王海哲

(江蘇威達(dá)建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225000)

0 引言

隨著城市人口密度的增加，城市燃?xì)庑枨罅恳踩找鏀U(kuò)大。作為城市居民重要燃料之一的城市燃?xì)猓鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和群眾日常生活密切相關(guān)，是城市居民賴以生存的重要基礎(chǔ)之一[1]。然而隨著城市燃?xì)獾拇笠?guī)模傳輸和使用，安全隱患逐漸增加[2]。

中國(guó)燃?xì)鈧鬏斚到y(tǒng)的建設(shè)年限差別過(guò)大且工藝不同，導(dǎo)致城市燃?xì)膺\(yùn)輸系統(tǒng)的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的難度較大。而且，對(duì)整個(gè)城區(qū)范圍內(nèi)地下管網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的成本過(guò)高，人工監(jiān)控不現(xiàn)實(shí)，增加了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的難度[3]。由于資料評(píng)估方式不完整，評(píng)估結(jié)果受人為因素的影響較大，缺乏一定的準(zhǔn)確性，造成評(píng)估結(jié)果與實(shí)際的運(yùn)行結(jié)果差距較大。因此，本文通過(guò)對(duì)城市燃?xì)庑孤┣闆r的統(tǒng)計(jì)分析，確定出城市燃?xì)庑孤┑母甙l(fā)位置，并以此地點(diǎn)為核心，對(duì)周圍地區(qū)開展輻射監(jiān)測(cè)，同時(shí)借助地理信息系統(tǒng)(geographic information system，GIS)的獨(dú)特科技優(yōu)勢(shì)，為燃?xì)獗O(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)分析、時(shí)間關(guān)系和過(guò)程數(shù)據(jù)分析、時(shí)空位置動(dòng)態(tài)可視化的強(qiáng)大功能，并通過(guò)全球定位系統(tǒng)(global positioning system，GPS)為全國(guó)用戶提供高精度、低成本的三維位置信息和快速準(zhǔn)確的定時(shí)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，向泄漏附近的住戶及時(shí)推送疏散路徑。

1 GIS及GPS研究現(xiàn)狀

針對(duì)GIS已有許多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，計(jì)藝帆等[4]闡述了GIS技術(shù)的現(xiàn)狀以及在實(shí)際檢驗(yàn)過(guò)程中的應(yīng)用，并針對(duì)實(shí)際操作中遇到的問(wèn)題，提出了行之有效的應(yīng)對(duì)措施。王佳利等[5]采用GIS空間分析和層次分析法，共選取了10個(gè)影響因素開展生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)工作。黃平等[6]設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于GIS的人防工程管理信息系統(tǒng)。裴玉龍等[7]通過(guò)GIS手段對(duì)公共汽車站可行性進(jìn)行建模與運(yùn)算。在燃?xì)庑袠I(yè)，GIS被廣泛應(yīng)用于燃?xì)飧?、中壓管道的?yàn)收，以及壓力監(jiān)測(cè)和場(chǎng)站遙測(cè)遙信。

GPS已被廣泛應(yīng)用于交通、測(cè)繪等許多行業(yè)。王璟等[8]重點(diǎn)介紹了北斗技術(shù)在燃?xì)夤こ探ㄔO(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀。李媛[9]結(jié)合燃?xì)夤こ虦y(cè)量要求及傳統(tǒng)方法介紹，對(duì)基于GPS技術(shù)的測(cè)量技術(shù)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用進(jìn)行了分析。陳傳松[10]提出燃?xì)夤こ虦y(cè)量的技術(shù)要求，并通過(guò)具體的網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的對(duì)比，分析了燃?xì)夤こ虦y(cè)量領(lǐng)域中GPS技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

目前，學(xué)者對(duì)燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法進(jìn)行了相關(guān)應(yīng)用。楊克等[11]在天然氣泄漏時(shí)間不同的條件下，對(duì)天然氣管道蒸汽云爆炸的破壞范圍進(jìn)行了定量分析。王新穎等[12]建立了城市管網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)體系，提出了一種基于深度置信網(wǎng)絡(luò)的管道風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法。陳毓飛等[13]利用LSTM模型，建立了基于大數(shù)據(jù)分析的城市燃?xì)夤艿朗┕ぶ袚p傷危害的預(yù)測(cè)模型。

2 城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

2.1.1 風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)收集

風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)收集是數(shù)據(jù)庫(kù)的前期準(zhǔn)備工作。風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)包括空間地理信息和風(fēng)險(xiǎn)信息，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、資料統(tǒng)計(jì)和監(jiān)測(cè)監(jiān)控等方法獲得。

2.1.2 風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)處理

風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)處理主要過(guò)程包括劃分風(fēng)險(xiǎn)單元、評(píng)估評(píng)價(jià)單元、評(píng)估城市區(qū)域整體風(fēng)險(xiǎn)等。

