CN108345976A - 一种长输油气管道动态风险评估方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种长输油气管道动态风险评估方法及装置。所述方法包括：实时获取管道风险评估因素数据得到实时风险评估因素集并进行分段；根据各项风险失效概率因素的指标数据值以及风险指标评分方法确定各项风险失效概率因素的指标分值；利用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重；根据所述风险失效概率动态集成权重、各项风险失效概率因素的指标分值计算长输管道风险失效概率；根据风险失效后果因素的指标数据值以及风险指标评分方法计算风险失效后果；根据长输管道风险失效概率和风险失效后果计算管道风险评估值以及风险等级。本发明提高了不同分段的风险评估的准确性、客观性和合理性。
Description
技术领域
本发明涉及管网安全与测量技术领域，尤其涉及一种长输油气管道动态风险评估方法及装置。
背景技术
随着我国长输油气管道的大量敷设和运行时间的延长，管道事故时有发生，加之管道沿线经过人口密集区、环境敏感区、基础设施区等高后果区区域，一旦发生失效泄漏有可能引发火灾、爆炸、中毒等重大事故，造成严重的人员伤亡、环境破坏和经济损失，社会影响巨大。加之，石油天然气的易燃易爆和具有毒性等特征，管道运输安全日益受到关注。
为提高运输的安全性与可靠性，对长输油气管道进行风险管理非常有必要。风险管理是现代安全管理的核心，通过定性或定量的风险评价，进行风险识别，按风险程度排序，确定重大风险的性质并定位，寻求降低风险的措施，在有效分配资源的前提下，将风险降低到可以接受的水平。
现有技术中有埋地油气管道风险评估方法，确定管道风险评估因素集，包括第三方破坏、腐蚀、设计因素、设备及操作不当四大类因素；采用熵权法和组合层次分析法计算管道风险因素权重，并建立模糊综合评估模型对埋地油气管道风险进行评估。还有现有技术根据管道的工程资料确定因素集，包括第三方破坏、腐蚀、设计、操作不当四大类因素；采用层次分析法确定各级因素指标权重矩阵，采用模糊综合评价法得到单因素风险评价结果，采用隶属度模糊中值原则求相对状态特征值，综合评估事故因子的指标权重。
在实现本发明方案的过程中，发明人发现：上述管道风险都是静态风险，而实际风险是随着管道完整性管理数据库中影响风险的数据更新而不断动态变化的，因此静态风险评估结果无法表征油气管道风险因素的动态变化和实时风险，从而使维护人员无法及时准确详细的了解油气管道的风险，进而导致无法及时对油气管道做出适当调整影响油气管道的正常运行。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种长输油气管道动态风险评估方法及装置，以解决现有技术中仅计算油气管道的静态风险无法表征油气管道的风险因素，导致维护人员无法及时准确详细了解油气管道风险的问题。
第一方面，本发明提供了一种长输油气管道动态风险评估方法，所述方法包括：
实时获取管道风险评估因素数据得到实时风险评估因素集；风险评估因素集包括风险失效概率因素和风险失效后果因素；
根据预设关键属性参数的变化值对所述长输油气管道进行分段；
根据各项风险失效概率因素的指标数据值以及风险指标评分方法确定各项风险失效概率因素的指标分值；
利用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重；
根据所述风险失效概率动态集成权重、各项风险失效概率因素的指标分值计算长输管道风险失效概率；
根据风险失效后果因素的指标数据值以及风险指标评分方法计算风险失效后果；
根据长输管道风险失效概率和风险失效后果计算管道风险评估值以及风险等级。
可选地，所述根据预设关键属性参数的变化值对所述长输油气管道进行分段的步骤包括：
获取预设关键属性参数的实时数据项；
沿着长输油气管道计算预设关键参数数据项与预设值的变化值；
若所述变化值超过预设差值时，插入一个分段点，重复上述步骤即可将长输油气管道分成N个分段。
可选地，所述根据各项风险失效概率因素的指标数据值以及风险指标评分方法确定各项风险失效概率因素的指标分值的步骤包括：
从所述实时风险评估因素集中读取各项风险失效概率因素的指标数据值；所述实时风险评估因素集包括多个第一级风险失效概率因素；每个第一级风险失效概率因素包括至少一个第二级风险失效概率因素；每个第二级风险失效概率因素包括至少一个第三级风险失效概率因素；
根据风险指标评分方法和上述各项风险失效概率因素的指标数据值确定第三级风险失效概率因素的指标分值；
计算每个第二级风险失效概率因素包含的所有第三级风险失效概率因素的指标分值之和得到对应第二级风险失效概率因素的指标分值。
