摘要：介紹了城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價基礎信息數(shù)據(jù)庫中的信息內容和收集方法，闡述了數(shù)據(jù)庫的管理維護方法，論述了B／S結構動態(tài)網頁形式的數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)的開發(fā)過程，分析了數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)的特點和功能。
關鍵詞： 城鎮(zhèn)燃氣管網； 風險評價； 數(shù)據(jù)庫；基礎信息； B／S結構
Development of Basie Information Database for Risk Assessment of City Gas Network
Abstract：The information content and collection method for basic information database for risk assessment of city gas network are introduced.The methods to manage and maintain the database are expounded.The development process of the database information system in the form of dynamic web pages based on B／S structure is discussed，and the characteristics and functions of the database information system are analyzed.
Key words： city gas network； risk assessment；database； basic information； B／S structure
1 背景
對城鎮(zhèn)燃氣管網開展風險評價并通過風險評價結果制定和實施相應的管網完整性管理規(guī)劃和措施[1]，是目前提高城鎮(zhèn)燃氣管網系統(tǒng)運行安全可靠性的有效手段。而城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價結果的可靠性和定量化很大程度上依賴于相關信息的完備性和準確性，尤其是歷史數(shù)據(jù)信息，如事故記錄及原因分析、巡線記錄、管網歷史運行信息等。國外油氣管道的風險評價技術之所以相對成熟，是因為完善的信息管理系統(tǒng)和完備的管道信息起到了基礎保障作用。
在過去的20～30 a間，發(fā)達國家已經非常注重管道基礎信息的收集與整理，在逐步建立起本國完善的油氣管道信息數(shù)據(jù)庫(包含本國全部油氣管道設計、施工、運行、管理、維護、管道周圍自然環(huán)境條件和社會人文條件等各個方面的信息)的同時，一些從事油氣管道專業(yè)風險評價的國際風險評價咨詢公司還利用海外技術輸出的機會，建立了包含大量國際上重要油氣管道信息的數(shù)據(jù)庫[2]。
我國的風險評價起步較晚，而在風險評價引入我國之前，我國城鎮(zhèn)燃氣管道的設計、施工、運行過程中均缺乏基礎信息收集方面的考慮，如一些城鎮(zhèn)燃氣管網系統(tǒng)在設計過程中并未考慮采用SCADA系統(tǒng)；施工過程中并未記錄諸如管道防腐層損傷情況、管道周圍土壤性質等與管道風險評價有關的數(shù)據(jù)；管道投產運行后相關參數(shù)的收集基本依賴于巡線人員的定時記錄，部分操作人員缺乏責任心，可能導致僅有的信息缺乏真實性，造成目前我國用于城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價的相關信息嚴重匱乏。另一方面，由于沒有建立記錄存檔的數(shù)據(jù)庫，缺乏健全的數(shù)據(jù)庫管理制度，隨燃氣管道運行時間增長而不斷增加的數(shù)據(jù)沒有得到妥善的整理和保存，城市在役燃氣管網的相關信息面臨丟失的危險或已經無從查找[3]。
目前，作為城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價工作基礎的信息搜集工作仍然未受到足夠的重視。我國亟需在燃氣行業(yè)內加強風險評價信息收集和整理的意識，并逐步建立、完善城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價的基礎信息數(shù)據(jù)庫。