2.1.3 風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)更新

本系統(tǒng)開發(fā)了PC終端、手機(jī)APP終端兩套管理軟件，風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)可通過(guò)PC端和手機(jī)終端兩種途徑實(shí)時(shí)更新。

2.1.4 風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)輸出

風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)輸出即是將城市區(qū)域燃?xì)夤艿勒w風(fēng)險(xiǎn)可視化，利用GIS和GPS軟件實(shí)現(xiàn)此功能，形成動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)地圖，分別在PC終端和手機(jī)APP終端輸出。

城市燃?xì)獍踩L(fēng)險(xiǎn)可視化與風(fēng)險(xiǎn)事故定位的重要部分是圖層輸出。圖層輸出是指按照點(diǎn)危險(xiǎn)源、線危險(xiǎn)源和面危險(xiǎn)源輸出不同維度的風(fēng)險(xiǎn)圖，分別為評(píng)估對(duì)象風(fēng)險(xiǎn)以及城市整體燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)。運(yùn)用ArcGIS軟件實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)地圖可視化。

2.2 相關(guān)方法

針對(duì)目前城市燃?xì)庑袠I(yè)存在的主要風(fēng)險(xiǎn)，基于“點(diǎn)—線—面”風(fēng)險(xiǎn)分析框架，運(yùn)用GPS和GIS兩種先進(jìn)技術(shù)手段，主要監(jiān)測(cè)燃?xì)忾T站和小區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)狀況，對(duì)其存在較大風(fēng)險(xiǎn)的周圍管線進(jìn)行全面系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和評(píng)估，推進(jìn)城市燃?xì)庑袠I(yè)安全管理工作有序進(jìn)行。

2.3 實(shí)驗(yàn)手段

2.3.1 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)

城市燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋了各種與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)相關(guān)的信息系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)分析城市空間地理信息與地面風(fēng)險(xiǎn)信息，同時(shí)也是風(fēng)險(xiǎn)地圖的信息存儲(chǔ)和傳輸中心。城市空間地理信息具體是指風(fēng)險(xiǎn)源的位置、邊界以及周圍環(huán)境等資料；地面風(fēng)險(xiǎn)信息是指風(fēng)險(xiǎn)源的名稱、類別、風(fēng)險(xiǎn)值以及風(fēng)險(xiǎn)程度等數(shù)據(jù)，是通過(guò)城市燃?xì)馐鹿蕯?shù)據(jù)以及對(duì)重大事故案件的調(diào)查研究，并針對(duì)所在城市的實(shí)際情況，對(duì)轄區(qū)內(nèi)市場(chǎng)主體劃分和主體特征提取。并由此建立基于各類市場(chǎng)主體特征的城市動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和理論分析得到城市燃?xì)夤芫W(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)的可接受程度，制定城市燃?xì)怙L(fēng)險(xiǎn)評(píng)判準(zhǔn)則，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分。各種危險(xiǎn)源的信息將以圖層的形式存儲(chǔ)于風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便使用者檢索與獲取信息。城市燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)如圖1所示。

圖1 城市燃?xì)鈪^(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)

2.3.2 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)可視化

GIS地圖的最大優(yōu)勢(shì)是能夠真實(shí)提供多維動(dòng)態(tài)信息和完善的人機(jī)交互用戶界面，可以更加便捷地瀏覽和搜索風(fēng)險(xiǎn)源信息，同時(shí)也能為完成城市燃?xì)鈪^(qū)域風(fēng)險(xiǎn)可視化風(fēng)險(xiǎn)地圖工作提供全面的系統(tǒng)技術(shù)保證。城市燃?xì)鈪^(qū)域風(fēng)險(xiǎn)可視化主要由圖層輸入技術(shù)和圖層輸出技術(shù)組成。圖層輸入技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)了底圖導(dǎo)入、空間地理信息輸入、風(fēng)險(xiǎn)信息錄入、圖層疊加等技術(shù)特性；圖層輸出技術(shù)是指通過(guò)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)源、線風(fēng)險(xiǎn)源和面風(fēng)險(xiǎn)源輸出不同維度的風(fēng)險(xiǎn)地圖，分別對(duì)應(yīng)燃?xì)忾T站風(fēng)險(xiǎn)、燃?xì)夤芫€風(fēng)險(xiǎn)，以及小區(qū)、用氣企業(yè)等的風(fēng)險(xiǎn)。ArcGIS軟件能滿足人們對(duì)城市燃?xì)鈪^(qū)域風(fēng)險(xiǎn)地圖可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)可視化如圖2所示，圖層輸出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖2 城市燃?xì)鈪^(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)可視化

圖3 圖層輸出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3.3 城市燃?xì)鈪^(qū)域風(fēng)險(xiǎn)定位

