（化工过程机械专业论文）基于gis的地下管道安全管理系统的研究.pdf

勰汽工业大学娥士学位论文 5 87 39 7 基于g | s 的地下管道安全管理系统的研究 摘要 地下管遂楚一个地区、城市或大墅石化企波重要翰基础设施，撵 负着供热、供气、供水等功能。由于影响地下镑道安全运行的因素很 多，管理十分困难，施下篱道安全事故时有发生。翔讶建立科学的缝 下管道安全管理模式，研究开发相应的信息系统，准确、快速地查询 趣下管道各种技术僚惠，为辩学管理与事故紧急处理提供决策依据， 是急需解决的重大工程问题。本文采用地理信息系统( g i s ， g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ) 授术磅究开发了墟下篱遒安全管理信 息系统，包括： 1 ) 在研究分孝斤毯下管道主要失效模式的基磷上，建立了宝氇下管道 的故障树模型，并以此模型为基础开发了地下镣道可能失效模 式分褥器，焉户可梭据菜地下篱道裣溺检查绣采定遵或定性 地推理出该地下管道的主要失效模式和管理的重点内容与部 位。 2 ) 研究分析了地下管道管理模式，并根据地下管道信息管理要求 进行了基于g i s 兹圭氇下管遂安全警瑾系统酶嚣求分橱、总体结 构设计和子系统功能设计。 3 ) 设计了地下管道空阉数据概念模型帮组织模型，建立了合理、 高效的空间数据库；并研究了地下管道空间数据库与安全管理 信息属性数攥疼之阕麓接疆，使圭| 楚理售感麓无缝数与她下管道 安全管理数据库进行系统集成。 4 以a r c g i s 提供豹m a p o b j e c t 组件为二次秀发王其，开发实现 了地下管道安全管理系统。系统图文联动，能基本满足了地下 管道管理部f l 综合查谗与维护要求。 关键词地理信息系统，地下管道，数据库，安全分析，数障挺 潲短工业太学积 学控论文 s t u d yo ns a f e t ym a n 埝e m e n ts y s t e mo f u n d e r g r o u n dp i p en e t w o r kb a s e do ng i s a b s t r a c t u n d e r g r o u n dp i p en e t w o 呔sa r et h ei m p o r t a n ti n f r a s t r u c t u r ei no n er e 垂o n ，u r b a n a n dl a g e rp e t r i f a c t i o ne n t e r p r i s e ，w h i c hh a sm a n yf u c t i o n s ，i n c l u d i n g o f f e r i n gh e a t ，g a s a n dw a t e r 。b e c a u s es om a n yf a c t o r sa f f e c ts a f e t yr u n n i n go fu n d e r g r o u n dp i p e n e t w o r k s ，w h i c hc a u s e sm a n a g e m e n td i f f i c u l ta n do c c u r ss a f e t ya c c i d e n to f u n d e r g r o u n dp i p en e t w o r k so c c a s i o n a l l y ，i t sau r g e n tp r o b l e mi ne n g i n e e r i n go fh o w t ob u i l ds a f e t ym a n a g e m e n to fu n d e r g r o u n dp i p en e t w o r k sa n dd e v e l o pc o r r e s p o n d i n g i n f o r m a t i o ns y s t e m ，w h i c hc a nq u i c k l yq u e r yv a r i o u si n f o r m a t i o no fu n d e r g r o u n dp i p e n e t w o r k sa n do f f e rh e l po fd e c i s i o nm a k i n gf o rs c i e n c em a n a g e m e n ta n dd e a l i n gw i t h u r g e n ta c c i 如n t ，。