CN107782785A - 一种地下管线安全性评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下管线的安全性评估方法，属于地下管线检测鉴定的技术领域，其步骤如下：S1：对现场原始技术资料进行搜集；S2：影响因素及层次划分确定；S3：现场检查检测；S4：评价因素权重的确定；S5：安全性评价。本发明采用层次分析法确定各级评价因素的权重值，在此基础上对各影响因素进行打分，根据最终的得分情况划分最终的安全性等级。该方法能够量化体现各影响因素对地下管线安全性的影响，操作简单易行，又能保证结论科学合理。

Description

一种地下管线安全性评估方法

技术领域

本发明为一种地下管线安全性评估方法，适用于地下管线的安全评估，属于地 下管线检测鉴定的技术领域。

背景技术

地下管线也被称为“生命线”，日夜为城镇和企业输送能源、传送信息、排涝减 灾，地下管线的建设是现代化城镇和企业基础设施建设的先决条件。地下管线抵御 损害的能力差、管内物质只能进行单向传输，因而非常脆弱，哪怕是微小的损伤都 可能导致整个地下管线***的瘫痪；当地下管线内输送危险介质时，管道一旦破损 就可能造成较大泄漏，甚至***，危及人身安全，造成环境污染，产生巨大的经济 损失，后果极其严重。随着我国经济建设的不断发展，大量地下管线逐步进入老化 期，近年来，地下管道事故频发，造成安全事故、停产事故、环境污染，地下管线 的安全运行问题也越来越引起人们的重视。

对于地下管道的维护和管理一直处于被动、盲目和凭经验的境况，近年来，相 关人员针对石油企业的长输油管道，进行了一系列的研究，提出了一些安全性评价 方法，但主要是针对长输油管道的情况，具有一定的局限性，难以推广到其他的市 政管线；此外，评价方法多建立在室内试验的基础之上，试验评定结果与实际情况 往往存在一定的差距，实用性较差；而且安全性评价方法以外腐蚀和剩余强度为主， 基本上难以考虑内腐蚀和外部因素的综合影响。相应的安全性评估方法一直处于空 白。

为了合理评价地下管线的安全性，加强对地下管线的安全与合理使用的技术管理，做到技术可靠、安全适用、经济合理，需探索一种实用的安全性评估方法。

在对地下管线的安全性进行评估时，各评价因素对管道的安全性造成的影响程度不一。就如何根据各评价因素的评定等级确定最终的安全性等级，我国的《民用 建筑可靠性鉴定标准》GB 50292-1999和《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144-2008 都给出了同样的方法，即根据各评价因素的评定结果，取其中的较低等级作为安全 性的评定等级，特殊情况下可对最终的等级进行修正。虽然地下管线作为工程结构 的一种，但是有关建筑的安全性评级方法并不适用于地下管线，理由主要有以下4 点：

1、有关建筑的安全性评价因素均是与建筑的本体直接相关，直接影响着建筑 的安全性；而有关地下管线的安全性评价因素并不一定直接与管道本身直接相关， 但是却影响着管道的安全；

2、有关建筑的安全性评价因素相互关联，共同组成一个完整的结构，构成了 一个相对封闭的主体；有关地下管线安全性评价因素相互之间关联性较差(甚至无 相互关联)，并不构成一个封闭的环境，受人为因素影响较大；

3、有关建筑的安全性评价因素相对稳定，受地域影响较小；而有关地下管线 的安全性评价因素受地域影响较大，在对其评价时需更加灵活、更加细致的方法；

4、目前有关建筑的安全性评价因素基本已能做到定量评估，而地下管线的安 全性评价因素目前还不能完全做到定量评估，部分评价指标受主观因素影响较大。

总结以上原因，影响地下管线安全性评价的各种因素相对分散，且受人为因素 和地域因素影响较大，针对这些特点，如何提供一种快速有效的对地下管线的安全 性进行评估就成为该技术领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下管线的安全性评估方法，通过各种影响因素分析和分类、影响因素权重值确定、结合地下管线现场实际情况，对各影响因素进行 量化打分，从而快速有效的对地下管线的安全性进行评估。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种地下管线安全性评估方法，其步骤如下：

1、一种地下管线安全性评估方法，其步骤如下：

S1：对现场原始技术资料进行搜集：对地下管线的原始技术资料进行搜集，主 要包括现场踏勘、原设计竣工图纸、后期改造技术资料和周边使用环境调查；

S2：影响因素及层次划分确定：根据影响地下管线安全性的各影响因素的性质，将直接影响地下管线安全性的各因素作为一级评价因素，包括管内介质、管体和外 部影响因素，将直接影响一级评价因素的各因素作为二级评价因素，包括管内介质 的腐蚀性、管体腐蚀和承载能力、管道信息、运营商的维护管理和其他相关措施， 其他相关措施包括：管线危险性宣传、管道重要性宣传、法制宣传、管道占压清除、 奖惩措施和违章治理制度等，形成结构层次图；

