大数据技术在城燃气管道事故防控中的应用

1、大数据技术在城市燃气管道事故防控中的应用城市地下燃气管道具有组成结构复杂、管道位置不明确、风险监测困难、管道老化严重等 特点,且极易受到违章施工、外力破坏等因素的影响,各类影响因素耦合使得城市地下管 道的危险性增大,严重威胁城市的稳定开展与公共平安1城市地下燃气管道事故防控技术研究现状城市地下燃气管道的事故防控包括事故风险评估、事故预警、事故应急处置三局部,国内 外学者在事故防控技术的研究上已取得大量的成果.其中燃气管道的风险治理已由传统的 定性化向定量化开展,地下管道事故防控与地理信息系统 Geographic Information System, GIS、物联网、大数据技术的联系也日益密

2、切.一些兴旺国家已成功实现了地 下管道事故防控的信息化治理,如美国Optima公司开发了应用于风险限制与根底设施维护的管道风险治理软件包" MISHAP ,英国燃气公司为其管道系统风险评估研发了“TRANSPIPE 软件包目前的研究成果对燃气管道事故防控技术开展有一定的指导作用,但在事故风险准确预防 和限制的综合集成治理上仍存在缺乏.同时,在管道状态监测与数据分析技术上的研究并 不完善,管道状态监测的大量数据未能得到充分利用,造成燃气管道事故智能化防控水平 缺乏,燃气管道事故的应急救援缺乏准确性、时效性.信息化、智能化的地下管网事故防 控技术可消除人为误差,减少人工工作量,实现事故风

3、险的准确预测与事故的高效应急处 置,将在更大程度上保证城市的公共平安.因此,将物联网等前沿信息技术应用到地下管 道平安治理与风险自动化限制之中已成为一种必然的开展趋势.2大数据技术在城市地下燃气管道事故防控中的应用2.1 燃气管道事故防控大数据特征大数据的主要特征包括规模性Volume、多样性Variety 、高速性Velocity 与不确定性Veracity 2.2 基于大数据的燃气管道事故防控架构将大数据技术应用于城市地下燃气管道事故防控,建立大数据技术研究城市地下燃气管道事故防控一体化平台图1,可实现事故风险评估、预警与突发事故应急决策分析的实 时、联动、智能化.Hadoop分布式存储系

4、统具有容错性高与系统配置要求低等优点,应用Hadoop可实现管道大数据的数据处理与分析图2,其中数据存储利用Hcatalog元数 据治理、HBase大数据存储、Redis日志型数据存储进行；在数据处理模型中采用 MapReduce的并行处理与samza/storm的流处理进行大数据分析.2.3 城市地下燃气管道大数据的类型2.3.1 管道运行状态及环境监测数据城市地下燃气管道的运行参数与环境参数是管道事故风险评估、预警、应急处置的根本数 据.运行参数主要包括管道的内部压力、外部压力、管道的外表几何状态等相关参数,环 境数据主要包括土壤电阻率、地下水位、温度、湿度等相关参数.当前,主要通过各种传

5、 感器来实现上述数据的采集与传输,所用传感器主要包括光纤传感器、压力传感器、外形 监测传感器、腐蚀电位监测传感器、位移传感器等2.3.2 历史数据我国地下管道的信息化治理应用时间相对较短,而多数管道敷设年限较长,其设计、施工 资料多为CAD二维图纸与纸质文档,此类管道静态根底数据的收集与录入是保证城市地下 管道大数据体系完整性的重要前提.止匕外,地下管道大量的历史事故数据、管道维护数据 等也是管道大数据体系的重要组成局部.2.3.3 互联网数据互联网数据不仅包括实现事故风险评估、事故预警、事故应急决策分析的智能计算模型, 还包括第三方软件或数据源提供的统计结果、地图、区域人口密度等数据以及数据

