CN111611524A - 一种燃气风险评估与安全监管资源匹配方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种燃气风险评估与安全监管资源匹配方法及装置，其中方法包括：收集燃气风险评估数据；对收集到的燃气风险评估进行数据清洗，得到清洗后数据；确定风险评估区域，按照预设网格大小对风险评估区域进行网格划分；获取网格内的清洗后数据的评分；基于层次分析法确定指标权重，并判断是否通过一致性校验，如果通过一致性校验，则进行网格风险计算；获取安全监管资源，对安全监管资源进行匹配，得到每个网格内的安全监管资源。
Description
技术领域
本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种燃气风险评估与安全监管资源匹配方法及装置。
背景技术
城镇燃气发展迅速，城镇燃气管道作为国民经济发展和人民生活保障的资源和能源大动脉，具有城市生命线的重要地位。城市燃气安全关系到城市及社会的发展，随着天然气管网建设加快，燃气供应能力不断增强，在城镇燃气输送过程中，出现了许多管网安全运行问题：部分管线超期服役，损坏老化，阴极保护失效等等，存在极大的安全隐患，因此一个全面，有效的燃气管网风险评估方法至关重要。目前，各燃气公司的安全监管资源(如人力资源等)尚未得到合理充分利用，并没有根据现有管网风险分布动态、最优的调整现有的安全监管资源，出现了资源分配不合理的情况。
另外，目前的燃气风险计算主要是针对单独的燃气管线进行的评价，并没有类似于网格化的管线区域整体的评价，而且评价结果并没有和现有的燃气安全监管资源相匹配，造成资源浪费情况的发生。
发明内容
本发明旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的燃气风险评估与安全监管资源匹配方法及装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明的一个方面提供了一种燃气风险评估与安全监管资源匹配方法，包括：收集燃气风险评估数据；对收集到的燃气风险评估进行数据清洗，得到清洗后数据；确定风险评估区域，按照预设网格大小对风险评估区域进行网格划分；获取网格内的清洗后数据的评分；基于层次分析法确定指标权重，并判断是否通过一致性校验，如果通过一致性校验，则进行网格风险计算；获取安全监管资源，对安全监管资源进行匹配，得到每个网格内的安全监管资源。
其中，燃气风险评估数据包括准则层和与准则层的指标对应的指标层，其中，准则层包括：管线本体、检测数据和外部环境；管线本体的指标层包括：网格内管龄分布、网格内管径分布、网格内管材分布、网格内压力等级分布和网格内管线长度分布，检测数据的指标层包括：网格内腐蚀泄露事件数量、网格内破损点数量和网格内阴保桩数量，外部环境指的指标层包括：网格内地铁长度、网格内铁路长度、网格内无轨电车长度和网格内充电桩数量；基于层次分析法确定指标权重，并判断是否通过一致性校验，如果通过一致性校验，则进行网格风险计算包括：将准则层和指标层采用比例标度法分别对每一层的评价指标的相对重要性进行定性描述，并用准确的数字进行量化表示，得到因素判断矩阵；利用方根法计算因素的相对权重，将计算结果归一化处理，得到因素权重向量；计算因素判断矩阵单层的最大特征值和一致性指标，判断因素判断矩阵单层一致性，若符合预设第一规则，确定因素判断矩阵通过单层一致性检验，直至因素判断矩阵各层全部通过单层一致性检验；判断因素判断矩阵整体一致性，若符合预设第二规则，确定因素判断矩阵通过整体一致性检验；通过预设方式计算各个网格的风险。
其中，利用方根法计算因素的相对权重，将计算结果归一化处理，得到因素权重向量包括：利用公式
计算因素的相对权重Wi，其中uij为判断矩阵，利用公式
对计算结果进行归一化处理，得到因素权重向量Wi'。
其中，计算因素判断矩阵单层的最大特征值和一致性指标，判断因素判断矩阵单层一致性，若符合预设第一规则，确定因素判断矩阵通过单层一致性检验包括：利用公式
计算最大特征值λmax，利用公式
计算一致性指标CI，计算单层一致性检验判别式