S3：现场检查检测：主要包括采用超声测厚仪检测管体的腐蚀深度并对管内介 质腐蚀性进行反推、通过超声测厚仪对管体腐蚀程度进行检测、通过超声导波检测 仪对管道破损等缺陷进行检测、通过CCTV管道检查机器人对管体内部缺陷进行检 查，结合定位***对缺陷位置进行确定、通过现场检查检测结果对管体承载能力进 行复核、管道信息检查、运营方维护管理调查、其他相关措施检查等；

S4：评价因素权重的确定：采用AHP(层次分析)法，通过分析影响评价目标 的各个因素及相互之间的关系，通过不同层次的各个影响因素，建立层次结构模型， 在每个层次中，将各影响因素进行两两相互比较，建立判断矩阵，该判断矩阵的最 大特征值所对应的特征向量即为该层影响因素相对于上一层的权重，反映了对上一 层各影响因素的影响程度；

S5：安全性评价：对各评价因素进行打分，并将各项因素所得分数进行汇总， 根据汇总的结果确定地下管线的安全性等级。

所述S1的具体步骤如下：对管线安全性进行评估之前，需对地下管线的原始 技术资料进行搜集，主要包括：现场踏勘、原设计竣工图纸搜集、后期改造技术资 料、周边使用环境调查等，为确定影响因素及层次划分提供依据；

所述S2的具体步骤如下：根据影响地下管线安全性的各影响因素的性质，将 直接影响管线安全性的各因素，如管内介质、管体和外部影响因素，作为一级评价 因素；将直接影响一级评价因素的各因素，如管内介质的腐蚀性、管体腐蚀和承载 能力、管道信息、运营商的维护管理和其他相关措施(如管线危险性宣传、管道重 要性宣传、法制宣传、管道占压清除、奖惩措施、违章治理制度等)，作为二级评 价因素，从而形成结构层次图；外部影响因素为管道周围的人、物、环境等影响因 素，包括管道信息、运营商的维护管理和其他相关措施等；

所述S3的具体步骤如下：依据各级评价因素，对地下管线相关参数进行检查 检测，检查检测内容主要依据二级评价因素进行确定，主要包括采用超声测厚仪检 测对管内介质腐蚀性进行反推、通过超声测厚仪对管体腐蚀程度进行检测、通过超 声导波检测仪对管道破损等缺陷进行检测、通过CCTV管道检查机器人对管体内部 缺陷进行检查并结合定位***对缺陷位置进行确定、通过现场检查检测结果对管体 承载能力进行复核、管道信息检查、运营方维护管理调查、其他相关措施检查(包 括管线危险性宣传、管道重要性宣传、法制宣传、管道占压清除、奖惩措施、违章 治理制度等)等；

所述管内介质腐蚀性能的检测：管内不同的介质腐蚀性各不相同，可将单位时 间内形成的腐蚀深度(即腐蚀速率)作为介质腐蚀性的指标，根据《钢质管道及储 罐腐蚀评价标准/埋地钢质管道内腐蚀直接评价》SY/T 0087.2中的规定进行确定； 管体腐蚀检测采用超声测厚仪对管体受腐蚀后的剩余壁厚进行检测，从而判断管体 受腐蚀程度；管道破损检测：采用超声导波检测仪对管道的破损、裂缝、腐蚀等缺 陷进行检测，结合定位***对缺陷位置进行确定；内部缺陷检查：采用CCTV管道 检查机器人对管道内部的外观缺陷进行检查，结合定位***对缺陷位置进行确定； 管道信息检查主要对管体管径、壁厚、埋深、布置、走向、使用用途等各项使用参 数是否满足原设计要求进行复查对比；管体承载能力检测需结合现场检查检测情况 对管体承载能力进行承载能力计算复核；运营方维护管理调查，主要指对运营方及 管理单位对管线的定期巡检、反馈沟通机制、群众举报源制度、标识的保护等资料 进行核查判断；所述其它相关措施检查主要包括管线危险性宣传、管道重要性宣传、 法制宣传、管道占压清除、奖惩措施、违章治理制度等相关措施的检查；

所述S4的具体步骤如下：采用AHP法，通过分析影响评价目标的各个因素及 相互之间的关系，通过不同层次的各个影响因素，建立起层次结构模型，在每个层 次中，将各影响因素进行两两相互比较，建立起判断矩阵，该判断矩阵的最大特征 值所对应的特征向量即为该层影响因素相对于上一层的权重，反映了对上一层各影 响因素的影响程度；

