DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 模糊粗糙集的相似度及生成 定义3X上模糊粗糙集组成的集合为 F R ( X ) ，如果映射 S M R : F R ( X ) × F R ( X ) → [ 0 ， 1 ] ， ∀ A = ( A L ， A U ) ， B = ( B L ， B U ) ， C = ( C L ， C U ) ∈ F R ( X ) 有： 1) 当 A = B 时， S M R [ ( A L ， A U ) ， ( B L ， B U ) ] = 1 。 2) S M R [ ( A L ， A U ) ， ( B L ， B U ) ] = S M R [ ( B L ， B U ) ， ( A L ， A U ) ] 。 3) 当 A ⊆ B ⊆ C 时 S M R [ ( A L ， A U ) ， ( C L ， C U ) ] ≤ S M R [ ( A L ， A U ) ， ( B L ， B U ) ] 。 则称 S M R 为 F R ( X ) 上的相似度函数， S M R [ ( A L ， A U ) ， ( B L ， B U ) ] 为A与B之间的相似度量。把 S M R [ ( A L ， A U ) ， ( B L ， B U ) ] 简记为 S M R ( A ， B ) 。 若修改(3)为：当 A ⊆ B ⊆ C 时， S M R ( A ， C ) ≤ S M R ( A ， B ) ∧ S M R ( B ， C ) ，则称 S M R 为 F R ( X ) 上的强相似度函数， S M R ( A ， B ) 为A与B之间的强相似度量。 映射 g : F R ( X ) → H 2 ( U ) ， g ( ( A L ， A U ) ) = A L × A U 。可证g为保序映射 [ 3 ]。因此就可由 ( H 2 ( U ) ， ⊆ ) 上的(强)包含度和(强)相似度生成 F R ( X ) 上的(强)包含度和(强)相似度。 定理4设 F R L = { A L | ( A L ， A U ) ∈ F R ( X ) } ， F R U = { A U | ( A L ， A U ) ∈ F R ( X ) } 。 D L ， D U 分别为 F R L ， F R U 上的(强)包含度， S M L ， S M U 分别为 F R L ， F R U 上的(强)相似度. 则1) S M R 1 ( A ， B ) = T S [ S M L ( A L ， B L ) ， S M U ( A U ， B U ) ] 是 ( F R ( X ) ， ⊆ ) 上的(强)相似度. 2) S M R 2 ( A ， B ) = ω 1 S M L ( A L ， B L ) + ω 2 S M U ( A U ， B U ) 是 ( F R ( X ) ， ⊆ ) 上的(强)相似度。其中 ω 1 + ω 2 = 1 ， ω 1 ≥ 0 ， ω 2 ≥ 0 。 证明略。 下面通过构造某些函数而不是利用三角模或者反三角馍，依据(强)包含度函数生成新的(强)相似度函数。 定理5记 F R ( X ) 上的(强)包含度函数为D， f : [ 0 ， 1 ] 2 → [ 0 ， 1 ] 为一个对称非减函数满足 f ( 1 ， 1 ) = 1 ，那么对 ∀ A ， B ∈ F R ( X ) ， S M ( A ， B ) = f ( D ( A / B ) ， D ( B / A ) ) 为A与B之间的(强)相似度量。 证：以强相似度为例证。 1) S M ( A ， B ) = f ( D ( A / B ) ， D ( B / A ) ) = f ( D ( B / A ) ， D ( A / B ) ) = S M ( B ， A ) 。 2) S M ( A ， A ) = f ( D ( A / A ) ， D ( A / A ) ) = f ( 1 ， 1 ) = 1 。 3) A ⊆ B ⊆ C ，则由f的非减性， S M ( A ， C ) = f ( D ( A / C ) ， D ( C / A ) ) = f ( D ( A / C ) ， 1 ) ≤ f ( D ( A / B ) ， 1 ) = f ( D ( A / B ) ， D ( B / A ) ) = S M ( A ， B ) 。 同理可证 S M ( A ， C ) ≤ S M ( B ， C ) 。故 S M ( A ， C ) ≤ S M ( B ， C ) ∧ S M ( A ， B ) 。 故 S M ( A ， B ) = f ( D ( A / B ) ， D ( B / A ) ) 为A与B之间的强相似度量。