若CR<0.1,则确定因素判断矩阵通过单层一致性检验，其中，其中，Ai为判断矩阵的第i个行向量，CI为一致性指标，RI为平均随机一致性指标，CR为一致性比例。
其中，判断因素判断矩阵整体一致性，若符合预设第二规则，确定因素判断矩阵通过整体一致性检验包括：利用公式
计算整体一致性检验判别式CR，若CR<0.1时，则确定因素判断矩阵通过整体一致性检验，其中，CI,RI分别代表各指标层，aj代表相应的准则层权重。
其中，通过预设方式计算各个网格的风险包括：利用公式
计算各个网格的风险，其中管线本体、检测数据、外部环境的权重为WP1,WP2,WP3，网格内的管龄、管径、管材、压力等级、管线长度、网格内腐蚀泄漏事件数量、防腐层破损点数量、阴极保护桩数量、网格内的地铁长度、铁路长度、无轨电车长度、充电桩数量的权重为WC1～WC12，Ri为第i个网格的风险，SCik为第i个网格第K项指标的风险分数。
其中，获取安全监管资源，对安全监管资源进行匹配，得到每个网格内的安全监管资源包括：假定网格划分总数为N，每个网格的风险为Rn，监管资源站点数为K，每个资源点的资源量为Jk，对每个网格分配的资源量为Pkn，Qn为第n个网格的资源量，利用多目标规划模型
进行求解，得到每个网格的最佳监管资源分配量
其中，dkn为监管资源站点k到网格n的距离；Pkn为监管资源站点k到网格n分配的资源量；Rn为每个网格的风险。
本发明另一方面提供了一种燃气风险评估与安全监管资源匹配装置，包括：收集模块，用于收集燃气风险评估数据；清洗模块，用于对收集到的燃气风险评估进行数据清洗，得到清洗后数据；划分模块，用于确定风险评估区域，按照预设网格大小对风险评估区域进行网格划分；获取模块，用于获取网格内的清洗后数据的评分；计算模块，用于基于层次分析法确定指标权重，并判断是否通过一致性校验，如果通过一致性校验，则进行网格风险计算；匹配模块，用于获取安全监管资源，对安全监管资源进行匹配，得到每个网格内的安全监管资源。
其中，燃气风险评估数据包括准则层和与准则层的指标对应的指标层，其中，准则层包括：管线本体、检测数据和外部环境；管线本体的指标层包括：网格内管龄分布、网格内管径分布、网格内管材分布、网格内压力等级分布和网格内管线长度分布，检测数据的指标层包括：网格内腐蚀泄露事件数量、网格内破损点数量和网格内阴保桩数量，外部环境指的指标层包括：网格内地铁长度、网格内铁路长度、网格内无轨电车长度和网格内充电桩数量；计算模块通过如下方式基于层次分析法确定指标权重，并判断是否通过一致性校验，如果通过一致性校验，则进行网格风险计算：计算模块，具体用于将准则层和指标层采用比例标度法分别对每一层的评价指标的相对重要性进行定性描述，并用准确的数字进行量化表示，得到因素判断矩阵；利用方根法计算因素的相对权重，将计算结果归一化处理，得到因素权重向量；计算因素判断矩阵单层的最大特征值和一致性指标，判断因素判断矩阵单层一致性，若符合预设第一规则，确定因素判断矩阵通过单层一致性检验，直至因素判断矩阵各层全部通过单层一致性检验；判断因素判断矩阵整体一致性，若符合预设第二规则，确定因素判断矩阵通过整体一致性检验；通过预设方式计算各个网格的风险。
其中，计算模块通过如下方式利用方根法计算因素的相对权重，将计算结果归一化处理，得到因素权重向量：计算模块，具体用于
计算因素的相对权重Wi，其中uij为判断矩阵，利用公式
对计算结果进行归一化处理，得到因素权重向量Wi'。
其中，计算模块通过如下方式计算因素判断矩阵单层的最大特征值和一致性指标，判断因素判断矩阵单层一致性，若符合预设第一规则，确定因素判断矩阵通过单层一致性检验：计算模块，具体用于利用公式
计算最大特征值λmax，利用公式
计算一致性指标CI，计算单层一致性检验判别式
若CR<0.1,则确定因素判断矩阵通过单层一致性检验，其中，Ai为判断矩阵的第i个行向量，CI为一致性指标，RI为平均随机一致性指标，CR为一致性比例。
其中，计算模块通过如下方式判断因素判断矩阵整体一致性，若符合预设第二规则，确定因素判断矩阵通过整体一致性检验：计算模块，具体用于利用公式
计算整体一致性检验判别式CR，若CR<0.1时，则确定因素判断矩阵通过整体一致性检验，其中，CI,RI分别代表各指标层，aj代表相应的准则层权重。
