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攻防策略下的燃气管道保护模型

2022-01-21

在实际工程建设活动中,不管是在设计还是施工环节均对燃气管道进行相应保护,并且把以脆弱性评估模型下的管道保护方法作为事前保护主体方案。故而,在对敏感性因素产生攻击行为时,我们主观上认为前期时保护人员就已经对管道采取了一定保护措施,攻击者以后采攻击、破坏敏感性因素。


采用G(N,E)表示燃气管网,N、E分别代表消耗节点,燃气运输管道,Eeee=…{120,,m}。和其相对应的,各条边的脆弱度可以表示成Cccc=…{120,,m}。


利用向量S表示当前运输管道的衔接状态,S=0时代表管道状态良好,S=1说明管道承受一定攻击并且已经断离或者抵达设计的脆弱度阈值。X与Y分别作为攻击向量,其中Xxxx=…{120,,m},Yyyy=…{120,,m},向量内元素是攻击/防守强度的比值。


燃气工程建设


式中:α、β分别为攻防结果的影响系数;θ为能抵达目的的最低攻击强度;m为竞争强度。


max()iyFY在这样的工况下,燃气管道保护规划模型:

 

燃气工程建设


式中:(0)YHSDX,为网络绩效;Exp(·)为期望值函数;M(·)为抽象化的绩效测量函数。


如果城市燃气管道主干线运行状态良好,但是整体上存在着一定催化性,处于比较脆弱与脆弱之间的管线长度在总长中占比高于50%,且脆弱度呈现出增高的曲线。为了达到事前管理控制,需要辨别脆弱度偏高管道管线,并研究相关的保护性策略。


具体是采用MATLABR2014a及BioinformaticToolbox工具箱对B管道的保护策略加以分析,具体是先对管道进行规范化处理,使其抽象化变成拓扑复杂结构,网络上带有箭头的线路表示的是天然气的输运方向,边缘上括号中的阿拉伯数字代表相应管线的标记,外部表示的是脆弱度。


研究一定资源条件下管道系统的最佳保护策略,进而使攻击行为对绩效的降低效果达到最低。具体分析时,为了能和工程实际更加贴切,可以自由进行攻击,但是对于承灾体来说,以上这些攻击应均等配置到各组件节点,故而在构建的攻击局势内,保护向量Y迭代次数最多是10次,共计存在着100个样本,模拟次数1是300,设定脆弱度阈值2.4。


经分析后发现,当有攻击行为作用在组件上时,在均等保护即自适应覆盖均等保护轻的状况下,拓扑网络的生存概率不会出现明显改变,而自适应保护策略则会丧失保护能力。


鉴于现有燃气管线脆弱性处于较低等级的实际情况,可以尝试采用适当的冗余路径进行保护,即尽可能地在网络的冗余路径上合理部署所有保护性资源。这样在遭受攻击时,就会快速把主要路径的输送压力配置到冗余路径上,不仅能提升燃气管道路径的生存概率,还能在较低的风险状态下实现对冗余路径的有效保护,进而能显著减轻关键管线的运输压力,使其运输过程的安全性、可靠性得到更大保障。


总之,燃气管线是现代城市内的一种关键的基础设施,在广大市民生活中发挥重要作用,其运行安全直接关系着国计民生。要以保护管线安全为宗旨对其脆弱性进行风险评判,建立出专门针对管道薄弱位置及风险隐患因素的风险机制分析途径。利用模糊综合评价模型分析燃气管道的特性,计算出管段的脆弱至及脆弱等级,希望能对攻击保护策略方案的编制提供一定参考,提升后期燃气管线项目的管理水平,为中国城市社会发展作出一定贡献。


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