关于燃气管道耐久性未确知测度评估模型的研究

周丽丽 黄亚晖

摘 要：将城市燃气埋地钢质管道作为研究对象，建立燃气管道的未确知测度评估模型，引入置信度识别准则，提高燃气管道耐久性等级划分的可信度，并对燃气管道耐久性进行排序。

关键词：燃气管道 耐久性 耐久性评价

中图分类号：F224 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）02（b）-0095-02

1 燃气管道耐久性指标

城市燃气管道耐久性的实质是指城市燃气管道经受环境和时间考验的能力，主要反映的是时间问题。耐久性取决于管道本身的特质和环境作用两个方面[1]。管道本身的特质决定了管道抵抗外界环境作用的能力，主要包括管道原材料、管道外防腐涂层类型、管道施工质量以及是否具有完善的检测与维修制度等。环境作用效应主要包括温度、湿度、降水等环境气化条件以及对管道具有侵蚀作用的氧、二氧化碳、氯盐、二氧化硫等介质。

由于燃气管道的耐久性等级评估系统十分复杂，管道失效的影响因素很多，所以该文将城市燃气埋地钢质管道作为研究对象，不考虑阀门、三通、弯头等节点，结合实际管道运营管理过程中可能检测到的影响因素和数据，将管道的耐久性评估按阶梯层次分为目标层、准则层、指标层[2]，建立燃气钢质管道耐久性评价的未确知测度模型，分析指标层中定性和定量的指标，得到燃气管道土壤腐蚀耐久性等级，为燃气运行部门提供可靠的数据依据[3-4]。燃气埋地钢质管道耐久性评估指标体系图见图1。

2 未确知测度评估模型

设是待评估的对象空间，是评估n的个对象。对于对象空间X有m个评估指标I1，I2，…，Im，记为指标空间I={Ij}。可表示为m维向量，j是评估对象关于指标Ij的测量值。若j有p个评估分类：c1，c2，…，ck，…，cp，则U为评估空间U={c1，c2，…，ck，…cp}若ck比ck+1好，则表示ck>ck+1。若c1>c2>…cp，则称{c1，c2，…，cp}是U的一个有序分割类[5-6]。

2.1 单指标测度分析

令μijk=μ（j∈ck）表示测量值j属于第k个评估类ck的程度，μ是未确知测度[7]，要求μ满足：

式（2）和（3）分别表示μ对评估空间满足“归一性”“可加性”，称矩阵（4）为单指标测度评估矩阵R。

2.2 指标分类权重

式中μijk表示j测量值属于第k个评估类ck的程度

则有：v（i）j=0，μij1=μij2=…μijp=1/P；

0≤v（i）j≤1，其大小取决于μijk的分散程度；

v（i）j=1，表示有且只有一个μijk=1。

Wj是指标Ij的权重，指标分类权重：

wj必须满足：

向量w=（w1，w2，…，wm）是Ij的权重向量，表示指标间的相互重要关系。

2.3 多指标综合测度评估矩阵

令μijk=μ（∈ck）表示对象属于第k个评估类ck的程度，则：

，i=1，2，…，n，k=1，2，…，P （8）

由于0≤μijk≤1，并且：

（9）

因此μijk是未确知测度。矩阵（10）为多指标综合测度矩阵D，则（μi1，μi2，…，μip）就是的综合测度评估向量。

（10）

2.4 识别准则

根据上述方法计算得到隶属于P个等级的的综合测度向量：

μ=（μi1，μi2，…，μip） （11）

对于按照一定顺序制定的分类标准，利用置信度识别准则能够（有序的分类）最终确定究竟属于P个等级的哪一个。具体操作如下所示。

假定一个置信度为λ，（λ>0.5，通常取为0.6或是0.7），且对象的评估等级为正序，即c1>c2>c3，如果k0满足公式（13），则认为属于第k0个评估等级ck0，并且具λ有的可信度。

（12）

式中k0表示評估空间U中的第k0个评估等级，表示为ck0。

2.5 耐久性排序

通过上述步骤判断出评估对象（i=1，2，…，n）属于哪个等级以后，还可以得出所有评估对象的等级顺序。已知c1>c2>…>cp，用（P+1-k）表示评估等级ck的“分值”，令：

，i=1，2，…，n （13）

式中q为评估对象的总得分值。

q=（qx1，qx2，…，qxn）即为评估对象的总得分向量，可以按照q值的大小对评估对象进行排序。

3 结语

由于不同地区各方面条件的不同以及评价指标数据检测的可操作性，在评价指标的选择以及等级标准的划分上，应进行必要的调整，使耐久性评价工作更加合理有效，使该模型的计算结果对有关部门具有参考价值。

参考文献

[1] 吕清芳.混凝土结构耐久性环境区划标准的基础研究[D].浙江大学，2007.

[2] 刘云涛.基于未确知性的混凝土结构耐久性评估研究[D].西安建筑科技大学，2007.

[3] 庄锁法.基于层次分析法的综合评估模型[J].合肥工业大学学报，2000，23（4）：582-585.

[4] 周丽丽，周裕鑫，黄亚晖.城市燃气埋地钢质管道耐久性问题研究[J].天然气与石油，2010，28（3）：21-24.

[5] 刘开第.基于未确知集合的故障诊断方法[J].自动化学报，2004，30（5）：747-756.

[6] 刘开第，李万庆，庞彦军.未确知集[J].数学的实践与认识，2006，36（10）：197-204.

[7] 王玉忠.管道腐蚀信息熵与寿命[J].管道技术与设备，1999（1）：42-43.

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2020-02-24