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user: 摘要 在数学物理反问题中，全波形反演是一种高分辨率地震成像方法。然而，全波形反演目标函数的高度非线性和不适定性使其易陷入局部极值难题。针对全波形反演多局部极值问题，对非精确单调与非单调线搜索全局化策略进行对比研究，并基于线搜索全局化策略和牛顿算法建立全波形反演算法。针对牛顿法中需要求解大规模线性方程组难题，基于Lanczos对角化方法构建共轭梯度法近似求解牛顿方程，建立免矩阵计算的截断牛顿反演算法。为了进一步提高截断牛顿反演方法的计算效率，基于伴随法导出了一种快速计算矩阵与向量乘积的高效方法。基于Sigsbee标准测试模型进行数值模拟，数值结果表明，在不增加计算量的情况下，基于非单调线搜索的截断牛顿反演算法在收敛速度和计算效率方面优于基于单调线搜索的截断牛顿反演算法。
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user: 1. 引言 20世纪80年代，Lailly，Tarantola等 [ 1 ] [ 2 ] 分别提出了时间域地震波形反演方法，为全波形反演研究奠定了理论基础。全波形反演(Full Waveform Inversion，简写为FWI)能够充分利用地震波场的全部信息，极大地提高了地震成像的分辨率 [ 3 ]。FWI通过拟合模拟数据与观测数据，使得合成波场与观测数据残差达到最小。 经典FWI的目标函数定义为 f ( m ) = 1 2 ∑ s = 1 N s ‖ u s ( m ) − d s ‖ 2 2 . (1) 其中， ‖ ⋅ ‖ 2 表示 L 2 范数，m为反演参数(例如波速、介质密度等)， N s 为震源个数， d s 表示实际观测数据， u s ( m ) 为合成波场，且满足波动方程 A ( m ) u s = q s . (2) 其中， A ( m ) 为波动微分算子。因此，FWI问题为一个标准的偏微分方程(PDE)约束的优化问题。 考虑到FWI大规模计算难题，求解PDE约束的优化问题(1)通常基于梯度型优化方法，如基于一阶梯度信息的最速下降法、非共轭梯度法(NCG) [ 4 ]、基于曲率信息的拟牛顿法等 [ 5 ]。随着硬件计算能力的不断提高以及实际生产对复杂地质结构高分辨率成像的需求，基于二阶梯度信息的牛顿型方法尤其是截断牛顿法逐渐受到科研人员的重视 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]。相较于一阶梯度信息反演方法，牛顿型方法对于复杂介质模型(如，盐丘模型，高速度比模型等)和多次散射波场问题具有很好的重构能力，是一种理想的全波形反演方法。 在截断牛顿法求解过程中，为了降低方法对初值的依赖性，通常采用线搜索全局化策略来获取迭代步长。非精确单调线搜索和非单调线搜索是求解步长的理想方法。然而，FWI是一类高度非线性反演问题，目标函数(1)往往高度非线性且不适定，因此在采用单调线搜索获取步长时(目标函数值每一步迭代都单调下降) [ 9 ]，易使反演方法陷入局部极值，大大降低算法的计算效率。为了提高求解高度非线性优化问题的收敛速度，Grippo等人 [ 10 ] 在1986年提出了一种非单调线搜索框架，Hager等人在2004年进一步发展了非单调线搜索方法，该类线搜索在解决复杂问题时表现了优越的计算效率 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]。因此，基于非单调的线搜索方法求解FWI问题是一种合理选择。