所述S5的具体步骤如下：在对各主要评价因素进行分层，并确定权重后，依 据标准对各评价因素进行打分，并将各项因素所得分数进行汇总，根据汇总的结果 确定地下管线的安全性等级。

优选地，所述CCTV管道检查机器人为一种精确定位地下管线内部缺陷位置的 装置，主要包括运动部分和控制部分，其中，运动部分包括前进装置、视频仪和位 移传感器，控制部分为便携式操作仪；所述视频仪位于所述前进装置的中间位置， 并通过视频仪悬挂支架固定在前进装置上，所述位移传感器固定于前进装置的面板 上，所述便携式操作仪分别与所述前进装置和视频仪无线连接。

优选地，所述便携式操作仪包括视频窗口、驱动操纵杆(内置于前进装置小型 数据芯片相连接的感应器)、红外信号传输开关、电源开关和视频仪录摄开关，视 频窗口位于便携式操作仪的上部，电源开关位于便携式操作仪的上部一侧，视频仪 录摄开关位于便携式操作仪的中部，驱动操纵杆位于便携式操作仪的下部一侧，红 外信号传输开关位于便携式操作仪的下部另一侧。

优选地，所述视频窗口用来接收视频仪传输来的视频信号，驱动操纵杆用来进 行前进或后退操作，红外信号传输开关用于视频仪与便携式操作仪连接起来,使视频 仪的画面实时在便携式操作仪视频窗口上显现，视频仪录摄开关用来控制视频仪的 录摄。

优选地，所述便携式操作仪内置一块电池，电池分别与视频窗口、红外信号传 输开关和驱动操纵杆相连接；视频窗口包括一块液晶彩色显示屏，用来显示视频画 面，所述液晶显示屏通过信号屏蔽线分别与视频录摄开关和红外信号传输开关连 接，所述红外信号传输开关内置感应器，感应器通过红外信号与视频仪连接。

优选地，所述驱动操纵杆内置感应器，所述感应器与前进装置上的小型数据芯 片无线连接。

优选地，所述驱动操纵杆的端部与其内置的感应器采用包围式连接，驱动操纵 杆通过前后运动达到与感应器前后接触进而通电，实现使前进装置前进和后退。

优选地，所述视频仪设有广角镜头。

优选地，所述位移传感器上设有存储卡。

优选地，所述的前进装置包括驱动轮、小型数据芯片和电池，小型数据芯片位 于前进装置的左侧,与便携式操作仪上的感应器进行无线信号连接，电池位于前进装 置的视频仪的后方。

优选地，所述前进装置还包括小型电机，所述小型电机分别与电池和驱动轮相 连接。

优选地，所述驱动轮为四个，所述小型电机为四个。

优选地，所述精确定位地下管线内部缺陷位置的装置还包括一台电脑，视频仪 及位移传感器通过数据线与电脑相连接。

优选地，所述S4中，最终一级评价因素权重的确定：管内介质0.12，管体0.59， 外部影响因素0.29；二级评价因素权重的确定：腐蚀性1.00，管体承载能力0.50， 管体腐蚀0.50，管道信息0.29，运营方的维护管理0.48，其他相关措施0.23。

优选地，所述标准具体如下：所述一级评价因素的分值为20，所述二级评价因 素均分为四个等级。

优选地，所述二级评价因素的四个等级的分值具体如下：a级：≥16；b级：≥12； c级：≥6；d级：<6。

优选地，所述S5中所述地下管线的安全性等级分为四个等级：A级：≥16；B 级≥12，<16；C级：≥6，<12；D级：<6。

有益效果：

本发明的地下管线安全性评估方法，采用层次分析法确定各级评价因素的权重值，通过现场检查检测，对影响各级评价因素的相关参数进行测定，在此基础上对 各影响因素进行打分，根据最终的得分情况划分最终的安全性等级。该方法能够量 化体现各影响因素对地下管线安全性的影响，操作简单易行，又能保证结论科学合 理。

下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

附图说明

图1是本发明地下管线安全性评价方法中的结构层次图。

图2是本发明地下管线安全性评价方法中所用精确定位地下管线内部缺陷位置的装置的运动部分的平面结构示意图。

具体实施方式

本发明的地下管线安全性评估方法的操作流程主要包括：

S1：对现场原始技术资料进行搜集；

S2：影响因素及层次划分确定；

S3：现场检查检测；

S4：评价因素权重的确定；

S5：安全性评价。

本发明的地下管线安全性评估方法，其具体步骤如下：

步骤1、原始资料调查

对地下管线进行安全性鉴定前，需对地下管线相关的原始技术资料进行调查， 调查内容主要包括：原设计及竣工图纸、施工技术资料、施工验收记录、周边环境 调查、使用记录、日常巡查报告等，为确定影响因素及层次划分提供依据。

