基于GIS的城市燃气管网信息管理预警系统研究与开发

摘要

城市燃气管网是一个城市重要的基础设施，担负着能源输送的重要工作，随着城市的发展和建设，燃气已经成为人类社会中广泛应用的能源之一，燃气管网设施覆盖范围的不断延展，地下管网数量、密度不断增加，复杂性也越来越大，同时存在大量燃气管网新建和改造工程，城市建设中挖、埋燃气管线现象非常普遍，导致燃气管网事故频发，直接影响了人民生命、财产安全，因此构建一种有效、合理的安全保障体系，对预防燃气管线的突发性爆管事故、腐蚀泄露事故和管道的安全运行具有重要意义。
　　 在城市天然气输配管网安全预警方面，国内外已有不少学者在理论和方法对燃气管网事故安全预警进行了研究，本文在这些研究成果的基础上进一步对城市天然气管网风险预警和事故应急问题进行了研究。基于国内外的最新研究成果，结合燃气行业实际需求，本文将GIS引入城市天然气管网风险预警及事故应急处理中，采用数据库技术、ArcEngine、.Net编程技术开发出城市天然气生产信息管理预警系统，并应用于某市燃气公司进行实际验证。论文的主要研究内容和成果有:
　　 1.在天然气管网风险评价模型基础上，重点研究了燃气管网定量风险分析与燃气管网半定量风险分析。结合城市燃气管网物理拓扑结构，根据管道定量风险分析理论，对其各评价步骤中风险计算模型进行分析、改进、总结，并提出一种基于城市燃气管网网络模型的多管段作用下城市燃气管网定量风险技术思路;研究了英国学者Muhlbuer的管道评价方法，提出一种基于模糊数学的思想，结合风险指标的动态管理技术，采用综合指数评分确定管道风险等级的技术思路，从而实现了燃气管网半定量风险分析。
　　 2.基于事故应急处理模型及城市燃气管网风险分析模型，结合GIS，采用软件工程思想，设计了城市燃气管网信息管理预警系统的三层结构体系:数据层、逻辑层，应用层。数据层:包括基础地理数据、管网地理数据、设备台账数据等;逻辑层:包括管网定量、半定量风险分析模型，燃气扩散模型，事故应急处理模型等;应用层:包括查询、统计、风险分析评价、应急预案生成等。
　　 3.根据系统总体架构，基于.Net、SQL2008、ArcGIS Engine，编程实现系统的功能，能够进行灾害事故预测与自动报警、管网风险定级的计算、自动生成应急处理预案，对已发生事故做出科学分析与总结等。为城市燃气管网的安全管理、事故应急抢险提供数据和技术支持。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的与意义

1．3 国内外研究现状

1．4 研究内容

1．5 论文组织结构

第二章 管网GIS开发关键技术

2．1 GIS概述

2．1．1 GIS的基本概念、构成

2．1．2 GIS软件技术体系

2．2 管网空间信息数据存储研究

2．3 管网网络模型研究

2．4 系统开发技术研究

2．4．1 管网GIS开发方式

2．4．2 系统开发技术路线

第三章 风险评价方法

3．1 定量风险分析

3．1．1 管网定量风险

3．1．2 管线失效率

3．1．3 燃气有效释放速率

3．1．4 泄露质量计算

3．1．5 管线失效后果分析

3．2 半定量风险分析

3．2．1 肯特管道风险评价法

3．2．2 模糊数学

3．2．3 风险指标动态管理技术

3．2．4 风险矩阵

第四章 系统总体设计

4．1 系统需求分析

4．1．1 系统数据需求

4．1．2 系统功能需求

4．2 系统总体设计

4．3 系统模块设计

4．3．1 管网信息GIS子系统

4．3．2 管网设备台账管理子系统

4．3．3 管网风险预警子系统

4．3．4 城市天然气管网应急决策子系统

4．3．5 用户管理子系统

第五章 系统数据库设计

5．1 系统数据库总体设计

5．2 系统数据库构建

5．2．1 概念结构设计

5．2．2 数据分类

5．2．3 逻辑结构设计

第六章 系统实现

6．1 系统主界面

6．2 系统主要功能实现

6．2．1 管网空间信息管理与查询功能

6．2．2 数据管理功能

6．2．3 管网风险预警功能

6．2．4 管网应急决策功能

结论与展望

1．结论

2．存在不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文