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【研究】以大数据赋能燃气安全
2026年06月09日 11:22 来源于 中国石油石化    作者:龚明伟 陆一兵 陈舒凯        打印字号
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  构建基于大数据的安全事故溯源分析及预防机制,对保障燃气安全意义重大。

 

  大数据技术凭借海量性、多样性、高速性、价值性的核心特征,为燃气安全管理的转型升级提供了革命性机遇。通过整合燃气全产业链的多源数据资源,运用数据挖掘、智能分析等技术手段,能够实现对燃气安全风险的精准感知、事故诱因的深度追溯以及潜在隐患的提前预警。

  构建溯源模型

  以大数据资源库为基础,通过整合数据挖掘、知识图谱、机器学习等技术,从诱因、路径、责任三个维度构建燃气安全事故溯源模型,实现对事故的全面追溯。

  采用Apriori算法与贝叶斯网络模型,挖掘事故与各类影响因素之间的关联关系。以历史事故数据为训练集,构建事故诱因关联规则库。例如,当事故发生时,输入事故发生的时间、地点、相关设备运行数据等信息,通过关联规则匹配与贝叶斯推理,识别事故的直接诱因、间接诱因与根本诱因。

  通过构建燃气安全事故知识图谱,将设备、管道、用户、环境、事故等作为实体,以关联关系、因果关系、空间关系为边,形成结构化的知识网络。结合GIS技术与时序分析,还原事故从隐患产生到事故发生、扩散的完整路径。

  通过建立燃气安全事故责任矩阵,明确设备供应商、燃气企业、维护单位、用户等相关主体的责任边界。通过分析事故溯源结果,结合责任矩阵中的责任条款,采用模糊综合评价法量化各主体的责任权重。例如,因设备质量缺陷导致的事故,设备供应商责任权重为0.6,燃气企业验收责任权重为0.3,维护单位巡检责任权重为0.1。

  以某城市2022年发生的一起燃气泄漏爆炸事故为例,验证溯源模型的有效性。事故基本情况为:某小区居民家中发生燃气爆炸,造成1人受伤,房屋损毁。通过模型溯源分析,获取该小区燃气管道数据。该小区燃气管道运行年限18年,材质为铸铁。用户用气数据显示,事故前1小时燃气流量异常增大。调出维护记录,发现近2年未进行管道检测。通过关联分析发现,事故直接诱因为管道泄漏,间接诱因为调压器故障,根本诱因为燃气企业未按规定进行设备维护与管道检测。

  通过知识图谱还原事故发生路径为“调压器故障→管道压力异常→铸铁管道泄漏→用户端燃气积聚→点火源引发爆炸”。据此进行责任溯源:燃气企业维护责任权重0.7,调压器供应商质量责任权重0.2,用户安全意识不足责任权重0.1。溯源结果与事故调查结论一致,验证了模型的精准性与可靠性。

  构建预防机制

  事前预警,进行风险评估与智能监测。

  采用随机森林算法与支持向量机(SVM)构建风险预测模型,以管网基础数据、设备运行数据、环境数据等为输入特征,以风险等级低、中、高、极高为输出。选取10万条历史数据样本,其中70%为训练集、30%为测试集。筛选设备运行年限、压力波动值、气象灾害等级、用户违规次数等关键特征,通过训练集优化模型参数。采用5折交叉验证提高模型泛化能力,模型测试集准确率达到85%以上,能够有效识别高风险区域与设备。根据风险评估结果,将燃气管网与用户端划分为四个风险等级,采取差异化的管控措施:低风险区域每半年巡检1次;中风险区域每3个月巡检1次;高风险区域每月巡检1次;极高风险区域实时监测,每周巡检1次。

  与此同时,构建实时监测系统。通过物联网设备采集管道压力、流量、燃气浓度等数据,结合大数据分析识别异常情况。采用阈值法与趋势分析法,当数据超出正常范围或出现异常趋势时,判定为异常事件;将预警分为四级,其中Ⅰ级为一般预警,Ⅱ级为较重预警,Ⅲ级为严重预警,Ⅳ级为特别严重预警。通过短信、App、平台弹窗等方式,向燃气企业管理人员、维护人员、用户推送预警信息,明确预警位置、异常类型、处置建议。例如,用户端燃气浓度超标时,向用户推送“立即关闭燃气阀门、开窗通风、禁止点火”的预警提示,同时向维护人员推送派单信息。

  事中管控,进行应急响应与精准处置。

  根据一般事故、较大事故、重大事故、特别重大事故的事故等级,启动对应的应急响应预案。利用大数据技术实现应急响应的智能化启动。通过实时监测数据、用户上报信息、现场视频数据等,结合事故等级判定模型,自动确定事故等级。基于知识图谱技术,匹配对应的应急处置预案,明确处置流程、责任分工、资源需求。通过大数据分析实时掌握应急资源的分布情况,实现最优调度,缩短抢修时间。通过构建应急处置大数据平台,整合现场监测数据、GIS地图、视频监控等信息,实现事故态势的实时可视化展示。平台实时更新事故影响范围、燃气泄漏浓度、人员伤亡情况等信息。基于历史事故处置数据,通过机器学习为现场人员提供泄漏点封堵方法、疏散路线规划等处置方案。通过数据接口,实现与消防、医疗、公安等部门的信息共享,协同开展应急处置工作。

  事后优化,进行溯源分析与措施完善。

  通过前文构建的溯源模型,分析事故诱因与责任主体,针对性地完善预防措施。对存在质量缺陷的设备,更换供应商并加强验收检测;对老化设备,制定更新改造计划。通过完善维护管理制度,增加高风险区域巡检频次;加强人员培训,提升维护人员与用户的安全意识。更新风险预测模型参数,纳入新的事故数据,提升模型预测准确率;优化预警阈值,减少误报与漏报。将事故处置过程中的处置时间、措施、效果、损失情况等数据纳入大数据资源库,实现数据的持续迭代更新,为后续的风险评估、预警预测、应急处置提供更丰富的数据支撑。

  本文作者单位为嘉兴市港区天然气有限公司

  责任编辑:陆晓如

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