可选地，所述利用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重的步骤包括：
采用主观赋权法确定第一级风险失效概率因素的主观权重，以及采用客观赋权法确定第一级风险失效概率因素的客观权重；
采用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重；其中，
所述动态集成权重方法包括主观赋权法和客观赋权法下目标值最大集成法、主观赋权法和客观赋权法评价结果偏差最小集成法、集成权重与主客观赋权偏差最小集成法中的一种或者多种。
可选地，所述采用主观赋权法确定第一级风险失效概率因素的主观权重的步骤包括：
获取第一级风险失效概率因素各指标构成的比较序列Xi和参考序列Xo；
计算所述比较序列Xi和所述参考序列Xo之差得到差序列Δi(y)；
根据所述差序列Δi(y)计算该第一级风险失效概率因素的关联系数ξi(y)；
根据所述关联系数ξi(y)计算该第一级风险失效概率因素的关联度qi；
根据所述计算关联度qi计算该第一级风险失效概率因素的主观权重。
可选地，所述采用客观赋权法确定第一级风险失效概率因素的客观权重的步骤包括：
计算油气管道每个分段的失效率以及每个第一级风险失效概率因素导致每个分段失效的失效率，得到失效率矩阵；
计算每个第一级风险失效概率因素的熵值hi；
根据每个第一级风险失效概率因素的熵值hi计算该第一级风险失效概率因素的变异程度系数gi；
根据每个第一级风险失效概率因素的变异程度系数gi计算该第一级风险失效概率因素的客观权重wi”。
可选地，所述采用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重的步骤包括：
获取第一级风险失效概率因素在主观权重和客观权重下的风险失效概率动态集成权重；
分别调整主观权重和客观权重的信任程度系数，获取第一级、第二级风险失效概率因素的动态集成权重的最大值。
第二方面，本发明实施例还提供了一种长输油气管道动态风险评估装置，所述装置包括：
风险评估因素集获取模块，用于实时获取各风险评估因素数据得到获取管道风险评估因素数据得到实时风险评估因素集；风险评估因素集包括风险失效概率因素和风险失效后果因素；
分段获取模块，用于根据预设关键属性参数的变化值对所述长输油气管道进行分段；
指标分值获取模块，用于根据各项风险失效概率因素的指标数据值以及风险指标评分方法确定各项风险失效概率因素的指标分值；
动态集成权重获取模块，用于利用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重；
风险失效概率获取模块，用于根据所述风险失效概率动态集成权重、各项风险失效概率因素的指标分值计算长输管道风险失效概率；
评估指标数值获取模块，用于根据风险失效后果因素的指标数据值以及风险指标评分方法计算风险失效后果；
风险等级获取模块，用于根据长输管道风险失效概率和风险失效后果计算管道风险评估值以及风险等级。
可选地，所述动态集成权重获取模块包括：
主客观权重确定单元，用于采用主观赋权法确定第一级风险失效概率因素的主观权重，以及采用客观赋权法确定第一级风险失效概率因素的客观权重；
动态集成权重计算单元，用于采用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重；其中，
所述动态集成权重方法包括主观赋权法和客观赋权法下目标值最大集成法、主观赋权法和客观赋权法评价结果偏差最小集成法、集成权重与主客观赋权偏差最小集成法中的一种或者多种。
可选地，所述主客观权重确定单元用于执行以下步骤：
获取第一级风险失效概率因素各指标构成的比较序列Xi和参考序列Xo；
计算所述比较序列Xi和所述参考序列Xo之差得到差序列Δi(y)；
根据所述差序列Δi(y)计算该第一级风险失效概率因素的关联系数ξi(y)；
根据所述关联系数ξi(y)计算该第一级风险失效概率因素的关联度qi；
根据所述计算关联度qi计算该第一级风险失效概率因素的主观权重；
和/或，
计算油气管道每个分段的失效率以及每个第一级风险失效概率因素导致每个分段失效的失效率，得到失效率矩阵；
计算每个第一级风险失效概率因素的熵值hi；
根据每个第一级风险失效概率因素的熵值hi计算该第一级风险失效概率因素的变异程度系数gi；
根据每个第一级风险失效概率因素的变异程度系数gi计算该第一级风险失效概率因素的客观权重wi”。
可选地，所述动态集成权重计算单元用于执行以下步骤：
获取第一级风险失效概率因素在主观权重和客观权重下的风险失效概率动态集成权重；
分别调整主观权重和客观权重的信任程度系数，获取第一级、第二级风险失效概率因素的动态集成权重的最大值。
