CN108507612A - 一种综合管廊燃气管道置信度定量评估方法及评估系统 - Google Patents
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Abstract
一种综合管廊燃气管道置信度定量评估方法，包括如下步骤：①在管廊燃气舱内的各防火分区设置测点站；②在管廊内燃气管道的各个节点处设置测点站；③将管廊燃气舱内的各测点站和管廊内燃气管道上的各测点站与管廊监控中心服务器之间进行无线通讯网传输，将各测点站所采集到的数据信息传递到管廊监控中心服务器；④管廊监控中心服务器对在管廊内燃气管道的危险等级进行评判并显示评判结果，并通过无线通讯网自动将风险管道所处地理位置以及该管道的相关信息发送到相应的维修站点。本发明不仅能有效监控管廊内燃气管道的安全程度，还能实时为管廊监控中心提供预警信息，从而保障整个地下综合管廊系统的运行安全。
Description
技术领域：
本发明属于城市地下综合管廊安全防控技术领域，具体涉及一种综合管廊燃气管道置信度定量评估方法及评估系统。
背景技术：
城市地下综合管廊，是指建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施。城市地下综合管廊将给水、排水、电信、电力、燃气、热力等各类市政管线有机综合，集约化地铺设在同一条隧道内，实现对市政管线的集中管理与维护。综合管廊实现了市政管线集中管理，配备智能监测设备，包括感烟探测器、感湿、感温和空气含氧量传感器等，廊内一旦发现问题，工作人员将第一时间进行检修维护，实现智能化的管理。
建设地下综合管廊的主要目的是为城市市政管线服务，如果在设计阶段忽略了廊内管线排布的合理性或者在运行维护阶段由于运行责任不明确或管理方式不当等原因，未能及时发现管线损坏，造成维修延误，将会导致停水、停电、燃气泄漏甚至更严重的后果。特别是，燃气管道发生泄漏将会给城市公共安全带来巨大风险。
地下综合管廊是未来地下空间发展所不可或缺的，然而地下综合管廊在我国建设时间短、经验不足，即使是在地下综合管廊建设已经很成熟的国家，依然有很多亟待解决或是需要重视的风险。综合管廊内的燃气管道输送的介质具有易扩散、易燃及易爆特性，目前国际上对于燃气管道进入地下综合廊的观点并不一致，欧美倾向于禁止燃气管道入廊，而日本与中国台湾地区则允许燃气管道入廊。国办发(2015)61号明确了管线入廊：建设地下综合管廊的区域，该区域内的所有管线都必须入廊。
目前我国城市燃气常采用直埋敷设，管道由于第三方破坏、腐蚀、机械损伤、自然灾害及其他因数的影响，管道泄漏事故时有发生，有数据显示虽然近20年来采取了大量的安全措施，并将大量先进的安全系统应用在实践中，但燃气管道事故率却仍保持在同一水平上。
燃气管道在管廊内敷设采用的是支架形式，避免了土壤电解质电化学腐蚀、硫酸盐还原菌腐蚀、管道和外部载荷相互作用的影响。廊内燃气管道发生火灾爆炸事故必须具备2个条件，即燃气泄漏危险源和火源危险源的存在。燃气管道进入综合管廊必须及时发现燃气泄漏事故以杜绝因燃气管道发生泄漏而引发重大事故。由于廊内燃气管道服役环境的特殊性，使得廊内燃气管道运行可靠性的评估方法不同于评估燃气直埋管道，燃气管道敷设于管廊内，一方面燃气管道处于节点小尺度二维受限空间与关联设施或构筑物的穿插避让；另一方面燃气管道与管廊本体在不同寿命周期下还存在可靠性容配问题。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种综合管廊燃气管道置信度定量评估方法及评估系统，该评估方法不仅能有效监控管廊内燃气管道的安全程度，还能实时为管廊监控中心提供预警信息，从而保障整个地下综合管廊系统的运行安全。