其中，计算模块通过如下方式通过预设方式计算各个网格的风险：计算模块，具体用于利用公式
计算各个网格的风险，其中管线本体、检测数据、外部环境的权重为WP1,WP2,WP3，网格内的管龄、管径、管材、压力等级、管线长度、网格内腐蚀泄漏事件数量、防腐层破损点数量、阴极保护桩数量、网格内的地铁长度、铁路长度、无轨电车长度、充电桩数量的权重为WC1～WC12，Ri为第i个网格的风险，SCik为第i个网格第K项指标的风险分数。
其中，匹配模块，通过如下方式获取安全监管资源，对安全监管资源进行匹配，得到每个网格内的安全监管资源：匹配模块，具体用于假定网格划分总数为N，每个网格的风险为Rn，监管资源站点数为K，每个资源点的资源量为Jk，对每个网格分配的资源量为Pkn，Qn为第n个网格的资源量，利用多目标规划模型
进行求解，得到每个网格的最佳监管资源分配量
其中，dkn为监管资源站点k到网格n的距离；Pkn为监管资源站点k到网格n分配的资源量；Rn为每个网格的风险。
由此可见，本发明对燃气管线进行网格化管理，基于层次分析法对燃气网格风险进行评估，在评估结果的基础上通过非线性规划的方法对燃气安全监管资源进行合理的分配，通过本发明提供的燃气风险评估与安全监管资源匹配方法及装置，可对管辖范围的管线做出网格化的风险评估，找到燃气风险空间的分布情况，便于进行区域性管理。在网格风险的基础上，通过非线性规划的方式合理的分配安全监管资源，避免了资源的浪费和对燃气风险的合理管控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的燃气风险评估与安全监管资源匹配方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的燃气网格化风险评价指标体系层次结构示意图；
图3为本发明实施例提供的两两因素判断表；
图4为本发明实施例提供的网格风险示意图；
图5为本发明实施例提供的资源分配原理图；
图6为本发明实施例提供的燃气风险评估与安全监管资源匹配装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了本发明实施例提供的燃气风险评估与安全监管资源匹配方法的流程图，参见图1，本发明实施例提供的燃气风险评估与安全监管资源匹配方法，包括：
S1，收集燃气风险评估数据。
具体地，本步骤中，收集与燃气管线泄漏相关的数据，主要包含三类数据，分别是管线本体数据、外部环境数据、检测数据。其中管线本体数据包括管龄、管径、管材、压力等级、管线长度，外部环境数据包括地铁、铁路、无轨电车、充电桩数据，检测数据是防腐层破损点、阴极保护数据，腐蚀泄漏事件数据。
S2，对收集到的燃气风险评估进行数据清洗，得到清洗后数据。
具体地，数据收集过程可能会出现数据的缺失、异常和重复等情况，需要对数据进行清洗。针对重复值数据，可对同一检测点检测时间相同的数据进行去重操作。针对异常点数据，可以使用箱线图法进行异常值处理。针对缺失值数据，可以采用K-means进行缺失值填补。
S3，确定风险评估区域，按照预设网格大小对风险评估区域进行网格划分。
具体地，首先确定风险评估区域的范围，再选取评估区域中间区域某点作为网格划分的基准点，然后以500m*500m为网格大小，对风险评估区域进行网格划分，使风险评估区域均落在网格内。
S4，获取网格内的清洗后数据的评分。
具体地，本步骤中，统计网格内的数据分布情况并进行评分，针对管线本体数据，包括统计网格内的管龄、管径、管材、压力等级、管线长度，得分为
针对检测数据，统计各网格内的腐蚀泄漏事件数量，防腐层破损点数量、阴极保护桩数量，得分为
针对外部环境数据，统计网格内的地铁长度、铁路长度、无轨电车长度、充电桩数量，得分为
