關于燃氣管道耐久性未確知測度評估模型的研究

周麗麗 黃亞暉

摘 要：將城市燃氣埋地鋼質管道作為研究對象，建立燃氣管道的未確知測度評估模型，引入置信度識別準則，提高燃氣管道耐久性等級劃分的可信度，并對燃氣管道耐久性進行排序。

關鍵詞：燃氣管道 耐久性 耐久性評價

中圖分類號：F224 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）02（b）-0095-02

1 燃氣管道耐久性指標

城市燃氣管道耐久性的實質是指城市燃氣管道經受環境和時間考驗的能力，主要反映的是時間問題。耐久性取決于管道本身的特質和環境作用兩個方面[1]。管道本身的特質決定了管道抵抗外界環境作用的能力，主要包括管道原材料、管道外防腐涂層類型、管道施工質量以及是否具有完善的檢測與維修制度等。環境作用效應主要包括溫度、濕度、降水等環境氣化條件以及對管道具有侵蝕作用的氧、二氧化碳、氯鹽、二氧化硫等介質。

由于燃氣管道的耐久性等級評估系統十分復雜，管道失效的影響因素很多，所以該文將城市燃氣埋地鋼質管道作為研究對象，不考慮閥門、三通、彎頭等節點，結合實際管道運營管理過程中可能檢測到的影響因素和數據，將管道的耐久性評估按階梯層次分為目標層、準則層、指標層[2]，建立燃氣鋼質管道耐久性評價的未確知測度模型，分析指標層中定性和定量的指標，得到燃氣管道土壤腐蝕耐久性等級，為燃氣運行部門提供可靠的數據依據[3-4]。燃氣埋地鋼質管道耐久性評估指標體系圖見圖1。

2 未確知測度評估模型

設是待評估的對象空間，是評估n的個對象。對于對象空間X有m個評估指標I1，I2，…，Im，記為指標空間I={Ij}?？杀硎緸閙維向量，j是評估對象關于指標Ij的測量值。若j有p個評估分類：c1，c2，…，ck，…，cp，則U為評估空間U={c1，c2，…，ck，…cp}若ck比ck+1好，則表示ck>ck+1。若c1>c2>…cp，則稱{c1，c2，…，cp}是U的一個有序分割類[5-6]。

2.1 單指標測度分析

令μijk=μ（j∈ck）表示測量值j屬于第k個評估類ck的程度，μ是未確知測度[7]，要求μ滿足：

式（2）和（3）分別表示μ對評估空間滿足“歸一性”“可加性”，稱矩陣（4）為單指標測度評估矩陣R。

2.2 指標分類權重

式中μijk表示j測量值屬于第k個評估類ck的程度

則有：v（i）j=0，μij1=μij2=…μijp=1/P；

0≤v（i）j≤1，其大小取決于μijk的分散程度；

v（i）j=1，表示有且只有一個μijk=1。

Wj是指標Ij的權重，指標分類權重：

wj必須滿足：

向量w=（w1，w2，…，wm）是Ij的權重向量，表示指標間的相互重要關系。

2.3 多指標綜合測度評估矩陣

令μijk=μ（∈ck）表示對象屬于第k個評估類ck的程度，則：

，i=1，2，…，n，k=1，2，…，P （8）

由于0≤μijk≤1，并且：

（9）

因此μijk是未確知測度。矩陣（10）為多指標綜合測度矩陣D，則（μi1，μi2，…，μip）就是的綜合測度評估向量。

（10）

2.4 識別準則

根據上述方法計算得到隸屬于P個等級的的綜合測度向量：

μ=（μi1，μi2，…，μip） （11）

對于按照一定順序制定的分類標準，利用置信度識別準則能夠（有序的分類）最終確定究竟屬于P個等級的哪一個。具體操作如下所示。

假定一個置信度為λ，（λ>0.5，通常取為0.6或是0.7），且對象的評估等級為正序，即c1>c2>c3，如果k0滿足公式（13），則認為屬于第k0個評估等級ck0，并且具λ有的可信度。

（12）

式中k0表示評估空間U中的第k0個評估等級，表示為ck0。

2.5 耐久性排序

通過上述步驟判斷出評估對象（i=1，2，…，n）屬于哪個等級以后，還可以得出所有評估對象的等級順序。已知c1>c2>…>cp，用（P+1-k）表示評估等級ck的“分值”，令：

，i=1，2，…，n （13）

式中q為評估對象的總得分值。

q=（qx1，qx2，…，qxn）即為評估對象的總得分向量，可以按照q值的大小對評估對象進行排序。

3 結語

由于不同地區各方面條件的不同以及評價指標數據檢測的可操作性，在評價指標的選擇以及等級標準的劃分上，應進行必要的調整，使耐久性評價工作更加合理有效，使該模型的計算結果對有關部門具有參考價值。

參考文獻

[1] 呂清芳.混凝土結構耐久性環境區劃標準的基礎研究[D].浙江大學，2007.

[2] 劉云濤.基于未確知性的混凝土結構耐久性評估研究[D].西安建筑科技大學，2007.

[3] 莊鎖法.基于層次分析法的綜合評估模型[J].合肥工業大學學報，2000，23（4）：582-585.

[4] 周麗麗，周裕鑫，黃亞暉.城市燃氣埋地鋼質管道耐久性問題研究[J].天然氣與石油，2010，28（3）：21-24.

[5] 劉開第.基于未確知集合的故障診斷方法[J].自動化學報，2004，30（5）：747-756.

[6] 劉開第，李萬慶，龐彥軍.未確知集[J].數學的實踐與認識，2006，36（10）：197-204.

[7] 王玉忠.管道腐蝕信息熵與壽命[J].管道技術與設備，1999（1）：42-43.