автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Разработка информационного обеспечения для решения задач управления технологическим риском в газовой промышленности с использованием геоинформационных технологий

од

4АР ^Ой ЮССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

° СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

СИБИРСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени Л.А. Мелентьева

На правах рукописи

УДК [614.8+622.279]:681.3.06

СЕМЯКИН Борис Николаевич

РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ РИСКОМ В ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 0.513.16 - применение вычислительной техники, математичяеского моделирования и математических методов в научных исследованиях (энергетика)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск -1996

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СИБИРСКИЙ- ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени Л.А. Мелентьева

На правах рукописи

УДК С614.8+622.279]:681.3.05

СЕМЯКИН Борис Николаевич

РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ. РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ РИСКОМ В ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 05.13.15. - применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (энергетика)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск-1996

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ) РАО "Газпром".

Научные руководители: кандидат технических наук Рабчук В.И.,

кандидат технических'наук Ракихина Г.С.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Зоркальцев В.И., кандидат фиэ.-мат. наук Курганская Г.С.

Ведущая организация: Акционерное общество открытого типа по проектированию объектов трубопроводного транспорта и хранению нефтепродуктов (АО "Нефтепродуктпроект"), г.Волгоград

Защита диссертации состоится "21" марта 1995г. на заседании диссертационного СоЕета Д. 002.30.01 при Сибирском энергетическом институте СО РАН ( адрес: 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 130)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского энергетического института СО РАН

Автореферат разослан " "_ 1996г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

A.M. Клер

Актуальность проблемы.Увеличивающиеся масштабы антропогенной деятельности в настоящее время стали сопоставимы с последствиями стихийных бедствий. Ежегодно в стране аварии и катастрофы уносят более 50 тыс. человеческих жизней, наносят увечье более 250 тыс. человек и вызывают материальные потери, превышающие 50 млрд.рублей (данные 19Э1г.). Эти потери ежегодно в среднем возрастают на 10-30%. До сих пор не забыты такие аварии, как взрывы вагонов со взрывчаткой в городах Арзамасе и СЕердловске (1988г.), взрыв на продуктопроводе под Уфой (1989г.), загрязнение водопровода фенолом в Башкирии (1990г.), взрыв на нефтеперерабатывающем заводе в г.Уфе (1990г.).

В 1993 г. на промышленных объектах России произошло 398 крупных аварий. Эти аварии сопровождаются выбросами химически опасных и радиоактивных веществ, обрушением зданий и сооружений, взрывами и пожарами и- другими негативными воздействиями. Характерно, что спад промышленного производства не вызвал сопоставимого уменьшения объемов загрязнения окружающей среды и не уменьшил количества техногенных аварий. Это наглядно подтверждает вывод академика Легасова В. А. о том, что нулевой риск вогможей лишь в системах, лишенных запасенной энергии, химически и биологически активны;; компонентов.

Указанные обстоятельства заставляют искать новые подходы к решению проблем промышленной безопасности, причем изменение подходов связано главным образом с появлением возможности управлять технологическим риском.

Учитывая необходимость решения проблем промышленной безопасности в стране, Правительство Р35 в последние годы приняло ряд постановлений, направленных на координацию и стимулирование научных, научно-прикладных и чисто практических работ, связанных с созданием государственной системы предупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях. К таким документам относится, в первую очередь, постановление Правительства Российской Федерации от 18 апреля 1992 г. N261 "0 создании Российской системы предупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях (РСЧС)".

В соответствии с этим постановлением в потенциально опасных и наиболее значимых отраслях промышленности должны создаваться отраслевые подсистемы РСЧС, которые призваны обеспечить решение проблем промышленной безопасности в рамках этих отраслей. В связи с этим, в РАО'Тазпром" на основании приказа Председателя-правления

от 28 июня 1993 г. N 16 приступили к созданию такой подсистемы (подсистема РАО "Газпром" предупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях - 'Таз ЧС").

Одним из обязательных условий успешного функционирования РСЧС и ее отраслевых подсистем является наличие достоверной и представительной информации, позволяющей адекватно описывать как потенциально опасные технические системы, так и многообразные факторы, влияющие на их безопасность. При этом небходимым условием является наличие единого информационного пространства, что обуславливает необходимость создания специального информационного обеспечения.

Информационное обеспечение отраслевых подсистем должно объединять в себе средства сбора, обновления, систематизации и хранения больших объемов информации,а также средства быстрого и удобного доступа к этой информации различных категорий пользователей, включая лиц, не владеющих навыками программирования.•

Одна из главных функций этого обеспечения - информационная поддержка задач управления технологическим риском.

Несмотря на особую значимость информационного обеспечения для решения задач управления технологическим риском в технических системах и наличия опыта в разработке баз данных в других областях, глубоких проработок в части создания информационного обеспечения для отраслевых подсистем РСЧС как в методическом, так и прикладном плане, пока не делалось. Нет подобных проработок в данной области и для газовой промышленности.