2 基礎信息數(shù)據(jù)庫的內容設計
城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價的基礎信息數(shù)據(jù)庫中應包含與管網風險評價相關的一切信息，而在役管網和新建管網的信息收集和整理又各有不同。
2.1 資料類型
城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價數(shù)據(jù)庫應該包含一切與風險評價相關的管網信息，包括管道設計、施工和運行維護過程中的各種技術參數(shù)，管道沿線自然環(huán)境、社會環(huán)境因素，相關的法律法規(guī)和實施辦法，事故歷史數(shù)據(jù)，巡線記錄，維護記錄等?？傮w來講，城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價數(shù)據(jù)庫中應包含文本文件和圖紙兩大類。
文本文件(PDF格式)包括規(guī)劃文本文件、設計文本文件、施工文本文件、管網運行管理信息記錄、事故信息記錄和相關的法律文件等。規(guī)劃文本文件包括近期規(guī)劃、中期規(guī)劃和遠期規(guī)劃的文本文件；設計文本文件包括初步設計和施工圖設計的文本文件；施工文本文件包括施工記錄、監(jiān)理日記、施工變更單、施工方案和現(xiàn)場會議記錄等；管網運行管理信息記錄包括運行信息記錄、日常維護記錄和巡線記錄等；事故信息記錄包括搶修記錄和事故原因分析等；法律文件包括相關的燃氣法律、法規(guī)、規(guī)程、管理辦法、實施辦法等。
圖紙(DWG格式)包括遠、中、近期規(guī)劃階段的城鎮(zhèn)燃氣管網系統(tǒng)布置圖、各區(qū)域燃氣管網布置圖、各廠站平面布置圖和流程圖、管網水力計算圖；初步設計階段的城鎮(zhèn)燃氣管網系統(tǒng)布置圖、各區(qū)域天然氣管網布置圖、近中遠期管網水力計算圖、各廠站平面布置圖和流程圖、各個專業(yè)設計圖；施工圖設計階段前滿足政府部門要求的方案設計的方案報建圖；施工圖設計階段的各個子項各個專業(yè)都需要完成的滿足深度要求(工程預算、設備采購、施工招標、指導施工)的施上圖；施工階段的設計變更圖等。
2.2 管網類型
對于從未建立燃氣管網風險評價數(shù)據(jù)庫的燃氣運營單位，數(shù)據(jù)庫建成后不僅要收集新建管網的信息資料，還要對在役管網的信息資料進行收集和整理。
對于新建管網，其基本信息的收集宜貫穿于燃氣管網規(guī)劃、設計、施工和運行的全過程。在規(guī)劃和設計前的實地調研過程中宜委托設計人員到當?shù)氐挠嘘P部門和現(xiàn)場收集管網的環(huán)境信息(如人口密度、土壤電阻率、道路交通情況等信息)，并考察氣源、燃氣用戶情況；在設計過程中進行管網的材質、管徑、埋深、閥門、調壓站等基本信息資料的記錄歸檔，并加入管網檢測措施方面的設計，便于今后運行管理信息的自動收集；在施工過程中記錄施工過程中的相關信息(如鋼管的焊縫數(shù)量、防腐層施工質量等)，并在充分理解影響管網安全風險因素的基礎上，提高施工質量，同時需要對管網的基本信息進行一一比對和校核，對不合理的材料或設備選擇予以更正，并將施工的最終管網基本信息錄入數(shù)據(jù)庫；在運行的過程中記錄管網實時的節(jié)點流量、節(jié)點壓力和節(jié)點溫度；在維護的過程中將巡線記錄、事故記錄及原因分析信息錄入數(shù)據(jù)庫。
對于在役的管網，有些資料是易于收集的，它們來源于存檔資料(如管道的材質、管徑等)、實地檢測(鋼管外防腐層的破損情況[4])、實時監(jiān)控(管網的節(jié)點流量、節(jié)點壓力和節(jié)點溫度)。有些資料是難以收集的，比如施工過程中的施工工藝、管道的焊縫數(shù)量、焊縫質量等，又如丟失的巡線、事故記錄，這些都是難以還原的，只能通過今后巡線、維護、搶修、更換的契機進行補充和完善。與管網周圍環(huán)境(自然、人文、社會、法律等)有關的信息，只能通過平時工作中點滴地收集和存檔實現(xiàn)。
數(shù)據(jù)庫中的信息應以實際的信息為準。如果缺失或難以檢測，可用設計文件中的相應信息暫時替代，能夠得到相應的管網實際信息時，需要對信息予以更新和修改。如已建成運行管網的管徑、外防腐層等信息，如果暫時無相關實際信息的記錄，又不能夠開挖予以確定實際情況是否與設計相符時，可暫時依據(jù)設計信息，這部分信息可借今后維護或搶修的機會予以證實并對數(shù)據(jù)庫中的信息進行修改和完善。
3 基礎信息數(shù)據(jù)庫的維護管理
