摘要：介绍了城镇燃气管网风险评价基础信息数据库中的信息内容和收集方法，阐述了数据库的管理维护方法，论述了B／S结构动态网页形式的数据库信息系统的开发过程，分析了数据库信息系统的特点和功能。
关键词： 城镇燃气管网； 风险评价； 数据库；基础信息； B／S结构
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
对城镇燃气管网开展风险评价并通过风险评价结果制定和实施相应的管网完整性管理规划和措施[1]，是目前提高城镇燃气管网系统运行安全可靠性的有效手段。而城镇燃气管网风险评价结果的可靠性和定量化很大程度上依赖于相关信息的完备性和准确性，尤其是历史数据信息，如事故记录及原因分析、巡线记录、管网历史运行信息等。国外油气管道的风险评价技术之所以相对成熟，是因为完善的信息管理系统和完备的管道信息起到了基础保障作用。
在过去的20～30 a间，发达国家已经非常注重管道基础信息的收集与整理，在逐步建立起本国完善的油气管道信息数据库(包含本国全部油气管道设计、施工、运行、管理、维护、管道周围自然环境条件和社会人文条件等各个方面的信息)的同时，一些从事油气管道专业风险评价的国际风险评价咨询公司还利用海外技术输出的机会，建立了包含大量国际上重要油气管道信息的数据库[2]。
我国的风险评价起步较晚，而在风险评价引入我国之前，我国城镇燃气管道的设计、施工、运行过程中均缺乏基础信息收集方面的考虑，如一些城镇燃气管网系统在设计过程中并未考虑采用SCADA系统；施工过程中并未记录诸如管道防腐层损伤情况、管道周围土壤性质等与管道风险评价有关的数据；管道投产运行后相关参数的收集基本依赖于巡线人员的定时记录，部分操作人员缺乏责任心，可能导致仅有的信息缺乏真实性，造成目前我国用于城镇燃气管网风险评价的相关信息严重匮乏。另一方面，由于没有建立记录存档的数据库，缺乏健全的数据库管理制度，随燃气管道运行时间增长而不断增加的数据没有得到妥善的整理和保存，城市在役燃气管网的相关信息面临丢失的危险或已经无从查找[3]。
目前，作为城镇燃气管网风险评价工作基础的信息搜集工作仍然未受到足够的重视。我国亟需在燃气行业内加强风险评价信息收集和整理的意识，并逐步建立、完善城镇燃气管网风险评价的基础信息数据库。
2 基础信息数据库的内容设计
城镇燃气管网风险评价的基础信息数据库中应包含与管网风险评价相关的一切信息，而在役管网和新建管网的信息收集和整理又各有不同。
2.1 资料类型
城镇燃气管网风险评价数据库应该包含一切与风险评价相关的管网信息，包括管道设计、施工和运行维护过程中的各种技术参数，管道沿线自然环境、社会环境因素，相关的法律法规和实施办法，事故历史数据，巡线记录，维护记录等。总体来讲，城镇燃气管网风险评价数据库中应包含文本文件和图纸两大类。
文本文件(PDF格式)包括规划文本文件、设计文本文件、施工文本文件、管网运行管理信息记录、事故信息记录和相关的法律文件等。规划文本文件包括近期规划、中期规划和远期规划的文本文件；设计文本文件包括初步设计和施工图设计的文本文件；施工文本文件包括施工记录、监理日记、施工变更单、施工方案和现场会议记录等；管网运行管理信息记录包括运行信息记录、日常维护记录和巡线记录等；事故信息记录包括抢修记录和事故原因分析等；法律文件包括相关的燃气法律、法规、规程、管理办法、实施办法等。
图纸(DWG格式)包括远、中、近期规划阶段的城镇燃气管网系统布置图、各区域燃气管网布置图、各厂站平面布置图和流程图、管网水力计算图；初步设计阶段的城镇燃气管网系统布置图、各区域天然气管网布置图、近中远期管网水力计算图、各厂站平面布置图和流程图、各个专业设计图；施工图设计阶段前满足政府部门要求的方案设计的方案报建图；施工图设计阶段的各个子项各个专业都需要完成的满足深度要求(工程预算、设备采购、施工招标、指导施工)的施上图；施工阶段的设计变更图等。
2.2 管网类型
对于从未建立燃气管网风险评价数据库的燃气运营单位，数据库建成后不仅要收集新建管网的信息资料，还要对在役管网的信息资料进行收集和整理。