6、分析产 生的各种结果数据.在这些结果数据中,既存在着大量高度组织和整洁格式化的结构化数 据,又存在着结构不规那么、不完整的非结构化数据.在互联网数据中,绝大多数可用数据 为非结构化数据,且其增长速度快,寻找适宜的方法以实现对非结构化数据的有效利用已 成为当前研究的重点方向.2.3.4 人工采集及专家经验数据地下管道监测技术应用尚未完全成熟,无法实现全部管道参数的实时监测与在线传输,因 此城镇地下燃气管道局部参数仍需通过人工在现场收集相关数据的方式获取,这类数据即 为人工采集数据.人工采集数据方式不仅效率低、投入大,所收集数据还存在较大误差3大数据技术在地下燃气管道事故防控中的应用地下管道数据监

7、测通常利用物联传感技术实现管道数据的采集与在线传输,如佟敬阔等 利用人工神经网络方法、决策树、聚类分析等大数据价值挖掘工具,可有效分析燃气管道 事故规律.基于大数据的管道风险评估选择管道的全部样本数据作为样本,以准确的检测 数据替代依赖主观经验的概率估计,并以此解释环境、压力、腐蚀等因素与管道风险进展 间的关联度,从而实现管道风险的评估与预测.目前,大数据技术在相关领域的应用主要 有：基于大数据的管道事故预警以风险评估与预测结果为根底,准确识别具体致灾因子从 而实现事故预防；以实时监测数据为根底,挖掘管道失效时各类参数的临界值,从而实现 管道风险实时预警；结合互联网技术,实现警情的多部门信息快

8、速发布；基于大数据进行 管道事故应急决策,集成历史事故、专家处置经验等决策支持大数据,可提升决策的科学 性；通过分析事故数据内在相关性,对二次事故可能性进行评估；构建救援路径与物资的 优化模型,实现应急资源的智能调度3.1 大数据技术在地下管道事故防控中的应用优势基于大数据技术的事故防控技术可防止传统经验判断导致的因素遗漏与统计数据误差导致 的风险预测预警误差,结合物联网技术可实现管道警情的实时、快速发布,同时可防止仅 以专家经验等人为因素作为事故应急决策依据而造成的决策误差,其相较传统事故防控技 术存在较大优势(表1表3).3.2 大数据技术在地下管道事故防控中的应用难点中国的管道信息化治理

9、应用时间较短,技术研究也较为落后,大数据的应用存在一定障碍, 其主要原因有：根底数据获取受限.目前中国管道的设计、施工等资料多为二维图纸, 且某些管道建设年限较长,根底资料存在缺损；同时,可能存在施工时更改施工线路但未 及时更新资料存档等情况,导致管道的具体位置、走向等根底资料获取困难4结语大数据技术在城市地下管道物联终端布点、事故风险评估、事故预警与事故应急处置上有 着明显的优势,基于大数据的事故防控技术可实现管道风险的准确分析与实时预警,可为 事故防范与应急提供科学决策依据.大数据技术在地下燃气管道事故防控中的应用研究尚 未完全成熟,仍需进行深入研究.针对目前大数据技术在燃气管道事故防控中

10、的应用局限, 提出如下建议：(1)为保证管道大数据的完备性,应加快大数据采集物联终端设备的研发,终端设备不 仅能实现运行参数监控,同时能实现自动化的风险限制.加快监测终端采集数据封装与大 数据快速标准化,降低大数据集成的难度.(2)研究大数据的快速标准化技术以保证分析的实时性.同时,深入开展燃气管道事故 防控大数据价值挖掘模型的构建与优化,准确快速分析管道风险、事故的开展规律与关键致因,以在管道事故防控中提供科学的决策依据.(3)加快城市地下燃气管道事故防控大数据的集成与大数据共享平台的开发与建设,以 实现各部门各行业间需实现信息交互.编辑：张腾创新点名称：重点管道监控数据的统一集成和治理技术.创新点内容：地下管道运行和