步骤2、各评价因素及层次划分确定

工程结构中安全性的定义主要指规定的时间内、规定的条件下抵御荷载，不致 发生破坏的能力，就地下管道的安全性定义应包括两个方面的含义：1)、管道自身 具有足够的安全性，管道在运行的过程中要有足够的承载能力，可以承受规定的荷 载而不致发生破坏(包括管体腐蚀、破裂、塌陷等)；2)、管道周围的人、物、环 境等不因为管道事故而遭受重大的安全危害(包括介质的燃烧***、输送介质的泄 漏、环境污染等)。

本发明人根据地下管线行业的统计数据发现，造成地下管道事故的主要因素是管道腐蚀、第三方破坏、设计错误和误操作，这些因素造成的管道事故分别占总事 故的50％、30％和20％，因此，在影响地下管线运行的各种因素中，以确保管道正 常安全运行为原则，以大幅减少管道的安全事故为依据，将影响地下管道安全运行 的因素大致分为三类：管内介质、管体、外部影响因素。

如图1所示，为本发明地下管线安全性评价方法中的结构层次图。

确定结构层次图的基本思想是，将一个复杂的目标进行分解，形成不同的层次，将复杂的目标简单化。根据影响地下管线安全性的各影响因素的性质，将直接影响 管线安全性的各因素作为一级评价因素，将直接影响一级评价因素的各因素作为二 级评价因素，从而形成结构层次图。具体来讲，本发明人将影响管道安全性的各因 素分成管内介质、管体、外部影响因素三类，这三类因素与管道的安全性直接相关 作为一级评价因素，与这三类因素直接相关的因素作为二级评价因素；其中，管内 介质的二级评价因素为腐蚀性，可将单位时间内形成的腐蚀深度(即腐蚀速率)作 为介质腐蚀性的指标，根据《钢质管道及储罐腐蚀评价标准/埋地钢质管道内腐蚀直 接评价》SY/T 0087.2中的规定进行确定；管体的二级评价因素为管体承载能力和管 体腐蚀，其中管体承载能力，需结合现场检查检测情况对管体承载能力进行承载能 力计算复核，承载力复核时需综合考虑超声导波的管线破损检测结果及CCTV管线 检查机器人的内部缺陷检查结果；管体腐蚀检测需采用超声测厚仪对管体受腐蚀后 的剩余壁厚进行判断；外部影响因素的二级评价因素为管道信息、运营方的维护管 理和其他相关措施，其中管道信息检查主要对管体管径、壁厚、埋深、布置、走向、使用用途等各项使用参数是否满足原设计要求进行复查对比；运营方维护管理调 查，主要指对运营方及管理单位对管线的定期巡检、反馈沟通机制、群众举报源制 度、标识的保护等资料进行核查判断；其它相关措施检查主要包括管线危险性宣传、 管道重要性宣传、法制宣传、管道占压清除、奖惩措施、违章治理制度等相关措施 的检查。

步骤3、现场检查检测

依据各二级评价因素，对地下管线相关参数进行检查检测。

管内介质腐蚀性检测：可将单位时间内形成的腐蚀深度(即腐蚀速率)作为介 质腐蚀性的指标，根据《钢质管道及储罐腐蚀评价标准/埋地钢质管道内腐蚀直接评 价》SY/T0087.2中的规定进行确定，等级评定见下表1。包括采用超声测厚仪检测 对管内介质腐蚀性进行反推，具体如下：使用TT110超声波测厚仪，探头：5P￠10 探头1支；电池：AA型碱性电池2节，耦合剂：1瓶；在管道初始安装时，每隔一 定距离，对其壁厚进行测量，在通过腐蚀性液体48小时后，对其壁厚再次进行测 量；将两次测量的差值进行平均，得到一平均值，根据其壁厚的减薄情况，对该腐 蚀性液体的腐蚀性进行反向推定。

表1介质腐蚀性评价等级

管体承载能力检测：需结合现场检查检测情况对管体承载能力进行承载能力计算复核，承载力复核时需综合考虑超声导波的管线破损检测结果及CCTV管线检查 机器人的内部缺陷检查结果，等级评定见下表2。

采用超声测厚仪对管道受腐蚀后的剩余壁厚进行检测，从而判断管道受腐蚀程度；具体如下：使用TT110超声波测厚仪，探头：5P￠10探头1支；电池：AA型 碱性电池2节，耦合剂：1瓶；根据管道的具体情况，设置若干个点，对地下管道 的壁厚进行测量，得到一平均值，根据该管道原始记载的壁厚，判断管道受腐蚀程 度。