对于新建管网，其基本信息的收集宜贯穿于燃气管网规划、设计、施工和运行的全过程。在规划和设计前的实地调研过程中宜委托设计人员到当地的有关部门和现场收集管网的环境信息(如人口密度、土壤电阻率、道路交通情况等信息)，并考察气源、燃气用户情况；在设计过程中进行管网的材质、管径、埋深、阀门、调压站等基本信息资料的记录归档，并加入管网检测措施方面的设计，便于今后运行管理信息的自动收集；在施工过程中记录施工过程中的相关信息(如钢管的焊缝数量、防腐层施工质量等)，并在充分理解影响管网安全风险因素的基础上，提高施工质量，同时需要对管网的基本信息进行一一比对和校核，对不合理的材料或设备选择予以更正，并将施工的最终管网基本信息录入数据库；在运行的过程中记录管网实时的节点流量、节点压力和节点温度；在维护的过程中将巡线记录、事故记录及原因分析信息录入数据库。
对于在役的管网，有些资料是易于收集的，它们来源于存档资料(如管道的材质、管径等)、实地检测(钢管外防腐层的破损情况[4])、实时监控(管网的节点流量、节点压力和节点温度)。有些资料是难以收集的，比如施工过程中的施工工艺、管道的焊缝数量、焊缝质量等，又如丢失的巡线、事故记录，这些都是难以还原的，只能通过今后巡线、维护、抢修、更换的契机进行补充和完善。与管网周围环境(自然、人文、社会、法律等)有关的信息，只能通过平时工作中点滴地收集和存档实现。
数据库中的信息应以实际的信息为准。如果缺失或难以检测，可用设计文件中的相应信息暂时替代，能够得到相应的管网实际信息时，需要对信息予以更新和修改。如已建成运行管网的管径、外防腐层等信息，如果暂时无相关实际信息的记录，又不能够开挖予以确定实际情况是否与设计相符时，可暂时依据设计信息，这部分信息可借今后维护或抢修的机会予以证实并对数据库中的信息进行修改和完善。
3 基础信息数据库的维护管理
管网数据库完善、更新(管网信息收集、更新、整理、存档)工作的全面开展，需要有专职人员或机构负责数据库的管理工作，并且需要燃气经营单位各个部门及相关单位的全力配合。每个相关部门安排专人负责按照数据库管理机构下发的表格与其他相关单位进行沟通，收集需要的信息，对于无法收集到的信息需注明原因，调查表中没有包含但是实际情况中存在的相关信息也需要写明情况，通过定期与数据库管理机构的沟通与讨论，不断地更新完善数据调查表，进而不断完善数据库中的管网信息。该项工作开展的具体模式见图1。
燃气公司中与城镇燃气管网基础信息数据库管理直接相关的部门包括安全技术部、供气部、厂站部、市场部、工程部、招标采购部。安全技术部主要负责向工程部和供气部提供安全运行、管理、维护方面的技术支持；风险评价工作由安全技术部开展。供气部主要负责城市输配管网的安全运行，巡线、事故抢修，供气部的调度中心负责管网及厂站运行信息的采集和分析，并发布指令。厂站部主要负责厂站的日常运行和维护。市场部主要负责向上游购气，并将燃气销售给下游的用户。工程部主要负责与设计单位交流，提出设计要求，并收集设计方面的信息。招标采购部主要负责招标设计单位和施工单位，采购施工设备及材料。
如图l所示，由安全技术部负责城镇燃气管网基础信息数据库的日常管理工作并开展城镇燃气管网的风险评价。安全技术部以发放数据资料调查表的形式向公司的相关部门提出数据收集要求。供气部提供管网运行、维护的相关信息、巡线记录、事故记录和事故原因分析等，并同时反馈相应的说明和建议；厂站部负责提供与厂站相关的一切信息，反馈相应的说明和建议；市场部负责提供气源情况和下游用户情况，反馈相应的说明和建议；工程部通过与设计单位和施工单位的沟通，提供与设计和施工有关的管网信息，并反馈相应的说明和建议；招标采购部通过与施工单位的沟通，提供材料、设备的种类、型号等相关信息，并反馈相应的说明和建议。
为了确保收集到信息的真实可靠性，需要明确每个信息收集人员的责任，因此，信息调查表不仅包含每个部门需要提供的信息项目，还包括每项信息的收集时间、收集方式和手段、收集责任人等项目。安全技术部定期将各相关部门信息收集人员上交表格中的数据进行汇总和整理，并录入数据库，同时注明录入时问和录入责任人。对于数据库中已存在但由于管网或环境改变等原因而有所变化的信息资料，根据数据资料调查表中的新内容对数据库中的数据予以更新，并标明更新日期和更新原因，旧数据予以保留，以防止由于失误导致录入错误信息又无法恢复旧记录的事故发生。对于反馈同来的建议及相关说明，安全技术部需要定期进行整理，并组织信息收集人员和相关专家进行讨论，以不断完善信息收集调查表，进而更好地收集信息。用户查询数据库中的信息时，查询到的是数据库管理员最后一次输入或修改的信息。
为了推动此项工作的开展，不仅要制定相关的责任制度，还应该制定一定的奖惩制度。对于能够按时并准确完成任务或提出建设性意见的人员，予以奖励；对于不负责任、提供虚假数据、工作拖拉或工作态度不端正的人员予以惩罚或撤换。
4 风险评价数据库信息系统的开发