如上构思，本发明的技术方案是：一种综合管廊燃气管道置信度定量评估方法，其特征在于：包括如下步骤：
①在管廊燃气舱内的各防火分区设置测点站，采集燃气舱的温度和湿度；
②在管廊内燃气管道的各个节点处设置测点站，采集节点处管内气体的压力和流量信号；
③将管廊燃气舱内的各测点站和管廊内燃气管道上的各测点站与管廊监控中心服务器之间进行无线通讯网传输，将各测点站所采集到的数据信息传递到管廊监控中心服务器；
④管廊监控中心服务器对在管廊内燃气管道的危险等级进行评判并显示评判结果，并通过无线通讯网自动将风险管道所处地理位置以及该管道的相关信息发送到相应的维修站点。
上述管廊监控中心服务器存储有管廊本体和附属设施数据、管廊内燃气舱内燃气管道及附属设施数据及管廊内燃气管道安全置信度评估软件。
上述综合管廊燃气管道置信度定量评估方法所用的评估系统，其特征在于：包括设置在管廊燃气舱内各防火分区的测点站、设置在管廊内燃气管道上各个节点处的测点站和管廊监控中心服务器；其中，测点站包括数据采集模块和GPRS模块，GPRS模块将数据采集模块采集的各个测点站的数据由GPRS网关通过GPRS无线数据传输网络传递到管廊监控中心服务器，管廊监控中心服务器实时接收GPRS网络传来的数据，对数据进行认证后传送到管廊监控中心服务器主机，通过系统软件对数据进行还原显示并进行数据处理，同时将处理后的数据通过GSM网络传递到维修站。
上述管廊监控中心服务器通过监控通讯中心与GPRS无线通信网络交换数据，监控通讯中心与监控中心服务器之间采用专线连接。
上述数据采集模块通过A/D转换器与控制器MCU连接，控制器 MCU通过RS232通信接口与GPRS模块连接。
上述控制器MCU连接有存储器。
本发明提出了一种集成了GSM、GPRS传输以及GIS信息管理的评估方法，并提出一种采用此方法的评估系统。它是采用GPRS无线通讯技术进行节点数据的传输，服务器端对传输的数据进行可视显示，通过GIS强大的空间分析功能对回传的数据进行分析和预测，并对廊内燃气管道采取实时监控，一旦廊内某段燃气管道处于危险状态，可迅速将该段燃气管道的相关信息通过GSM网络传送到维修站点，以确保地下综合管廊的运行安全。本发明有效地解决了目前地下综合管廊监控中心不具备辨识廊内燃气管道安全运行可靠度而存在的缺陷。
附图说明：
图1为本发明的系统结构图。
图2为本发明测点站结构图。
图3为本发明管廊内燃气管道安全置信度评估软件功能模块结构图。
图中：1、2、3-传感器；4-终端A/D转化器；5-控制器MCU；6- 存储器；7-电源模块；8-RS232通信接口；9-编程接口；10GPRS模块；11-天线。
具体实施方式：
一种综合管廊燃气管道置信度定量评估方法，包括如下步骤：
1、在管廊燃气舱内的各防火分区设置测点，采集燃气舱的温度、湿度；
2、在管廊内燃气管道的各个节点处设置测点站，采集节点处管内气体的压力和流量信号；
3、将管廊燃气舱内各测点站和管廊内燃气管道上各测点站与管廊监控中心服务器之间通过无线通讯网传输各测点站所采集到的数据信息；
4、管廊监控中心服务器对在管廊内燃气管道的危险等级进行评判并显示评判结果，并通过无线通讯网自动将风险管道所处地理位置以及该管道的相关信息发送到相应的维修站点。
所述管廊监控中心服务器用于完成如下操作：
①存储管廊本体数据(管廊本体空间位置、属性信息)，管廊内部附属设施数据(消防栓、通风口、积水井等)以及管廊环境监测系统所产生的温湿度传感数据、液位传感数据、氧气传感数据、甲烷含量传感数据、硫化氢含量传感数据等；
②存储燃气管道的空间地理数据，包括燃气管道编号和所处位置、燃气管道与其他管线穿插情况、燃气舱外地面建构筑物情况；