管道破损检测：采用超声导波检测仪对管道的破损、裂缝、腐蚀等缺陷进行检 测；具体如下：使用浙大精益生产的MSGW管道缺陷扫查仪(简称MSGW)，通过 配置专用的管道探头，实现管道缺陷快速扫查定位，在检测时，仪器给探头施加激 励信号，使线圈周围产生变化的磁场，由于外加磁场的变化使铁磁材料产生磁致伸 缩效应，磁性条带中的剪切粒子振动位移通过耦合的方式，使导波以T(0,1)模式沿 着管道轴向传播；在导波传播过程中，遇到缺陷，一部分波会反射回来，另一部分 继续向前传播，反射回来的导波，通过探头时发生磁致伸缩逆效应，使线圈产生感 应微弱的电信号，MSGW对线圈中产生的信号进行采集处理分析，就可以实现管道 的检测。探头的安装有两种方式：耦合剂耦合与气囊耦合，在现场应用中可选择不 同的耦合方式。MSGW探头可永久安装在管道上，对管道进行长期监测，实时反馈 管道的腐蚀变化情况，为管道的维护保养提供实时可靠的信息。

管道内部缺陷检查：采用CCTV管道检查机器人对管道内部的外观缺陷进行检 查，结合定位***对缺陷位置进行确定；

CCTV管道检查机器人可以是一种精确定位地下管线内部缺陷位置的装置，如 图2所示，为本发明地下管线安全性评价方法中所用精确定位地下管线内部缺陷位 置的装置的运动部分的平面结构示意图，其中，1为前进装置，2为视频仪，3为位 移传感器，4为小型数据芯片，5为电池；本发明精确定位地下管线内部缺陷位置 的装置主要包括两个部分：一个是运动部分，一个是控制部分；运动部分包括前进 装置1、视频仪2和位移传感器3，控制部分主要包括便携式操作仪；视频仪2位 于前进装置1的中间位置，并通过视频仪悬挂支架固定在前进装置1上，视频仪悬 挂支架主要是用来承载视频仪2，位移传感器3固定于前进装置1的面板上，运动 部分通过前进装置1携带视频仪2和位移传感器3在管道内部行走、检测，将视频 仪2记录管道内部现状的视频信号对应的时间与位移传感器3的时间对应的位移来 确定某一缺陷的具***置，即缺陷位置。

视频仪2主要是用来对管道内部进行录摄，视频仪2固定在前进装置1上，在 前进装置1上设有一个方形的视频仪悬挂支架，视频仪2悬吊在视频仪悬挂支架上， 视频仪2配有广角镜头，实现对管道圆周都能录摄，视频仪2上带有红外传感器(用 于发射红外信号)，使视频能实时传输到外部控制设备(便携式操作仪)上。

前进装置1实际是一种小型机器装置，该装置包括四个驱动轮、小型数据芯片 4和电池5；驱动轮主要是用来带动运动部分在管道内部前进，视频仪悬挂支架主 要是用来承载视频仪。

小型数据芯片主要是通过便携式操作仪对运动部分(包括前进装置)进行操控，使其在管道外部操控的情况可以实现前进和倒退，其中，前进装置1主要是用来带 动视频仪2和位移传感器3在管道内前进。

位移传感器3上设有存储卡，位移传感器3主要是用来记录时间和前进位移的， 同样安装在前进装置1上，每次使用前，都将位移传感器3进行清零处理，使时间 和位移起始数据均为零，当检测进行时，位移传感器3内置的存储卡可以把前进的 时间和位移数据存储下来，当检测结束时可以将该部分数据导到电脑上，和视频仪 2的视频数据进行时间对比，对视频仪2中的某一缺陷的时间和位移传感器的时间 进行对比，从而得到该缺陷的精确位置。

便携式操作仪包括视频窗口、视频仪录摄开关、电源开关、驱动操纵杆和红外 信号传输开关，视频窗口位于便携式操作仪的上部，电源开关位于便携式操作仪的 上部一侧，视频仪录摄开关位于便携式操作仪的中部，驱动操纵杆位于便携式操作 仪的下部一侧，红外信号传输开关位于便携式操作仪的下部另一侧；视频窗口用来 显示视频仪传输来的视频信号，驱动操纵杆用来对本发明精确定位地下管线内部缺 陷位置的装置中运动部分进行前进或后退操作，视频仪录摄开关用来控制视频仪的 录摄。