管網數(shù)據(jù)庫完善、更新(管網信息收集、更新、整理、存檔)工作的全面開展，需要有專職人員或機構負責數(shù)據(jù)庫的管理工作，并且需要燃氣經營單位各個部門及相關單位的全力配合。每個相關部門安排專人負責按照數(shù)據(jù)庫管理機構下發(fā)的表格與其他相關單位進行溝通，收集需要的信息，對于無法收集到的信息需注明原因，調查表中沒有包含但是實際情況中存在的相關信息也需要寫明情況，通過定期與數(shù)據(jù)庫管理機構的溝通與討論，不斷地更新完善數(shù)據(jù)調查表，進而不斷完善數(shù)據(jù)庫中的管網信息。該項工作開展的具體模式見圖1。
燃氣公司中與城鎮(zhèn)燃氣管網基礎信息數(shù)據(jù)庫管理直接相關的部門包括安全技術部、供氣部、廠站部、市場部、工程部、招標采購部。安全技術部主要負責向工程部和供氣部提供安全運行、管理、維護方面的技術支持；風險評價工作由安全技術部開展。供氣部主要負責城市輸配管網的安全運行，巡線、事故搶修，供氣部的調度中心負責管網及廠站運行信息的采集和分析，并發(fā)布指令。廠站部主要負責廠站的日常運行和維護。市場部主要負責向上游購氣，并將燃氣銷售給下游的用戶。工程部主要負責與設計單位交流，提出設計要求，并收集設計方面的信息。招標采購部主要負責招標設計單位和施工單位，采購施工設備及材料。
如圖l所示，由安全技術部負責城鎮(zhèn)燃氣管網基礎信息數(shù)據(jù)庫的日常管理工作并開展城鎮(zhèn)燃氣管網的風險評價。安全技術部以發(fā)放數(shù)據(jù)資料調查表的形式向公司的相關部門提出數(shù)據(jù)收集要求。供氣部提供管網運行、維護的相關信息、巡線記錄、事故記錄和事故原因分析等，并同時反饋相應的說明和建議；廠站部負責提供與廠站相關的一切信息，反饋相應的說明和建議；市場部負責提供氣源情況和下游用戶情況，反饋相應的說明和建議；工程部通過與設計單位和施工單位的溝通，提供與設計和施工有關的管網信息，并反饋相應的說明和建議；招標采購部通過與施工單位的溝通，提供材料、設備的種類、型號等相關信息，并反饋相應的說明和建議。
為了確保收集到信息的真實可靠性，需要明確每個信息收集人員的責任，因此，信息調查表不僅包含每個部門需要提供的信息項目，還包括每項信息的收集時間、收集方式和手段、收集責任人等項目。安全技術部定期將各相關部門信息收集人員上交表格中的數(shù)據(jù)進行匯總和整理，并錄入數(shù)據(jù)庫，同時注明錄入時問和錄入責任人。對于數(shù)據(jù)庫中已存在但由于管網或環(huán)境改變等原因而有所變化的信息資料，根據(jù)數(shù)據(jù)資料調查表中的新內容對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)予以更新，并標明更新日期和更新原因，舊數(shù)據(jù)予以保留，以防止由于失誤導致錄入錯誤信息又無法恢復舊記錄的事故發(fā)生。對于反饋同來的建議及相關說明，安全技術部需要定期進行整理，并組織信息收集人員和相關專家進行討論，以不斷完善信息收集調查表，進而更好地收集信息。用戶查詢數(shù)據(jù)庫中的信息時，查詢到的是數(shù)據(jù)庫管理員最后一次輸入或修改的信息。
為了推動此項工作的開展，不僅要制定相關的責任制度，還應該制定一定的獎懲制度。對于能夠按時并準確完成任務或提出建設性意見的人員，予以獎勵；對于不負責任、提供虛假數(shù)據(jù)、工作拖拉或工作態(tài)度不端正的人員予以懲罰或撤換。
4 風險評價數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)的開發(fā)
本文所開發(fā)的城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)采用B／S結構和JSP技術，建立網站，以動態(tài)網頁的形式向用戶提供管網的基本信息和運行信息。為了確保城鎮(zhèn)燃氣管網的保密性，該信息系統(tǒng)只能通過燃氣公司內部的局域網進行訪問。
4.1 數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境的配置
城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)主要采用JSP+SQL Server 2000+Windows XP的開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境，需要配置如下內容：
①JDK