S5，基于层次分析法确定指标权重，并判断是否通过一致性校验，如果通过一致性校验，则进行网格风险计算。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，燃气风险评估数据包括准则层和与准则层的指标对应的指标层，其中，准则层包括：管线本体、检测数据和外部环境；管线本体的指标层包括：网格内管龄分布、网格内管径分布、网格内管材分布、网格内压力等级分布和网格内管线长度分布，检测数据的指标层包括：网格内腐蚀泄露事件数量、网格内破损点数量和网格内阴保桩数量，外部环境指的指标层包括：网格内地铁长度、网格内铁路长度、网格内无轨电车长度和网格内充电桩数量；基于层次分析法确定指标权重，并判断是否通过一致性校验，如果通过一致性校验，则进行网格风险计算包括：将准则层和指标层采用比例标度法分别对每一层的评价指标的相对重要性进行定性描述，并用准确的数字进行量化表示，得到因素判断矩阵；利用方根法计算因素的相对权重，将计算结果归一化处理，得到因素权重向量；计算因素判断矩阵单层的最大特征值和一致性指标，判断因素判断矩阵单层一致性，若符合预设第一规则，确定因素判断矩阵通过单层一致性检验，直至因素判断矩阵各层全部通过单层一致性检验；判断因素判断矩阵整体一致性，若符合预设第二规则，确定因素判断矩阵通过整体一致性检验；通过预设方式计算各个网格的风险。
其中，利用方根法计算因素的相对权重，将计算结果归一化处理，得到因素权重向量包括：利用公式
计算因素的相对权重Wi，其中uij为判断矩阵，利用公式
对计算结果进行归一化处理，得到因素权重向量Wi'。
其中，计算因素判断矩阵单层的最大特征值和一致性指标，判断因素判断矩阵单层一致性，若符合预设第一规则，确定因素判断矩阵通过单层一致性检验包括：利用公式
计算最大特征值λmax，利用公式
计算一致性指标CI，计算单层一致性检验判别式
若CR<0.1,则确定因素判断矩阵通过单层一致性检验，其中，Ai为判断矩阵的第i个行向量，CI为一致性指标，RI为平均随机一致性指标，CR为一致性比例。
其中，判断因素判断矩阵整体一致性，若符合预设第二规则，确定因素判断矩阵通过整体一致性检验包括：利用公式
计算整体一致性检验判别式CR，若CR<0.1时，则确定因素判断矩阵通过整体一致性检验，其中，CI,RI分别代表各指标层，aj代表相应的准则层权重。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，通过预设方式计算各个网格的风险包括：利用公式
计算各个网格的风险，其中管线本体、检测数据、外部环境的权重为WP1,WP2,WP3，网格内的管龄、管径、管材、压力等级、管线长度、网格内腐蚀泄漏事件数量、防腐层破损点数量、阴极保护桩数量、网格内的地铁长度、铁路长度、无轨电车长度、充电桩数量的权重为WC1～WC12，Ri为第i个网格的风险，SCik为第i个网格第K项指标的风险分数。
具体地，燃气网格化风险评价指标体系层次结构如图2所示，使用层次分析法确定各指标权重，计算步骤如下：
将图2中准侧层的三项指标P1、P2、P3，指标层的C1-C5，C6-C8，C9-C12，按照步骤5.6构造成判断矩阵P,M1,M2,M3；
步骤5.2：P,M1,M2,M3分别按照步骤5.7-步骤5.8，进行一致性检验；
步骤5.3：重复步骤5.1、步骤5.2，直至全部通过一致性检验；
步骤5.4：将P,M1,M2,M3按照步骤5.9进行整体一致性检验；
步骤5.5：重复步骤5.3、步骤5.4，直至通过整体一致性检验
步骤5.6：因素判断矩阵构造
判断矩阵的构建采用1～9比例标度法，分别对每一层次的评价指标的相对重要性进行定性描述，并用准确的数字进行量化表示，得到判断矩阵如图3；
步骤5.7：建立因素相对权重集：
运用“方根法”求取因素的相对权重，计算方法如公式
将公式
计算结果归一化处理，如公式
得到因素权重向量。
步骤5.8：判断矩阵单层一致性检验：
对判断矩阵作一致性检验,计算最大特征值λmax，如公式
计算一致性指标(CI)，如公式
并检验判断矩阵的一致性，并计算一致性检验判别式CR，若
则认为该判断矩阵通过一致性检验。
步骤5.9：整体一致性检验：
进行整体一致性检验，如公式
式中CI,RI分别代表各指标层，aj代表相应的准则层权重。当CR<0.1时，认为整体一致性检验通过检验。
通过上述步骤计算得到管线本体、检测数据、外部环境的权重为WP1,WP2,WP3，网格内的管龄、管径、管材、压力等级、管线长度、网格内腐蚀泄漏事件数量、防腐层破损点数量、阴极保护桩数量、网格内的地铁长度、铁路长度、无轨电车长度、充电桩数量的权重为WC1～WC12，网格风险的计算如公式