从内部结构看，便携式操作仪内置一块电池，电池分别与视频窗口、红外信号 传输开关和驱动操纵杆相连接，当打开电源开关后，视频窗口、红外信号传输器和 驱动操纵杆均通电，并且进行正常工作；视频窗口包括一块液晶彩色显示屏，用来 显示视频画面，该液晶显示屏通过信号屏蔽线分别与视频录摄开关和红外信号传输 开关连接，该红外信号传输开关内置感应器，感应器通过红外信号与前进装置1上 的视频仪2连接，达到视频仪2上的时频信号能实时传输到视频窗口上。驱动操纵 杆内置感应器，该感应器与前进装置上的小型数据芯片4通过无线数据信号连接， 驱动操纵杆的端部与其内置的感应器采用包围式连接，驱动操纵杆通过前后运动达 到与感应器前后接触进而通电，实现使前进装置1进行前进和后退的功能。

便携式操作仪是一个合成的仪器，内置与前进装置1中的小型数据芯片相连接 的感应器(驱动操纵杆内置感应器)，此感应器有两个操作选项，即前进和倒退， 主要是用来操作前进装置1。

另外，该便携式操作仪内置与视频仪2的红外信号相连的感应器(红外传输开 关内置感应器)，使视频仪2的画面实时在便携式操作仪视频窗口上显现。

考虑到管道内底部可能存在沉淀物，每个驱动轮都通过一个小型电机带动，小 型电机与驱动轮连接在一起，小型电机一端与小型数据芯片连接在一起，通过小型 数据芯片控制电机的转向，另外一端与驱动装置上的电池相连，接通电源，实现每 个驱动轮都能单独驱动，通过驱动轮带动整个装置在管道内行走，视频仪2设有广 角镜头，对管道内整个断面的现状均能进行录摄。在视频仪2开始录摄时，视频仪 2一边可以自行记录存储视频信号，一边可以通过自身携带的红外传感器将视频信 号传输到便携式操作仪上，可以达到对检测结果进行实时判断，当判定某一画面存 在缺陷时，记录该画面对应的时间，待检测完该段管道后，取出位移传感器3上的 存储卡，将该卡内的时间——位移数据导出，根据先前记录的视频画面时间，和此 时间——位移数据进行对比，即可得出某一缺陷的位移相对位置。

上述精确定位地下管线内部缺陷位置的装置还包括一台电脑，视频仪2的数据 及位移传感器3内的数据通过数据线与电脑相连接。

表2钢质管道承载能力等级划分

注：1、表中p'为最大安全工作压力，MAOP为最大允许工作压力，当管道未 采取降压措施时，MAOP取管道设计压力；

2、当管道出现脆性断裂或疲劳断裂时，应直接按d级确定。

管体腐蚀检测：需采用超声测厚仪对管体受腐蚀后的剩余壁厚进行判断，等级 评定见下表3。

表3管体腐蚀程度等级

等级	特征与结论
		1优	腐蚀程度轻，可继续使用，无需修理
2良	腐蚀程度较轻，尚能维持正常运行，但应加强监视，并安排修补
		3中	腐蚀程度较严重，应考虑降压运行或修补
4差	腐蚀程度很严重，已穿孔或视为穿孔，应立即修理更换

管体信息完整性评价：通过调查与检测收集管道的相关信息(管道种类、管径、 埋深、材质、使用情况、加固改造等基础资料)，根据收集到的相关信息判断管道 的位置、管径、材质以及可能存在的危险等，从而提出规避的方法与解决的方案。 管道相关信息可根据其完整性与准确性划分为a级、b级、c级、d级四个级别，按 表4中规定划分。

管道信息检查主要对管体管径、壁厚、埋深、布置、走向、使用用途等各项使 用参数是否满足原设计要求进行复查对比。

表4管道信息完善性等级划分指标

运营方的管理维护评价：将运营方管理维护制度各分项措施分别进行打分，然 后乘以各自权重，将各项结果相加得最终分值，根据最终得分对管理维护制度进行 划分等级，各项打分规定见表5，管理维护制度的效果等级按表6进行确定。

表5运营方的管理维护等级评分表

表6运营方的管理维护等级划分表

其它相关措施评价：根据各相关单位实际采取的措施以及实际的效果将可避免第三方事故的其他项目划分a级、b级、c级、d级四个级别，各项目根据表7中规 定进行打分，最终的评定等级按表8确定。

表7相关措施等级评分表

注：1、管道保护宣传主要包括管线危险性宣传力度、管道重要性宣传力度、 保护意识、法制宣传等；行政管理主要包括奖惩措施、违章治理制度、管道建设政 策制度等；

2、若既有管道无安全预警***，可不计入此项分数，等级划分标准按比 例折减。

表8相关措施等级划分表

步骤4、评价因素权重的确定

一级评价因素权重的确定：管内介质0.12，管体0.59，外部影响因素0.29；二 级评价因素权重的确定：腐蚀性1.00，管体承载能力0.50，管体腐蚀0.50，管道信 息0.29，运营方的维护管理0.48，其他相关措施0.23。