本文所开发的城镇燃气管网风险评价数据库信息系统采用B／S结构和JSP技术，建立网站，以动态网页的形式向用户提供管网的基本信息和运行信息。为了确保城镇燃气管网的保密性，该信息系统只能通过燃气公司内部的局域网进行访问。
4.1 数据库信息系统开发环境和运行环境的配置
城镇燃气管网风险评价数据库信息系统主要采用JSP+SQL Server 2000+Windows XP的开发环境和运行环境，需要配置如下内容：
①JDK
JDK(Java Development Kit)是整个Java(一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言)的核心，它包括Java运行环境、Java工具和Java基础类库，为JSP脚本语言的运行提供虚拟环境。本系统安装的版本是JDK l.6.0。
②Tomcat
Tomcat是一个轻量级的应用服务器，本系统的规模较小，访问用户的数量有限，采用JSP技术来实现动态网页功能，因而采用Tomcat作为服务器，安装版本为Tomcat 6.0。
③SQL Server
SQL语言的功能是同各种数据库建立联系，SQL Server是一个关系数据库管理系统。本系统采用SQL Server 2000来建立城镇燃气管网风险评价基础信息数据库。
④Eclipse
Eclipse是跨平台的自由集成开发环境，本系统安装的版本为Eclipse 3.2。
4.2 数据库信息系统动态网页内容设置
通过以上的配置，可开发出包含城镇燃气管网风险评价基础信息数据库的风险评价网站。该网站的主体是城镇燃气管网基础信息数据库系统(管网信息、厂站信息两大部分)。为了与燃气公司的风险评价工作更好地接轨，该网站还附加指标权重和风险评价两个部分。首页是整个网站内容的总体概况。
图2为数据库系统的管网信息查询页面。
本城镇燃气管网系统风险评价基础信息数据库的管网信息主要包括钢管、铸铁管和PE管3种管材燃气管道的数据信息。由于数据库信息系统处于开发的初始阶段，管网信息项并未涵盖前文所列出的全部信息。在今后该数据库信息系统的调试、运行和维护过程中不断地完善管网的信息项。
①钢管
钢管与风险评价相关的信息包括设计、腐蚀、第三方破坏[5-6]、历史事故影响和事故后果影响等5类信息[7]。其中设计方面的信息包括管网设计单位资质、设计过程中安全因素(主要取决于钢管的壁厚)；腐蚀方面的信息包括气源类型、管径、管龄、外防腐层类型、阴极保护措施、阀门设置、凝水缸设置、弯头设置、土壤类型、土壤电阻率、土壤氧化还原电位、土壤pH值、周围杂散电流分布等；第三方破坏方面的信息包括管道与周围建筑物和构筑物间距、最小埋深、敷设位置、管沟种类、与相邻管沟或管道的间距、管段长度、穿跨越情况、地面第三方施工情况、管道占压情况、人口密度、巡线频率、巡线手段等；历史事故影响方面的信息资料包括燃气事故及抢修记录、事故原因分析文件等；事故后果影响方面的信息资料包括管道周围建筑物的抗震等级和防火等级、易燃易爆品的堆放情况、周围场地的紧急疏散情况、管网修复费用及停输损失预估值等。
②铸铁管
铸铁管的耐腐蚀性能良好，对其开展风险评价的过程中基本可以不考虑腐蚀因素的影响，因此铸铁管与风险评价相关的信息资料包括设计、第三方破坏[5、6]、历史事故影响和事故后果影响等4类信息。铸铁管的第三方破坏、历史事故影响和事故后果影响信息所包含的信息项与钢管一致；设计方面的信息与钢管相比，还应包含气源类型、管径、管龄和接口类型等方面的信息。
③PE管
PE管具有质轻、耐腐蚀、易施工等诸多优点，其风险评价主要考虑设计、第三方破坏[5-6]、管道老化、历史事故影响和事故后果影响等5类因素。PE管第三方破坏、历史事故影响和事故后果影响信息所包含的信息项与钢管一致。PE管设计方面的信息与钢管相比，还应包含气源类型、管径、管龄和焊接方式、焊接施工记录(环境温度、焊接管道规格、对接焊的吸热时间、冷却时间、焊接压力、焊机型号、焊接操作者姓名、电熔焊的焊接电压、管道插入管件的插入深度、焊接时间)等方面的信息。PE管道老化方面的信息应包括周围土壤表面活性剂的渗入情况、土壤温度等信息。
与城镇燃气管网风险评价相关的厂站信息主要包括厂站的数量、种类、位置、规模等。
为了使数据库中的内容更好地应用于城镇燃气管网风险评价工作，本网站附加了指标权重和风险评价两部分内容(不属于数据库的内容)。这两部分内容主要阐述了钢管、铸铁管和PE管的风险评价模型，采用层次分析法确定各风险评价指标权重的方法，以及开展风险评价过程中管段划分方法、采用模糊综合评价法进行风险评价的评分细则[8-10]。此内容需要根据城镇燃气管网风险评价工作的开展情况进行不断的调整和改进，进而不断地提高风险评价的准确性和量化程度，并根据风险评价结果指导数据库信息的收集工作。