GPS系統(tǒng)主要是利用32顆衛(wèi)星，測(cè)量地球上各種可測(cè)點(diǎn)的經(jīng)度、緯度和高度，完成導(dǎo)航、定位作用。燃?xì)忾T站、小區(qū)及用氣企業(yè)、燃?xì)夤芫€等都位于地球經(jīng)緯度與海拔之間的唯一位置上，即GPS地址。

GPS-RTK系統(tǒng)是具備實(shí)時(shí)移動(dòng)檢測(cè)能力的位置檢測(cè)系統(tǒng)，可充分融合傳統(tǒng)GPS技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是中國(guó)GPS測(cè)量定位領(lǐng)域的一項(xiàng)重大創(chuàng)新突破。GPS-RTK技術(shù)能實(shí)現(xiàn)戶外測(cè)量定位的實(shí)時(shí)厘米級(jí)數(shù)據(jù)，有效提高了城市戶外測(cè)量、地下管線測(cè)量的施工作業(yè)效率。城市燃?xì)鈪^(qū)域風(fēng)險(xiǎn)定位如圖4所示。

圖4 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)定位

2.3.4 手機(jī)APP應(yīng)用

本系統(tǒng)隨PC端城市燃?xì)鈪^(qū)域風(fēng)險(xiǎn)可視化系統(tǒng)附帶設(shè)計(jì)了移動(dòng)端APP，該APP方便工作人員在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況下使用。APP應(yīng)用包括城市燃?xì)鈪^(qū)域風(fēng)險(xiǎn)信息瀏覽、逃生路線規(guī)劃及自救信息提供。一般用戶登錄只顯示風(fēng)險(xiǎn)信息瀏覽鍵，工作人員則顯示信息瀏覽、風(fēng)險(xiǎn)信息輸入兩個(gè)界面；按信息瀏覽快捷鍵即可顯示指定城市燃?xì)鈪^(qū)域風(fēng)險(xiǎn)地圖，可得到該區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)名稱及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等信息。若發(fā)生燃?xì)庑孤珹PP會(huì)向燃?xì)夤?、社區(qū)、用戶發(fā)出警示信息，預(yù)防燃?xì)獗ㄊ鹿拾l(fā)生；若發(fā)生燃?xì)獗ㄊ鹿?，APP會(huì)自動(dòng)向燃?xì)夤尽⑸鐓^(qū)、用戶及消防部門發(fā)送事故信息，在波及范圍內(nèi)的人員同時(shí)收到信息警示、自救信息以及逃生路線。風(fēng)險(xiǎn)信息輸入界面需工作人員手動(dòng)輸入或編輯風(fēng)險(xiǎn)名稱、等級(jí)等信息，及時(shí)反饋到風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。每位工作人員擁有獨(dú)立的登錄賬號(hào)及密碼，只需在APP上進(jìn)行登錄即可查看負(fù)責(zé)區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)分布情況，并能夠及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)信息，更新城市燃?xì)鈪^(qū)域風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，真正實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)怙L(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)管理。APP應(yīng)用界面系統(tǒng)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 APP應(yīng)用界面系統(tǒng)構(gòu)圖

3 城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用前景分析

本研究的目的在于將城市燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估系統(tǒng)做成一款真正的集成的智能化系統(tǒng)，不僅僅受限于人的主觀評(píng)價(jià)，而是根據(jù)監(jiān)測(cè)所得參數(shù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行智能化運(yùn)算和判斷，最終反饋到管理者終端。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)時(shí)管控，可以更加有針對(duì)性、有效率地實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理，進(jìn)而有效預(yù)防城市燃?xì)庑孤┑仁录陌l(fā)生并降低事件造成后果的嚴(yán)重程度。由于本系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可移植性和靈活性，能為不同組織和機(jī)構(gòu)提供服務(wù)。

4 結(jié)論

(1)結(jié)合城市燃?xì)膺\(yùn)輸使用的實(shí)際情況，應(yīng)用區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論提出致災(zāi)因子指標(biāo)、承載載體指標(biāo)以及孕災(zāi)環(huán)境指標(biāo)，對(duì)燃?xì)膺\(yùn)輸使用過(guò)程中涉及的單元依據(jù)點(diǎn)線面進(jìn)行區(qū)域劃分，構(gòu)建區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。根據(jù)GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)地圖可觀測(cè)各個(gè)區(qū)域內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)程度，基于GPS定位技術(shù)對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)傳回主機(jī)以及時(shí)采取應(yīng)急措施，使風(fēng)險(xiǎn)損失達(dá)到最小化。

(2)本系統(tǒng)受用對(duì)象范圍廣，不僅面向燃?xì)馄髽I(yè)、政府、消防，還適用于使用APP的用戶，可以使用戶了解所在范圍區(qū)域內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)信息。

(3)本系統(tǒng)靈活性較強(qiáng)，可以根據(jù)用戶反饋，實(shí)時(shí)更新風(fēng)險(xiǎn)地圖，并對(duì)燃?xì)鈴妮斔偷饺霊舻娜^(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，安全程度高。