Цель и задачи работы.

Цель: разработка методических принципов создания информационного обеспечения отраслевых подсистем РСЧС и реализация этих принципов при формировании информационной оболочки автоматизированного сетевого вычислительного комплеса (АСК) подсистемы "Газ 43".

Задачи работы:

- сформулировать основные методические принципы создания информационного обеспечения задач управления технологическим риском для отраслевых подсистем РСЧС;

- на основе сформулированных принципов разработать структурную схему информационного обеспечения подсистемы 'Таз ЧС" ;

- в соответствии со структурной схемой разработать с использованием цифровых электронных карт систему баз данных по авариям и техническим характеристикам для объектов магистрального транспорта

газа;

- показать на конкретном примере возможности использования информационного обеспечения при решении задач управления технологическим риском в газовой промышленности.

Научная новизна работы. В диссертации впервые получены и выносятся на защиту следующие положения:

1. Основные принципы создания информационного обеспечения задач управления технологическим риском в технических системах для отраслевых подсистем Российской системы предупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях.

2. Структурная схема информационного обеспечения отраслевой подсистемы "Газ ЧС", предусматривающая создание условий для интеграции в едином информационном пространстве разнотипных по функции и назначению блоков АСК "Газ ЧС".

3. Структура и содержание баз данных по авариям, техническим и эксплуатационным характеристикам для объектов магистрального транспорта газа, ориентированных на использование геоинформационных технологий, с учетом принципов организации картографического интерфейса с указанны},га Сазами данных.

Практическая значимость и использование работы.

Предложенные в работе методические подходы и принципы нашли отражение при разработке ряда отраслевых документов, таких как:

1) "Концептуальная модель подсистемы РАО 'Газпром" предупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях ("Газ ЧС")", утвержденная председателем КЧС РАО "Газпром" - 1993г.;

2) "Временное положение об отраслевой подсистеме предупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях РАО "Газпром"("Газ ЧС")"--1993г.;

3) "Положение об информационном обеспечении подсистемы "Газ ЧС" - 1994г.

Кроме того, указанные методические подходы и принципы использовались при разработке "Общих требований к автоматизированному сетевому информационно-справочному комплексу АСК 'Таз ЧС" (1994г.) и "Эскизно-технического проекта АСК 'Таз ЧС" ( 1995г.).

Разработанная система баз данных по авариям, техническим и эксплуатационным характеристикам магистральных газопроводов используется Центральным производственно-диспетчерским управлением (ПДЦУ) РАО "Газпром", функциональными управлениями и службами РАО

"Газпром" для решения конкретных задач по управлению технологическим риском на объектах магистрального транспорта газа.

С использованием базы данных по авариям, техническим и эксплуатационным характеристикам магистральных газопроводов в отрасли разработана "Методика экспертной оценки относительного риска эксплуатации линейной части магистральных газопроводов".

Апробация работы.

Основные методические положения и результаты работы докладывались и обсуждались на:

всесоюзном семинаре "Имитационный подход в энергетических исследованиях: новые информационные технологии" (Иркутск, 1991);

международном семинаре "Экономические проблемы экологической безопасности и риска" (Иркутск, 1992);

II международном семинаре "Риск и страхование" (Иркутск, 1994);

международном семинаре "Надежность и безопасность стареющих систем энергетики" (Киев, 1995).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 работы и 2 находятся в печати.

Структура и объем работы. Текст диссертации состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и трех приложений.

Основной текст диссертации содержит 100 стр., приложения - 45 стр., список литературы - 57 наименований.

Краткое содержание работы.

Б первой главе раскрывается история вопроса с созданием информационного обеспечения задач по управлению технологическим риском для технических систем и сформулированы основные методические принципы создания информационного обеспечения для решения таких задач е рамках отраслевых подсистем РСЧС.

Анализ работ е области управления технологическим риском показал следующее:

при современном техническом уровне развития производства, технологическом уровне сооружения промышленных объектов и сложившейся практике их эксплуатации техногенные аварии являются неизбежным и постоянно действующим факторам промышленного риска;

промышленным риском можно управлять, суть такого управления

состоит в получении комплекса количественных й качественных показателей, характеризующих исследуемые объекты с позиций промышленной безопасности, •' и изменение этих показателей в лучшую сторону путем разработки и внедрения соответствующих обоснованных рекомендаций;

наличие достоверной и представительной информации и средств оперативного доступа к ней являются обязательными условиями получения обоснованных решений задач управления технологическим риском для технических систем (объектов);

создание РСЧС заставило проводить научные и научно-прикладные работы по поискам путей получения согласованных решений в области управления технологическим риском (в т.ч. работы по созданию информационного обеспечения такого управления) на качественно новом уровне, т.е. с учетом требований и целей как РСЧС, так и соответствующих отраслевых подсистем;

на сегодня глубоких научных проработок по созданию информационного обеспечения для рассматриваемых задач в газовой промышленности, к тому же с учетом вышеупомянутых требований, нет.