式中：Ri为第i个网格的风险，SCik为第K项指标的风险分数，最终结果如图4所示；
S6，获取安全监管资源，对安全监管资源进行匹配，得到每个网格内的安全监管资源。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，获取安全监管资源，对安全监管资源进行匹配，得到每个网格内的安全监管资源包括：假定网格划分总数为N，每个网格的风险为Rn，监管资源站点数为K，每个资源点的资源量为Jk，对每个网格分配的资源量为Pkn，Qn为第n个网格的资源量，利用多目标规划模型
进行求解，得到每个网格的最佳监管资源分配量
其中，dkn为监管资源站点k到网格n的距离；Pkn为监管资源站点k到网格n分配的资源量；Rn为每个网格的风险。
具体地，首先调研现有的资源分布，结合网格风险分布R，如图5所示，此时的监管资源分配就是一个多目标规划模型，优化的目标是根据R值的不同，合理、高效的分配监管资源。
假定网格划分总数为N，每个网格的风险为Rn，监管资源站点数为K，每个资源点的资源量为Jk，对每个网格分配的资源量为Pkn,示意图如图5所示，浅色点表示监管资源站点，深色点表示该站点所分配的资源网格。
资源分配要满足资源点到资源分配网格的距离最短，而且网格分配的资源量要与网格的风险成正比，多目标规划模型如公式
式中dkn为监管资源站点k到网格n的距离；Pkn为监管资源站点k到网格n分配的资源量；Rn为每个网格的风险。
对上述模型进行求解，得到每个网格的最佳监管资源分配量
由此可见，本发明对燃气管线进行网格化管理，基于层次分析法对燃气网格风险进行评估，在评估结果的基础上通过非线性规划的方法对燃气安全监管资源进行合理的分配，通过本发明提供的燃气风险评估与安全监管资源匹配方法，可对管辖范围的管线做出网格化的风险评估，找到燃气风险空间的分布情况，便于进行区域性管理。在网格风险的基础上，通过非线性规划的方式合理的分配安全监管资源，避免了资源的浪费和对燃气风险的合理管控。
图6示出了本发明实施例提供的燃气风险评估与安全监管资源匹配装置的结构示意图，该燃气风险评估与安全监管资源匹配装置应用上述方法，以下仅对燃气风险评估与安全监管资源匹配装置的结构进行简单说明，其他未尽事宜，请参照上述燃气风险评估与安全监管资源匹配方法中的相关描述，参见图6，本发明实施例提供的燃气风险评估与安全监管资源匹配装置，包括：
收集模块，用于收集燃气风险评估数据；
清洗模块，用于对收集到的燃气风险评估进行数据清洗，得到清洗后数据；
划分模块，用于确定风险评估区域，按照预设网格大小对风险评估区域进行网格划分；
获取模块，用于获取网格内的清洗后数据的评分；
计算模块，用于基于层次分析法确定指标权重，并判断是否通过一致性校验，如果通过一致性校验，则进行网格风险计算；
匹配模块，用于获取安全监管资源，对安全监管资源进行匹配，得到每个网格内的安全监管资源。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，燃气风险评估数据包括准则层和与准则层的指标对应的指标层，其中，准则层包括：管线本体、检测数据和外部环境；管线本体的指标层包括：网格内管龄分布、网格内管径分布、网格内管材分布、网格内压力等级分布和网格内管线长度分布，检测数据的指标层包括：网格内腐蚀泄露事件数量、网格内破损点数量和网格内阴保桩数量，外部环境指的指标层包括：网格内地铁长度、网格内铁路长度、网格内无轨电车长度和网格内充电桩数量；计算模块通过如下方式基于层次分析法确定指标权重，并判断是否通过一致性校验，如果通过一致性校验，则进行网格风险计算：计算模块，具体用于将准则层和指标层采用比例标度法分别对每一层的评价指标的相对重要性进行定性描述，并用准确的数字进行量化表示，得到因素判断矩阵；利用方根法计算因素的相对权重，将计算结果归一化处理，得到因素权重向量；计算因素判断矩阵单层的最大特征值和一致性指标，判断因素判断矩阵单层一致性，若符合预设第一规则，确定因素判断矩阵通过单层一致性检验，直至因素判断矩阵各层全部通过单层一致性检验；判断因素判断矩阵整体一致性，若符合预设第二规则，确定因素判断矩阵通过整体一致性检验；通过预设方式计算各个网格的风险。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，计算模块通过如下方式利用方根法计算因素的相对权重，将计算结果归一化处理，得到因素权重向量：计算模块，具体用于利用公式计算因素的相对权重Wi，其中uij为判断矩阵，利用公式
