油氣長(zhǎng)輸管道風(fēng)險(xiǎn)管理的數(shù)據(jù)管理

李小洪

（中石化管道儲(chǔ)運(yùn)分公司武漢輸油處，武漢 430077）

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，特別是對(duì)跨越很長(zhǎng)距離的長(zhǎng)輸管道進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)際上就是一個(gè)數(shù)據(jù)密集的過(guò)程，它將所有可用的數(shù)據(jù)合成為新的信息——風(fēng)險(xiǎn)值（相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值或絕對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值），必須經(jīng)過(guò)處理后，風(fēng)險(xiǎn)值才能變?yōu)橐环N信息。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程中所提到的風(fēng)險(xiǎn)模型，實(shí)際上就是一套確定風(fēng)險(xiǎn)大小的運(yùn)算法則。

1 風(fēng)險(xiǎn)管理流程

通常利用一般電子表格和桌面數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件工具進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，要確保能夠以某種格式去獲取相關(guān)的有用信息。利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序，首先要能以固定的風(fēng)險(xiǎn)屬性進(jìn)行分段，并給出這些風(fēng)險(xiǎn)段的風(fēng)險(xiǎn)分值。

1.1 風(fēng)險(xiǎn)模型

管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型就是一套使用有用的信息和數(shù)據(jù)關(guān)系去確定管道沿線風(fēng)險(xiǎn)水平的算法。根據(jù)需要，管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型可以從一些存在的模型中選，也可以購(gòu)買(mǎi)一些可用的商業(yè)模型，或者根據(jù)現(xiàn)有模型定制。為計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)分值，需要建立可以直接利用數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的算法。

1.2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)或因系統(tǒng)條件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將被調(diào)入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，并被風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型使用。準(zhǔn)備數(shù)據(jù)包括縮減或者補(bǔ)充數(shù)據(jù)，以使其適應(yīng)區(qū)域內(nèi)的影響、類(lèi)別等。

1.3 分段

沿著一整條管線，由于風(fēng)險(xiǎn)值幾乎不可能是恒定不變的，所以首先以某個(gè)確定的風(fēng)險(xiǎn)屬性對(duì)管線進(jìn)行分段是十分有利的。隨著數(shù)據(jù)的改變，每次都會(huì)引起管線分段的改變。

1.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

一旦準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)、選定好風(fēng)險(xiǎn)模型之后，就可以對(duì)管道沿線的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。將選好的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型用到每個(gè)管段，為各管段提供一個(gè)確定的風(fēng)險(xiǎn)值。得到的各段風(fēng)險(xiǎn)數(shù)值可以被轉(zhuǎn)換為管線累積風(fēng)險(xiǎn)值或者絕對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值。

從關(guān)注整體風(fēng)險(xiǎn)狀況過(guò)渡到關(guān)注管道各個(gè)部分的微小細(xì)節(jié)是十分必要的。此時(shí)，需要一個(gè)能將管道信息快速制成表格，并能在地圖上快速生成管線的軟件。同時(shí)，泄漏介質(zhì)的流動(dòng)路徑、擴(kuò)散模型、土壤滲透性及確定危險(xiǎn)區(qū)域都是更智能地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法。

1.5 風(fēng)險(xiǎn)管理

對(duì)管線的各個(gè)管段完成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后，就進(jìn)入關(guān)鍵性的風(fēng)險(xiǎn)管理階段。在風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程中，重點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)決策支持，要為風(fēng)險(xiǎn)管理者提供優(yōu)化配置資源的工具。這一過(guò)程通常包括5個(gè)步驟：

1）分析數(shù)據(jù)（圖形、表格及簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）。

2）計(jì)算累積風(fēng)險(xiǎn)值和風(fēng)險(xiǎn)變化趨勢(shì)。

3）提出一個(gè)綜合的風(fēng)險(xiǎn)管理策略。

4）找出減緩方案。

5）進(jìn)行“what－if”假設(shè)分析，即假設(shè)發(fā)生某種事故，提出處理方案。

2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

2.1 數(shù)據(jù)的收集和格式

有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)的各種數(shù)據(jù)來(lái)自各種渠道，—些早期的數(shù)據(jù)通常以紙介質(zhì)保存，可能需要將其變成電子形式。通常是找出許多不同的識(shí)別系統(tǒng)，識(shí)別系統(tǒng)會(huì)使標(biāo)識(shí)符變得很復(fù)雜，因此信息應(yīng)該以標(biāo)準(zhǔn)的格式存在。所有輸人數(shù)據(jù)都應(yīng)該用一個(gè)具有通用字段名的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式來(lái)存儲(chǔ)。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)或者重新指定格式時(shí)，都應(yīng)該對(duì)所采用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行定義。

