基于FAHP的供热二级管网泄漏风险评估方法与流程

本发明涉及供热管网管道泄漏监测领域，特别涉及一种二级管网泄漏风险评估及监测点布置方法。
背景技术：
：随着我国逐步进入“十三五”规划下的能源结构改革，能源互联网技术高速发展。在我国北方城镇地区，分布式能源集中供热逐步代替传统的区域供热模式。考虑到改造费用和施工难度，目前地级市集中供热模式的实现是在扩展一级供热管网的基础上，逐步并联传统区域供热管网作为二级管网。集中供热管网的不断扩大，不仅带来了巨大的经济效益，也为实现能源智能化利用提供了工程基础。但是，在实际工程应用中，一级管网和二级管网的漏水问题十分严重，造成很大的损失与浪费。针对此问题，专利CN202834780U提供了一种供热管网泄露定位系统，由控制中心、控制系统和红外线测温仪组成，可以迅速准确的确定供热管网发生泄漏的位置。专利CN102033969A提供了一种供水管网管理系统及方法，利用“分区装表法”安装流量计等装置和设置监测点，并使用管网漏损性能指标来确定各个漏点的处理策略。专利CN101907228A提供了一种供热管道泄漏检测监测系统，采用带检测线的供热钢管和管道补偿器与微电脑技术,可以准确、实时的反映供热管道的工作状态和故障状态,信号可以就地检测,也可以远传监测,做到真正意义上的管道智能化控制。专利CN1367374A提供了一种供热管网故障快速检测系统，由一个控制中心和数管网个远传终端组成，用于供热管网爆管和泄漏等故障的快速检测定位。但是就目前已有技术来看，在解决和排查管网漏水问题上，均没有考虑到一级管网和二级管网的巨大差异，同时由于由区域供热管网改造而成的二级管网的新旧程度不同，二级管网用同一标准来进行监控不能满足要求。本发明旨在提供一种对二级管网泄漏风险评估的方法，并根据二级管网的泄漏风险等级指标来确定分区装表、设置智能监测点的方法。技术实现要素：为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种对二级管网泄漏风险评估的方法，并根据二级管网的泄漏风险等级指标来确定分区装表、设置智能监测点，从而构建一套更加合理的智能检漏系统。本发明采用的技术方案是，基于模糊层次分析法FAHP的供热二级管网泄漏风险评估方法，步骤如下：步骤1、对供热管道泄漏的原因进行调查与总结，确立管道泄漏的主要因素；步骤2、建立供热二级管网泄漏风险等级评价模型，P＝{某供热管网泄漏风险}，具体包括如下子步骤；步骤21、构建评价集S，供热二级管网泄漏风险等级划分为Ⅰ低风险级、Ⅱ较低风险级、Ⅲ中等风险级、Ⅳ较高风险级、V高风险级五个等级，即S＝{Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，V}，采用满分100分制，对应分值区间为(0，20)、(20，40)、(40，60)、(60，80)、(80，100)，如表1所示；表1等级ⅠⅡⅢⅣV风险级低较低中等较高高分值区间(0，20)(20，40)(40，60)(60，80)(80，100)步骤22、确定等级评价因子，构建评价因子集U，则U＝{使用时间，管道腐蚀，阀门故障，焊缝破裂，补偿器损坏}；步骤23、确定待评供热二级管网，建立层次结构模型；步骤24、基于模糊层次分析法FAHP，计算各等级评价因子的权重；步骤25、计算各评价指标的关联函数值；步骤26、确定供热二级管网的关联函数值；步骤27、确定供热二级管网的等级。其中，步骤24中的各等级评价指标的权重计算过程为：步骤241、构造各项等级评价因子对供热二级管网的判断矩阵D；步骤242、将判断矩阵D的5个行向量归一化后的算术平均值作为权重向量，按下式计算：式中，dii'为两因素判断值，i与i'均为所述评价指标的下标序号。其中，步骤25中各评价指标的关联函数值计算过程为：计算评价因子ui关于管道泄露风险等级Pj(j＝1,2,…，5)的关联函数Kj(si):当si∈sji时，当时，若ρ(si,spi)≠ρ(si,sji),则若ρ(si,spi)＝ρ(si,sji),则Kj(si)＝-ρ(si,sji)-1其中，si是评价因子ui的风险评分值，sji为第i个所述评价因子关于第j个所述风险等级的分值区间，ρ(si,sji)表示第i个所述评价因子的风险评分值与其所述分值区间的距，ρ(si,spi)表示第i个所述评价因子的风险评分值与风险总分值区间spi的距；其中，各参数计算式如下：|sji|＝|bji-aji|bji，aji分别为风险分值区间sji的上下限，bpi，api分别为风险总分值区间spi的上下限。