由上述技术方案可知，本发明通过实时获取油气管道的风险失效概率因素的指标数据值得到实时评估因素集，根据预设关键属性参数的变化值对所述长输油气管道进行分段；根据各项风险失效概率因素的指标数据值以及风险指标评分方法确定各项风险失效概率因素的指标分值；利用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重；根据所述风险失效概率动态集成权重、各项风险失效概率因素的指标分值计算长输管道风险失效概率；根据风险失效后果因素的指标数据值以及风险指标评分方法计算风险失效后果；根据长输管道风险失效概率和风险失效后果计算管道风险评估值以及风险等级。与现有技术相比较，本发明实施例将油气管道的实时数据与历史数据的综合分析，实现管道运行时的动态数据与其内附评估动态联系起来，以实现长输油气管道的风险水平及风险等级的实时更新。本发明实施例中对影响油气管道的风险评估因素进行分类，划分更加细致，使得评价结果更加科学合理。在计算风险失效因素权重时，采用主观赋权法、客观赋权法以及动态集成权重方法对各风险评估因素计算风险概率因素综合权重，突出相对重要的风险因素的评分，提高了不同分段的风险评估的准确性、客观性和合理性。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种长输油气管道动态风险评估方法流程示意图；
图2～图8是各第一级风险失效概率因素的指标图；
图9是风险失效后果因素的指标图；
图10是本发明实施例提供的一种长输油气管道动态风险评估装置框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一方面，本发明提供了一种长输油气管道动态风险评估方法，如图1所示，所述方法包括：
S1、实时获取管道风险评估因素数据得到实时风险评估因素集；风险评估因素集包括风险失效概率因素和风险失效后果因素；
S2、根据预设关键属性参数的变化值对所述长输油气管道进行分段；
S3、根据各项风险失效概率因素的指标数据值以及风险指标评分方法确定各项风险失效概率因素的指标分值；
S4、利用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重；
S5、根据所述风险失效概率动态集成权重、各项风险失效概率因素的指标分值计算长输管道风险失效概率；
S6、根据风险失效后果因素的指标数据值以及风险指标评分方法计算风险失效后果；
S7、根据长输管道风险失效概率和风险失效后果计算管道风险评估值以及风险等级。
为体现本发明实施例提供的长输油气管道动态风险评估方法的优越性，下面结合实施例及附图对上述方法的各步骤作详细说明。
首先，介绍S1、实时获取管道风险评估因素数据得到实时风险评估因素集的步骤。
上述风险评估因素是指，能够引起油气管道失效，以及表征管道失效造成的后果的严重程度的因素。本发明实施例中将上述各风险评估因素数据集成到风险评估因素数据集。上述风险评估因素数据集包括风险失效概率因素与风险失效后果因素。
如图2所示，对应长输油气管道建立风险失效概率因素集，至少包括挖掘破坏、腐蚀、设计与建造、运行与维护、自然及地质灾害、蓄意破坏六类失效可能性因素和泄漏后果因素。本发明实施例中，针对长输油气管道风险评估因素设置为以下层次结构：
如图3至图9所示，每个一级因素(图3～图9中最上方的因素)由至少一个二级因素决定；每个二级因素(图3～图9中间的因素)由至少一个三级因素(图3～图9中最下方的因素)决定。如图3所示，挖掘破坏因素(第一级风险失效概率因素)由最小埋深、活动程度、管道地面设施、公共教育、线路状况、巡线、安全预警系统、响应等第二级风险失效概率因素决定。第二级风险失效概率因素中活动程度由地区等级、建设频繁程度、交通繁忙程度、农耕活动、勘探活动等第三级风险失效概率因素决定。其他第二级风险失效概率因素如图3所示。
如图4所示，第一级风险失效概率因素腐蚀因素包括内腐蚀、埋地腐蚀和空气腐蚀等第二级风险失效概率因素。第二级风险失效概率因素中内腐蚀因素包括介质腐蚀性和防范措施等第三级风险失效概率因素。埋地腐蚀因素包括埋深环境、阴保系统、外防腐层和暴露情况等第三级风险失效概率因素决定。空气腐蚀因素由空气类型和外防腐层等第三级风险失效概率因素决定。如图4所示，每个第三级风险失效概率因素还包括多个评估指标。
如图5所示，第一级风险失效概率因素包括管道状态评估、设计和施工等第二级风险失效概率因素。第二级风险失效概率因素中管道状态评估由安全裕量、疲劳、水击可能性、水压试验、内检测等第三级风险失效概率因素决定。第二级风险失效概率因素中设计因素由危险识别、达到MOP可能性、材料选择和检查等第三级风险失效概率因素决定。第二级风险失效概率因素中施工因素由检验、连接、回填和防腐涂层等第三级风险失效概率因素决定。