通过以上设置，可进行动态网页形式的管网信息及风险评价相关内容的查询、修改、更新等操作，进而实现信息的储存和资源的共享[11]。
4.3 数据库信息系统的特点
采用JSP技术开发的B／S结构动态网页形式的城镇燃气管网风险评价数据库信息系统具有如下特点：
①数据库的B／S结构动态网页形式能够保证用户通过局域网或广域网均可对该信息系统进行访问，用户可方便、直观地获取城镇燃气管网基本信息，也便于管理员对数据库信息的修改和完善，进而确保燃气管网的风险评价工作顺利开展。
②动态网页模式的数据库信息系统易于与燃气公司的其他信息系统结合，为公司信息化系统的全面整合奠定基础[12]。
③软件维护人员只需要对服务器进行定期的更新和维护即可，不需要对每台客户机进行维护，软件维护工作量相对较小。
④为用户赋予不同的权限，并设置防火墙，进而确保了数据库中管网基本信息的安全可靠性。
⑤城镇燃气管网的基本数据信息依靠手动录入，数据库的更新工作较为繁琐，且易于出现失误，需要数据库管理人员具有较高的业务素质和较强的责任心。
4.4 数据库信息系统的功能
城镇燃气管网风险评价数据库信息系统能够实现城镇燃气管网与风险评价相关的基本信息的录入、储存、查询、修改等操作，进而实现管网基本信息的管理和资源的共享，为定期对城镇燃气管网实施风险评价提供更加详细可靠的数据信息，进而提高风险评价结果的准确性和定量化程度，并为燃气公司信息化系统的整合奠定基础。
5 结语
我国与发达国家在收集和整理风险评价相关信息方面存在较大差距，尽快建立并逐步完善城镇燃气管网风险评价信息数据库对于促进我国燃气管网风险评价工作的开展是十分必要的。本文介绍了一种B／S结构动态网页形式的城镇燃气管网风险评价数据库信息系统的开发过程，并分析了该数据库系统的特点和功能，希望对此项工作今后的开展有所贡献。
参考文献：
[1] 张乃方，翟军，林升柏，等.基于风险评价的城市燃气管网完整性管理流程[J].煤气与热力，2012，32(11)：B38-B43.
[2] 姚安林，刘艳华，l{拿义绿，等.国内外油气管道完整性管理技术比对研究[J].石油工业技术监督，2008(3)：5-12.
[3] 黄小美，彭世尼，王书淼，等.城镇燃气管道失效与事故数据库设计[J].煤气与热力，2009，29(1)：B40-B43.
[4] 王亚平，张国志，屠柳青，等.埋地燃气钢管外防腐层完整性检查标准探讨[J].煤气与热力，2009，29(2)：B07-B09.
[5] 张乃方，焦文玲，林升柏，等.预防开挖及钻探作业导致燃气事故的管理监督[J].煤气与热力，2012，32(2)：B40-B42.
[6] 曹义四，谢高新，夏卫国.第三方施工中燃气管道设施的保护[J].煤气与热力，2010，30(5)：B26-B30.
[7] 王剑友.燃气输配系统事故统计分析及对策[J].煤气与热力，2001，21(2)：178-179.
[8] Yu Jian.The study and application of safety assessment system for town gas networks[C]//International GasUnion.23rd World Gas Conference. Amsterdam(Netherlands)：International Gas Union，2006：91-108.
[9] 黄小美，李百战，彭世尼，等.基于层次分析和模糊综合评判的管道风险评价[J].煤气与热力，2008，28(2)：Bl3-Bl8.
[10] 严荣松，高文学，李建勋.燃气管道安全风险评价分析[J].煤气与热力，2010，30(3)：B36-B38.
[11] 张乃方.城镇燃气管网的风险评价(硕士学位论文)[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，201 1：49-63.
[12] 石伟军.燃气企业信息系统的整合[J].煤气与热力，2012，32(1)：Bl6-B21.
本文作者：张乃方 翟军 林升柏 杨帆 徐振凌 常保辉
作者单位：中国市政工程华北设计研究总院 同方节能工程技术有限公司
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