截断牛顿法求解FWI问题的另外一个挑战是求解大规模牛顿线性方程组，基于线性共轭梯度法(CG)近似求解牛顿方程的截断牛顿法(CG-NEWTON)已成为求解FWI问题的标准牛顿型方法。然而随着勘探难度的增大，传统线性CG法很难利用Hessian阵的负特征值的信息 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]，降低方法的计算效率。 本文首先回顾截断牛顿FWI反演方法，从理论上分析了单调与非单调线搜索方法各自的性质。其次，为了有效处理Hessian阵的负特征值难题，基于Lanczos对角化技术，给出了相应的截断牛顿反演方法(CG_NEWTON)。针对大规模计算，基于伴随法构建了一种高效计算Hessian阵与向量相乘的方法并基于消息传递接口(Message Passing Interface，简写为MPI)并行实现本文提出的算法。最后，基于Sigsbee模型 [ 17 ]，从数值角度验证本文提出方法的有效性，并对单调与非单调线搜索算法进行对比试验，以验证基于非单调线搜索方法的高效性。
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user: 3. 数值实验 本节基于频率域声波方程，选取Sigsbee 模型，在频率域进行速度参数反演，从数值计算角度验证提出的CG_NEWTON全波形反演方法的收敛性和可行性，并对比了单调线搜索算法和非单调线搜索算法，验证基于非单调线搜索在求解FWI问题上的优越性。 在频率域中，声波方程(2)的具体形式为 Δ u s + 4 π 2 h m 2 u s = q s ， (15) 其中， Δ 表示Laplace算子，h为频率，m表示声波在介质中的传播速度。为了高精度求解数值波动方程(15)，引入完全匹配层吸收边界条件(PML) [ 20 ]，采用高精度交错网格差分格式对该波动方程进行离散，并采用基于稀疏矩阵的并行LU分解求解所得的大规模线性方程组 [ 21 ] [ 22 ]。 Sigsbee模型 Sigsbee模型拥有复杂的盐丘形状，且顶部构造分界面存在着强烈的速度间断。由于高速盐丘与沉积物的高速度比以及沉积物的渐变结构，因此会有很强的多次散射波场，使得精确反演该模型比较困难。Sigsbee速度模型如图2所示，图2(a)为真实速度模型，图2(b)为初始速度模型，模型离散网格大小为411 × 164，空间采样步长为 Δ x = Δ z = 15   m 。97个震源和390个接收点均匀分布在模型上表面，震源类型为单位脉冲震源。初始模型采用光滑化真实模型而得。从图2中可以看出，初始速度模型未能包括真实速度模型的宏观构造。因此，初始模型的合成波场与观测数据在相位和走时信息存在明显差异，给反演方法带来了挑战。 图2. Sigsbee速度模型 图3. 目标函数变化曲线 在反演过程中，选取10个频率分别为2.5 Hz， 3.0 Hz， 4.0 Hz， 5.5 Hz， 7.0 Hz， 9.0 Hz， 10.5 Hz， 12.0 Hz， 15.0 Hz， 17.0 Hz。采用从低频到高频的反演策略，单调线搜索方法和非单调线搜索方法每个频率的最大迭代步数都为20步。频率为2.5 Hz时单调与非单调线搜索方法的收敛曲线(a)以及目标函数对于LU分解次数的变化曲线(b)如图3所示。图3表明基于非单调线搜索方法的CG_NEWTON全波形反演方法在收敛速度和计算效率方面优于单调线搜索的CG_NEWTON全波形反演方法。 对Sigsbee模型进行CG_NEWTON全波形反演，重构结果如图4所示，图4(a)为基于单调线搜索的重构结果，图4(b)为非单调线搜索反演重构结果。从图4中可以看出，单调与非单调线搜索都能很好重构出Sigsbee模型，说明本文提出的CG_NEWTON方法是有效的。 图4. 反演重构结果 为了显示非单调线搜索方法在计算效率方面的优势，对单调线搜索方法和非单调线搜索方法的迭代步数、LU分解次数、最后一个目标函数值与最初目标函数值的比值进行对比，见表1。从表中可知，非单调线搜索方法需要较少的LU分解次数。表1定量表明，相对于单调线搜索方法，非单线搜索方法具有较好的计算效率和重构分辨率。 Table 1 Comparison between monotone line search method and non-monotone line search method for Sigsbee model in iteration steps， LU decomposition times， f ( m k ) / f ( m 0 方法 总迭代步数 总LU分解次数 f ( m k ) / f ( m 0 ) 单调 200 1050 0.0045 非单调 200 1046 0.0043 表1. Sigsbee模型，单调线搜索和非单调线搜索方法迭代步数、LU分解次数、 f ( m k ) / f ( m 0 ) 对比