如图6所示，第一级风险失效概率因素中运营与维护因素由运行和维护等第二级风险失效概率因素决定。第二级风险失效概率因素中运行因素由工艺规程、SCADA通信、HSE执行、安全计划、检查/图纸/记录、培训和机械预防等第三级风险失效概率因素决定。第二级风险失效概率因素中维护因素由文件编制、计划、规程、重要仪器设备、操作培训和防范措施等第三级风险失效概率因素决定。
如图7所示，第一级风险失效概率因素中自然及地质灾害因素由地质灾害和极端天气等第二级风险失效概率因素决定。第二级风险失效概率因素中地质灾害由爆发可能性、设计施工阶段防范、防范措施和历史记录等第三级风险失效概率因素决定。第二级风险失效概率因素中极端天气因素由预测系统的功能和防范措施等第三级风险失效概率因素决定。
如图8所示，第一级风险失效概率因素中蓄意破坏因素由非法打孔、违章占压、恐怖活动和其他等第二级风险失效概率因素决定。第二级风险失效概率因素中非法打孔由地域发生的可能性、检测技术性能和政府作为程度等第三级风险失效概率因素决定。第二级风险失效概率因素中恐怖活动由地域恐怖活动态势和防范措施等第三级风险失效概率因素决定。
如图9所示，第一级风险失效后果因素中泄漏影响系数因素由产品危害、泄漏量、扩散和危害受体等第二级风险失效后果因素决定。第二级风险失效后果因素中产品危害由汽油、柴油、航空煤油、石蜡油和燃料油等第三级风险失效后果因素决定。第二级风险失效概率因素中泄漏量因素由<450kg、450kg～4500kg、4500kg～45000kg、45000kg～450000kg、>450000kg等第三级风险失效后果指标决定。第二级风险失效后果因素中扩散因素由附近有流动的水源、500m内有水源、砂砾、沙子和高度破碎的岩石，细沙、粉砂或中度碎石，泥沙、淤泥、黄土或黏泥，500m内有静止的水源，泥土、密集的硬粘土或无缝的岩石、密封的胶隔层等第三级风险失效后果因素决定。第二级风险失效后果因素中危害受体因素由地区等级、高后果区级别和难以修复地区等第三级风险失效后果因素决定。
本发明实施例中，实时采集各风险评估因素数据并进行存储。例如，数据采集来源包括管道完整性管理、运行、应急、失效数据、腐蚀监控以及安全监控等管理系统的数据库，数据内容包括管道基础数据、完整性管理数据、运行数据、管道事件数据以及周边环境数据。对于无法从企业管道各类管理系统中获取的数据可以由人工输入所需数据信息。
实际操作中，实时采集的各风险评估因素的指标数据可以随时从管道完整性管理、运行、应急、失效数据库、安全监控、腐蚀监控、ERP等系统中获取数据，上述指标数据可以按照一定的采集周期获取，例如，一个季度从管道完整性管理、失效数据库、ERP等系统中获取相应数据，对于运行、应急、安全监控、腐蚀监控系统相应数据，可以一个月采集一次。当然，也可以根据实际需要调整采集周期，本发明不作限定。
本发明实施例中，管道基础数据包括管道埋深、三桩一牌数据、穿跨越数据、管道输送介质数据、管道涂层数据、管道阴保数据、环境干扰数据、管道设计数据、管道施工数据。
完整性管理数据包括管道地区等级、管道巡线数据、管道高后果区数据、管道检测数据、管道评价数据、地质灾害及评价数据、打孔盗油(气)数据、占压数据、管道事件数据。
运行数据包括管道设备数据、管道阀室数据、运行压力数据。
应急数据包括管道周边环境信息、应急抢维数据、应急演练数据。
管道事件数据包括管道遭受干扰、破坏等事件统计数据。
失效数据包括管道历史失效统计等失效数据库数据。
安全监控数据包括管道泄漏监测预警数据、管道破坏监测预警数据。
腐蚀监控数据包括管道挂片等外腐蚀监测数据、管道探针等内腐蚀监测数据。
ERP系统数据包括管道操作管理数据、管道通信数据、人员培训数据。
其次，介绍S2、根据预设关键属性参数的变化值对所述长输油气管道进行分段的步骤。
实际应用中，本发明可以根据步骤S1中采集的风险评估因素的指标数据值进行分析。为简化分析，本发明实施例中预先设置对油气管道进行分段的预设关键属性参数，例如，关键属性参数包括管径、壁厚、埋深、防腐层、站场、阀室、管道沿线地区等级、高后果区、地质灾害区域和运行压力等，根据上述关键属性参数数据项并沿着长输油气管道计算预设关键参数数据项与预设值的变化值。若变化值超过预设差值时，插入一个分段点，具体来讲，站场、阀室、高后果区、地质灾害区域数据作为固定的分段点，管径、壁厚、防腐层数据沿管道里程发生变化处作为分段点，管道埋深、运行压力数据沿管道里程变化超过10％时变化点处作为一个分段点。当长输油气管道的所有关键属性参数数据值后即可将长输油气管道分成N个分段，N为非零自然数。
第三、介绍S3、根据各项风险失效概率因素的指标数据值以及风险指标评分方法确定各项风险失效概率因素的指标分值的步骤。
本发明实施例中，获取油气管道每一分段的各项风险失效概率评估指标数据，根据规则库中风险指标评分方法，判断每一风险失效概率评估因素的指标数据值的大小，如表1所示。