各评价因素权重值计算结果见下表9。

表9

步骤5、安全性评价

有关地下管线安全性的主要影响因素已有相应的评价标准，在对各主要影响因素进行分层，并确定权重后，可依据标准对各评价因素进行打分，并将各项因素所 得分数进行汇总，根据汇总的结果确定管线的安全性等级。地下管线安全性等级评 分表见表10。

表10

表2中划分等级对应的分值大小确定方式，主要根据工程经验及工程中常遇到 的问题，且按照平常打分标准a级分值不小于总分的80％，b级不小于总分的60％， c级不小于总分的30％进行；并与前面对应项目以及后文使用性评价项目划分标准 相符合，保持全文的打分标准的一致性。

因表中各项目的评价内容不一致，评价方法中各项目的总分值也不一致；考虑 到权重的影响，表2中所列项目的分值统一按20分记；在进行安全性评分时，可 在对各项目进行评价时所得的分数按比例进行换算，汇总到上表。

在对塑料管道进行安全性评价时，只需考虑外部影响因素的影响，二级评价因 素只用管道信息、运营方的维护管理、其他相关措施三个的内容，外部影响因素的 权重取1，二级评价因素的取值按表内取值。

地下管线安全性等级划分表格见下表11。

表11

根据评分结果，参照地下管线安全性等级划分表格对地下管线的安全性进行等级确定。各等级代表含义如下表12(鉴定管段的安全性鉴定评级标准)所示。

表12

各评价因素权重的确定方法

各评价因素的权重直接关系着最终的结果，采用运筹学理论的层次分析法，将 各因素的影响程度定量化，可最大限度的减小人为主观因素的影响。

在运用层次分析法的过程中，主要有以下几个步骤：层次结构图的确定、判断 矩阵的构造、判断矩阵的最大特征值所对应的特征向量的求解、一致性的检验。通 常判断矩阵主要是通过向专家咨询获得，在进行构造判断矩阵时，可以邀请多位专 家进行判断以尽可能减小人为主观因素的影响，通过对来自于专家的判断矩阵进行 分析综合，分别求得各层次影响因素的权重。

判断矩阵构造：在结构层次图中，可以清晰的看出各级评价因素及其对应的上 一级评价因素的关系。因各评价因素对其上一级评价因素造成的影响程度不同， AHP法规定，各级评价因素两两相互比较以确定对其上一级评价因素的权重，根据 重要性程度的不同赋予不同的数值。

在结构层次图中，某一级的评价因素集为U＝{U₁，U₂···U_n}，在评价集U中任 意取出一对评价因素U_i和U_j，比较U_i和U_j对上一级对应的评价因素的重要程度， 判断值U_ij表示U_i相对于U_j的重要程度，判断值U_ji表示U_j相对于U_i的重要程度， U_ij·U_ji＝1。

评分时，U_i与U_j比较得U_ij，U_j与U_i比较得U_ji，有U_ij·U_ji＝1。

为了和判断等级对应，这里采取的判断值范围[1/4，4]，进行判断时可从此范围中取任一数值，作为其重要性指标，形成该级评价因素的判断矩阵。有这些判断值 组成的判断矩阵R：

特征向量的求解及一致性检验：采用方根法求解对角矩阵的特征向量，具体方 法如下：

A、计算判断矩阵每行元素的乘积M_i

B、对每一行元素的乘积M_i求n次方根

C、判断矩阵的特征向量W＝(W₁，W₂,…,W_n)^T的求解

将向量归一化或者正规化处理，得：

由W_i形成的向量W即为判断矩阵的特征向量，式中W_i为限量W的第i个元素。

D、求解判断矩阵的最大特征值λ_max

由于最大特征值λ_max的精确求解较为复杂，因此λ_max的近似解法可按式

式中(RW)_i表示向量RW的第i个元素。

E、一致性检验

在层次分析法中，求出的特征向量即为相应的评价因素的权重。由于各评价因 素间的相互关联、主观因素的影响以及对评价目标实际情况的掌握情况不明确等原 因都会造成求解的结果与实际的偏差，要保证求解的权重与实际情况完全一致几乎 是不可能的，但是如果偏差过大，则求解的权重不能代表实际情况，也就失去了原 有的意义，因此需要对求出的权重的合理性进行检验。根据层次分析法的理论，在 求解出特征向量后需要对其进行一致性检验。