2.2 點(diǎn)事件和連續(xù)的數(shù)據(jù)

描述特定的1個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與描述沿一定長(zhǎng)度管線上連續(xù)狀況的數(shù)據(jù)有區(qū)別。連續(xù)數(shù)據(jù)有起始和終點(diǎn)里程數(shù)。描述一段距離緩慢變化的狀態(tài)就是連續(xù)數(shù)據(jù)。點(diǎn)事件數(shù)據(jù)有起始點(diǎn)里程數(shù)，但沒(méi)有終點(diǎn)里程數(shù)，即沒(méi)有長(zhǎng)度的事件。點(diǎn)事件數(shù)據(jù)例如：測(cè)量的管地電位、特定點(diǎn)土壤的pH值、覆蓋層厚度（實(shí)測(cè)時(shí)）、高程數(shù)據(jù)等。連續(xù)數(shù)據(jù)例如：管材的規(guī)格、覆蓋層厚度（估計(jì)時(shí)）、培訓(xùn)分值、維護(hù)分值、水域穿越、沼澤地穿越等。

由于風(fēng)險(xiǎn)模型要求變量具有沿管道連續(xù)變化的特征，因此所有的數(shù)據(jù)最終必須是連續(xù)的格式，可以利用專(zhuān)門(mén)的軟件程序?qū)Ⅻc(diǎn)屬性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)數(shù)據(jù)，也可以手工將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

2.3 去掉不必要的管段

沿著較長(zhǎng)的管段，以一定間隔收集的數(shù)據(jù)通常沒(méi)有改變或者變化很小。例如管地電位值、覆蓋層深度、土壤pH值等，在較近的2個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間幾乎沒(méi)有改變。一連串的相對(duì)一致的測(cè)量值可以被當(dāng)作1個(gè)數(shù)據(jù)段，而不是單獨(dú)的多個(gè)相互分離的短數(shù)據(jù)段。為一些微小的變化就劃分出新的風(fēng)險(xiǎn)段會(huì)降低處理的效率，實(shí)際上，風(fēng)險(xiǎn)模型本身也無(wú)法識(shí)別太小的數(shù)據(jù)變化。

2.4 為測(cè)量的數(shù)據(jù)劃分等級(jí)類(lèi)別

為減少在屬性段之間插入不必要的分界點(diǎn)，可以采用程序分類(lèi)的方法對(duì)測(cè)量讀數(shù)進(jìn)行分類(lèi)。根據(jù)使用的類(lèi)別數(shù)，就可以大量減少分段數(shù)。操作人員通過(guò)選擇類(lèi)別數(shù)量和各類(lèi)的范圍設(shè)定將管段級(jí)別分開(kāi)。對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，加上對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)差別的理解，可以進(jìn)行典型的分類(lèi)。

2.5 設(shè)定影響區(qū)域

將離散點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)數(shù)據(jù)的一個(gè)關(guān)鍵就是設(shè)定影響區(qū)域。一些數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的地域性，并給出了管段附近的一些信息。這些數(shù)據(jù)與抽樣數(shù)據(jù)是有區(qū)別的，因?yàn)殛P(guān)注的事件不是抽樣測(cè)量，而是代表管道上一個(gè)特定點(diǎn)的屬性，有時(shí)還代表管道給定點(diǎn)兩邊一定距離范圍內(nèi)區(qū)域的狀況。以泄漏或破裂數(shù)據(jù)為例，泄漏僅影響管道上幾米的地方，但根據(jù)泄漏類(lèi)型的不同，有時(shí)也對(duì)臨近的管段產(chǎn)生影響。因此，一個(gè)影響區(qū)域，即泄漏點(diǎn)兩邊影響范圍的距離應(yīng)合理確定。在影響區(qū)域內(nèi)的整個(gè)管段將保守地被當(dāng)作發(fā)生泄漏或者有可能將來(lái)發(fā)生泄漏。