表1腐蚀风险失效概率因素指标分值
需要说明的是，本发明实施例中，规则库中包括多种风险指标评分方法，用于计算确定风险评估因素的指标分值。当获得一个具体数据时，依据规则库来确定风险评估因素的指标分值。具体的，以输油管道腐蚀失效因素规则库为例(如图4所示)，腐蚀作为第一级风险评估因素因素由内腐蚀、埋地腐蚀、空气腐蚀三个第二级风险评估因素决定，针对第二级风险评估因素的又由表征介质腐蚀性的含水量、硫含量、蜡含量、介质温度、介质流速，表征防范措施的缓蚀剂、定期清管、内腐蚀检测、无任何措施等多项第三级风险评估因素确定，而每个第二级风险评估因素的指标数据值的范围不同给予不同的评分分值数据。
然后，通过将采集的各项风险失效概率因素的指标数据与规则库中风险指标评分方法进行对比，即可得到长输油气管道风险失效概率因素的指标分值。
第四，介绍S4、利用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重的步骤。
本发明实施例中采用主观赋权法计算第一级风险失效概率因素和第二级风险失效概率因素的主观权重。上述主观赋权法可以是专家打分法、层次分析法、二项系数法和灰色关联法的一种或几种的组合。本发明实施例中主观赋权法选用专家打分法和灰色关联法组合。
本发明实施例中风险评估因素的评价指标m个，油气管道分为n段，参与给出权重咨询值的专家v名。
(1)获取第一级风险失效概率因素各指标构成的比较序列Xi＝{ai1,ai2,...,aiv}，i＝1,2,...,m和参考序列X0＝{a0,a0,...,a0}，其中a0＝max{aij}。
(2)计算所述比较序列Xi和所述参考序列X0之差得到差序列Δi(y)：
Δi(y)＝|X0(y)-Xi(y)|。 (1)
(3)根据所述差序列Δi(y)计算该第一级风险失效概率因素的关联系数ζi(y)：
其中，minΔi和maxΔi为两极差，ρ为分辨系数，ρ∈(0,1)，优选取0.5。
(4)根据所述关联系数ζi(y)计算该第一级风险失效概率因素的关联度qi；
(5)根据所述计算关联度qi计算该第一级风险失效概率因素的主观权重w'i：
本发明实施例中采用客观赋权法确定第一级风险失效概率因素和第二级风险失效概率因素的客观权重。上述客观赋权法可以是主成分分析法、熵赋权法、标准离差法、均方差法的一种或几种的组合。本发明实施例中选用熵赋权法，具体包括：
(1)计算油气管道每个分段的失效率以及每个第一级风险失效概率因素导致每个分段失效的失效率，得到失效率矩阵。
获取油气管道的事故数据，基于上述不同分段、导致事故发生的不同因素进行划分，计算每个分段的失效率以及每个第一级风险失效概率因素导致分段失效的失效率(次/千米·年)，其中失效率矩阵cij：
式(5)中，cij是第i个第一级风险失效概率因素导致第j个分段失效的失效率。
将失效率矩阵cij规范化得到：
R＝(rij)m×n； (6)
式(6)中，rij是cij的标准值，rij∈[0,1]。
(2)计算每个第一级风险失效概率因素的熵值hi：
其中，当kij＝0时，规定kij ln kij＝0。
(3)根据每个第一级风险失效概率因素的熵值hi计算该第一级风险失效概率因素的变异程度系数gi：
gi＝1-hi。 (9)
(4)根据每个第一级风险失效概率因素的变异程度系数gi计算该第一级风险失效概率因素的客观权重wi”：
本发明实施例中根据上述主观赋权法、客观赋权法计算的第一级风险失效概率因素的主观权重和客观权重，然后根据动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重。上述动态集成权重方法包括主观赋权法和客观赋权法下目标值最大集成法、主观赋权法和客观赋权法评价结果偏差最小集成法、集成权重与主客观赋权偏差最小集成法中的一种或者多种。本发明一实施例中选用主观赋权法和客观赋权法下目标值最大集成法，具体包括：
令wi＝aw'i+bw'i，a、b分别代表评价者对主观权重和客观权重的信任程度系数，基于综合评价目标值越大越好的原则建立集成模型如下：
可解得：
对信任程度系数a、b进行归一化处理：
得到动态集成权重为：
wi＝a*w'i+b*wi”。 (16)
第五，介绍S5、根据所述风险失效概率动态集成权重、各项风险失效概率因素的指标分值计算长输管道风险失效概率的步骤。
本发明实施例中根据上述风险失效概率动态集成权重，根据各项第一级风险失效概率因素的指标数据值计算长输管道风险失效概率，如下式所示：
式(17)中，Pi表示第一级风险失效概率因素的评分值；wi表示风险概率因素的动态集成权重值。
第六、介绍S6、根据风险失效后果因素的指标数据值以及风险指标评分方法计算风险失效后果的步骤。
