油气管道第三方破坏预测定位、报警方法、设备及存储介质与流程

本发明属于油气管道危险预测，特别涉及一种油气管道第三方破坏预测定位、报警方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、管道第三方破坏分为意外损坏与故意损坏两种情况，海外管道沿线的国家或地区有着复杂的文化、局势和地缘政治背景，易受沿线国际形势影响，管道易遭受故意第三方损害。如何有效的进行油气管道恐怖袭击损失概率评估与预测定位报警，是目前至关重要的问题。

2、公开号为cn116066754a的专利中提出了一种油气管道信息物理安全智能化风险辨识方法，通过构建油气管道系统对应的系统模型；预测信息安全威胁系统运行时可能产生的事故、以及对应的处理策略。该方法虽然可以提高油气管道系统应对信息安全威胁的能力，但其仍无法合理预测油气管道遭第三方破坏的概率。

3、管道泄漏失效概率是管道定量风险评价核心，其计算方法主要包括：定性方法、半定量方法和定量方法。其中，定量方法包括事故树、事件树、贝叶斯网络等等，以历史失效数据为依据，尽量避免主观因素影响，虽然上述方法都有着本身的优势，但是恐怖袭击事件的发生不具备因果关系，无法将其绘制事故树、事件树以及贝叶斯网络，而且事故树、事件树以及贝叶斯网络中基本事件的概率选取是具有无法避免的主观因素影响，且预测定位报警精确性低。

技术实现思路

1、针对海外油气管道第三方破坏预测定位报警中损失概率评估主观因素影响大、预测定位报警精确性低的问题，第一方面，本发明提出了一种油气管道第三方破坏预测定位方法，包括以下步骤：

2、以油气管道站场为节点，管道线路为边建立油气管道运输网络；

3、引入社会风险百分比确定油气管道运输网络中每个节点的目标值，并确定每个节点遇到恐怖袭击恐怖袭击未被工厂安保阻止概率；

4、基于节点的目标值和恐怖袭击未被工厂安保阻止概率建立恐怖袭击目标损失概率模型和期望损失模型；

5、引入安全余量计算油气管道运输网络的最优袭击资源和最优防御资源；

6、基于所述最优袭击资源和最优防御资源利用所述恐怖袭击目标损失概率模型预测油气管道运输网络中各节点的恐怖袭击损失概率。

7、进一步地，确定所述油气管道运输网络中每个节点的目标值包括以下步骤：

8、确定每个节点的度，以每个节点的度的数值表征该节点的重要度；

9、确定每个节点的社会风险百分比，根据每个节点的社会风险百分比和该节点的重要度确定节点的第二重要度；

10、根据节点的第二重要度的大小确定相应节点的目标值。

11、进一步地，所述节点的度为油气管道运输网络中的某节点直接与其他节点相连的节点个数。

12、进一步地，所述确定每个节点的社会风险百分比，根据每个节点的社会风险百分比和该节点的重要度确定节点的第二重要度包括以下步骤：

13、确定每个节点的社会风险值和所有节点的总体社会风险值；

14、根据每个节点的社会风险值与所有节点的总体社会风险值的比值确定每个节点的社会风险百分比；

15、将每个节点的社会风险百分比与该节点的重要度相乘得到该节点的第二重要度。

16、进一步地，所述根据节点的第二重要度的大小确定相应节点的目标值包括以下步骤：

17、将每个节点按照第二重要度的大小进行降序排序，并根据节点的第二重要度的大小对应赋予每个节点相应的目标值；

18、根据节点的最大目标值、节点的最小目标值以及节点个数确定相邻节点目标值比值；

19、根据相邻节点目标值比值和节点的最大目标值确定节点的目标值。

20、进一步地，确定相邻节点目标值比值的计算公式如下：

21、

22、其中，β为相邻节点目标值比值；vmax为节点的最大目标值；vmin为节点的最小目标值；n为节点个数；

23、根据相邻节点目标值比值和节点的最大目标值确定节点的目标值的计算公式如下：

24、vi＝vmaxβi-n(i＝1,...n)