③存储燃气管道及附属设施属性数据，包括燃气管道建设时间、管材、管径、壁厚、管道设计压力和运行压力、管道焊口编号、焊口位置、焊缝检测等级、管道外防腐方式、外防腐厚度、外防腐级别、外防腐材料和管道维修记录等数据。
④嵌入采用C++语言编制的管廊内燃气管道安全置信度评估软件。该软件的安装和运行基于GIS技术的数据处理和基于测度理论，能够对廊内燃气管道的安全运行可靠度进行评估和预警，并能及时向维修站传输存在风险的燃气管道信息。该软件的评价模型包括目标层、准则层、指标层和方案层，其中目标层为廊内燃气管道的危险性；准则层为影响廊内燃气管道危险性的因素；指标层为从影响因素中提取的危险性评价指标；方案层为评价指标危险性的确定标准。
管廊监控中心服务器主机界面采用了ArcGIS软件为平台而开发的城市地下综合管廊地理信息系统，系统是以Client/Server方式为主，Browser/Server方式为辅的混合体系结构。
本发明将廊内燃气管道的风险等级分为5个等级：I级为风险水平低；II级为风险水平较低；11I级为风险水平中等；IV级为风险水平较高；V级为风险水平高。
本发明将管廊本体发生沉降、燃气管道外防腐层破损、燃气管道与其他管线发生穿插、燃气管道附属设施位于燃气舱内等列为影响廊内燃气管道安全运行可靠度的危险性评价指标，并给出相应的指标参数值。
取置信度为0.6或0.7，由置信度识别准则计算出廊内燃气管道的风险等级。若廊内某段燃气管道的风险等级达到IV级，则管廊监控中心将发布燃气管道处于危险的预警信息，并将该信息通过GSM网络传送到维修站点。
在图1中，上述综合管廊燃气管道置信度定量评估方法所用的评估系统，包括设置在管廊燃气舱内各防火分区的测点站、设置在管廊内燃气管道上各个节点处的测点站和监控中心服务器。其中，测点站包括数据采集模块和GPRS模块，数据采集模块能够自动采集各个节点处环境温度、湿度和燃气管道内气体的运行压力和流量参数，采集的数据通过RS232接口传送给GPRS模块，再由GPRS网关GGSN(Gateway GPRS Support Node)通过中国移动的GPRS无线通信网络进行传输，最后传送到移动内部网，移动内部网和监控通讯中心之间采用APN(Access Point Name，在中国移动申请专用APN)专线连接，即由GPRS网络传来的数据直接发送至监控通讯中心而不用通过 Internet网络，这样可以保证测量数据传输的安全性。监控通讯中心对GPRS数据包进行处理，并向监控中心服务器的服务器主机进行数据的写入操作。监控中心服务器的查询命令和控制命令也可以通过 GPRS网络发送到GPRS模块，然后传送到数据采集模块中，让它们执行数据采集等操作。若廊内某段燃气管道的风险等级达到IV级，监控中心服务器会自动将该预警信息通过GSM网络发送到维修站，这一功能可避免监控人员的人为失误。维修站工作人员就可根据预警信息提供的线索，对该段燃气管道实施抢修。
在图2中，布置在综合管廊燃气舱和燃气管道各个节点处的数据采集模块(传感器1、2、3)采集了廊内环境温湿度、燃气管道运行压力和流量等数据，通过终端A/D转化器4将测量信号转化为数字信号，再传入MCU模块5中。MCU是一个带Flash存储的精简指令系统，能够支持编程接口在线编程。通信接口14和GPRS模块2之间的连接通过RS2325通信接口，这样就实现了MCU模块与GPRS模块之间的连接。存储器6与MCU模块5相连，其目的是，在GPRS网络不能正常运行的情况下，可以从存储器6中获得燃气管道运行的历史数据。电源模块7采用的是AC200V，当外部停电时能自动切换到内置锂电池供电，此时，供给MCU模块、终端A/D转化器以及传感器工作需要。