本发明实施例中，对油气管道的每一分段，根据实时采集的第一级风险失效后果因素的指标数据值，结合规则库中的风险指标评分方法，判断每一风险失效后果评估因素的指标数值。基于每一风险失效后果评估因素的指标数值，计算得到管道风险评估值，见下式：
Cof＝PH×LV×DS×RT； (18)
式(18)中，PH为介质危害性因素评分；LV为泄漏量评分；DS为扩散情况评分；RT为危害受体评分。
例如，以输油管道风险失效后果规则库为例，泄漏影响系数作为第一级风险失效后果因素由产品危害、泄漏量、扩散、危害受体四个第二级风险失效后果因素决定，针对第二级风险失效后果因素又由多项第三级风险失效后果因素的指标数值的范围给予不同的评分分值确定，如产品危害由汽油、柴油、等油品属性表征，泄漏量由泄漏介质数量表征，扩散由水系、岩石等属性表征，危害受体由地区等级、高后果区级别、难以修复地区表征。具体评分如表2所示。
表2风险失效后果因素指标评分
最后，介绍S7、根据长输管道风险失效概率和风险失效后果评估指标数值计算管道风险评估值以及风险等级的步骤。
本发明实施例中，根据上述长输管道风险失效概率和风险失效后果计算管道风险评估值，具体包括：
R＝Rof×Cof； (19)
式(19)中，R表示各分段的管道风险评估值；Rof表示长输管道风险失效概率；Cof表示风险失效后果。
根据计算结果即管道风险评估值按分值高低分为：Ⅳ(高)、Ⅲ(较高)、Ⅱ(中等)、Ⅰ(低)四级，风险等级划分准则如下：
Ⅰ：0～600；Ⅱ：600～1300；Ⅲ：1300～2100；Ⅳ：2100～2500。
第二方面，本发明实施例还提供了一种长输油气管道动态风险评估装置，如图10所示，所述装置包括：
风险评估因素集获取模块M1，用于实时获取管道风险评估因素数据得到实时风险评估因素集；风险评估因素集包括风险失效概率因素和风险失效后果因素；
分段获取模块M2，用于根据预设关键属性参数的变化值对所述长输油气管道进行分段；
指标分值获取模块M3，用于根据各项风险失效概率因素的指标数据值以及风险指标评分方法确定各项风险失效概率因素的指标分值；
动态集成权重获取模块M4，用于利用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重；
风险失效概率获取模块M5，用于根据所述风险失效概率动态集成权重、各项风险失效概率因素的指标分值计算长输管道风险失效概率数值；
风险失效后果获取模块M6，用于根据风险失效后果因素的指标数据值以及风险指标评分方法计算风险失效后果；
风险等级获取模块M7，用于根据长输管道风险失效概率和风险失效后果计算管道风险评估值以及风险等级。
可选地，所述动态集成权重获取模块包括：
主客观权重确定单元，用于采用主观赋权法确定第一级风险失效概率因素的主观权重，以及采用客观赋权法确定第一级风险失效概率因素的客观权重；
动态集成权重计算单元，用于采用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重；其中，
所述动态集成权重方法包括主观赋权法和客观赋权法下目标值最大集成法、主观赋权法和客观赋权法评价结果偏差最小集成法、集成权重与主客观赋权偏差最小集成法中的一种或者多种。
可选地，所述主客观权重确定单元用于执行以下步骤：
获取第一级风险失效概率因素各指标构成的比较序列Xi和参考序列Xo；
计算所述比较序列Xi和所述参考序列Xo之差得到差序列Δi(y)；
根据所述差序列Δi(y)计算该第一级风险失效概率因素的关联系数ξi(y)；
根据所述关联系数ξi(y)计算该第一级风险失效概率因素的关联度qi；
根据所述计算关联度qi计算该第一级风险失效概率因素的主观权重；
和/或，
计算油气管道每个分段的失效率以及每个第一级风险失效概率因素导致每个分段失效的失效率，得到失效率矩阵；
计算每个第一级风险失效概率因素的熵值hi；
根据每个第一级风险失效概率因素的熵值hi计算该第一级风险失效概率因素的变异程度系数gi；
根据每个第一级风险失效概率因素的变异程度系数gi计算该第一级风险失效概率因素的客观权重wi”。
可选地，所述动态集成权重计算单元用于执行以下步骤：
获取第一级风险失效概率因素在主观权重和客观权重下的风险失效概率动态集成权重；
分别调整主观权重和客观权重的信任程度系数，获取第一级、第二级风险失效概率因素的动态集成权重的最大值。
例如，本发明实施例中，风险评估因素集获取模块M1首先建立风险失效概率因素集，然后实时获取风险失效概率因素集中各因素的指标数据值得到实时风险评估因素集。
分段获取模块M2根据预设关键属性参数，然后根据上述预设关键属性参数对油气管道进行分段得到N个分段，N是非零自然数。实际应用中，分段获取模块M2从风险评估因素集选取关键属性参数进行分段，这样可以减少计算量，提高风险评估时的效率。
