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1、城市燃气管道系统安全性的模糊综合评价研究摘要：城市燃气管道风险评价是城市燃气管网安全运行的重要保障，由于城市燃气管网风险因素的多变性和模糊性，该文阐述了模糊综合评价方法的必要性，简单介绍了模糊综合评价的基本模型，着重指出了目前用模糊评价法确定系统的安全等级所存在的问题和不足之处，提出应用安全等级模糊特征向量法对模糊综合评价结果的处理。实例表明，安全等级模糊特征向量法是科学合理的，更加真实合理的反映城市燃气管道系统风险情况，为管道风险管理的科学决策提供可靠的依据。 关键词：城市燃气管道；模糊综合评价；安全等级；模糊特征向量1.引言随着城市化的建设加快，天然气作为一种新型的、环保型的能源得到迅速发
2、展，我国目前60%的大城市都埋设了大量的燃气管道。且敷设在人口稠密的城区，地下管道破损漏气而引发的爆炸、火灾、中毒等恶性事故，会给城市居民的生命财产造成重大的损失；给人们造成心理的恐慌1。因此，如何科学合理的对城市燃气管道进行风险评价，全面客观的对评价结果进行处理，真实反映管道系统的风险情况，是城市燃气管道系统的安全运行的重要保障。2.城市燃气管道系统模糊综合评价的必要性在开展燃气管道风险评价期间，提出许多评价的方法，其中运用最为广泛的是半定量的专家评分法2。W.K.Muhlbauer总结了美国近20年开展油气管道风险评价工作，于1992年编写了著名的管道风险管理手册，详细介绍管道风险评估的专
3、家评分法模型。一度成为了世界各国普遍接受且作为开展管道风险评价工作的重要文献，在长输管线上的运用取得了巨大成功。然而城市燃气管道有自身特点3-5，工作环境复杂多变，在管道设计、施工、运行和维护期间存在许多诱发管道事故的模糊因素。另外风险影响因素对管道的影响不一定是独立的，是彼此关联，且其间的关联关系随时间地点等条件不同而不同，具有很大的模糊性。这些模糊性的客观存在，使得各类风险影响因素不能被精确的量化，故用我们常规的评价方法是不能精确描述的。现行的专家评分模型是基于有经验的现场人员和专家意见的基础上进行的打分评判，其评价的精确性取决于专家经验的全面性；划分影响因素的细致性、层次性以及权重值分配
4、的合理性。但是，它们基本上都没有考虑到模糊性的影响，评价的结果准确性就受到影响。另一方面，对于失效可能性和失效后果的描述大量采用人为评分方式，不同专家的经验不尽相同，在个别问题上还会存在抵触，主观性太强。由于模糊综合评价在处理因素模糊性和不确定上具有一定优势，承认模糊性，引入模糊数学思想和方法6，可以将影响城市燃气管道风险的因素及其影响度进行量化，进而利用传统数学方法进行分析，使得评价和决策结果更详细、更精确。因此模糊综合评价法更加适合于城市管道的风险评价。3.城市燃气管道系统模糊综合评价的方法概述7模糊综合评价方法综合评判是综合决策的数学工具，模糊综合评价将各个单因素模糊化，并给予每个单因素
5、一定的权重，通过模糊变化得到综合的评判结果。模糊综合评判涉及3个要素：（1）确立因素集U= u1， u2，umm为因素过数；（2）确定评价集V= v1， v2，vn 评语组成的集合；（3）单因素判断即对单个因素ui ( i=1，2， ，n)的评判，得到V上的模糊集；所有的因素评判模糊集组成的矩阵称为评判矩阵：4.模糊综合评价结果的安全等级分析进行模糊综合评价，所得的结果是安全等级的隶属度，目前确定安全等级的方法主要是最大隶属度法和加权平均法，这二种方法存在着一些问题，最大隶属度法会丢失许多信息，存在使结果失真；加权平均法对与评价集V相对应的分值选取没有确切的规定，不同的分值，可能得到结果不一样