在进行一致性检验时，将随机一致性比例CR作为衡量一致性的指标，当CR<0.1时，说明判断矩阵具有满意一致性，求解的权重系数可以接受。随机一致性比例CR 按下式计算

CR＝CI/RI

式中：CR——判断矩阵的随机一致性比例；

CI——判断矩阵的一致性指标；

RI——随机一致性指标。

判断矩阵的一致性指标可按下式计算：

本发明将各个评价因素定量化，再根据各个因素的权重计算出安全性评价分 数，得出最终的安全性评价等级。其采取的技术措施主要包括各影响因素权重的确 定、各影响因素打分、最终结果评定等步骤。本发明为了尽可能的将各影响因素定 量化，打分法不可回避的关键问题就是影响因素权重的确定。

本发明方法前景广泛，具有很好的经济效益及社会效益。

在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种地下管线安全性评估方法，其步骤如下：

S1：对现场原始技术资料进行搜集：对地下管线的原始技术资料进行搜集，主要包括现场踏勘、原设计竣工图纸、后期改造技术资料和周边使用环境调查；

S2：影响因素及层次划分确定：根据影响地下管线安全性的各影响因素的性质，将直接影响地下管线安全性的各因素作为一级评价因素，包括管内介质、管体和外部影响因素，将直接影响一级评价因素的各因素作为二级评价因素，包括管内介质的腐蚀性、管体腐蚀和承载能力、管道信息、运营商的维护管理和其他相关措施，其他相关措施包括：管线危险性宣传、管道重要性宣传、法制宣传、管道占压清除、奖惩措施和违章治理制度，形成结构层次图；

S3：现场检查检测：主要包括采用超声测厚仪检测管体的腐蚀深度并对管内介质腐蚀性进行反推、通过超声测厚仪对管体腐蚀程度进行检测、通过超声导波检测仪对管道破损等缺陷进行检测、通过CCTV管道检查机器人对管体内部缺陷进行检查，结合定位***对缺陷位置进行确定、通过现场检查检测结果对管体承载能力进行复核、管道信息检查、运营方维护管理调查、其他相关措施检查；

S4：评价因素权重的确定：采用AHP法，通过分析影响评价目标的各个因素及相互之间的关系，通过不同层次的各个影响因素，建立层次结构模型，在每个层次中，将各影响因素进行两两相互比较，建立判断矩阵，该判断矩阵的最大特征值所对应的特征向量即为该层影响因素相对于上一层的权重，反映了对上一层各影响因素的影响程度；

S5：安全性评价：对各评价因素进行打分，并将各项因素所得分数进行汇总，根据汇总的结果确定地下管线的安全性等级。

2.根据权利要求1所述地下管线安全性评估方法，其特征在于：所述CCTV管道检查机器人为一种精确定位地下管线内部缺陷位置的装置；主要包括运动部分和控制部分，其中，运动部分包括前进装置、视频仪和位移传感器，控制部分为便携式操作仪；所述视频仪位于所述前进装置的中间位置，并通过视频仪悬挂支架固定在前进装置上，所述位移传感器固定于前进装置的面板上，所述便携式操作仪分别与所述前进装置和视频仪无线连接。

3.根据权利要求2所述地下管线安全性评估方法，其特征在于：所述精确确定地下管线内部缺陷位置的装置还包括一台电脑，所述视频仪和位移传感器与电脑相连接。

4.根据权利要求3所述地下管线安全性评估方法，其特征在于：所述便携式操作仪包括视频窗口、驱动操纵杆、红外信号传输开关、电源开关和视频仪录摄开关，视频窗口位于便携式操作仪的上部，电源开关位于便携式操作仪的上部一侧，视频仪录摄开关位于便携式操作仪的中部，驱动操纵杆位于便携式操作仪的下部一侧，红外信号传输开关位于便携式操作仪的下部另一侧。

5.根据权利要求1所述地下管线安全性评估方法，其特征在于：一级评价因素的权重为：管内介质0.12，管体0.59，外部影响因素0.29；二级评价因素的权重为：腐蚀性1.00，管体承载能力0.50，管体腐蚀0.50，管道信息0.29，运营方的维护管理0.48，其他相关措施0.23。

6.根据权利要求5所述地下管线安全性评估方法，其特征在于：所述标准具体如下：所述一级评价因素的分值为20，所述二级评价因素均分为四个等级。

7.根据权利要求6所述地下管线安全性评估方法，其特征在于：所述二级评价因素的四个等级的分值具体如下：a级：≥16；b级：≥12；c级：≥6；d级：<6。

8.根据权利要求7所述地下管线安全性评估方法，其特征在于：所述S5中所述地下管线的安全性等级分为四个等级：A级：≥16；B级≥12，<16；C级：≥6，<12；D级：<6。