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城市燃气系统危险性的模糊综合评价

作者:张光林 吴云涛 白瑞 魏连海  
评论: 更新日期:2012年09月10日
基本原则是危险性越低,即安全性越高,则分数越高,等级越低。
在根据表3所列出的数据进行评价时,遵循了由内向外的原则,首先计算第一个指标“设备固有安全性”,其子层又分为5个指标,其样本集的指标特征值矩阵(xij)和权重矩阵(wij)各有5个,见表3,而其中的指标标准特征值矩阵统一采用如下形式:
   
则指标标准特征值相对隶属度矩阵为:
 
3 沈阳燃气公司系统危险性评价指标量化表

 

指标一
权重
指标二
权重
特征值
设备固有安全性
0.62
安全距离
0.39
0.57
安全装置
0.17
0.56
保护措施
0.09
0.68
设备承受的安全压力
0.27
0.72
电器系统安全性能
0.08
0.62
环境因素
0.15
雷电
0.18
0.63
气候及地震影响
0.07
0.41
静电
0.11
0.75
特殊环境
0.64
0.39
指标一
权重
指标二
权重
指标三
权重
特征值
综合安全管理
0.23
规章制度的建立与执行
0.32
管理制度
0.47
0.60
登记建档制度
0.08
0.61
操作制度
0.17
0.68
规章制度的执行
0.28
0.64
职工素质
0.20
安全知识掌握情况
0.53
0.62
教育培训情况
0.29
0.60
技措知识情况
0.18
0.64
应急预案
0.16
应急预案内容
0.49
0.65
应急装备情况
0.31
0.63
演练情况
0.20
0.54
安全检查
0.32
定期检查
0.53
0.62
突击检查
0.18
0.60
特殊检查
0.29
0.62
    首先.对“设备固有安全性”进行处理,将上述的各类数据代入模糊模式识别模型中进行计算,得出样本集“设备固有安全性”对模糊概念“安全”的各级相对隶属度向量(μ,hj)为:μ1=[O O.43 0.57 0 0]
    该项指标的级别特征值为:
    H1=9×O+7×O.43+5×0.57+0+0=5.9
    对照表4可知,“设备固有安全性”这一指标应属于较安全级,即处于较好的级别,但考虑到安全本身的模糊性,仅仅给出一个确定的值5.9是不够的,还要对该数据做进一步处理,使其能够给出一个区间来。得出“设备固有安全性”这一指标的安全等级特征量区间为:HμA=[HH]=[5.4,6.4],此即为“设备固有安全性”这一项指标的最终评判结果,其含义为:“设备固有安全性”这一指标的最坏情况为5.4,属于三级领域;最好情况为6.4,属于二级领域,它的模糊中值为5.9,因此我们就可以确切地认为,该项指标介于“较安全”与“安全性一般”等级之间,偏向于“安全性一般”。
    其次,对于“环境因素”,同样得到其对模糊概念“安全”的各级相对隶属度向量(μhj)为:
    μ2=[O 0.07 0.65 0.28 0]
    该项指标的级别特征值为:
    H2=9×0+7×0.07+5×0.65+3×0.28+0=4.6
    其安全等级特征量区间为:
    HμA=[HH]=[4.1,5.1],此即为“环境因素”这一项指标的最终评判结果,对照表4。我们就可以确切地认为。该项指标属于“安全性一般”等级。
最后,对于“综合安全管理”,可以得到其对模糊概念“安全”的各级相对隶属度矩阵(μhj)为:
 
    矩阵μ3当中4个行向量分别是“综合安全管理”下的4个子指标对模糊概念“安全”的各级相对隶属度,其相应的权重矩阵为:
    W=[0.32 0.20 0.19 0.32]
    在考虑了子指标的权重后,可以得出“综合安全管理”这一整体指标的隶属度向量μ3′为:
    μ3′=W·μ3=[0 0.33 0.65 O.02 0]
经过上面的数据处理,就可以对整个系统进行全面评价,则系统最终的相对隶属度矩阵为:
 
三个一级指标所对应的权重矩阵为:
W=[0.62 0.15 0.23]
可得整个系统安全状态的隶属度矩阵D为:
D=W·μ=[O 0.35 0.60 0.05 0]
    则级别特征值为:
    H=9×0+7×0.35+5×0.60+3×0.05+0=5.6
    得出[H,H]=[5.1,6.1]。整体来说,本次所评价的沈阳燃气公司总体安全状态的最坏指标为5.1,属于三级领域;最好指标为6.1,属于二级领域;它的模糊中值为5.6。最终我们就可以确切地认为,该系统介于“较安全”与“安全性一般”等级之间,偏向于“安全性一般”。可以得出该燃气公司系统危险等级为“较安全”的可能性为π1=2.6%,为“安全性一般”的可能性为π2=97.4%。
总的评价结果及模糊熵值如表5所示。
5 沈阳燃气公司系统危险性评价结果