指标分值获取模块M3根据每一分段的各项风险失效概率评估指标数据以及管道事件数据进行统计分析，然后依据根据规则库中风险指标评分方法，判断每一风险失效概率评估因素的指标数据值的大小。通过采集的各项风险失效概率因素的指标数据与规则库中风险指标评分方法进行对比，即可得到长输油气管道风险失效概率因素的指标分值。
动态集成权重获取模块M4采用主观赋权法计算第一级风险失效概率因素和第二级风险失效概率因素的主观权重，并且采用客观赋权法确定第一级风险失效概率因素和第二级风险失效概率因素的客观权重，然后利用上述主观权重和客观权重，然后根据动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重。
风险失效概率获取模块M5根据上述风险失效概率动态集成权重，根据各项第一级风险失效概率因素的指标数据值计算长输管道风险失效概率。
针对油气管道的每一分段，评估指标数值获取模块M6根据实时采集的第一级风险失效后果因素的指标数据值，结合规则库中的风险指标评分方法，判断每一风险失效后果评估因素的指标数值。基于每一风险失效后果评估因素的指标数值，计算得到管道风险评估值。
风险等级获取模块M7根据上述长输管道风险失效概率和风险失效后果计算管道风险评估值，然后根据管道风险评估值按分值高低分为：Ⅳ(高)、Ⅲ(较高)、Ⅱ(中等)、Ⅰ(低)四级。
本发明实施例中上述长输油气管道动态风险评估装置用于实现上文中长输油气管道动态风险评估方法，包括方法实施例的全部技术特征，因此可以解决相同的技术问题，达到相同的技术效果，具有内容可以参见上述实施例的内容，在此不再赘述。
由上可以看出，本发明实施例提供的长输油气管道动态风险评估方法及装置，实时获取各风险评估因素数据，将管道运行的动态数据与管道的风险评估动态联系起来并保持实时更新，实现数据采集动态化、评估过程动态化和风险管理决策动态化。并且，本发明实施例建立三级管道风险因素评价指标体系，包括：挖掘破坏、腐蚀、设计与施工、运行维护、自然及地质灾害、蓄意破坏及其他以及泄漏影响系数，划分更加细致，从而管道风险评估值更加科学合理。在计算风险失效因素权重时，采用动态集成权重方法对主观赋权和客观赋权计算风险失效概率动态集成权重，突出重要的风险评估因素的指标评分，提高了各分段风险评估的准确性、客观性和合理性。
在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (11)
1.一种长输油气管道动态风险评估方法，其特征在于，所述方法包括：
实时获取管道风险评估因素数据得到实时风险评估因素集；风险评估因素集包括风险失效概率因素和风险失效后果因素；
根据预设关键属性参数的变化值对所述长输油气管道进行分段；
根据各项风险失效概率因素的指标数据值以及风险指标评分方法确定各项风险失效概率因素的指标分值；
利用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重；
根据所述风险失效概率动态集成权重、各项风险失效概率因素的指标分值计算长输管道风险失效概率；
根据风险失效后果因素的指标数据值以及风险指标评分方法计算风险失效后果；
根据长输管道风险失效概率和风险失效后果计算管道风险评估值以及风险等级。
2.根据权利要求1所述的长输油气管道动态风险评估方法，其特征在于，所述根据预设关键属性参数的变化值对所述长输油气管道进行分段的步骤包括：
获取预设关键属性参数的实时数据项；
沿着长输油气管道计算预设关键参数数据项与预设值的变化值；
若所述变化值超过预设差值时，插入一个分段点，重复上述步骤即可将长输油气管道分成N个分段。
3.根据权利要求1所述的长输油气管道动态风险评估方法，其特征在于，所述根据各项风险失效概率因素的指标数据值以及风险指标评分方法确定各项风险失效概率因素的指标分值的步骤包括：
从所述实时风险评估因素集中读取各项风险失效概率因素的指标数据值；所述实时风险评估因素集包括多个第一级风险失效概率因素；每个第一级风险失效概率因素包括至少一个第二级风险失效概率因素；每个第二级风险失效概率因素包括至少一个第三级风险失效概率因素；
根据风险指标评分方法和上述各项风险失效概率因素的指标数据值确定第三级风险失效概率因素的指标分值；
计算每个第二级风险失效概率因素包含的所有第三级风险失效概率因素的指标分值之和得到对应第二级风险失效概率因素的指标分值。
4.根据权利要求1所述的长输油气管道动态风险评估方法，其特征在于，所述利用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重的步骤包括：
采用主观赋权法确定第一级风险失效概率因素的主观权重，以及采用客观赋权法确定第一级风险失效概率因素的客观权重；
采用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重；其中，