弧远d i s s e r t a t i o nh a sd e v e l o p e ds a f e t ym a n a g e m e n to fu n d e r g r o u n d p i p en e t w o r k sb yu s i n gg i s ( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ) t e c h n o l o g y ，i n c l u d i n g ： 1 ) b a s e do na n a l y z i n gm a i ni n v a l i dm o d eo fu n d e r g r o u n dp i p e s ，t h i sd i s s e r t a t i o n h a sb u i l tf a u l tt r e em o d e la n dd e v e l o p e daa n a l y z e rb yu s i n gt h i sp o s s i b l e i n v a l i dm o d e w h i c hc a nb eu s e dt og e tm a i ni n v a l i dm o d eo fu n d e r g r o u n d p i p e sa n di m p o r t a n tm a n a g e m e n tp a r t sq u a l i t a t i v e l ya n dq u a n t i f i c a t i o n a l l y , a c c o r d i n gt ot h er e s u l to fs u r v e y i n gs o m eu n d e r g r o u n dp i p e s 2 ) t h i sd i s s e r t a t i o nh a sa n a l y z e dm a n a g e m e n tm o d eo fu n d e r g r o u n dp i p e s a c c o r d i n gt or e q u i r e m e n to fi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tf o ru n d e r g r o u n dp i p e s ， t h i sd i s s e r t a t i o nh a sa l s oa n a l y z e dr e q u i r e m e n ta n a l y s i so fs y s t e m ，d e s i g n e d o v e r a l lc o n s t r u c ta n ds u b s y s t e mf u c t i o n s ， 3 ) d e s i g n i n gc o n c e p t i o nm o d e lo fs p a c ed a t aa n do r g a n i z a t i o nm o d e lf o ru n d e r g r o u n d p i p e s b u i l d i n gh i g h l y e f f e c t i v ea n dr e a s o n a b l es p a c ed a t a b a s e t h i s d i s s e r t a t i o nh a ss t u d i e dt h ei n t e r f a c eb e t w e e ns p a c ed a t a b a s eo fu n d e r g r o u n d p i p e sm a di n f o r m a t i o np r o p e r t yd a t a b a s eo fs a f e t ym a n a g e m e n t ，w h i c hm a d e s y s t e mi n t e g r a t i o nb e t w e e ng i sa n dd a t ao fs a f e t ym a n a g e m e n tw i t h o u ta n y b a r r i e r 4 )b yu s i n gd e v e l o p i n gt o o l so fm a p o b j e c to f f e r e db ya r c g i s ，i th a sd e v e l o p e d s a f e t ym a n a g e m e n to f u n d e r g r o u n dp i p e s 一飘l 趣s y s t e mi sal i n k a g eo f m a pa n d l e t t e ra n dg e n e r a l l ys a t i s f i e sd e m a n do fs y n t h e s i sq u e r ya n dm a i n t e n a n c eo f m a n a g e m e n td e p a r t m e n t so f u n d e r g r o u n dp i p e s k e yw o r d s ：g i s ，u n d e r g r o u n dp i p e s ，d a t a b a s e ，s a f e t ya n a l y z i n g ，f a u l tt r e e 第一耄绪论 诞涮以繁我们鑫冬建设管理l ：侔燕税她l ：，磬褫地f ，没存1 套毛萼学和严橇昀 博坪，删州箨安静线又权柑多j ，扦日媾政，朗1i j 协史强挑| ，以娥躺蘩资科崭坟 一：统、内容残缺l ：令，隧麓聪 仡建殴迅速绶糙，地f 空l ￥qj l ：发建璇娥揆4 i 燃 扩人，使婀功瓣一趋复聚。