При разработке методических принципов создания информационного обеспечения отраслевых подсистем РСЧС учитывалось, что оно должно:

выполнять функции информационно-справочного характера с возможностью одновременного обслуживания большого числа пользователей;

обеспечивать формирование исходных данных при решении формализованных задач по промышленной безопасности на объектах данной отрасли;

осуществлять информационную поддержку при выработке управляющих решений, направленных на снижение уровня технологического риска в отрасли.

Таким образом, информационная оболочка любой отраслевой подсистемы РСЧС должна быть структурирована так, чтобы обеспечить информационную поддержку работы функционально различных блоков: блока справочной информации (I), блока решения формализованных задач (II), блока выработки управляющих решений (III).

При этом информационное обеспечение блока I должно включать комплекс баз данных, всесторонне характеризующих рассматриваемую отрасль с позиций промышленной безопасности, и обладать возможное-

тямп по управлению информационными потоками для обмена информацией как с внутренними, так и с внешними потребителями.

Информационное обеспечение блока II должно содержать необходимый и достаточный набор исходных данных для работы соответствующих пакетов прикладных программ,позволяющих решать задачи по оценке параметров поражающих факторов, размеров опасных зон, величины возможных ущербов и другие задачи по оценке промышленного риска. Программное обеспечение блока II должно быть структурировано по характеру решаемых задач: пакет программ для расчета физико-химических процессов, пакет программ,моделирующих аварийные и поставарийные процессы, и т.д. Это должно найти отражение и в структуре информационного обеспечения блока II, что позволит ускорить процесс проведения расчетов.

Информационное обеспечение блока III должно быть ориентировано на организацию работы экспертов и лиц принимающих решения. При этсм информационное обеспечение этого блока должно располагать, с одной стороны специальной информацией (базой знаний), а с другой стороны иметь возможность оперировать информацией из блоков I и II. Эксперты, используя эти информационные массивы, с помощью специальных правил и вычислительных механизмов формируют управляющие решения. Полученные решения являются основой для лиц принимающих решения при выборе путей и средств предупреждения и ликвидации аварий. Все решения, выработанные экспертами, сохраняются в архиве решений, который является составной частью информационного обеспечения блока III. Информация, накопленная в архиве, должна служить для пополнения базы знаний.

Одним из обязательных условий при организации информационного обеспечения является предоставление пользователю возможности корректировки представляемой ему информавди без изменения состава баз данных. Такое требование может быть обеспечено за счет создания специального интерфейса.

Для ускорения процессов обработки информации и проведения расчетов целесообразно использовать транзитную область, которая выполняет роль временного оперативного хранилища данных, поступающих е транзитную область из разных блоков.

Обязательным требованием к информационному обеспечению отраслевых подсистем РСЧС является единство используемых языков программирования, средств выборки данных, средств управления информаци-

онными потоками, что позволит интегрировать информационное обеспечение разных блоков в единую систему.

Таким образом, создание информационного обеспечения отраслевых подсистем РСЧС должно осуществляться на основе следующих принципов:

блочность;

взаимосвязанность блоков через транзитную область; единство в использовании языков программирования, средств выборки данных и средств управления информационными потока.«!;

возможность корректировки информации со стороны пользователей без изменения состава и содержания баз данных;

открытость в смысле возможного пополнения состава баз данных и их расширения.

Примером организации информационного обеспечения отраслевой подсистемы РСЧС с учетом перечисленных требований является информационное обеспечение, структурная схема которого приведена на рис. 1.

Вторая глава посвящена разработке информационного обеспечения подсистемы "Газ ЧС", формируемого на основе методических принципов, сформулированных в первой главе. Во второй же главе дано описание комплекса баз данных по авариям, техническим и эксплуатационным характеристикам магистральных газопроводов. При разработке этих баз учитывалась необходимость их стыковки с базой картографической информации.

Характеризуя газовую промышленность с точки зрения промышленной безопасности, необходимо отметить следующие особенности.

Практически все промышленные объекты РАО "Газпром" пожаровз-рьгаоопасны. Оборудование на большинстве из них работает под высоким давлением - от 3,5 МПа и выше, в технологических процессах широко применяются сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯЕ) и легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ), основная продукция отрасли токсически опасна. 3 силу этого на объектах отрасли постоянно присутствует опасность взрывов, пожаров, загрязнения окружающей среды СДЯВ и химического поражения персонала и населения, проживающего вблизи этих объектов. Объекты добычи газа, кроме того, являются потенциальными источниками псироднс-техногенных аварий и катастроф, так как интенсивный отбор газа из многометровых продуктивных горизонтов, простирающихся яз гягиитбльные площади, способен выг-