在图3中，监控中心服务器软件各个模块的功能：用户权限管理模块，不同的人员会有不同的系统操作权限。通过访问权限的设定和菜单项的过滤验证保证数据的安全；系统集成接口模块，其可方便与数据采集系统、客户服务系统等进行数据及功能集成，满足燃气输配调度决策的需要；图形及数据编辑模块，允许用户增删各种型号管线或者是对已有管线属性数据进行编辑和修改；图形显示及输出模块，可将管线、附属设备(调压器、阀门等)以及基础地形图进行放大、缩小、分层显示等，另外还可以打印输出各类图形和报表；管道查询及统计模块，可进行管道空间数据及属性数据的双向查询；燃气管道评估及预警模块，可以对管道安全状态实时监控，能够查出廊内燃气管道的安全程度并实施预警功能；管道信息共享模块，在 Client/Server方式下实现远程数据库的智能化共享与联接，只要具有登陆权限的用户(包括燃气公司或政府监管部门)都可以通过网络实时地获取信息，并通过电子邮件等方式实现双向的操作。具有管理员权限的用户可以远程访问数据库并对数据进行修改。
本发明为管廊内燃气管道安全置信度评价系统，该系统集成了 GSM、GPRS传输以及GIS信息管理，因此，实现了廊内燃气管道运行数据的无线远程传输，并结合GIS技术对整个综合管廊内的燃气管道实施有效的可视化管理，能够实时监控廊内燃气管道的安全运行程度。
Claims (6)
1.一种综合管廊燃气管道置信度定量评估方法，其特征在于：包括如下步骤：
①在管廊燃气舱内的各防火分区设置测点站，采集燃气舱的温度和湿度；
②在管廊内燃气管道的各个节点处设置测点站，采集节点处管内气体的压力和流量信号；
③将管廊燃气舱内的各测点站和管廊内燃气管道上的各测点站与管廊监控中心服务器之间进行无线通讯网传输，将各测点站所采集到的数据信息传递到管廊监控中心服务器；
④管廊监控中心服务器对在管廊内燃气管道的危险等级进行评判并显示评判结果，并通过无线通讯网自动将风险管道所处地理位置以及该管道的相关信息发送到相应的维修站点。
2.根据权利要求1所述的综合管廊燃气管道置信度定量评估方法，其特征在于：上述管廊监控中心服务器存储有管廊本体和附属设施数据、管廊内燃气舱内燃气管道及附属设施数据及管廊内燃气管道安全置信度评估软件。
3.一种根据权利要求1所述的综合管廊燃气管道置信度定量评估方法所用的评估系统，其特征在于：包括设置在管廊燃气舱内各防火分区的测点站、设置在管廊内燃气管道上各个节点处的测点站和g管廊监控中心服务器；其中，测点站包括数据采集模块和GPRS模块，GPRS模块将数据采集模块采集的各个测点站的数据由GPRS网关通过GPRS无线数据传输网络传递到管廊监控中心服务器，管廊监控中心服务器实时接收GPRS网络传来的数据，对数据进行认证后传送到管廊监控中心服务器主机，通过系统软件对数据进行还原显示并进行数据处理，同时将处理后的数据通过GSM网络传递到维修站。
4.根据权利要求3所述的综合管廊燃气管道置信度定量评估方法所用的评估系统，其特征在于：上述管廊监控中心服务器通过监控通讯中心与GPRS无线通信网络交换数据，监控通讯中心与监控中心服务器之间采用专线连接。
5.根据权利要求3所述的综合管廊燃气管道置信度定量评估方法所用的评估系统，其特征在于：上述数据采集模块通过A/D转换器与控制器MCU连接，控制器MCU通过RS232通信接口与GPRS模块连接。
6.根据权利要求3所述的综合管廊燃气管道置信度定量评估方法所用的评估系统，其特征在于：上述控制器MCU连接有存储器。
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