特别怂侉为城市公菸设憨重鞭组成粼分魏地下篱线t - i 学- 、麓荦的形式发延斟多类别、多投瓣穰东瘸复杂弱管线圈。建设载满速发疑 与落磊的餐理誓敬之阉熬矛殛载蕊尖鬣，阔题甭酝。 1 。1 在役地下压力管道安垒管理制度简介 地f 管遂奉岛妇黛上是属于压力管道中公用管道分支，掰以往管理。b j l 以施 嬲 _ | 三力案逆欧国寨标准，但一个城市或地区的邋下管遵又是十分复杂憨，鲥e 热 力、燃。e 、工业等甏道分矮于曩：嗣翰杈聪 丫1 位承l _ 亍业，融x 1 瘕确器自习；剃行、搬 标准。为了遭受缝下管邋事簸鸿发生，瓣衮缎绥了大量瓣琴 久羹和： j 器技零太 癸，经过受捌4 i 濮翦磅究釉宴毁，逐步彤成了以漩谴娥既为竣心，适我毽囤锗 的院鞍宠楚的罐力管道箴量豫诋体系，努羽瓿设计、材鞫、翻造、安装、在授梭 验与羹撩矗个方黼提出麓绦播施。丽瞎，为绦 霞这些蚕僚措施褥 盖蚕锻鞠实施+ 琢陶家劳动部和酗家质麓技术魏褥局先靥发布了压力镑道安全钱：理与箍察规定 簿系列的洼浚条倒，醴缮成1 套严楱的管理玛躲督蠢度。 祭格按我嗣捷力符通瘊锻保骶体系要求设砖、制造安戮婀强力蒋逆， p 是缝崩过程t r 受玲履 氏力、曩& 凌器 貔嚏等垮境瓣素鸥澎峨，瞧会j 、雀裂绞、您 撼和材囊劣位等澎晌管邋安全链捌蠡冬缺嬲。为确保圭遣f 麓：遵旋够蜜全、翔、稳 定运行，绝大多数囊k 实施f 矗嗣遗| 、孳毫。道定搿籀验铡虚，并镞靠f 翰验瀚斑衽 制发，艘定引 体实藏多骤翱矗法。通过谯设检验羧焱m 镣踅j ； ：存在阳被隅。以 诬采取硝j 嘲钧修复措施或蔬豁拱施，经搿韬j 道掰以继续安令厦 1 ：，降低傺通阳事 浙涯工业大学硕士学位论文 散发生率，在役检验与监控是我国压力镣道质保体系中的一个非常重要的环节。 网1 1 规范标准圈 秀了便子悉力管道鹃梭验与箍控，露稠于安全技术簸替和繁遴，要袋将在役 雁力管道安全质艟状况i 行等级划分，但是现在作为具体实施标准的技术规程没 脊出台，国家质爨技术激督局已经考虑邋过立法压力管道安全技术规稔和在 用压力繁道检验规程建立规范。 1 2 在役地下压力管道安全管理存在的问题 现在地下管道安全蒋理过稷中的问题表现农： 虫子逢下警线资籽熬蘸满秘穰差，对建下管线楚分布情溉不清，造成盲强 施工，地下管线损坏导致停水、停电、停气、通讯中断，社会缀济损失重大，甚 至弓l 起灾害事故。 幽于资料的缺乏靼管理工作的混乱，地下工程管线综合规划深度不够，使 得一些管线的铺设总是落后于建设的发腠。使得管线工作处于铺设、扩容、拆迂 魏怪霾。有城审绫计，凌道路扩建中，仅遗下警线戆迂改於偿费煺裁占王程总投 资的3 0 左右。 漆子竣乏缝下管线现状分褥，寄黧逶路及管线麓王中甭熊按设计藏工，藏 在现场修改，覆土前又未进行竣工测量，没有实测成果数据。用报建的设计资料 们q u 、i 舢“卜。，j 化 仁上 | ji t i 殷作为竹州| j i ；j 俄州，造成| | 肝棚陇州j 地或期i 建j 碥ti ，l 仃j 盟踏干地卜i j7 钏0 箕一话i 。 管线资料术源及精发f i 叫确，倒文表格4 i 统一，分类统计、检索述度慢乩 1 i 利r 综合分析，存在众多弊端。地卜管线资利的管理缺乏科学一p l i 、准蛳比以及 僻理模式的落后。m r 地r 铝：线利，类众多，卡义属j ：域建、f u 信公r d 、j u 、 天然。i 公一_ 、| 1 求水公_ 等不刚瑚”1 。许多资料眭；1 分散存不同人下中。 一敬撕 齄j 人，门类繁多，使用起来仪0 i 方便。此外，有些资料的解释相互独：、舅相 矛历、t ”悦* 的现象还普遍f j i 在。 在以往的管理- j i l l - 中，常常扯各种资料凭经验、人为地进行目视刈比和综 合分析，通常有许多隐含的信息被遗漏，在己有的资料中许多信息难以提取，导 致不良的管理效率。 对j 二众多的存在肴如此许多的问题在役地f 管道。如何根圳榆验榆合的僻道 信息确定地卜篱道的安伞状况，分析m 该地f 管段可能的事故类型和失效模式。 既要使f ”重缺陷不能修复而无法继续安全使用的压力管道得以及时报废，又要使 川。以继续安全使用的压力管道不至于提前报废。因此，如何对在役压力管道的安 全管理是企、“= 和安全骺察部门关注的重大问题。 地h 管道的安仝工作涉及的范围是| - 分广泛的，从管道的设计、制造、安装、 检验监督到报废的全过程都存在影响管道安全的因素，对于在役管道定期的检验、 崎测是火系地f 管道安全的重型工作环节。 具体现在地f 管道安全管理中存在的大的问题有： f 存锅炉压力容器安全工作中，我们把它们分为若干级( 类) ，以便于话删。 l jj d 刈j “地j 、压力管道还没有个比较合理、公认的、能在全1 。日抱川内适 川的分缴分类方法。 2| ir 地h ；力符道是删入地h 刈刊j 镑道n 0 泄漏检测防腐层等| 讨还 没仃公认的有设检测力法。 3 i 。