所述动态集成权重方法包括主观赋权法和客观赋权法下目标值最大集成法、主观赋权法和客观赋权法评价结果偏差最小集成法、集成权重与主客观赋权偏差最小集成法中的一种或者多种。
5.根据权利要求4所述的长输油气管道动态风险评估方法，其特征在于，所述采用主观赋权法确定第一级风险失效概率因素的主观权重的步骤包括：
获取第一级风险失效概率因素各指标构成的比较序列Xi和参考序列Xo；
计算所述比较序列Xi和所述参考序列Xo之差得到差序列Δi(y)；
根据所述差序列Δi(y)计算该第一级风险失效概率因素的关联系数ξi(y)；
根据所述关联系数ξi(y)计算该第一级风险失效概率因素的关联度qi；
根据所述计算关联度qi计算该第一级风险失效概率因素的主观权重。
6.根据权利要求4所述的长输油气管道动态风险评估方法，其特征在于，所述采用客观赋权法确定第一级风险失效概率因素的客观权重的步骤包括：
计算油气管道每个分段的失效率以及每个第一级风险失效概率因素导致每个分段失效的失效率，得到失效率矩阵；
计算每个第一级风险失效概率因素的熵值hi；
根据每个第一级风险失效概率因素的熵值hi计算该第一级风险失效概率因素的变异程度系数gi；
根据每个第一级风险失效概率因素的变异程度系数gi计算该第一级风险失效概率因素的客观权重wi”。
7.根据权利要求4所述的长输油气管道动态风险评估方法，其特征在于，所述采用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重的步骤包括：
获取第一级风险失效概率因素在主观权重和客观权重下的风险失效概率动态集成权重；
分别调整主观权重和客观权重的信任程度系数，获取第一级、第二级风险失效概率因素的动态集成权重的最大值。
8.一种长输油气管道动态风险评估装置，其特征在于，所述装置包括：
风险评估因素集获取模块，用于实时获取管道风险评估因素数据得到实时风险评估因素集；风险评估因素集包括风险失效概率因素和风险失效后果因素；
分段获取模块，用于根据预设关键属性参数的变化值对所述长输油气管道进行分段；
指标分值获取模块，用于根据各项风险失效概率因素的指标数据值以及风险指标评分方法确定各项风险失效概率因素的指标分值；
动态集成权重获取模块，用于利用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重；
风险失效概率获取模块，用于根据所述风险失效概率动态集成权重、各项风险失效概率因素的指标分值计算长输管道风险失效概率；
评估指标数值获取模块，用于根据风险失效后果因素的指标数据值以及风险指标评分方法计算风险失效后果；
风险等级获取模块，用于根据长输管道风险失效概率和风险失效后果计算管道风险评估值以及风险等级。
9.根据权利要求8所述的长输油气管道动态风险评估装置，其特征在于，所述动态集成权重获取模块包括：
主客观权重确定单元，用于采用主观赋权法确定第一级风险失效概率因素的主观权重，以及采用客观赋权法确定第一级风险失效概率因素的客观权重；
动态集成权重计算单元，用于采用主观赋权法、客观赋权法和动态集成权重方法计算风险失效概率动态集成权重；其中，
所述动态集成权重方法包括主观赋权法和客观赋权法下目标值最大集成法、主观赋权法和客观赋权法评价结果偏差最小集成法、集成权重与主客观赋权偏差最小集成法中的一种或者多种。
10.根据权利要求9所述的长输油气管道动态风险评估装置，其特征在于，所述主客观权重确定单元用于执行以下步骤：
获取第一级风险失效概率因素各指标构成的比较序列Xi和参考序列Xo；
计算所述比较序列Xi和所述参考序列Xo之差得到差序列Δi(y)；
根据所述差序列Δi(y)计算该第一级风险失效概率因素的关联系数ξi(y)；
根据所述关联系数ξi(y)计算该第一级风险失效概率因素的关联度qi；
根据所述计算关联度qi计算该第一级风险失效概率因素的主观权重；
和/或，
计算油气管道每个分段的失效率以及每个第一级风险失效概率因素导致每个分段失效的失效率，得到失效率矩阵；
计算每个第一级风险失效概率因素的熵值hi；
根据每个第一级风险失效概率因素的熵值hi计算该第一级风险失效概率因素的变异程度系数gi；
根据每个第一级风险失效概率因素的变异程度系数gi计算该第一级风险失效概率因素的客观权重wi”。
11.根据权利要求9所述的长输油气管道动态风险评估装置，其特征在于，所述动态集成权重计算单元用于执行以下步骤：
获取第一级风险失效概率因素在主观权重和客观权重下的风险失效概率动态集成权重；
分别调整主观权重和客观权重的信任程度系数，获取第一级、第二级风险失效概率因素的动态集成权重的最大值。
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