步骤26所述供热二级管网的关联函数值按下式计算：步骤27所述的供热二级管网的泄漏风险等级确定过程如下：取对应所述供热二级管网关联函数最大时的所述风险等级为评价结果，即M(P)＝maxMj(P)M(P)为所述评价结果，其所对应的风险等级即为所述待评供热二级管网的泄漏风险等级。本发明还包括分区装表与监测点布置的步骤：首先根据评价模型，将二级管网进行泄漏风险等级评估，其次统计供热二级管网关键部位的数量，包括阀门、焊缝、补偿器的易泄漏的部位，将二级管网泄漏风险等级相同、关键部位数量相似的区域分为一个区，使用同种管理和监测方法；泄漏风险等级高、关键部位数量多的管网多布置监测点；同时，在供热二级管网阀门、焊缝、补偿器等易泄漏的部位布置监测点，安装流量传感器、压力传感器等相关测量仪表；如上进行监测点布置后，结合地理信息系统GIS，构建智能监测系统，该系统由调度中心、数据传输设备以及流量、压力传感器组成，通过各个传感器终端的数据采集，返回到调度中心后，通过微处理器计算程序，得出实时的水力工况，对应形成相应的系统水压图；若管道发生泄漏，相应地理位置的水压则会降低，以此实现泄漏管段的定位。本发明的特点及有益效果是：本发明旨在提供一种对二级管网泄漏风险评估的方法，并根据二级管网的泄漏风险等级指标来确定分区装表、设置智能监测点。着重强调供热一级管网、二级管网的工程差异性，建立对二级管网进行的泄漏风险等级指标评估，并结合该指标对监测点的布置方法进行优化，以实现集中供热系统的标准化、数字化、智能化的发展，从而提高集中供热的安全性与经济性。附图说明：图1供热二级管网泄漏风险评估流程图。图2层次结构模型图。图3泄漏管段定位流程图。图4本发明数据处理过程示意图。具体实施方式由区域供热改造而成的集中供热系统的一级管网与二级管网存在显著差异，在管道监测检漏与决策方法上应区别对待，而现有的专利并没有考虑到这一差异并做出对策。同时，在实际工程案例中，并入集中供热系统的二级管网往往具有不同的使用时间，新旧程度不一，不应使用同一标准对其进行监测。因此，本发明旨在提供一种对二级管网泄漏风险评估的方法，并根据二级管网的泄漏风险等级指标来确定分区装表、设置智能监测点，从而构建一套更加合理的智能检漏系统。为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种供热二级管网泄漏风险等级评价方法，以及根据二级管网的泄漏风险等级指标来确定分区装表、设置智能监测点的方法。如图1所示。本发明首先提供了一种供热二级管网泄漏风险等级评价方法，包括以下步骤：步骤1、组织相关专家对供热管道泄漏的原因进行调查与总结，确立管道泄漏的主要因素；步骤2、建立供热二级管网泄漏风险等级评价模型，P＝{某供热管网泄漏风险}，具体包括如下子步骤；步骤21、构建评价集S，供热二级管网泄漏风险等级划分为Ⅰ低风险级、Ⅱ较低风险级、Ⅲ中等风险级、Ⅳ较高风险级、V高风险级五个等级，即S＝{Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，V}。采用满分100分制，对应分值区间为(0，20)、(20，40)、(40，60)、(60，80)、(80，100)，如表1所示；表1等级ⅠⅡⅢⅣV风险级低较低中等较高高分值区间(0，20)(20，40)(40，60)(60，80)(80，100)步骤22、确定等级评价因子，构建评价因子集U。则U＝{使用时间，管道腐蚀，阀门故障，焊缝破裂，补偿器损坏}；步骤23、确定待评供热二级管网，建立层次结构模型，结果如图2所示。；步骤24、基于模糊层次分析法FAHP(fuzzyanalytichierarchyprocess)，计算各等级评价因子的权重；步骤25、计算各评价指标的关联函数值；步骤26、确定供热二级管网的关联函数值；步骤27、确定供热二级管网的等级。其中，步骤24中的各等级评价指标的权重计算过程为：步骤241、构造各项等级评价因子对供热二级管网的判断矩阵D；步骤242、将判断矩阵D的5个行向量归一化后的算术平均值作为权重向量，按下式计算：式中，dii’为两因素判断值，i与i'均为所述评价指标的下标序号。