25、其中，vi表示排序后的第i个节点的目标值，i为排序后的第i个节点。

26、进一步地，每个节点遇到恐怖袭击恐怖袭击未被工厂安保阻止概率的计算公式如下：

27、

28、式中，p_nd_i为节点i遇到恐怖袭击未被工厂安保阻止概率；sall为以节点i的边界分别向东西南北四个方向延伸1百里所围成的面积；sc为以节点i的边界分别向东西南北四个方向延伸1公里所围成的面积中可以被节点i摄像头覆盖的面积；number_i为安保人员的数量；pperson_i为节点i安保人员抵御恐怖袭击的能力。

29、进一步地，所述建立恐怖袭击目标损失概率模型包括以下步骤：

30、对恐怖袭击目标损失概率模型做出设定；

31、基于设定的内容确定袭击方针对节点发动袭击所分配的袭击资源和防御方针对该节点防御袭击所分配的防御资源；

32、根据该节点的恐怖袭击未被工厂安保阻止概率、发动袭击所分配的袭击资源、防御袭击所分配的防御资源以及节点的目标值建立恐怖袭击目标损失概率模型。

33、进一步地，所述设定包括：

34、恐怖分子的袭击对象仅限于油气管道运输网络中的节点；

35、使用节点的目标值表示节点价值；

36、恐怖分子对各个分散的节点分配袭击资源发动恐怖袭击。

37、进一步地，所述恐怖袭击目标损失概率模型如下：

38、

39、其中，p(vi,ai,di)_new为恐怖袭击节点i的目标损失概率；ai为袭击方针对节点i发动袭击所分配的袭击资源；di为防御方针对节点i防御袭击所分配的防御资源；vi为节点i的目标值；p_nd_i为节点i遇到恐怖袭击未被工厂安保阻止概率。

40、进一步地，所述期望损失模型如下：

41、

42、其中，eli为节点i的恐怖袭击防御方的期望损失；p(vi,ai,di)_new_为恐怖袭击节点i的目标损失概率；ai为袭击方针对节点i发动袭击所分配的袭击资源；di为防御方针对节点i防御袭击所分配的防御资源；vi为节点i的目标值，i为排序后的第i个节点。

43、进一步地，所述袭击方的最优袭击资源的计算公式如下：

44、

45、其中，a0(v,d)-new为最优袭击资源；m为安全余量；v为目标值；d为防御资源；

46、所述防御方的最优防御资源的计算公式如下：

47、

48、其中，d0_new为最优防御资源；v为目标值；el为平衡期望损失；m为安全余量。

49、进一步地，所述最优袭击资源和最优防御资源按以下步骤确定：

50、s1：分别确定某节点袭击方的期望损失赋初值和防御方的防御资源赋初值；

51、s2：利用期望损失赋初值、防御资源赋初值与目标值计算出该节点的袭击资源；

52、s3：基于计算出的该节点的袭击资源计算该节点的防御资源；

53、s4：判断计算出的节点的防御资源与当前节点的防御资源是否相等，若相等，则执行步骤s5；若不相等，则返回s1对节点防御资源重新赋初值，并重复计算该节点的袭击资源和防御资源，直到当前节点的防御资源与计算出的节点的防御资源相等；

54、s5：当每个节点的防御资源与计算出的节点的防御资源都相等时，将各个节点的防御资源汇总计算总的防御资源，并判断计算出的总的防御资源是否与总的防御资源相等，若不相等，则返回s1对期望损失重新赋初值，重复s1-s5的步骤，直至计算出的总的防御资源等于总的防御资源；

55、s6：不断重复上述s1-s5迭代过程，直到袭击方不断调整袭击资源使得防御方无论怎样调整防御资源，各个节点的期望损失都相等时，得到平衡期望损失，此时对应的袭击资源和防御资源为最优袭击资源和最优防御资源。