2.6 可計(jì)數(shù)的屬性

一些點(diǎn)事件可能不是作為采樣值而是作為可計(jì)數(shù)的屬性，此時(shí)應(yīng)該關(guān)注這類(lèi)事件的數(shù)量或密度，而不是關(guān)注一個(gè)具體的影響區(qū)域。每個(gè)區(qū)段的這些事件的次數(shù)被轉(zhuǎn)換成密度。然而，在分段之后的密度計(jì)算可能會(huì)錯(cuò)誤，因?yàn)樵趧?dòng)態(tài)分段模式下管段長(zhǎng)度是一個(gè)變化很大的量。因此，密度需要預(yù)先確定，并在分段之前作為屬性使用。

2.7 數(shù)據(jù)質(zhì)量／不確定性

任何的管線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估有很多不確定性，一部分不確定性來(lái)自數(shù)據(jù)本身，按數(shù)據(jù)的質(zhì)量和使用期限來(lái)描述收集數(shù)據(jù)的特性會(huì)影響到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)人員的理解，進(jìn)而影響風(fēng)險(xiǎn)模型。數(shù)據(jù)使用期限即數(shù)據(jù)“衰退速率”。考慮到衰退影響，要區(qū)分收集數(shù)據(jù)的出處和可信程度。

解決數(shù)據(jù)質(zhì)量差異對(duì)風(fēng)險(xiǎn)影響的1個(gè)方法就是“修正”那些不是由直接測(cè)量或觀察得到的風(fēng)險(xiǎn)變量。數(shù)據(jù)質(zhì)量調(diào)整系數(shù)如表1。

表1 數(shù)據(jù)質(zhì)量調(diào)整系數(shù)

續(xù)表1

3 分段

將相似屬性的管道進(jìn)行分段的方法有固定長(zhǎng)度分段和動(dòng)態(tài)分段2種。預(yù)先確定長(zhǎng)度的管段被當(dāng)成1個(gè)評(píng)估單體，按此長(zhǎng)度確定每個(gè)管段，不考慮管道特征的變化。按固定長(zhǎng)度分段的方法，一般每個(gè)管段的屬性都不相同，例如管材壁厚、土壤類(lèi)型、覆蓋層深度、人口密度等沿該管段都是變化的。由于該管段是作為個(gè)單獨(dú)的整體評(píng)估的，因此不相同的屬性必須消除，常用的方法就是取平均值，或者是取整個(gè)管段最壞的情況。

動(dòng)態(tài)分段是一種高效的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，因?yàn)橥还芏沃挥邢囝?lèi)似的屬性，當(dāng)同性改變時(shí)，就劃分出1個(gè)新的管段。由于風(fēng)險(xiǎn)變量測(cè)量的是沿管段唯一的狀態(tài)，可以將它看成1個(gè)信息重疊的帶。動(dòng)態(tài)分段時(shí)，一旦管道屬性改變就劃分出新的管段，所以每一個(gè)管段都有區(qū)別于相鄰管段的確定的1組屬性。管段的長(zhǎng)度取決于管道屬性變化情況，當(dāng)管道屬性改變很大時(shí)，最短的管段僅幾米長(zhǎng)，當(dāng)管道的屬性改變很緩慢時(shí)，最長(zhǎng)的管段長(zhǎng)度可以達(dá)到數(shù)百米甚至數(shù)公里。

4 評(píng)分

算法和方程是通過(guò)輸入數(shù)據(jù)計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)值的“規(guī)則”。一般情況下，最好將算法明細(xì)表列出，這樣可以清楚地看到各方程間的關(guān)系，以及跟蹤方程的變化。在考慮到其他的規(guī)則時(shí)，要檢查和調(diào)整現(xiàn)有的規(guī)則。如果調(diào)整了權(quán)重，應(yīng)該統(tǒng)一檢查所有的權(quán)重；如果改變了運(yùn)算法，要建立重要位置的算法明細(xì)表，以反映算法隨著時(shí)間的進(jìn)展。有可以選擇的運(yùn)算法則時(shí)，應(yīng)該將其列在現(xiàn)有法則的旁邊，并進(jìn)行比較。應(yīng)經(jīng)常定期檢查算法，既作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)效能測(cè)量循環(huán)過(guò)程的一部分，又可在有新的可利用信息或者新的信息利用方式時(shí)，適時(shí)調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)模型。