СЛРАВОЧИЫОМОРМАЦИОШНА блок гешпя «оркллоовлнних блок хморыациоиной поддернш ВЬГЛБОТКИ

елок ЗАДАЧ УПРЛШНОЦИХ решшй

ИМХ - источники поступления информации; ОД - внешние пользователи информации; СУБД - система управления базами данных; ЕДк - система баз данных по авариям, имевшим место на объектах отрасли; по техническим, конструктивным и эксплуатационным характеристикам объектов; по нормативно-технической документации для объектов и т.д.; П1.1- программы расчетов физико-химических процессов, протекающих при авариях; Вг-пг программы моделирования различных сценариев аварий и ЧС; Пз.гг программы по определении .возможных 'последствии ст аварий и ЧС; СОД.р - системы поддержки экспертов для принятия решений по предупреждение аварий и ЧС; СПЭг.г " системы поддержки экспертов для принятия решений по ликвидации последствии аварий и ЧС.

вать опускание, прогибы, частичное затопление поверхностей промыслов и даже стать "пусковым механизмом" техногенного землетрясения.

Существенно повышает опасность возникновения техногенных аварий вечная мерзлота. Проведение любых работ в зонах вечномерзлых грунтов приводит к их растеплению и потере устойчивости. Объекты, расположенные на растепленном грунте, начинают оседать, деформируются фундаменты объектов, вспучиваются газопроводы, на них образуются арки.

Переходы магистральных газопроводов через водные преграды, овраги и балки также являются зонами повышенной опасности, т.к. в силу действия различных факторов в этих зонах наблюдается нарушение балластировки газопроводов, их обнажение, провисание, потеря продольной устойчивости и т.д.

Информационное обеспечение АСК "Газ ЧС" должно учитывать все эти особенности.

Разработка информационного обеспечения АСК "Газ ЧС" осуществлялась с использованием общи принципов создания информационного обеспечения для отраслевых подсистем РСЧС. При этом особенности газовой отрасли, в части промышленной безопасности, учитывались при разработке структуры и состава информационных блоков АСК "Газ ЧС".

Информационное обеспечение АСК "Газ ЧС" включает три блока.

В состав справочно-информационного блока входят:

комплекс баз данных по авариям, имевшим место на объектах газовой отрасли, по техническим и конструктивным характеристикам этих объектов;

база данных по паспортам промышленной безопасности объектов РАО "Газпром", в которых содержатся сведения о самом предприятии, природно-климатическая характеристика района расположения предприятия, информация о расположенных рядом объектах других отраслей, сведения о возможных нежелательных и опасных ситуациях, которые могут возникнуть при изменении установленных режимов или нарушении нормального функционирования системы, характеристика возможных способов вредных воздействий предприятия или отдельных видов его оборудования на человека, технические и природные системы; характеристика типовых опасных зон на предприятии и сведения о возможности возникновения в этих зонах опасных явлений; характеристика сырья, а также используемых материальных и технических ресурсов;

сведения о возможности и условиях реализации опасных явлений, обусловленных наличием упомянутых ресурсов, и т.д.;

база данных нормативно-справочной информации по проектированию и строительству объектов РАО "Газпром", е которой в формализованном виде хранится перечень и краткое содержание государственных нормативов по проектированию и строительству объектов газовой промышленности, отраслевых норм и правил по сооружению и эксплуатации объектов, а также инструкций по проведению на объектах отрасли различных исследований;

картографическая база данных по размещению промышленных объектов и аварийно-спасательных служб РАО "Газпром", где наряду с традиционными слоями, содержащими информацию о рельефе, населенных пунктах, дорогах и т.п., включаются специальные слои, описывающие сбъекты газовой промышленности, координаты мест дислокации аварийно-спасательных служб и мест аварий, дополняемые информацией об основных технических и технологических характеристиках объектов отрасли;

база текстовых данных с отчетами о проведении работ по ликвидации аварий и их последствий на объектах РАО "Газпром", в которой содержатся сведения о масштабах аварии, о методах и средствах, примененных для ее ликвидации, о задействованных на ликвидации аварий силач и средствах, понесенных убытках и метеоусловиях во время ведения работ;

база данных о наличии и размещении сил и средстг, имеющихся в FAQ "Газпром" для.ликвидации аварий, где приводятся данные о месторасположении звзрийно-спасательных служб, видах аварий, для ликвидации которых могут эти службы использоваться, сведения об их оснащенности, профессиональном составе и другие сведения.

Источника!,in информации для справочно-кнформационного блока яеляются Управление газового надзора России, фирма "Газобезопасность", Центральное производственно-диспетчерское управление, функциональные управления и службы РАО "Газпром".

Информационное обеспечение блока решения формализованных задач содержит исходные данные, необходимые для работы комплексов прикладных программ, включающих:

комплекс программ для расчетов физико-химических процессов, происходящих при авариях;

комплекс программ, моделирующих различные сценарии аварий и

резвычайных ситуаций;

комплекс программ по оценке возможных последствий от воздейс-вия различных факторов при авариях и чрезвычайных ситуациях.