其中，步骤25中各评价指标的关联函数值计算过程为：计算评价因子ui关于管道泄露风险等级Pj(j＝1,2,…，5)的关联函数Kj(si):当si∈sji时，当时，若ρ(si,spi)≠ρ(si,sji),则若ρ(si,spi)＝ρ(si,sji),则Kj(si)＝-ρ(si,sji)-1其中，si是评价因子ui的风险评分值，sji为第i个所述评价因子关于第j个所述风险等级的分值区间，ρ(si,sji)表示第i个所述评价因子的风险评分值与其所述分值区间的距，ρ(si,spi)表示第i个所述评价因子的风险评分值与所述总分值区间的距。其中，各参数计算式如下：|sji|＝|bji-aji|bji，aji分别为风险分值区间sji的上下限，bpi，api分别为风险总分值区间spi的上下限，步骤26所述供热二级管网的关联函数值按下式计算：步骤27所述的供热二级管网的泄漏风险等级确定过程如下：取对应所述供热二级管网关联函数最大时的所述风险等级为评价结果，即M(P)＝maxMj(P)M(P)为所述评价结果，其所对应的风险等级即为所述待评供热二级管网的泄漏风险等级。其次，本发明提供一种分区装表与监测点布置的方法。由于供热二级管网数量较多并且性质不同，需要进行分区管理。分区的依据为供热二级管网等级和其关键部位的数量。首先根据评价模型，将二级管网进行泄漏风险等级评估。其次统计供热二级管网关键部位的数量，如阀门、焊缝、补偿器等易泄漏的部位。将二级管网泄漏风险等级相同、关键部位数量相似的区域分为一个区，使用同种管理和监测方法。泄漏风险等级高的管网多布置监测点。同时，在供热二级管网阀门、焊缝、补偿器等易泄漏的部位布置监测点，安装流量传感器、压力传感器等相关测量仪表。如上进行监测点布置后，结合地理信息系统(GIS)，构建智能监测系统。该系统由调度中心、数据传输设备以及流量、压力传感器组成。通过各个传感器终端的数据采集，返回到调度中心后，通过微处理器计算程序，得出实时的水力工况，对应形成相应的系统水压图。若管道发生泄漏，相应地理位置的水压则会降低，以此实现泄漏管段的定位。如图3所示。下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。通过对某实际工程案例集中供热二级管网的泄漏事故资料进行收集和总结，得出其各项泄露风险评价因子的评分，见表2。表2某实际工程案例集中供热二级管网的泄漏风险评价因子的评分结果评价指标U使用时间管道腐蚀阀门故障焊缝破裂补偿器损坏待评价管网得分s6859524232评价因子的风险等级分值区间见表3。表3评价因子的风险等级步骤23所述的基于模糊层次分析法，构造各项所述评价因子si对所述供热二级管网的判断矩阵D。步骤24所述的将判断矩阵D的5个行向量归一化后的算术平均值作为权重向量，按下式计算：则各项评价因子si对于供热二级管网泄漏风险等级的权重αi如表4所示。表4各项评价因子si对于供热二级管网泄漏风险等级的权重αiα1α2α3α4α50.32970.32970.16480.10990.0659步骤25所述的计算评价因子ui关于管道泄露风险等级Pj(j＝1,2,…，5)的关联函数Kj(si):当si∈sji时，当时，若ρ(si,spi)≠ρ(si,sji),则若ρ(si,spi)＝ρ(si,sji),则Kj(si)＝-ρ(si,sji)-1其中，各参数计算式如下：|sji|＝|bji-aji|计算得出各评价因子关于各泄漏风险等级的关联函数值见表5。表5各评价因子关于各泄漏风险等级的关联函数值步骤26所述的供热二级管网的关联函数值按下式计算：将权重及各评价因子关联函数值代入，得出供热二级管网的关联函数值，见表6。表6供热二级管网的关联函数值风险等级ⅠⅡⅢⅣVMj(P)-0.4952-0.26980.58240.0368-0.3540步骤27所述的取对应所述供热二级管网关联函数最大时的所述风险等级为评价结果，即M(P)＝maxMj(P)由表4可知M(P)＝maxMj(P)＝0.5824，处于泄漏风险等级Ⅲ级，即待评价供热二级管网的泄漏风险等级为Ⅲ级。同上步骤，待评价另一供热二级管网的泄漏风险等级为Ⅱ级。通过统计，该两管段阀门、焊缝、补偿器等易泄漏的部位数量相似，则该两管段不在一个分区，且泄漏风险等级为Ⅲ级的管段流量传感器、压力传感器等相关测量仪表的安装多于泄漏风险等级为Ⅱ级的管段。如上进行监测点布置后，结合地理信息系统(GIS)，构建智能监测系统。该系统由调度中心、数据传输设备以及流量、压力传感器组成。通过各个传感器终端的数据采集，返回到调度中心后，通过微处理器计算程序，得出实时的水力工况，对应形成相应的系统水压图。若管道发生泄漏，相应地理位置的水压则会降低，以此实现泄漏管段的定位。当前第1页1 2 3