在某些情況下，在給定點(diǎn)關(guān)于一件特定事件沒(méi)有可用的信息（例如：經(jīng)常遇到在1條較舊的管道的很多位置上無(wú)法得到確切的覆蓋層深度），這就是1個(gè)數(shù)據(jù)缺口。在計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)分值之前，盡可能多地填補(bǔ)這些數(shù)據(jù)缺口很必要，否則會(huì)對(duì)決策產(chǎn)生影響。

沿管道上的每一個(gè)點(diǎn)、每一個(gè)事件都應(yīng)該對(duì)應(yīng)有一個(gè)給定的屬性值。如果缺少數(shù)據(jù)，就無(wú)法完成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)計(jì)算，除非給缺少的數(shù)據(jù)1個(gè)值。缺省值就是在沒(méi)有其他信息時(shí)給定的值，選擇缺省值需要很多推斷，應(yīng)該建立綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估缺省值體系。

5 質(zhì)量保證和質(zhì)量控制

在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程中，有好幾個(gè)關(guān)鍵位置需要進(jìn)行質(zhì)量保證和質(zhì)量控制。在進(jìn)行分段之前、收集數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)屬性數(shù)據(jù)集（或電于表格）進(jìn)行以下檢查：

1）確定所有的標(biāo)識(shí)符（ID）被包括在內(nèi)——確定整個(gè)管道都被包括在內(nèi)，評(píng)估系統(tǒng)的任何部分不會(huì)因?yàn)槭韬龆贿z漏。

2）確保所使用標(biāo)識(shí)符均正確。

3）確保系統(tǒng)標(biāo)識(shí)符中所有記錄都有合適的起點(diǎn)和終點(diǎn)里程。找出里程上的錯(cuò)誤，有時(shí)是在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)收集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生。

4）確定每種事件的所有距離之和都不會(huì)超過(guò)管線的總長(zhǎng)度。如果隨后評(píng)價(jià)時(shí)為某些屬性增加了缺省值，可能使距離總和小于管線總長(zhǎng)度。

5）確保每條記錄的終點(diǎn)里程恰好等于下一條記錄的起點(diǎn)里程。

對(duì)每個(gè)管段確定好風(fēng)險(xiǎn)分值之后，通過(guò)下列幾種方法可以查詢風(fēng)險(xiǎn)分值數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行質(zhì)量檢查和質(zhì)量控制：

1）查找沒(méi)有計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)分值的管段。這往往是由于缺少算法所需要的一些屬性信息引起的，給定缺省值后，將不會(huì)再有數(shù)據(jù)缺口，除非屬性在邏輯上不能給定缺省值（例如管徑、介質(zhì)類(lèi)型）。

2）查找出風(fēng)險(xiǎn)得分超出極限范圍的管段。這種情況的常見(jiàn)原因是算法并不是所預(yù)期的那種計(jì)算方式，特別是在運(yùn)用了較多復(fù)雜條件等式“如果……則……”的時(shí)候。另一個(gè)常見(jiàn)的原因就是日期格式不是預(yù)先設(shè)定的，并且當(dāng)算法和條件狀況發(fā)生改變時(shí)，沒(méi)有對(duì)另一個(gè)作相應(yīng)調(diào)整。

3）確保風(fēng)險(xiǎn)分值計(jì)算正確。通常最好的做法是：為顯示的變量、中間計(jì)算結(jié)果、最終計(jì)算結(jié)果作查詢，特別是那些復(fù)雜的風(fēng)險(xiǎn)分值計(jì)算。瀏覽查詢結(jié)果，就會(huì)很容易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，例如不正確的數(shù)據(jù)格式或者計(jì)算的分值與預(yù)期的不符合。

［1］Kent Muhlbauer W.管道風(fēng)險(xiǎn)管理手冊(cè)［K］.2版.北京：中國(guó)石化出版社，2005.

［2］鄭津洋，馬夏康，尹謝平.長(zhǎng)輸管道安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、評(píng)價(jià)、控制［M］.北京：化學(xué)業(yè)出版社，2004.