分，国内外学者在事故防控技术的研究上已取得大量的成果。其中燃气管道的风险管理已由传统的定性化向定量化发展，地下管道事故防控与地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）、物联网、大数据技术的联系也日益密切。针对在应急救援中单目标和一对一的资源分配方法难以有效解决应急救援中资源分配的问题，提出可利用线性规划方法得到更符合实际救援需求的资源分配方案，并采用动态规划思想中的多阶段资源分配方式建立新的应急救援资源分配模型，通过组合救援资源及对多个目标的比重进行调整，可减少救援任务的执行时间，增强救援资源的能力，解决了应急救援中救援任务和救援资源的动态性问题。
        2风险评价方法
        2.1基本步骤
        根据国内外文献和工程经验总结，管道风险评价方法是将事故后果和概率结合，直观量化风险等级。管道风险评价的方法很多，各有优缺点，但是其基本步骤可以总结如下:1)定义系统和范围，辨识危险源，并用可以量化的指标描述;2)确定事故风险指标的计算公式，进行事故情景概率和事故情景后果的综合计算;3)根据具体情况，如天气、地理位置、周围建筑，进行风险系数修正，综合计算事故风险值;4)根据风险的大小和社会可接受程度划分风险等级，采取适当的措施减少风险，直至风险达到可接受范围。
        2.2重要事故风险指标计算
        事故后果风险指标计算是风险评价基本步骤中的重点，这里以城镇燃气管道为案例进一步具体说明。城市燃气管道的重要事故包括燃烧(射流火、闪火)，爆炸(受限空间爆炸和开敞空间爆炸)等。事故的概率一般通过历史数据法或者专家权重评分的方式进行确定，这里不再赘述。而事故后果的风险指标一般通过实验或者软件计算获得。这里以某城镇埋地燃气管道为例，利用Phast软件模拟计算开敞空间，常温常压下的重要事故后果的伤害面积。现有某城镇埋地燃气管道，已知该管道总长800m，压力级制为中压A，管径200mm，埋地深度0．8m，周围环境为开敞空间，常温常压，风速1．5m/s。该地区由于监管良好，建立了该管段的历史数据库，结合地方燃气行业专家的评估，可以初步得到管道事故后果的发生概率，以方便后续综合风险计算。

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        3对城市燃气管道安装技术的相关分析
        3.1燃气管道的安装穿越技术
        在进行城市燃气管道安装的过程中，会有着较多的因素影响，比如在施工的时候需要考虑到穿越一些特殊的地形条件，穿越道路或者是河流等等，怎样处理这些问题，成为了相关施工部门考虑的重点。由于城市的交通较为繁忙，如果在进行管道安装的时候影响到交通运行，最终会使得人们的生活质量因此下降，市政部门也很难允许燃气管道的安装占用交通道路，在这种情况下，施工单位需要有效的使用燃气管道安装穿越技术，在最大的程度上发挥出其技术优势。相关的施工部门需要协调各个单位，做好相对应的沟通，制定最为合理的施工设计方案，一般来说需要结合实际的施工现场情况，来使用定向钻法、顶管法等技术方法，而且也需要有对于非开挖定向钻技术的运用，该技术可以在实际的施工环节不需要开挖沟渠，施工的效率非常高，会在最大的程度上防止施工过程中影响到城市居民的生活以及交通，降低施工成本的投入，是燃气管道的安装穿越技术的主要技术方法构成。
        3.2燃气引入管技术
        对于城市燃气管道的安装来说，其一般都会有把室外的燃气管道与室内的燃气管道进行连接的步骤，在这个步骤之中，就需要使用燃气引入管技术来完成相关的工作，经常使用的燃气引入管方法有两种，第一种是地上引入法，第二种是地下引入法。在地上引入方法中，主要是把燃气引入管放在地上，燃气管道在建筑外墙区域铺设，在外墙的表面选取适合的地面高度，把它引入到建筑物的内部，而且在地上引入方法中，还可以细分出两个种类，一个是低位管，一个是高位管。对于地上引入管法来说，其优点是不用在地面进行开挖施工，但是其劣势是管道比较容易受到破坏，因此在进行相关的施工操作的时候，要对于燃气管道进行保护。在地下引入法中，其适用的施工条件范围较小，因为该方法虽然有着一定的隐蔽性，但是不利于城市燃气管道的检测维护。地下引入法是经过建筑物内的厨房燃气管道引入，在地下相距地上0.5m的位置安装清洁口，同样需要在燃气引入管外部设置一层保护层。
        4大数据技术在地下管道事故防控中的应用难点
        中国的管道信息化管理应用时间较短，技术研究也较为落后，大数据的应用存在一定障碍，其主要原因有：①基础数据获取受限。目前中国管道的设计、施工等资料多为二维图纸，且某些管道建设年限较长，基础资料存在缺损；同时，可能存在施工时更改施工线路但未及时更新资料存档等情况，导致管道的具体位置、走向等基础资料获取困难。此外，管道的历史数据也存在事故状态不明、事故原因不清、记录不全等问题，进一步增加了管道基础数据集成的难度。②大数据获取、传输、集成技术不成熟。目前，中国现有的监测设备不能满足各类管道参数的获取需求，且由于中国尚未对监测传感器制定数据标准，使得不同类型传感器所获取数据的传输与集成存在困难。用于事故防控的大数据多数为半结构化与非结构化数据，数据格式复杂，这类数据的存储对大数据降噪、过滤、聚类存储技术的研究有着极高的要求。③大数据价值挖掘技术不成熟。大数据的价值体现在事故特征、参数、发生规律等与大数据间的相关性展示之中。目前的数据库技术对半结构化与非结构化数据的预处理能力较弱，暂不能实现数据的快速标准化，导致事故防控分析的实时性不强。同时，大数据本身对所发现的规律不具有解释能力，从繁杂的大数据中分析得出某些错误规律是较容易发生的，如何构建正确的大数据价值挖掘模型是大数据应用的难点。④大数据共享平台建设不成熟。在城市地下燃气管道的管理过程中，不同的数据归属于不同的企业或部门，某些数据还存在产权部门化现象，这对数据的共享造成了困难。
        结语
        我国的风险评价体系起步较晚，是在国外风险评价体系的基础上提出的。实际上不同的国家和地区的风险标准是有差异的，例如针对地震频发、周围有危险建筑的高风险地区的燃气管道等。因此建立适应我国国情的科学、规范、系统的风险评价方法是目前亟待解决的问题。
参考文献
［1］黄小美，李百战，彭世尼，等．基于层次分析和模糊综合评判的管道风险评价［J］．煤气与热力，2008(2):13-18．