JDK(Java Development Kit)是整個Java(一種可以撰寫跨平臺應用軟件的面向對象的程序設計語言)的核心，它包括Java運行環(huán)境、Java工具和Java基礎類庫，為JSP腳本語言的運行提供虛擬環(huán)境。本系統(tǒng)安裝的版本是JDK l.6.0。
②Tomcat
Tomcat是一個輕量級的應用服務器，本系統(tǒng)的規(guī)模較小，訪問用戶的數(shù)量有限，采用JSP技術來實現(xiàn)動態(tài)網頁功能，因而采用Tomcat作為服務器，安裝版本為Tomcat 6.0。
③SQL Server
SQL語言的功能是同各種數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，SQL Server是一個關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用SQL Server 2000來建立城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價基礎信息數(shù)據(jù)庫。
④Eclipse
Eclipse是跨平臺的自由集成開發(fā)環(huán)境，本系統(tǒng)安裝的版本為Eclipse 3.2。
4.2 數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)動態(tài)網頁內容設置
通過以上的配置，可開發(fā)出包含城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價基礎信息數(shù)據(jù)庫的風險評價網站。該網站的主體是城鎮(zhèn)燃氣管網基礎信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(管網信息、廠站信息兩大部分)。為了與燃氣公司的風險評價工作更好地接軌，該網站還附加指標權重和風險評價兩個部分。首頁是整個網站內容的總體概況。
圖2為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管網信息查詢頁面。
本城鎮(zhèn)燃氣管網系統(tǒng)風險評價基礎信息數(shù)據(jù)庫的管網信息主要包括鋼管、鑄鐵管和PE管3種管材燃氣管道的數(shù)據(jù)信息。由于數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)處于開發(fā)的初始階段，管網信息項并未涵蓋前文所列出的全部信息。在今后該數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)的調試、運行和維護過程中不斷地完善管網的信息項。
①鋼管
鋼管與風險評價相關的信息包括設計、腐蝕、第三方破壞[5-6]、歷史事故影響和事故后果影響等5類信息[7]。其中設計方面的信息包括管網設計單位資質、設計過程中安全因素(主要取決于鋼管的壁厚)；腐蝕方面的信息包括氣源類型、管徑、管齡、外防腐層類型、陰極保護措施、閥門設置、凝水缸設置、彎頭設置、土壤類型、土壤電阻率、土壤氧化還原電位、土壤pH值、周圍雜散電流分布等；第三方破壞方面的信息包括管道與周圍建筑物和構筑物間距、最小埋深、敷設位置、管溝種類、與相鄰管溝或管道的間距、管段長度、穿跨越情況、地面第三方施工情況、管道占壓情況、人口密度、巡線頻率、巡線手段等；歷史事故影響方面的信息資料包括燃氣事故及搶修記錄、事故原因分析文件等；事故后果影響方面的信息資料包括管道周圍建筑物的抗震等級和防火等級、易燃易爆品的堆放情況、周圍場地的緊急疏散情況、管網修復費用及停輸損失預估值等。
②鑄鐵管
鑄鐵管的耐腐蝕性能良好，對其開展風險評價的過程中基本可以不考慮腐蝕因素的影響，因此鑄鐵管與風險評價相關的信息資料包括設計、第三方破壞[5、6]、歷史事故影響和事故后果影響等4類信息。鑄鐵管的第三方破壞、歷史事故影響和事故后果影響信息所包含的信息項與鋼管一致；設計方面的信息與鋼管相比，還應包含氣源類型、管徑、管齡和接口類型等方面的信息。
③PE管
PE管具有質輕、耐腐蝕、易施工等諸多優(yōu)點，其風險評價主要考慮設計、第三方破壞[5-6]、管道老化、歷史事故影響和事故后果影響等5類因素。PE管第三方破壞、歷史事故影響和事故后果影響信息所包含的信息項與鋼管一致。PE管設計方面的信息與鋼管相比，還應包含氣源類型、管徑、管齡和焊接方式、焊接施工記錄(環(huán)境溫度、焊接管道規(guī)格、對接焊的吸熱時間、冷卻時間、焊接壓力、焊機型號、焊接操作者姓名、電熔焊的焊接電壓、管道插入管件的插入深度、焊接時間)等方面的信息。PE管道老化方面的信息應包括周圍土壤表面活性劑的滲入情況、土壤溫度等信息。