Информационное обеспечение блока III включает специальную ин-юрмацию (базу знаний), обеспечивающую работу экспертов по выработке рекомендаций, направленных на предупреждение и ликвидацию шарийных ситуаций и аварий.

Таким образом, в блоке III выделяется два типа задач: задачи ю предупреждению аварийных ситуаций и задачи по ликвидации ава->ийных ситуаций и аварий. При этом каждый тип включает несколько габоров задач, отражающих особенности каждой подотрасли газовой громышленности (для бурения скважин, добычи газа, переработки raja, транспортировки газа и т.д.).

Функционирование АСК "Газ ЧС" в части информационного обеспе-шния организуется следующим образом.

Исходя из конкретной задачи в транзитной области организуется забочая база данных, которая включает необходимый набор справочных i информационных данных об аварийном объекте, результаты расчетов, юлученных в блоке II , и другую информацию, формирующую "образ" аварии.

Вся эта информация используется в блоке III для выработки экспертом возможных вариантов управляющих воздействий, обеспечива-ощих предотвращение или ликвидацию аварийной ситуации (аварии).

Все варианты решений заносятся в "архив" для пополнения базы знаний.

В ходе проведения исследований у эксперта могут сформироваться предложения по изменению структуры отдельных баз данных, по их расширению, по дополнению состава формализованных задач и другие предложения, направленные на совершенствование АСК "Газ ЧС" и расширение его возможностей. Эти предложения поступают в накопитель, предусмотренный в составе блока III. Администратор системы периодически анализирует предложения, содержащиеся в накопителе, и принимает решение о соответствующей корректировке программного и информационного обеспечений АСК "Газ ЧС".

Так как АСК "Газ ЧС" ориентирован, в первую очередь, на-пользователей, не владеющих навыками программирования, то взаимодействие пользователя с комплексом осуществляется на основе диалога с использованием "Форм запросов и ответов", шаблонов, меню.

Все формируемые в блоке рекомендации доводятся до сведени подведомственных предприятий с целью реализации этих рекоменда ции.

Опыт работы по созданию АСК "Газ ЧС" показал, что разработк информационного обеспечения, в части баз данных, целесообразно на чинать с баз данных по авариям, техническим и эксплуатационным ха рактеристикам объектов отрасли. Имея только этот комплекс баз дан ных, можно получить информацию о состоянии дел с промышленной бе зопасностыо в отрасли и на ее объектах.

Разработанный комплекс баз данных содержит информацию об ава риях, которые имели место в прошлом на объектах.,транспорта газа, также технические и эксплуатационные характеристики газопроводов.

Данные по авариям взяты из актов расследования аварий, йоте рые более достоверно и более полно отражают все происшедшие собь тия. Структура баз данных обуславливалась потребностями пользова теля (запросами). В качестве примера можно привести следующие зал росы - количество аварий за последние 10 лет на конкретном объект - по видам аварий; количество аварий с жертвами и пострадавшим как среди обслуживающего-'персонала, так и среди проживающего вбли зи объекта населения; список регионов, в которых происходили ава рии, проранжированный по количеству аварий; количество аварий имевших место на конкретном объекте (по видам аварий); перечен объектов, не прекративших функционирование в результате аварии влияние места изготовления (предприятие) элемента объекта на воа никновение аварии.

Структура базы данных по авариям включает 32 атрибута и со держит информацию следующих видов:

вид аварии (взрыв, пожар и т.п.); режим работы объекта перед ава рией (эксплуатация, испытания, опытная эксплуатация и т.п.); дат аварии (число, месяц, год); "адрес" аварии (лин.часть. КС.всп.оборуд., км, пикет, переход и т.п.); характеристика объек та (год пуска объекта, проектировщик,укладка и т.д.); условия экс плуатации узла (характер местности,геологические условия грунта т.п.); характеристика элемента-источника аварии (наименование эле мента, завод-изготовитель, материал и т.п.); характеристика авари (характер разрушения, причина); последствия аварии (размеры котле вана, зо1$ы термического поражения, разлет осколков и т.п.). В нас тоящее время база данных по авариям, имевшим место на газопровода

1С _

Л. и»

оссии, сформирована. В дальнейшем поддержание ее в актуальном остоянии обеспечивается путем внесения записей о новых авариях.