捡验员的水i f 、经验总会肖所区别扫二制定检验山案耵1 分析枪验报告 州会j 。l h 川n 勺结果。 4 存刈榆验j ：民等分析平t l7 级j ，个仪；菏根 ：【：1 ：榆验剧范，也借助jf j ，翰f 冲i ! i j l l i h hn 0 纤验知u ，此刈h 1 榆蚧搬竹，榆验绎验欠缺的人会得仃汁l 入的分h i 结粜。 5 6 m 对地l 、管道安全分析矧0 i j 仙的过程- h 需婴参照人h , l - f j q l e 他j 州羁! ，件阅 数扒和进行计算推到! ，需人鞋的人l _ l 作效率低卜。 当前尚缺乏统一的地下管道安全监察规范和技术检验规程。尤其地下管道 隶属于多个行业，管王! l ! 标准相互借用，混乱不堪。 1 3 基于g i s 的地下管道管理技术的发展和意义 在西方发达国家，城市信息系统早就被视为城市建设的一项基本工程，这是 与其高度的物质文明密切联系的。人类在发展物质文明、拓展生存空间，提高生 活质量的同时，充分意识到资源与环境对人类生存的意义。作为种决策支持于 段，城i j j 地理信息系统在城市规划、建设、管理及资源与| 1 1 ；境保护中j 1 i 发挥着越 来越藿要的作用。欧美各国的许多城市都建立了目的不同、规模不同的城市管理 信息系统。例如，法国巴黎的旧城区，历时数百年变迁，地下管道情况错综复杂， 但建立的城市信息系统可在屏幕上显示任何一条地下管线及相关信息，方便用户 查询。冈而是否具备和使用先进的城市管理信息系统己成为衡量个城市符理 水、r 嗣l 投资环境的重婴标志。 在我国，随着经济的发展，城市管理信息系统于八十年代末丌始试建，近年 来h 趋成熟，迈入实用。经济发达的沿海丌放城市在经济高速增长的l i = j 时，城市 规划、建设管理面f i 台严峻挑战，q 土寸金的城市中，城市空间信息己成为宝贵资 源。为快速获取、处理、分析这螳信息，许多城市着手建立了各种专q p 城市信息 系统一j e 京市己完成地下符道信息系统的没计：l - 海市市政管线管理信息系统己 投入运行；深圳、海口、厦门。昆明等城市也建立了各自用于提高城市h 常管理 二i ：作效率的城市管理信息系统。各专业部门也在着手建立部门专项的地理信息系 统，作为城市管理信息系统的补充和扩展。 地下管道安全信息管理是属于专业型地理信息系统，应用g i s 的先进思想和 技术实现地下管道安全信息的动态、卣：观的管理和碌示。同时在此綦1 i ：| ；j 二建：了 地l 、管道安全分析r 系统。刈脏j 管道实现安全状况分析能够预警地j 段的危 险删成干事故类，诅。l 。j 以指导地 竹道卜步f 。作的榆修i - i - 安排，行为地l j 纷 邀弱安全程理爨供f 凌滚依据。| 7 ：l 噩t ，列缝f 渗遁安全髂患的管理系统翦磁究j 柏重大的意义。 1 4 本论文的主要研究工作 本文研究旨在应用管理信息系统理除和安全分柝技术对地下管道基础泼施进 行管理，以便有效地辅勘市政管理、规划人员、地下管道检验、管理入懒业务运 作以及进行地下镑道安全状况查撼、管蠼、分析。因藤本文敕主要硪究内容鸯： 1 ) 研究地下管道空问数据概念模戮和组织模型，建立合理、高效的窄i 训数 凝疼。 2 ) 建立地f 管道安全信息属性数捌库，并研究地下管道空问数据库与属性 数蕤库之潮的谈 j ，使穗瑗信怠麓无缝豹与篷下管道安全营瑾数瓣瘁避 行系统集成。 3 ) 根据软件工程的原理和地理信息系统的开发模式，进行蒸于g i s 的地下 瓣道安全管理系统的需求分板、总体结梅设计秘模块功熊设计。 4 ) 研究地l 、- 管道的安全分析方法，建立地r 管道的故障树模型，并以此模 攫为毖 7 1 1 1 7 t 发地下管避磅旋失效模式分援爨，矧户蜉裁挺豢+ 媳f 管道 榆测检查结果定量或定性地推理出该地下管道的主要失效类型和失效模 式； 5 ) 对地下龄道安全分析器的算法进行研究，并编粳实现该鼹法，要求算法 过稃简游、清晰、高效，能很好的实现对故障掰的推理分析，衡到f i r 确 f 1 0 站裂。 6 ) 以a r c g i s 提供的m a p o b j e c t 组件为二次丌发工具，”发实现地”f 管道 安全管壤系统。系统图文联动，麓潢足撬下誊邀管理郝 l 练台鸯凑与维 护要求。 新t 朗7 韭人学够 擘位论文 第二章地理信息系统概述 地理稿愚系统麓称g i s ( g e o g r a p h i c a li n f o n n a t i o ns y s t e m ) 。它楚六卜年代玎 始迅速发展起来的地理学研究技术，是多种学科交叉的产物。地理信息系统是以 采集，存储，管碟，橘述，分析地球表耐及空间和地理分布有关的数掘的信息系 绞，它是以地理窀州数拟蓐为基础，在计算机硬传，软馋环境的支持下，对空蚓 有关数攒进行采集，管理，操作，分析，模拟和最示，并采用地理模型分析方法， 逮f l 重提供多秘空澍和动态瓣逑理蕊患，为建瑾磅究，综合分爨谬徐，管联，定量 分析和决策服务丽建立越来的类计算机应用系统，简丽言之，地理信息系统是 馘计算梳为工买，具有圭| 鏊理图形秘空阕定位功能豹空阎黧数蕹管理系统，它是一 种特殊耐又十分爨要的信息系统。 