6、，针对以上的原因，指出了采用安全等级模糊特征量法来分析评价结果。4.1 最大隶属度法 8取与最大的评判指标相对应的评价集为评判结果，即： 把权重集A和评价判断矩阵R进行模糊合成，本文采用M（）算子，得到结果向量B= 0.088,0.382,0.33,0.128,0.072。 对评价结果向量的分析管道系统模糊综合评价的评价集为V= 安全，较安全，安全性一般，较危险，危险5个等级，通过模糊综合评价得到结果向量为（ 0.088, 0.382, 0.33, 0.128, 0.072）。1) 按最大隶属度的原则，由式确定安全等级为较安全，但它丢失了许多信息，特别是当结果向量较均匀时，存在使评价结果失真的
7、可能性。2) 按加权平均法，对评价集V= 安全，较安全，安全性一般，较危险，危险附于相应的权重集为 90，70，50，30，10 由式计算得V=55.72，安全等级介于“较安全”和“安全性一般”之间，但对于相应的权重集分数的选取没有明确的规定，取不同的分数列，可能得到不同的评价结果。按安全等级模糊特征量法，安全等级模糊特征是确定评价结果趋于均匀化的安全等级较好方法。对于模糊综合评价结果向量，设与其对应的安全等级取值论域为=0.51.5,1.52.5,2.53.5,3.54.5,4.55.5,根据公式和计算出安全等级模糊特征量为2.35,3.07,其平均值为2.71。这说明了该城市燃气管道系统的
8、安全性介于“较安全”和“安全性一般”之间且偏于安全性一般，根据式和可计算出“较安全”等级的可能性为6.7%，“安全性一般”等级的可能为93.3%。可见安全等级模糊特征法确定的安全等级比最大隶属度法和加权平均法更为合理，这样更加真实反映了该城市燃气管道系统安全性的安全等级，为燃气管道公司做出决策提供可靠的依据。6.结论和建议（1）我国城市燃气管道风险评价起步不久，缺乏真实可靠的原始数据以及统一规范的燃气管道信息库，模糊综合评价法正好弥补了此方面的不足，它不仅对系统的评价主观和客观能相统一，而且能够量化一些难以回避的模糊概念。（2）对于模糊综合评价结果向量的处理，最大隶属度的原则会丢失许多信息，可
9、能产生结果的失真，而加权平均法对安全等级V相对应的取值分数没有明确的规定，不同的取值可能导致结果的不同，本文提出的安全等级模糊特征量法克服了前两种方法的局限性，使评价结果更加合理准确。（3）模糊综合评价也有自身的缺陷，如因素的权重不是评价过程中伴随产生的，而是人为确定的，具有的较大的主观性，对于权重的分析确定，有待于进一步的研究。参考文献：1周伟国,张军,严铭卿.住宅燃气系统的安全性评估J.煤气与热力,2005;25(7):1-3.2MuhlbauerW Kent.Pipeline Risk Management ManualM. Houston,USA: Gulf Publishing Co
10、mpany,1996.3付士根,许开立.城市燃气输配系统安全性模糊综合评价J.煤气与热力,2006(11):20-22.4刘杨，段常贵，聂廷哲，解东来.城市埋地燃气管网安全性模糊综合评价J.煤气与热力,2007(5)：12-14.5曾静,许俊城,陈国华,袁金彪.城市埋地燃气管道风险评估方法的适用性J.煤气与热力,2007(5):55-61.6杨纶标.高英仪.模糊数学原理及应用M.华南理工大学出版社.2001.7陈利琼,张鹏,马剑林,王春兰.油气管道风险的模糊综合评价方法探讨J.大然气工业,2003;23(2):117-119.8张艳.天然气长输管道系统风脸评价技术研究D.大庆石油学院硕士论文,2007.9许开,陈宝智,陈全.安全等级特征量及其计算方法J.中国安全科学学报,1999;9(6):6-12.欧阳金：（1982）男，湖南郴州人，西南石油大学在读硕士研究生。“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”