Информация по техническим и конструктивным характеристикам агистральных газопроводов, закладываемая в базу данных, включает: аименование газопровода; количество ниток; конструктивную харак-еристику газопровода по ниткам (Ьсновная, отвод, марка стали руб, завод-изготовитель и т.д.); наименование эксплуатирующей ор-анизации (ПО,ЛПУ); наименование организации проектировщика; год ;вода в эксплуатацию (по ниткам); технические характеристики по [иткам газопровода (диаметр, давление, производительность и т.д.); [етод укладки (подземная, наземная и т.д.); глубину заложения (при годземной прокладке); категорию трассы газопровода (равнина, пус-,'ыня, болото, ММП и т.д.); тип изоляции (резина, битум, лента и ¡р.); конструкция изоляции (кол-во слоев, обработка и, т.д.); ха-зактеристику электрохимзащиты (наличие, вид, место подключения); характеристику компрессорных станций (наименование КС, км трассы в песте подключения КС, вид агрегатов, которыми оснащены КС, число агрегатов, мощность агрегатов и производительность КС,давление 1агнетания); наличие на трассе различных преград (реки, переходы 1ерез авто- и железные дороги и др.).

При разработке базы данных предпочтение отдано реляционной модели.

Для удобства пользователей информация по авариям, техническим и эксплуатационным характеристикам объектов представлена на цифровых электронных картах. При этом места возникновения аварий, трассы газопроводов, точечных .и площадных объектов РАО "Газпром" имеют точную координатную привязку и отображаются на географических картах специальными условными значками. Пользователь на карте выбирает необходимый ему объект и в диалоговом режиме получает всю необходимую для работы информацию, включая технологические схемы,тексты актов расследования аварий и другую текстовую и графическую информацию.

В третьей главе дан пример использования созданного информационного обеспечения для решения одной из важнейших задач управления технологическим риском - сравнительной оценки потенциальной опасности для газопроводов Западной Сибири.

Эксплуатируемые в РАО 'Тазпром" газопроводы отличзются существенным разнообразием по диаметрам,условиям прокладки и эксплу-

атации,техническим характеристикам,географо-климатическим условия: размещения и многим другим параметрам. Все это затрудняет оцени: степени технологического риска при эксплуатации газопроводов. Од нако, сравнительные оценки потенциальной опасности газопроводов : их участков позволяют выявить на качественном уровне наиболе опасные участки газопроводов.

В диссертации оценка сравнительной потенциальной опасност: участков газопровода проводилась на основе балльных оценок. Мето дика балльных оценок ранее бцла разработана автором с использова нием подходов, предложенных американской фирмой The Dow Chemica Company. В используемой методике сравнительную потенциальную опасность участков газопроводов определяют путем оценки величины индекса безопасности газопровода (ИБГ).

Суть методики заключается в следующем. Анализируемый трубоп ровод разбивают на отдельные участки и для каждого участка рассчитывается численное значение ИБГ. Индекс безопасности по существ; представляет собой результирующую величину,отражающую степень влияния конкретных факторов на аварийность каждого выделенного участка газопровода и меру его опасности.

Чтобы учесть влияние отдельных факторов на уровень опасности каждый участок оценивают по нескольким промежуточным индексам.Эт: индексы соответствуют категориям причин,наиболее часто вызывающи: аварии на газопроводах. Перечень причин и соответствующие им индексы определяются на основании анализа статистики аварийности га зопроводов.

Выполненный анализ аварийности газопроводов показал,что и: Есего многообразия причин,вызывающих аварии, основными являютс: три - брак строительно-монтажных работ,коррозия металла труб и ме ханлческие повреждения (деятельность третьих лиц). Исходя из это го, оценку ИБГ целесообразно проводить по трем промежуточным индексам, соответствующим трем указанным категориям причин возможноп разрушения газопровода:

Fi - индекс,учитывающий влияние коррозионных процессов а разрушение газопровода;

Fj - индекс,учитывающий влияние качества строительно-монтажных забот на аварийность газопроводов;

F3 - индекс,учитывающий влияние третьих лиц на аварийност: газопроводов (механические повреждения).

По каждой категории причин все участки трубопровода оценивается некоторым численным значением соответствующего индекса, которое определяется путем анализа особенностей строительства и экс-шуатации участков трубопровода и окружающей его среды (усугубляющих неуправляемых факторов), а также практики эксплуатации и тех-гаческого обслуживания трубопровода (предупредительных контрмер). Затем значения промежуточных индексов суммируются. Частное от де-1ения полученной суммы на значение коэффициента В1 .который представляет собой меру потенциальных последствий разрыва газопровода, ?ает значение ИЕГ для рассматриваемого участка (II): п

II - ( Е Fi.i ) /В1 , 0=1

где: 1х - индекс безопасности 1-го участка газопровода;

1 - номер участка газопровода, 1 = 1,2,...,т;

¡ч, ^ - 5-ый промежуточный индекс;

0 - номер промежуточного индекса, о = 1,2,____,п;

В1 - коэффициент потенциальной опасности разрыва газо-1ровода для 1-го участка; способ определения В! дан ниже.

Численные значения промежуточных индексов оцениваются исходя 13 значений факторов,непосредственно обуславливающих возможность возникновения аварии по той или иной причине.Перечень факторов, подлежащих учету, и их численные значения устанавливаются экс-тертно на основе анализа аварийной статистики и особенностей функционирования и эксплуатации газопроводов.Для каждого фактора определяется набор возможных состояний, и каждому состоянию ставится в соответствие некоторое числовое значение.При этом,чем выше возмож-юсть реализации аварии,обуславливаемой данным состоянием фактора, тем выше присваиваемое числовое значение.