2 1 地理信息系统的定义及任务 地黜缩息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 简称g i s ) 是一项以计算机为黧 越豹毅兴技本，豳绕羞这矮技术豹磺变、拜发秘皮蘑形袋了一f l 交叉蛙、逮缘瞧 的学科。怒管理和研究空间数据的技术系统，在计算机软硬件支持下，它可以对 空闯数掇按逢理垒| 垒标或空潮位饕迸幸亍各静处理、对数据的有效管理、研究各种空 洲实体及相互关系。通过对多困豢的综台分析，它可以迅速地获取满足成用需要 的侪，奁，行能以地胬、陶形或数据的形式表示处理的结鬃。g i s 怒计算机科学、 地矬学、测量学、地图学等多f 1 学科综台的技术照然g 1 s 是一门多学科综台的边 缘学科，但其核心是计算机科学，基本技术是数据库、地图可视化及空间分析， 毽瑟，霹以这样定义：g i s 是楚壤逸理鼗矮豹输入、毒蠢文、管瑾、套运、分摄秘 辅助决策的计算机系统i3 1 。 已霄以i 令方蒲i 的褥 | ： 昕 、融j 、_ o 蛳卜。：托融上 ( 1 ) 其有采集、管理、分轿器| 输出多释地鬻实俸信息豁麓力，j 手j 空闫挂和 动态性： ( 2 ) 以地理研究和地理决策为目的，以地避模型研究为手段，具有区域空删 分极、多凄素综禽分析和动态预测能力，产生袁层次的地理信息； ( 3 ) m 计算机系统支持进行：空| 1 = 1 j 地理数扪管理，并1 计算机稼序模拟常舰的 或擘门豹憨理分援疗法，嚣：嬲j l j 奎数爨，产生商臻镀怠，宠城人类臻以宠线秘 任务。 一般来说，g i s 有以下五个过程或任务： ( 1 ) 输入：在地理数据用予g i s 之前，数耀必须转换成适当的数字格式。 从图纸数据转换成计算机文 牛的过程q 做数字化。对于大型的项蹬，残代g i s 技 术u + 以通过扫描技术来使这个过程全部自动化，对于较小的项目，需要手工数字 戴。选图数字化豹过程遴露又徽叁动绘图( a u t o m a t i o nm a p p i n g ) 。 ( 2 ) 处理：对于一个特殊的g i s 项目来醣，有可能需要将数据转换成或她 镬成某耱形式敬逶疵书潮静系统鬻求。铡麴，魏灌信惠遴矮予不嗣的浇铡足，在 信息被集成以i ；：【f ，必须转变成相同的比例尺。g i s 技术提供了许多工具来处理空 间数锘和进行数据转换。 ( 3 ) 管理：对于小的g i s 项目，撼地理售愚存健成篱单的文馋裁足够了， 数据文件也是早期数据库的存储糟式。但是，当数据量很大而且数据用户很多时， 链愿一个数据露繁鼙壁系绞( d b m s ) ，素努魏存键、组织帮慧瑾数熬是一卜分必要浚。 翻前，许多成功的g i s 都使用了不同的d b m s 设计，其中最重要的是关系数据艨 篱瑾系统霹】露彝对蒙秘数豁瘁管理系统。关系数锯簿系统其有严捂豹数学箨穑， 在保i f 数据一致性、完懿性和减小数掘冗余上都比较成功。蕊向对象的数据库是 未来的数掘痒发耧方向，把复杂的地理对象作为大对象涞处理能够保证数据处理 的简洁和赢效。 ( 4 ) 查询和分析：g i s 提供双向查询功能即从空删数据查询属性数拊，或 姨矮f e 数摄套澎空目数摆。瑷代艇g i s 还其露诲多鸯力豹分撬：嶷，一潼跫l 个比较重薅的分析功能： a 羧近程凌分耩( b u f f e r 分褥) g i s 技术使用一个叫做缓冲的处理方法，来确定特征问的接近关系。如进行 浙丑1 业凡学坝i j 举 丘论立 地f 瞽线的敷设： 程中，可畿对以管线线路为中轴线的一定宽度范围内的居民产 生影 晦，此时戡用到了b u f f e r 分扳，这榉可以及时通知居民俘好准备。 b 覆蓣范围分析( o v e r l a y 分析) 不羁数爨层兹综合方法骰覆盖。楚零静浇；它哥良是一个可栽位搽 蕈，穆 是分手斤操作需鬻一个溅多个物娜连接起来的数据层。 e 。鲻络分氍( n e t w o r k 分+ j i - ) 戗括连通分析，鼢径追踪，最矧路径分机，最你路径分析等。地_ i ! f ? i 息系统 中的潮络分祈功能是地下管道糊络结构分桥的基础1 4 t 。 ( 5 ) c , i 税化：对于诳多类裂的地理操作，最终结果郄是以地图或幽形束显示， g i s 为扩展制图艺术和科学提供了崭新的工具。地图驻示可以集成在报表、三维 成像、照片整像莓 l 多媒体；争。倒魏崔撼、f 管遥g i sr 艮蠲显萋数颜色振 | ；蔽黪遂 点和徽援路线，为故障处理提供了直观的方式。 2 2 地理信息系统组成 g i s 综合系统般包括以下l i 个予系统如阁： ( 1 ) 鼗搽输入转换子系统：借劲予一定的技术手段，翔数字纯仪 数摄痒警璎予系统；u 把空阚数擐娃掘孝卜结构熬形式缀织、分类、整理、 运算、并予以综合管理，为用户相应的操作、分析、龆示等的空问和：啦宁i h j 的奄 邂遴 = 3 | ：挟遮捡索鞭务。 ( 3 ) 数据输出或摄示子系统：利用计算机终端输出全部或选择性的部分数据 或图影蓿意，为_ 雨户谶供直躐的图形和图像。 ( 4 ) 空川分柝r 系统：对器种空州信息根掘用户咨询目的进行空向j 分析，建 赢空间事物的综合系统动力学模型，逊行动态数学模拟和预删。这是g i s 最最噩 的f 系缓和发埏的力向。 ( 5 ) 圈形数掘编辑于系统：此系统是为维护和管蹦! 地理数捌库之刷的。 浙江l 。k 人学坝1 j 学位沧义 数据输入转换2 l 竺雩要- f 髻婆鲨! f ? 雾篓! 一! ! 显示输出k 一一一，i 一 捌2 - - 1g i s 软f f 。f 系统构成阕目 ， g i s 系统羼别予其他的数据库软件和图片处理软l 牛就在于其强大的地理空划 分析功能。 2 3 地理恼息系统软件技术体系 g 1 s 软件体系是指g i s 软件的组织平【1 分类方式，它决定g i s 软件的应用方式 帮集残环境，稳跫g t s 技本在笈震的遥程巾疆藩耨弱较传砉鬟蕊、平台、软传工程 思想和方法而渐次产生的不同的应用技术，并朝着各自细分的应用方向发展，最 终澎成了个体系，g i s 软f 技术体系可以浣跫随着软件j ：程技术的发震方向丽 发展，也是软件工程的一个应用方向。 1 地理信息系统平台( g i ss y s t e mp l a t f o r m ) 攒爨毒数攘羧入、编辑、缕橡讫存德、处理、查谗分撰、输出、二次开发、 数据交换等全爨功能的g i s 软件产品。独立性强、规模大、功能全、赞用高。自 逮璎繁忿系统出凌以爱豹争流产鑫，分为嚣类产品： ，大掣系统 其有复杂的数据缩掏、完鬻的功麓体系。 廪面系统 为便于用户使用及与其它系统的结合，提取常用的g i s 功能，采用简单的数 据缭栋，实瑾了麸竣入、存鑫蓑、鹰谗、簿尊蛉分撬手爨翰 l 的完繁凌疆。 2 ，分建爨籍怒系绞，“；甓( p r o f e s s i o n a lg i s ) g i s 系统平台厂商利用自舟 发系统i f 台时建立的丌发二f ：具集，针对某1 专 业领域和业务部门的工作流程，而开发的独立的g i s 运行系统，旨在利用g i s 工 1 4 自。纠埘f l ：地解决具体的问题。是具有有限目标和专业特点的地理信息系统。为 特定的专门的目的服务，如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、农作物估 产信息系统、草场资源管理信息系统、水t i 流失信息系统、环境管珊信息系统等。 符合瓤j k 领域或、i k 务部门的r 作流私、乍1 对性强。它是g i s 产：。句专、i k 化发 展的产物，对扩大g i s 产品影响力具有熏要作用。 3 地理信息系统丌发工具( g i sd e v e l o p i n gt o o l k i t ) 其秆撼奉g i s 功能，以嵌入方，或通讯_ ：f 式，可供训算机系统 发1 具( 各种 高级程序设计语高) 进行用户化jr 发的g i s 产品。 通讯方式 指提供一个后台服务程序，前台系统发出指令，交由服务程序处理，并将计 算结果返回，实现g i s 功能的方式。 组件嵌入方式 指a c t i v e x ，j a v a b e a n 等组件产品，在高级程序设计语言中可以当作嵌入式对 象使用。组件式g i s 是指基于组件对象平台，以一组具有标准通信接l _ _ j f 门、允 许跨语言应用的组件提供的g i s 。这种组件称为g i s 组件，g i s 组件之问以及g i s 组件与其他组件之i 目可以通过标准的通信接口实现交互，这种交互甚至可以跨计 算机实现。这是在目前计算机技术水平下g i s 与其他系统集成的最好的利一解决 方案。 组件式平台主要有m i c r o s o f t 的c o m d c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，组 件对象模型，d i s t r i b u t e d c o m p o n e n t o b j e c t m o d e l ，分布式组件对象模型) 和o m g 的c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ，公共对象请求代理体系 结构) 。基于c o m d c o m ，m i c r o s o f t 推出了a c t i v e x 技术，作为a c t i v e x 技术 的重要内容，a c t i v e x 控件足当今可视化程序i 5 ； 计中应用最为广泛的标准红1 件。 组件式g i s 基于组件对象平台，具有标准的接口，允码：跨语i 。应川，闳i n j 使g i s 软件的e l j 配置性、可扩展性和丌发性更强，使用更灵活，二次丌发更方便。组件 - g i s 小仪j 以成功地斛决传统g i sm 软件 发、应i | 1 1 系统集成等力i l j i f ( , j 州j ：， 析n 有利于降低成本，具有无限扩展性等特点。因此，国际j 二大多数g i s 软仆公 j h 丌始把 发组件式g i s 软件作为重要的发展战舞，细件式g i s 足“g i s 发艇 浙江i ：业人学f i ! i ! i j 学位沦史 的重要趋势。 可用户g i s 服务掇供商棚：发专业g i s 产品使用，心户定制能力强。它是汁搏 机科学领域组件化技术的发展在g i s 领域的体现。也怒目前g i s 产品发展的一个 热点。 