56、进一步地，确定针对某节点袭击方的期望损失赋初值包括以下步骤：

57、利用所述期望损失模型确定节点的期望损失范围；

58、基于节点的期望损失的最大值和期望损失的最小值确定节点的期望损失赋初值；

59、所述期望损失赋初值按以下公式确定：

60、el＝min_el+(max_el-min_el)×r1

61、其中，el为期望损失赋初值，min_el为期望损失的最小值；max_el为期望损失的最大值；r1为(0,1)之间的随机数。

62、进一步地，所述防御资源赋初值按以下公式确定：

63、

64、其中，为节点i的防御资源的最小值；为节点i的防御资源di的最大值；r2为(0,1)之间的随机数。

65、第二方面，本发明提出了一种油气管道遭第三方破坏的报警方法，包括：

66、利用所述的油气管道第三方破坏预测定位方法确定油气管道运输网络中各节点的恐怖袭击损失概率；

67、基于所述恐怖袭击目标损失概率确定各节点的风险等级并制定对应的报警措施。

68、进一步地，所述基于所述恐怖袭击目标损失概率确定各节点的风险等级并制定对应的报警措施包括：

69、当所述恐怖袭击目标损失概率小于等于第一设定值时，恐怖袭击风险等级为低风险，不采取安全改进措施；

70、当所述恐怖袭击目标损失概率大于第一设定值小于等于第二设定值时，恐怖袭击风险等级为一般风险，确认安保力量运转遵守既定程序；

71、当所述恐怖袭击目标损失概率大于第二设定值小于等于第三设定值时，恐怖袭击风险等级为重大风险，增加工程或管理措施降低风险等级；

72、当所述恐怖袭击目标损失概率大于第三设定值时，恐怖袭击风险等级为严重风险，在规定的时段内，采取工程或管理措施降低风险等级。

73、第三方面，本发明提出了一种油气管道第三方破坏预测定位系统，包括：

74、运输网络建立单元，用于以油气管道站场为节点，管道线路为边建立油气管道运输网络；

75、模型参数确定单元，用于引入社会风险百分比确定油气管道运输网络中每个节点的目标值，并确定每个节点遇到恐怖袭击恐怖袭击未被工厂安保阻止概率；

76、模型建立单元，用于基于节点的目标值和恐怖袭击未被工厂安保阻止概率建立恐怖袭击目标损失概率模型和期望损失模型；

77、最优资源计算单元，用于引入安全余量计算油气管道运输网络的最优袭击资源和最优防御资源；

78、恐怖袭击损失概率预测单元，用于基于所述最优袭击资源和最优防御资源利用所述恐怖袭击目标损失概率模型预测油气管道运输网络中各节点的恐怖袭击损失概率。

79、进一步地，所述恐怖袭击目标损失概率模型如下：

80、

81、其中，p(vi,ai,di)_new为恐怖袭击节点i的目标损失概率；ai为袭击方针对节点i发动袭击所分配的袭击资源；di为防御方针对节点i防御袭击所分配的防御资源；vi为节点i的目标值；p_nd_i为节点i遇到恐怖袭击未被工厂安保阻止概率。

82、第四方面，本发明提出了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；

83、存储器，存储有计算机程序；

84、处理器，用于执行存储器所存储的程序时，实现所述的油气管道第三方破坏预测定位方法。

85、第五方面，本发明提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被运行时，执行所述的油气管道第三方破坏预测定位方法。

86、第六方面，本发明提出了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现所述的油气管道第三方破坏预测定位方法。

87、本发明的有益效果：

88、本发明提出的油气管道第三方破坏预测定位方法，包括建立油气管道运输网络、确定节点重要度及目标值、建立恐怖袭击目标损失概率模型、计算最优袭击资源及最优防御资源以及预测海外油气管道恐怖袭击损失概率等步骤；通过在节点的重要度的计算过程中引入社会风险值，以免在恐怖袭击中发生群死群伤事故的概率超过社会公众的可接受范围。另外在构建恐怖袭击目标损失概率模型时引入恐怖袭击未被工厂安保阻止概率、油气管道站场摄像头面积覆盖比与安保人员的数量及年龄等参数可以更加真实的反应各站场的损失概率，构建的模型更具真实性和可靠性。本发明还在最优袭击资源和最优防御资源的基础上添加了安全余量，可以更大化的估计最优袭击资源，在更加保守情况下进行最优防御资源的分配。上述方法可以准确的实现海外油气管道第三方破坏预测定位报警。

89、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。