Таким образом,для каждого промежуточного индекса (Р^) опреде-ияется перечень факторов и соответствующих им числовых значений таффициентов 1).характеризующих состояние каждого фактора в пределах каждого рассматриваемого участка газопровода. Сумма коэффициентов дает числовое значение промежуточного индекса.

=( Е )/1 , 1=1

где:Г] - ]-ый промежуточный индекс;

3 - номер промежуточного индекса 3=1,2,____,п;

Гз. 1 - показатель .характеризующий состояние 1-го фак тора на рассматриваемом участке газопровода;

1 - номер фактора, 1 = 1,2,...,1..

При определении Г1 учитывались следующие факторы: срок эксплуатации газопровода, марка стали трубы, расстояние от КС, наличие рядом с газопроводом крупных металлических сооружений, коррозионная активность грунтов, вид изоляции, вид электрохимзащиты,

Учитываемые факторы при определении тип сварки стыков газопроводов, диаметр газопровода, срок эксплуатации газопровода климатические условия в зоне прокладки газопровода, условия строительства газопровода, наличие зон многолетнемерзлых пород (ММП).

Учитываемые факторы при определении Рз: глубина заложения газопровода, хозяйственная деятельность в зоне газопровода, частот« патрулирования трассы газопровода, состояние полосы отвода, наличие переходов через преграды (здесь учитываются число и виды переходов) .

Сумма промежуточных ,индексов позволяет оценить сравнительны! аварийный потенциал соответствующего участка газопровода. Кром< того необходимо учитывать последствия возможных аварий . Порядо! определения величины 61, которая интегрально характеризует последствия, следующий:

Р

В1- (Е Ьщ )/р , к=1

где: Ь^к - коэффициент,характеризующий состояние к-го фактор; на рассматриваемом участке газопровода;

к - номер фактора, к=1,2,...,р.

При определении В^ учитывались такие факторы, как рабочее давление, диаметр газопровода, количество аварий на участке зг последние 10 лет, плотность населения в районах,прилегающих к газопроводу, наличие переходов через преграды.

С помощью описанной методики проведена сравнительная оценк: потенциальной опасности (определение величины ИБГ) для следующю газопроводов: Игрим - Серов, СРТО (северные районы Тюменской области) - Урал, Уренгой - Новопсков, Уренгой - Петровск. Основные результаты такси оценки представлены в таблице 1.