 

评价内容
隶属度向量
模糊特征量区间
模糊中值
模糊熵
设备固有安全性
0
0.43
0.57
0
0
[5.4,6.4]
5.9
0.5
环境因素
0
0.07
0.65
0.28
0
[4.1,5.1]
4.6
0.6
规章制度的建立与执行
0
0.44
0.56
0
0
[5.4,6.4]
5.9
0.6
职工素质
0
0.41
0.59
0
0
[5.3,6.3]
5.8
0.5
应急预案
0
0.57
0.43
0
0
[5.6,6.6]
6.1
0.5
安全检查
0
0.07
0.88
0.05
0
[4.8,5.3]
5.0
0.3
综合安全管理
0
0.33
0.65
0.02
0
[5.2,6.1]
5.6
0.5
    表5可见。基于模糊模式识别的城市燃气系统危险性评价方法可实现安全等级隶属度向量的离散化,且评价结果的模糊熵很小,亦即其不确定性很小,评价的可靠性更高。
    通过上述评价,可以看出沈阳燃气公司的安全现状趋向于一般,又属于略微较好的等级,这与该公司的现有安全现状基本符合。
3 沈阳燃气公司存在问题及控制措施
3.1 存在问题
    沈阳燃气公司存在的问题主要有以下几个方面:
    (1) 有些设备、管道老化,由于现有资金不足,无力进行改造。
    (2) 在役管线采用铸铁管材,可以有效地防止外腐蚀,但燃气中含有一定的水分或其他杂质,对管道产生腐蚀,因而防止内腐蚀问题不易解决。
    (3) 管道接口多采用水泥封接口,容易造成接口泄漏问题,据调查现有燃气泄漏事故中的80%~90%是由于接口泄漏造成的。埋地管线由于土封使得燃气泄漏时不易被发现。
    (4) 有些市政相关井室封堵,但由于管理的问题而没有废除,或管线与井室的安全距离不足,造成泄漏的燃气通过井室扩散出来,遇明火或其它放散的火花发生火灾爆炸。
    (5) 沈阳冬天气候寒冷。土壤冻结深度深达1.2m;这样春天气温升高后,土壤融化解冻时,造成原土层破坏,使地壳、地压发生变化,容易使管线遭到破坏。
    (6) 由于城市的不断建设改造。有些工程为了施工的方便,使供水管线、供热管线、通信电缆管线占压燃气管线,造成管线占压事故频繁。
3.2 控制措施
    通过上述对沈阳燃气股份有限公司危险性评价及现存问题的分析,可以使企业能了解自身存在的安全隐患以及安全防范措施的不足;同时作为安全监察部门也可根据定量的结论,更好地实施宏观监察管理。最终达到控制燃气事故的目的。根据上述分析,现提出如下建议和控制措施:
    (1) 对老化的设备和管道应尽快更换;
    (2) 提高燃气质量,以减小燃气中水分或其它杂质对管道的腐蚀;
    (3) 设计阶段应尽量采用可靠度高的设计方案;
    (4) 收集并保管好完整的设计和施工资料。制定完善的系统运行管理规章制度。并严格执行;
    (5) 管道以埋地敷设为主,尽量减少管道在空中敷设的长度:架空管道采用可靠度高的支、吊架设计方案;
    (6) 设备设施及管材的到货质量应符合设计和规范的要求;
    (7) 严格保证施工质量,特别是管道的运输、组装和防腐等安装工序;
    (8) 各种运行参数的记录应真实、详尽;各种故障应有详细的描述,制定重点的管理目标。实现系统的动态管理;
    (9) 做好输气管道和天然气安全知识的宣传教育工作;
    (10) 进一步普及使用先进的管道检测技术及有效的分析软件。
    总之,只要采取综合的安全管理措施,加强安全知识(技术)培训,加强岗位安全责任制和操作规程教育,杜绝违章违纪现象,在改进完善现有安全装置的同时,积极引进先进的安全防护装置,可以最大限度地杜绝燃气公司事故的发生。
4 结论
    通过以沈阳燃气公司为例,采用多层系统危险性模糊模式识别评价模型对沈阳燃气安全管理现状进行评价。能够较准确的分析评价沈阳燃气的安全管理现状,分析存在问题,从而提出合理的建议。
参考文献
1 陈宝智.系统安全工程[M].沈阳:东北大学出版社,1999,1-171
2 陈宝智.安全原理[M].沈阳:东北大学出版社,1993,1-30
3 伍良.城镇燃气事故风险评价研究.[学位论文].福州:福州大学.2001
4 张琳.城市燃气管网安全 研究.[学位论文].上海:同济大学.2006
5 许开立.系统危险性的模糊评价[D],沈阳:东北大学,1999
6 陈守煜.系统模糊决策理论与应用[M],大连:大连理工大学出版社.1994.87-289
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