4 w e b 遮瑗售惑系统( w e bg i s ) 随着网络和i n t e r n e t 技术的发展运行于i n t r a n e t 或i n i e m e t 环境下的地理信 怠系统，其髫秫是实璃地理信爨豹分布式存锫和信息共事，破及远程空闯导航等。 独立运行的w e b g i s 产品 系统具有通过i n t e m e t 或i n t r a n e t 远程调用、传输和发布地理信息的功能。 。嵌入式运l 亍的w e b g i s 产暴 嵌入到w e b 浏览器中运行的g i s 软件系统。包括服务器w e b g i s 软件组件、 滏笕嚣w e b g i s 缝磐等。 + 以g i s 软件为服务器的w e b g i s 是实现w e b g i s 的一种交通方式。w e b 浏览器茇幽g i s 数嚣或分析的请求， 交出作为服务器的g i s 软件处理，并将结果返回给浏媳器。目前仅限予地理信息 的分稚式存储、空问信息的发布、地址查询和i n t e m e t 环境中的地图藤示。这也 是晷嚣g i s 领域中最毅黪热点领域。 浙江工业火学顿i ：学位论义 第三章地下管道的安全分析 在役压力管道的安全管理是具有流程特性的生产企业和城市公用管道管理工 露约项十分鬃要数内容，聪绦涯金! 溆瓣安全、稳定、氐露；l | 生产芙系极大。越 着管理工作的不断深化，如何建立并规范组织保证体系，加强基础工作，实施标 准瓣工作程序，严疆镬瑁帮撩佟，攥行麓学稳囊维修，- 开震失效分轿如残力翔不 容缓的一件工作。 3 。i 地下管道管理模式与安全凳析方法 3 1 1 地下管道安全管理的模式 为了保证管道在使用周期安全可靠运行，必须实施管道的生，从设计、选 耪、测避、安装、使雳、定期检验、计划检修、菽漳分摄、改造耋至掇菠更瑟瓣 全过程管理。管道运行中出现的许多失效问题与管道的设计、选材、制造和安装 质量裔关，餐溺擎往逶；童长裁的管理运彳亍，掌捱大量第一手静信怠。积桑丰富酾 经验，所以应尽早介入前期管理，必将改善管道前半生的质量，同时管道使用管 理单位在早期掌握管道的质量情况，抓好地下管道设计、制造、安装等过程管理， 对确像压力管邋的安全稳定运行至关耋要。地下管道安全管理过程知f 图所示： 浙江工业大学硕士学位论文 图3 1 地下管道安全模型【6 】 作为管道使用部门主要的管理工作有档案管理、状况分析、管理机构职责规 定、管道使用管理、管道前期管理五个方面。最重要的是做到正确使用和定期的 检验检修。采用先进的无损检测技术提高地下管道的检验水平能有效保证地下管 道的安全【7 1 。管理的工作体系如下图所示： 图3 2 在役地下管道安全管理工作体系图 为促进地下管道安全管理工作的条理化，实行有效的安全技术管理，须在各 项规章制度和基础资料完整的基础上，制定控制程序，抓住地下压力管道全过程 管理中的各个环节，并结合各环节的特点和要求科学地开展程序管理。在役地下 压力管道管理工作程序如下图所示： 濑茳工韭太学硕士学镰论文 在 役 地 下 管 道 管 理 工 作 程 序 丑 嚣 管 理 建立管理制璇运行擞非帮t 程卜一举台理币蜜垒鞭索蠢拽整教 擞作雏管管理 员培调考核 接觏建邂控 制定榱锯计划 安全酣粹窆勰洼器捡验 登记靛迁 黪惠故簿记录 计划虫施 安垒、蓝察、捷用三方谭控 司一、一絮辫 薹峰嚏蓠 萋怪圈鲁丢 事if 叫主管部门 果敷措藏 定如复矗审挂 故障处理分摧 试车、竣工赣收 撼最等轾、运纷 一堕旦 h 些墼堡曼 h 二妥 k 厂可匿一 资 辩 管 理 整 档 图3 - 3 在役压力管邀工作程序图 投攥趣下镣遂戆特点，其安全夔察王终重瘫应藏焱设诗，裁造、安装帮霞瑗 管理等四个环节上。对于地下篱道的前期管理其中安鼗又是最踅要的环节。严格 实藏安装工程麓羹靛蕊餐检验。霹傈诞篷力管遭的筏。鬟三，减少宠籁检验鬟强。 对于在役地下管道，管道使用公司采用先邀检验方法和仪器，提赢地下管道 检测检验水平，详细编写检修计触，认真执行检规各项标准检验。都怒有效保证 管道安全管理燧行的积极措藏。使用部门最重黉的是傲到定期瓣检验梭修。加强 地下管道在运转中的检查和定期检验，做到早期察觉早期处理，防止事故的发嫩。 检查捡溺工终毽摇乎鬻熬巡嚣羧查、蠢专选公镯进行懿终罄梭裘秘垒鬻捡验。 巡回梭查的项豳有： 1 ) 各项王潼操作播标参数、运行清凝、系统静平稳清猿。 2 ) 管道接头、阀门及各管件附件的无泄漏情况。 3 ) 静电援地、阴极保护系统状况。 4 ) 检查管线上毒纛违章建构筑物。 5 ) 管道防腐情况。 姊邦梭验瓣麦容考： 1 ) 外表面，包括涂料、色环、保温外护层、保温主材料、管道表面锈蚀、定 点测露、变形、裂纹、简部遥热、堙筑防腐猎德等。 垒缎定安等评 验一一验 检一一检部一面 外一一垒 浙江】：业人学坝i j 学位论史 2 ) 释缝+ 订_ _ ) i 二袋纹、渗漏、皎边、错侮、一弱、气孔、必涟及j 他等。 3 ) 阀门，淀迤侉蒜填料、避片、操作桃桷、法兰、螺栓、涂料、保温等+ 啮况。 4 ) 紧固件，查看有无松动、断裂、腐蚀、残缺、变形等情况。 5 运行默矬，参赣袁无怒郝过热、趣澄、超压、掇动、麟攘、管彝舅物攮壶 等情况。 6 ) 法兰，有无锈镳、镶强、镢斜、密封蘩、密封褥、臻捡、静电汾铵电阻等 情况。 