对计算结果进行归一化处理，得到因素权重向量Wi'。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，计算模块通过如下方式计算因素判断矩阵单层的最大特征值和一致性指标，判断因素判断矩阵单层一致性，若符合预设第一规则，确定因素判断矩阵通过单层一致性检验：计算模块，具体用于利用公式
计算最大特征值λmax，利用公式
计算一致性指标CI，计算单层一致性检验判别式
若CR<0.1,则确定因素判断矩阵通过单层一致性检验，其中，Ai为判断矩阵的第i个行向量，CI为一致性指标，RI为平均随机一致性指标，CR为一致性比例。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，计算模块通过如下方式判断因素判断矩阵整体一致性，若符合预设第二规则，确定因素判断矩阵通过整体一致性检验：计算模块，具体用于利用公式
计算整体一致性检验判别式CR，若CR<0.1时，则确定因素判断矩阵通过整体一致性检验，其中，CI,RI分别代表各指标层，aj代表相应的准则层权重。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，计算模块通过如下方式通过预设方式计算各个网格的风险：计算模块，具体用于利用公式
计算各个网格的风险，其中管线本体、检测数据、外部环境的权重为WP1,WP2,WP3，网格内的管龄、管径、管材、压力等级、管线长度、网格内腐蚀泄漏事件数量、防腐层破损点数量、阴极保护桩数量、网格内的地铁长度、铁路长度、无轨电车长度、充电桩数量的权重为WC1～WC12，Ri为第i个网格的风险，SCik为第i个网格第K项指标的风险分数。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，匹配模块，通过如下方式获取安全监管资源，对安全监管资源进行匹配，得到每个网格内的安全监管资源：匹配模块，具体用于假定网格划分总数为N，每个网格的风险为Rn，监管资源站点数为K，每个资源点的资源量为Jk，对每个网格分配的资源量为Pkn，Qn为第n个网格的资源量，利用多目标规划模型
进行求解，得到每个网格的最佳监管资源分配量
其中，dkn为监管资源站点k到网格n的距离；Pkn为监管资源站点k到网格n分配的资源量；Rn为每个网格的风险。
由此可见，本发明对燃气管线进行网格化管理，基于层次分析法对燃气网格风险进行评估，在评估结果的基础上通过非线性规划的方法对燃气安全监管资源进行合理的分配，通过本发明提供的燃气风险评估与安全监管资源匹配装置，可对管辖范围的管线做出网格化的风险评估，找到燃气风险空间的分布情况，便于进行区域性管理。在网格风险的基础上，通过非线性规划的方式合理的分配安全监管资源，避免了资源的浪费和对燃气风险的合理管控。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (14)
1.一种燃气风险评估与安全监管资源匹配方法，其特征在于，包括：
收集燃气风险评估数据；
对收集到的所述燃气风险评估进行数据清洗，得到清洗后数据；
确定风险评估区域，按照预设网格大小对所述风险评估区域进行网格划分；
获取网格内的所述清洗后数据的评分；
基于层次分析法确定指标权重，并判断是否通过一致性校验，如果通过一致性校验，则进行网格风险计算；
获取安全监管资源，对所述安全监管资源进行匹配，得到每个网格内的安全监管资源。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃气风险评估数据包括准则层和与所述准则层的指标对应的指标层，其中，所述准则层包括：管线本体、检测数据和外部环境；所述管线本体的指标层包括：网格内管龄分布、网格内管径分布、网格内管材分布、网格内压力等级分布和网格内管线长度分布，所述检测数据的指标层包括：网格内腐蚀泄露事件数量、网格内破损点数量和网格内阴保桩数量，所述外部环境指的指标层包括：网格内地铁长度、网格内铁路长度、网格内无轨电车长度和网格内充电桩数量；
