地下燃气管道事故防范中大数据技术的运用--x
地下燃气管道事故防范中大数据技术的运用
摘 要： 城市地下燃气管道组成结构复杂、服役寿命较长，且易受到违章占压、腐蚀、
外力破坏等因素的影响，存在极大的安全隐患，严重威胁城市的公共安全。传统的地下管道事
故防控技术已无法满足日益增长的安全需求，将管道事故防控与前沿信息技术相结合已成为当
前的研究热点。总结地下燃气管道事故防控技术研究现状，将大数据技术应用于地下燃气管道
事故防控（包括监测布点、风险评估、风险预警与突发事故应急决策）之中，对大数据技术在
管道事故防控中的应用难点及解决措施进行综述，以期为中国地下管道事故防控向信息化、智
能化方向发展提供参考。
关键词： 城市地下管道; 大数据; 事故防控; 智能化;
城市地下燃气管道具有组成结构复杂、管道位置不明确、风险监测困难、管道老化严重等特
点，且极易受到违章施工、外力破坏等因素的影响，各类影响因素耦合使得城市地下管道的危
险性增大，严重威胁城市的稳定发展与公共安全[1,2]。目前，中国多数地下燃气管道的事故预
防与处置方式还处于人为巡检、专家经验风险辨识阶段，由于缺乏实时性与科学量化分析，此
类方法应用于地下管道的事故防控尚存不足[3]。结合中国城市安全需求与地下燃气管道运营现
状，将大数据应用到地下管道事故防控中，实现管道风险的智能化评估、预警与事故自动化控
制，可为保障城市公共安全起到重要作用。通过对城市地下燃气管道事故防控技术现状进行综
述，分析基于大数据的管道事故防控优势，辨识大数据技术的应用难点并提出解决意见，提出
应用大数据技术以实现地下管道事故防控系统平台建设的建议，以期为大数据等前沿信息技术
在城市地下管道安全性保障中的应用提供参考。
1 、城市地下燃气管道事故防控技术研究现状
城市地下燃气管道的事故防控包括事故风险评估、事故预警、事故应急处置三部分，国内外学
者在事故防控技术的研究上已取得大量的成果。其中燃气管道的风险管理已由传统的定性化向
定量化发展，地下管道事故防控与地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、物
联网、大数据技术的联系也日益密切。一些发达国家已成功实现了地下管道事故防控的信息化
管理，如美国 Optima 公司开发了应用于风险控制与基础设施维护的管道风险管理软件
“包MISHAP” “，英国燃气公司为其管道系统风险评估研发了 TRANSPIPE”软件包[4]。同时，地
下管道预警技术正在向信息化、定量化的方向发展，梁磊等[5]提出了利用定量风险分析模型实
现管道定量化预警的模式，并构建了燃气管道安全预警技术路线；徐鑫磊[6]利用 Arc GIS 软件
平台搭建了基于网络服务的天然气管道安全管理与应急决策支持系统。突发事故应急管理包括
突发事故的资源调度与优化配置管理、应急智能决策支持、受灾人群管理三个方面，Fan 等[7]
以瓦斯爆炸应急响应为例，针对在 CBR 应用中经常遇到的多种属性相似度度量的典型问题，
提出了一种基于清晰符号、清晰数、区间数、模糊语言变量和随机变量五种属性值格式的混合
相似性度量方法，给出了度量每种格式属性值属性相似度的计算公式，并利用简单的加性加权
方法对属性相似度进行聚集，给出了度量各历史案例与目标案例混合相似度的方法，最终根据
获得的混合相似度检索出了合适的历史案例；宋英华等[8]针对复杂城市洪灾应急案例检索问
题，提出一种结合归纳索引法和基于证据推理的置信规则库推理方法(RIMER)的应急案例索引
技术，该方法首先通过案例知识的表示与转化，构建城市洪涝灾害应急管理置信规则库，而后
通过激活权重设置、证据推理及效果评价实现城市洪灾应急案例相似度定量评价，并以武汉市
洪灾应急处置为例进行实例分析，证明此方法在应急案例处理中的可靠性；王悦宸等[9]针对在
应急救援中单目标和一对一的资源分配方法难以有效解决应急救援中资源分配的问题，提出可
利用线性规划方法得到更符合实际救援需求的资源分配方案，并采用动态规划思想中的多阶段
资源分配方式建立新的应急救援资源分配模型，通过组合救援资源及对多个目标的比重进行调
整，可减少救援任务的执行时间，增强救援资源的能力，解决了应急救援中救援任务和救援资
源的动态性问题。
目前的研究成果对燃气管道事故防控技术发展有一定的指导作用，但在事故风险准确预防和控
制的综合集成管理上仍存在不足。同时，在管道状态监测与数据分析技术上的研究并不完善，
管道状态监测的大量数据未能得到充分利用，造成燃气管道事故智能化防控能力不足，燃气管
道事故的应急救援缺乏准确性、时效性。信息化、智能化的地下管网事故防控技术可消除人为
误差，减少人工工作量，实现事故风险的准确预测与事故的高效应急处置，将在更大程度上保
证城市的公共安全。因此，将物联网等前沿信息技术应用到地下管道安全管理与风险自动化控
制之中已成为一种必然的发展趋势。
2 、大数据技术在城市地下燃气管道事故防控中的应用
2.1 、 燃气管道事故防控大数据特征
大数据的主要特征包括规模性（Volume）、多样性（Variety）、高速性（Velocity）与不确定
性（Veracity）[10]。地下燃气管道事故防控大数据类型多样、结构复杂，结合地下管道事故防
控技术和大数据特征，提出城市地下管道事故防控大数据的主要特征为：① 事故防控大数据分
析为全部数据的综合相关性分析，计算量巨大；②大数据本身对事故相关性分析结果不具有解
释能力；③数据类型多样，包括数字、音频、视频、三维地理信息等多种数据，且多为半结构
或非结构化数据，集成与分析较为困难；④大数据实际价值的展示依赖于数据挖掘技术，自身
无明显特征。
2.2 、 基于大数据的燃气管道事故防控架构
将大数据技术应用于城市地下燃气管道事故防控，建立大数据技术研究城市地下燃气管道事故
防控一体化平台（图1），可实现事故风险评估、预警与突发事故应急决策分析的实时、联
动、智能化。Hadoop 分布式存储系统具有容错性高与系统配置要求低等优点，应用 Hadoop 可
实现管道大数据的数据处理与分析（图2），其中数据存储利用 Hcatalog 元数据管理、HBase
大数据存储、Redis 日志型数据存储进行；在数据处理模型中采用MapReduce 的并行处理与
samza/storm 的流处理进行大数据分析。
图1 基于大数据的燃气管道事故防控流程图
摘要：
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地下燃气管道事故防范中大数据技术的运用 摘 要：城市地下燃气管道组成结构复杂、服役寿命较长，且易受到违章占压、腐蚀、外力破坏等因素的影响，存在极大的安全隐患，严重威胁城市的公共安全。传统的地下管道事故防控技术已无法满足日益增长的安全需求，将管道事故防控与前沿信息技术相结合已成为当前的研究热点。总结地下燃气管道事故防控技术研究现状，将大数据技术应用于地下燃气管道事故防控（包括监测布点、风险评估、风险预警与突发事故应急决策）之中，对大数据技术在管道事故防控中的应用难点及解决措施进行综述，以期为中国地下管道事故防控向信息化、智能化方向发展提供参考。 关键词：城市地下管道;大数据;事故防控...
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作者：闻远设计
分类：土木建筑化工水利
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时间：2023-04-30