В заключении сформулированы основные результаты работы и вы-

Таблица 1

Основные результаты определения КВТ для газопроводов Западной СиОири

N участка Уренгой - Петровен Уренгой - Нивошяшв СРП) - Урал Игрш - Серов

п с 1-1 В НЕТ п 3-1 В КЕТ п Е Р1 3-1 В НЕТ п £ гл 3-1 В НЕТ

1 15.8 4.8 3.29 15.8 4.8 3.29 14.4 4.8 3.0 15.3 4.4 3.5

2 16.8 4.6 3.65 1В.8 4.6 3.65 14.7 4.8 3.06 14.1 4.8 2.9

3 18.8 4.4 3.82 18.8 4.4 3.81 14.3 Б.4 2.8 15.9 4.4 3.6

4 16.7 4.8 3.48 16.7 4.8 3.48 14.5 4.8 3.02 16.5 3.8 4.3

5 18.5 4.6 3.59 16.5 4.6 3.59 14.3 4.8 2.97 16.9 4.4 3.8

6 15.4 4.6 3.34 14.9 4.6 3.23 14.5 4.8 3.02 19.5 3.8 5.1

7 16.8 4.8 3.5 16.8 4.8 3.5 14.2 4.8 2.95 18.1 4.4 3.7

'8 16.8 4.6 3.65 16.8 4.6 3.65 14.7 4.8 3.06 18.4 3.8 4.8

9 16.5 4.4 3.75 15.0 4.4 3.40 15.2 4.8 3.2 19.0 3.8 5.0

10 15.4 4.8 3.21 15.8 4.8 3.29 13.0 4.8 2.7 17.2 4.4 3.9

11 15.8 4.3 3.29 16.8 4.6 3.85 14.3 5.8 2.55 19.5 5.0 3.8

12 15.5 4.6 3.37 15.1 5.2 2.90 14.6 4.8 3.04 14.5 6.0 2.4

13 17.7 4.8 3.69 16.1 4.8 3.35 13.85 5.4 2.56 15.6 4.4 3.5

14 17.7 4.6 3.85 17.1 4.6 3.71 18.0 4.6 3.5 19.2 5.8 3.3

15 16.8 4.4 3.82 16.2 4.4 3.68 14.0 5.4 2.69 19.2 4.4 4.3

16 15.6 4.4 3.52 15.5 4.4 3.52 15.35 5.4 2.8 19.6 4.4 4.5

17 16.8 4.6 3.65 16.8 4.6 3.85 15.3 4.8 3.2 20.8 6.6 3.3

18 18.5 4.6 3.59 18.Б 4.6 3.59 18.2 4.8 3.4

19 15.8 6.6 2.39 15.8 4.8 3.29 12.8 4.8 2.67

20 16.8 4.3 3.9 16.8 4.6 3.65 17.7 4.8 3.7

21 17.7 4.4 4.02 17.7 4.4 4.02 15.9 4.8 3.3

22 15.5 4.8 3.23 16.5 4.8 3.43 21.1 5.4 3.9

23 16.8 4.6 3.65 15.8 4.7 3.38 20.5 5.4 3.8

24 15.1 5.4 2.79 14.6 4.6 3.17 18.4 4.8 3.8

25 16.7 5.3 3.15 19.1 5.6 3.18 19.4 6.0 3.2

26 15.9 6.0 2.65 19.0 6.4 2.96 17.8 6.4 2.7

27 16.6 5.2 3.19 17.8 б.г 3.42 19.0 6.4 2.9

28 19.9 5.4 3.68 19.0 5.0 3.80 19.1 5.4 3.5

29 18.5 5.4 3.4 16.0 5.4 2.96 19.4 4.8 4.0

30 20.1 5.2 3.86 16.6 5.2 3.19 19.6 4.8 4.9

31 18.5 5.5 3.86 17.5 5.4 3.28

32 18.7 7.0 2.67 16.6 7.0 2.37

33 21.1 5.4 3.9 17.5 5.4 3.24

34 20.1 5.2 3.86 18.0 5.3 3.39

среднее значен. 17.05 4.^96 3.43 18.64 4.87 3.42 18.14 5.07 3.18 17.6 4.4 3.9

делены те направления научных исследований, которые необходимы дл; развития и совершенствования информационного обеспечения задач управления технологическим риском в общем для технических систем I для газовой отрасли, в частности.

В диссертационной работе:

1. Сформулированы основные методические принципы создания информационного обеспечения для отраслевой подсистемы предупреждена и действий в чрезвычайных ситуациях и на их основе, с учетом особенностей газовой отрасли, была разработана структурная схема информационного обеспечения подсистемы "Газ ЧС". Разработают структурная схема содержит набор элементов, _ позволяющих решатз большой круг задач управления технологическим риском на объекта) газовой отрасли, а также обеспечивает выдачу различной справочно! информации по запросам пользователей.

2. Создан комплекс баз данных по авариям, техническим и эксплуатационным характеристикам объектов магистрального транспорт; газа с использованием геоинформационных технологий.

3. Показана возможность' использования созданной базы данныз для решения одной из задДч управления технологическим риском - определения индексов безопасности газопроводов. Индекс безопасноси определялся для четырех магистральных газопроводов Западной Сибири: Игрим-Серов, Уренгой-Ноеопсков, Уренгой-Петровск, СРТО-Урал. Полученные результаты выявили потенциально опасные места на указанных газопроводах, на которые необходимо обратить внимание прз их эксплуатации, капитальном ремонте и реконструкции.

Предложенные методические принципы, на основе которых был! разработано информационное обеспечение подсистемы "Газ ЧС", позволяют расширять его и совершенствовавать. Возможными направлениям] совершенствования информационного обеспечения подсистемы "Газ ЧС являются: повышение гибкости и способности быстро адаптироваться ] появлению новых задач, увеличение скорости обмена информацией, организация более эффективного управления информационными потоками расширение картографической Сазы данных, создание новых интерфейсов пользователей.

Значение работы выходит за рамки газовой отрасли, т.к. основные разработанные в ней методические положения, связанные с созданием информационного обеспечения задач управления технологически риском, могут быть использованы для разных технических систем и

том числе, в отраслях энергетики.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публика-

иях:

1. Еникеева С.М., Семякин Б.Н. Концепция организации базы энных по авариям на объектах газовой промышленности // Сб.:Соци-льно-экономические и экологические аспекты анализа риска., СЭИ СО АН, 1993, с.50-53.

2. РабчукВ.И., Ракитина Г.С., Семякин Б.Н. Методология оцени риска потенциально опасных объектов газовой промышленности // 5.¡Социально-экономические и экологические аспекты анализа риса., СЭИ СО РАН, 1993, с.114-117.

'3. Семякин Б.Н. Новый подход к анализу аварийности магист-зльных газопроводов РАО "Газпром" // Доклад на втором'заседании эждународного семинара "Риск и страхование" (в печати)..

4. Семякин Б.Н. Сравнительная оценка уровня технологического иска для магистральных газопроводов // Доклад на 66 заседании се-инара по теме "Надежность и безопасность стареющих энергосистем нергетики" ( в печати).