與城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價相關的廠站信息主要包括廠站的數(shù)量、種類、位置、規(guī)模等。
為了使數(shù)據(jù)庫中的內容更好地應用于城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價工作，本網站附加了指標權重和風險評價兩部分內容(不屬于數(shù)據(jù)庫的內容)。這兩部分內容主要闡述了鋼管、鑄鐵管和PE管的風險評價模型，采用層次分析法確定各風險評價指標權重的方法，以及開展風險評價過程中管段劃分方法、采用模糊綜合評價法進行風險評價的評分細則[8-10]。此內容需要根據(jù)城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價工作的開展情況進行不斷的調整和改進，進而不斷地提高風險評價的準確性和量化程度，并根據(jù)風險評價結果指導數(shù)據(jù)庫信息的收集工作。
通過以上設置，可進行動態(tài)網頁形式的管網信息及風險評價相關內容的查詢、修改、更新等操作，進而實現(xiàn)信息的儲存和資源的共享[11]。
4.3 數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)的特點
采用JSP技術開發(fā)的B／S結構動態(tài)網頁形式的城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)具有如下特點：
①數(shù)據(jù)庫的B／S結構動態(tài)網頁形式能夠保證用戶通過局域網或廣域網均可對該信息系統(tǒng)進行訪問，用戶可方便、直觀地獲取城鎮(zhèn)燃氣管網基本信息，也便于管理員對數(shù)據(jù)庫信息的修改和完善，進而確保燃氣管網的風險評價工作順利開展。
②動態(tài)網頁模式的數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)易于與燃氣公司的其他信息系統(tǒng)結合，為公司信息化系統(tǒng)的全面整合奠定基礎[12]。
③軟件維護人員只需要對服務器進行定期的更新和維護即可，不需要對每臺客戶機進行維護，軟件維護工作量相對較小。
④為用戶賦予不同的權限，并設置防火墻，進而確保了數(shù)據(jù)庫中管網基本信息的安全可靠性。
⑤城鎮(zhèn)燃氣管網的基本數(shù)據(jù)信息依靠手動錄入，數(shù)據(jù)庫的更新工作較為繁瑣，且易于出現(xiàn)失誤，需要數(shù)據(jù)庫管理人員具有較高的業(yè)務素質和較強的責任心。
4.4 數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)的功能
城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)能夠實現(xiàn)城鎮(zhèn)燃氣管網與風險評價相關的基本信息的錄入、儲存、查詢、修改等操作，進而實現(xiàn)管網基本信息的管理和資源的共享，為定期對城鎮(zhèn)燃氣管網實施風險評價提供更加詳細可靠的數(shù)據(jù)信息，進而提高風險評價結果的準確性和定量化程度，并為燃氣公司信息化系統(tǒng)的整合奠定基礎。
5 結語
我國與發(fā)達國家在收集和整理風險評價相關信息方面存在較大差距，盡快建立并逐步完善城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價信息數(shù)據(jù)庫對于促進我國燃氣管網風險評價工作的開展是十分必要的。本文介紹了一種B／S結構動態(tài)網頁形式的城鎮(zhèn)燃氣管網風險評價數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)的開發(fā)過程，并分析了該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點和功能，希望對此項工作今后的開展有所貢獻。
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本文作者：張乃方 翟軍 林升柏 楊帆 徐振凌 常保輝
作者單位：中國市政工程華北設計研究總院 同方節(jié)能工程技術有限公司
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