7 ) 安全辩件，爨看是否齐全、礁确、灵激发等等。 8 ) 其他梭验 3 1 2 安全分析方法简介 巍地下管道运行过程中等致事故发生的琢因是狠多的，预防事故霈要预先发 现、臻别和判明可能导致发生灾害事故的各种筑险因豢，尤其是那些潜在的因索， 以便于消除或控制这些危险，防止和游免发生灾害事故。因此必须从系统的观点 出发，对安全簿理运粥系统分援鲍方法进行分板、谤徐。 系统安全分析方法，也就耀对生产系统f 包括生产装置、工艺过程、作业环境 酸及入荧 懿安垒性逶 亍捡鸯渗叛及蔻狳颈测戆方法。对薤羚送行分耩稿予瑟溯豹螽 的是对各种方案进行评价，确定所提出的方案是否能满足系统安全性的要求，技 出系统的薄弱环节，以便翔瑷潋透，作为裁定消除危陵、防止灾害对策的依豁。 魁莳较常剧的系统安全分析方法存危险性与可操作性研究、故障树分板、放 障类型分析、例步的危险分析釉事件树分析等。 故障樾分毫匿又豫为事故撼分捱或攀故逻骥分援，怒对既定熬工程壤基、e 产 系统战作业中可能出现的事故条件及可能导致的灾害后果，按工艺流穰或因皋关 系_ 霹j 符号割成饔潋舞，麓泼分瓠系统静安全闷鞭或系绞鞠运行功篷麓遂，翔翻灾 害或功能故障的发牛途径及导数灾害( 功能故障) 各i 对豢之间的关系1 i io l 。 1 j i = l 铰橱分析方法旧特点，跫玖葺王敞树的顼端事f i ：( 事故或故障) 作为分析研究 的出发点然后逐缴分机导致发生顶端事件的各个事例：要素，以逻辑门雩：l 号袭示 各个事件要素间的逻辑关系和因果关系，是种自上而下的分析方法，不仅熊分 浙江t 业人学坝i 坞位论文 析事故的直接原因，而且能深入揭示出事故的潜在原因1 。 地下街道安全分析技术卜要经历定性、半定量、定量分析- i 个阶段i 2 1 ) 定性分析的主要作用就是找出管道系统存在的事故危险，诱发管道事故的各 种因素，在何种条件下这些因素会导致管道失效以及对系统的影响程度，最 终确定管道事故的措施。在分析的过程中不需建立精确的数学模型和计算 公式其结果的准确性取决于分析人员的经验和划分事故因素的细致性。 2 ) 半定量分析是以数量指标为基础，对管道事故损失后果和事故发生概率按j 十义 重值各自分配一个指标然后用加和除的方法将两个对应事故概率和后果严 重程度的指标进行组合，从而形成一个相对计量指标。当前最常用的是专家 评分法。 3 ) 定量分析也称为概率分析评价( p r a ) ，它是将产生管道事故的各类因素处理 成随机变量或随机过程，通过对单个事件概率的计算得出最终事故的发生概 率，然后在结合量化后事故后果计算出地下管道的安全评价数值。 半定量和定量分析因为最终会给出一个数值的结果，这个数值所代表的含义， 就是衡量地下管道安全的判断标准和量纲。当前有许多的研究理论，流行的有适 用性评价方法、风险评价方法、可靠性评价方法、完整性评价方法等等i ”i 。风险 评估的方法是研究的热点区域。 故障树分析是安全分析中最常用的方法，加之半定量和定量的研究并不是很 成熟，不仅需要大量的历史资料和统计数据，权重的分配和得出的结果各人见仁 见智。本文在对地下管道进行安全分析的工作中，决定采用故障树理论和检验检 修的结果结合起来进行地下管道每一管段的定性分析。 3 2 地下管道故障树的编制与分析 浙江r 业人学坝i j 学位论立 3 2 1 地下管道失效事故的故障树编制 为了对地下管道进行安仝管理，必须首先分析地下管道的事故类型和事故产 生的原因。在安全工程中，故障树分析是最常用的方法。用树形图的形式可以有 效的反映地下管道的事故起源和众事故原因之问的先后和引导关系。通过分析进 而确定降低地下管道安全风险的措施和方案。 在国外有很多机构一直在对管线的原始事故数据进行收集，并建立了大型的 管道事敞数槲库，通过数越统计分析，来确定危害管线安全的各种吲索和这u 引司 素的权重。下表就是美国o p s 地下输气管线事故原因统计l “l ： 表3 1美国o p s 输气管线事故原冈统计 从表中可以看出，管道事故发生的原因丰要是外力破坏、腐蚀、施：i j 和材料 缺陷这三大类，在美国的分输管线事故中，外力破坏比例相当高，而在我国，由 于管道材料、制造水平以及施工质量等等问题的突出，腐蚀和制造缺陷是国 勾地 下管道的主要事故原因，下表是国内统计数据。 ” 浙江工业大攀硕士学位论文 事簸琢嚣事簸次数玉藤事薮静事藏率麓 外力损伤 5 28 3 壤蚀5 2 32 7 5 铺选缺陷2 2 8 3 6 9 材料损伤 1 52 4 其它原毽1 9 93 1 6 表3 - - 2 国内输油管线事故 露在实际分携并建立簸障撼对嚣要对管线鲍事教原闲进行缨分。在a s m e 的 b 3 1 8 s 中把影响管道安众的危害分为9 类共2 2 种【1 5 1 ：腐蚀；应力腐蚀歉裂；制 遂提关懿缺照：烬攘霹禳王薄静缺燕；羧餐熬缺麓；第三方酸豁；菲委辩操终； 气候原因戚自然力。 故障树的编制： 对地下管道的顶层失效事故可以确认为输送介质的濑漏，根据故障树分析法 的步骤，慰造成地下管道失效泄漏的原因，编制成故障樾，如下图所示： 菡3 4 管道失效敲潞树 游汪工业大学醺士学位论文 对各分支失效事故作如下介绍： 1 乡 痿蚀当地下管道拔埋入中，由