所述基于层次分析法确定指标权重，并判断是否通过一致性校验，如果通过一致性校验，则进行网格风险计算包括：
将所述准则层和所述指标层采用比例标度法分别对每一层的评价指标的相对重要性进行定性描述，并用准确的数字进行量化表示，得到因素判断矩阵；
利用方根法计算因素的相对权重，将计算结果归一化处理，得到因素权重向量；
计算所述因素判断矩阵单层的最大特征值和一致性指标，判断所述因素判断矩阵单层一致性，若符合预设第一规则，确定所述因素判断矩阵通过单层一致性检验，直至所述因素判断矩阵各层全部通过单层一致性检验；
判断所述因素判断矩阵整体一致性，若符合预设第二规则，确定所述因素判断矩阵通过整体一致性检验；
通过预设方式计算各个网格的风险。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用方根法计算因素的相对权重，将计算结果归一化处理，得到因素权重向量包括：
利用公式
计算因素的相对权重Wi，其中uij为判断矩阵，利用公式
对计算结果进行归一化处理，得到因素权重向量Wi'。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算所述因素判断矩阵单层的最大特征值和一致性指标，判断所述因素判断矩阵单层一致性，若符合预设第一规则，确定所述因素判断矩阵通过单层一致性检验包括：
利用公式
计算最大特征值λmax，利用公式
计算一致性指标CI，计算单层一致性检验判别式
若CR<0.1,则确定所述因素判断矩阵通过单层一致性检验，其中，Ai为判断矩阵的第i个行向量，CI为一致性指标，RI为平均随机一致性指标，CR为一致性比例。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断所述因素判断矩阵整体一致性，若符合预设第二规则，确定所述因素判断矩阵通过整体一致性检验包括：
利用公式
计算整体一致性检验判别式CR，若CR<0.1时，则确定所述因素判断矩阵通过整体一致性检验，其中，CI,RI分别代表各指标层，aj代表相应的准则层权重。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过预设方式计算各个网格的风险包括：
利用公式
计算各个网格的风险，其中管线本体、检测数据、外部环境的权重为WP1,WP2,WP3，网格内的管龄、管径、管材、压力等级、管线长度、网格内腐蚀泄漏事件数量、防腐层破损点数量、阴极保护桩数量、网格内的地铁长度、铁路长度、无轨电车长度、充电桩数量的权重为WC1～WC12，Ri为第i个网格的风险，
为第i个网格第K项指标的风险分数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取安全监管资源，对所述安全监管资源进行匹配，得到每个网格内的安全监管资源包括：
假定网格划分总数为N，每个网格的风险为Rn，监管资源站点数为K，每个资源点的资源量为Jk，对每个网格分配的资源量为Pkn，Qn为第n个网格的资源量，利用多目标规划模型
进行求解，得到每个网格的最佳监管资源分配量
其中，dkn为监管资源站点k到网格n的距离；Pkn为监管资源站点k到网格n分配的资源量；Rn为每个网格的风险。
8.一种燃气风险评估与安全监管资源匹配装置，其特征在于，包括：
收集模块，用于收集燃气风险评估数据；
清洗模块，用于对收集到的所述燃气风险评估进行数据清洗，得到清洗后数据；
划分模块，用于确定风险评估区域，按照预设网格大小对所述风险评估区域进行网格划分；
获取模块，用于获取网格内的所述清洗后数据的评分；
计算模块，用于基于层次分析法确定指标权重，并判断是否通过一致性校验，如果通过一致性校验，则进行网格风险计算；
