基于云模型的油气长输管道定量安全评价

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1、2015年第31卷第3期PETROCHEMICALSAFETYANDENVIRONMENTALPROTECTIONTECHNOLOGY基于云模型的油气长输管道定量安全评价刁孝松，王林元，王颖，谢崇文。(1．西南石油大学化学化工学院，四川成都610500；2．中国石油西南管道公司，四川江油621700；3．中国石油西南油气田公司重庆气矿，重庆404100)摘要：云模型是一种定性概念与定量描述间不确定转换的模型，结合云模型的基本理论知识和影响油气长输管道失效的因素，提出一种基于云模型的安全评价方法，为管道安全评价提供一种新的思路。针对专家

2、评分过程的局限性和不确定性，通过云模型规则发生器对专家评分进行处理，实现了对评分数据不确定性和随机性的传递，使评价结果更加符合客观实际，为管道的安全运行管理提供理论依据。关键词：云模型定量安全评价长输管道油气管道目前，中国油气管道建设正处于快速发展模糊综合评价方法对油气长输管道进行安全评时期，管道总长迅速增加，管道面临的外部环价，为管道的科学管理提供新的理论依据。境复杂多变，事故后果严重，管理难度不断加1云模型的基本理论大。由于我国油气长输管道安全评价技术研究起步较晚，基本上还处于理论研究阶段，如何云模型是李德毅院士提出的1种定性概念

3、与科学、有效地进行油气长输管道安全评价，已其定量表示之间的不确定性转换模型。设是1成为油气管道行业的重大研究课题。评价方法个用精确数值表示的定量论域，c是上的定性采用较多的是故障树(FAT)定性分析、故障模概念，若定量值∈U，且是定性概念C的一次式及影响分析、定量风险评价(QRA)¨等。为随机实现，对C的确定度tx()∈[0，1]是有稳了突破传统的定性评价方法，结合数学方法，定倾向的随机数，如有映射：如模糊理论，以实现对评价对象进行综合性评：U—}l0，1lV∈Ux—()判，对管道的安全等级判定提供理论依据。则在论域上的分布称为云，每

4、1个称虽然以上方法取得了一定成效，但是传统的方为1个云滴。云的数字特征用期望E、熵En和法要么对评价者的行业经验要求很高，误差较超熵3个数值表示。其中，期望E为定性概大，具有一定的局限性，要么只是考虑评价的念量化的最典型样本，是概念论域的中心。熵En模糊性而忽略了随机性，未能对评价过程定性为定性概念不确定度的度量，反映了论域空间中概念做出清晰的判定。云模型是一种定性概念可被概念接受的云滴的取值范围，超熵是熵与定量描述间不确定转换的模型，云滴的确定的不确定度量，反映了云滴的离散度，超熵越度反映了模糊性，这个值自身也是个随机值。大，云分布

5、越分散。基于云模型的知识表示和推理方法能够充分表达不确定知识的模糊性和随机性，能够在一定程度上解决信息集结过程中信息丢失的问题。收稿日期：2014—09—04。根据云模型的综合评价在很多领域都取得了良作者简介：刁孝松，男，西南石油大学油气安全工程好的结果，综合考虑油气长输管道“故障”或专业在读硕士，主要从事石油化工安全方面的研究“失效”的模糊性和随机性，引用基于云模型的工作。E—mail：89297243@qq．corn★石油化工安全环保技术★2015年第31卷第3期1．1单条件单规则发生器转换模型。逆向云发生器的算法是基于统计原理，

6、它可以将一定数量的精确数据转换为以数字该规则可形式化表示为：特征表示的定性概念，利用确定度信息逆向云发ⅡAthenB生器的算法如下：其中，A、B分别对应于论域、上的定性概念C、C：，A为规则前件，日为规则后件。通过INPUT：N个云滴(Y，)前件云发生器和后件云发生器以条件规则组合而／／样本点Y及其确定度，其中i=1，2，⋯，／Z成的规则发生器确保了推理过程中不确定性传OUTPUT：(Ex，En，He)递。在对油气长输管道进行安全评价时，对导致管道失效影响因素进行打分的过程，是一个综合／／反映定性概念的数字特征了油气管道运行现状和安全

7、专家经验的过程。管Step1：Ex=MEAN(Y)道运行现状的不确定性和专家知识经验的模糊性／／MEAN为计算分值样本点Y平均值的函数和随机性的特征，可以用云规则很好地描述这一Step2：En=STDEV(Y)过程，即在一个新的确定输入条件下，就可以激／／STDEV为计算分值样本点Y标准差的函数活相应的规则，通过推理机制，产生不确定性输ste=出。记概念、曰的正态云分别为c(，En，√)，C(，E凡，。)，则单条件单规则发生Step4：He=STDEV(En’)器的算法如下：1．3浮动云INPUT：{ExA，EnA，HeA；ExB，E

8、n，He口}，0设在论域中有Ⅳ朵基云C(Ex，En，He)，／／输入规则前件A和规则后件B的数字特征以及C2(Ex2，En2，He2)，⋯，c(Ex，En，He)可生前件论域中的1个值。成浮动云J，它表示2朵基云表达的定