匹配模块，用于获取安全监管资源，对所述安全监管资源进行匹配，得到每个网格内的安全监管资源。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述燃气风险评估数据包括准则层和与所述准则层的指标对应的指标层，其中，所述准则层包括：管线本体、检测数据和外部环境；所述管线本体的指标层包括：网格内管龄分布、网格内管径分布、网格内管材分布、网格内压力等级分布和网格内管线长度分布，所述检测数据的指标层包括：网格内腐蚀泄露事件数量、网格内破损点数量和网格内阴保桩数量，所述外部环境指的指标层包括：网格内地铁长度、网格内铁路长度、网格内无轨电车长度和网格内充电桩数量；
所述计算模块通过如下方式基于层次分析法确定指标权重，并判断是否通过一致性校验，如果通过一致性校验，则进行网格风险计算：
所述计算模块，具体用于将所述准则层和所述指标层采用比例标度法分别对每一层的评价指标的相对重要性进行定性描述，并用准确的数字进行量化表示，得到因素判断矩阵；利用方根法计算因素的相对权重，将计算结果归一化处理，得到因素权重向量；计算所述因素判断矩阵单层的最大特征值和一致性指标，判断所述因素判断矩阵单层一致性，若符合预设第一规则，确定所述因素判断矩阵通过单层一致性检验，直至所述因素判断矩阵各层全部通过单层一致性检验；判断所述因素判断矩阵整体一致性，若符合预设第二规则，确定所述因素判断矩阵通过整体一致性检验；通过预设方式计算各个网格的风险。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算模块通过如下方式利用方根法计算因素的相对权重，将计算结果归一化处理，得到因素权重向量：
所述计算模块，具体用于利用公式
计算因素的相对权重Wi，其中uij为判断矩阵，利用公式
对计算结果进行归一化处理，得到因素权重向量Wi'。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算模块通过如下方式计算所述因素判断矩阵单层的最大特征值和一致性指标，判断所述因素判断矩阵单层一致性，若符合预设第一规则，确定所述因素判断矩阵通过单层一致性检验：
所述计算模块，具体用于利用公式
计算最大特征值λmax，利用公式
计算一致性指标CI，计算单层一致性检验判别式
若CR<0.1,则确定所述因素判断矩阵通过单层一致性检验，其中，Ai为判断矩阵的第i个行向量，CI为一致性指标，RI为平均随机一致性指标，CR为一致性比例。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述计算模块通过如下方式判断所述因素判断矩阵整体一致性，若符合预设第二规则，确定所述因素判断矩阵通过整体一致性检验：
所述计算模块，具体用于利用公式
计算整体一致性检验判别式CR，若CR<0.1时，则确定所述因素判断矩阵通过整体一致性检验，其中，CI,RI分别代表各指标层，aj代表相应的准则层权重。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算模块通过如下方式通过预设方式计算各个网格的风险：
所述计算模块，具体用于利用公式
计算各个网格的风险，其中管线本体、检测数据、外部环境的权重为WP1,WP2,WP3，网格内的管龄、管径、管材、压力等级、管线长度、网格内腐蚀泄漏事件数量、防腐层破损点数量、阴极保护桩数量、网格内的地铁长度、铁路长度、无轨电车长度、充电桩数量的权重为WC1～WC12，Ri为第i个网格的风险，
为第i个网格第K项指标的风险分数。
14.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述匹配模块，通过如下方式获取安全监管资源，对所述安全监管资源进行匹配，得到每个网格内的安全监管资源：
所述匹配模块，具体用于假定网格划分总数为N，每个网格的风险为Rn，监管资源站点数为K，每个资源点的资源量为Jk，对每个网格分配的资源量为Pkn，Qn为第n个网格的资源量，利用多目标规划模型
进行求解，得到每个网格的最佳监管资源分配量
其中，dkn为监管资源站点k到网格n的距离；Pkn为监管资源站点k到网格n分配的资源量；Rn为每个网格的风险。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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