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user: 4. 结论 FWI反问题是非线性数学物理反问题，其高度非线性使得常规反演方法易陷入局部极值，很难获得高分辨率的反演结果。同时，大规模的计算资源需求给传统反演方法带来了挑战。本文基于线搜索全局化策略、Lanczos对角化方法建立了利用二阶梯度信息的快速CG_NEWTON反演方法。为了进一步提高算法的计算效率，基于伴随方法导出了一种高效计算Hessian阵与向量相乘的方法。基于Sigsbee高模型进行数值实验，数值结果表明基于单调线搜索与非单调线搜索均能有效重构高速度比的盐丘体，说明了CG_NEWTON方法能够充分利用多散射波场，提高重构分辨率；相对于单调线搜索方法，非单调线搜索方法在求解高度非线性FWI反问题时在收敛速度和计算效率方面更加优越。此外，本文给出的方法具有一般性，能适用于其它成像问题。
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user: 摘要 研究污水净化程度处理规律，改进静态模糊预测中因果聚类分析模糊特征的提供方式，建立新的模糊特征集，构造对应的正态模糊数预测模型；通过实例实测数据进行因果聚类分析，验证模型。
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user: 1. 引言 自1965年Zadeh [ 1 ] 定义了模糊集及运算法则，开辟出了信息不确定的模糊数据处理的方法，先后出现直觉模糊数 [ 2 ]、三角模糊数、梯形模糊数 [ 3 ] 型等不同的模糊信息量化的形式，并得到广泛研究。为避免隶属函数线性突变点本文选取正态模糊数 [ 4 ]，利用正态模糊数的期望与方差刻画模糊决策值。方欢 [ 5 ]，麻兴斌 [ 6 ] 分别对因果聚类分析进行研究，本文采用模糊聚类与模糊模式识别的方法对静态模糊预测中模糊特征集的提取进行改进，利用因素变量去推测预测值空间。
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user: 2. 备用知识 2.1. 正态模糊数 定义1 [ 4 ]： A ˜ = ( a ， σ 2 ) 为正态模糊数，其中， x ， a ∈ R ， σ > 0 。其隶属函数 A ˜ ( x ) = exp ( − ( x − a ) 2 σ 2 ) . 正态模糊数运算法则： 设 A ˜ = ( a ， σ a 2 ) ， B ˜ = ( b ， σ b 2 ) ，则 1) A ˜ + B ˜ = ( a + b ， σ a 2 + σ b 2 ) ；2) λ A ˜ = ( λ a ， λ 2 σ a 2 ) ， λ ∈ [ 0 ， 1 ] ；3) 1 A ˜ = ( 1 a ， 1 σ a 2 ) ，其中 a ≠ 0 。 2.2. 数据均值规格 特性指标矩阵U的第j列数据均值规格化 [ 7 ]，计算 σ 2 = 1 n ∑ i = 1 n ( u i j − u ¯ j ) 2 ， u ¯ j = 1 n ∑ i = 1 n u i j ， j = 1 ， 2 ， ⋯ ， m 作变换 u ′ i j = u i j σ j ， i = 1 ， 2 ， ⋯ ， n ; j = 1 ， 2 ， ⋯ ， m .
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user: 3. 静态模糊预测模型 模糊因果聚类 设有T期数据 w t = ( x t ， v t ) ， ( t = 1 ， 2 ， ⋯ ， T ) ，其 x t = ( x t 1 ， x t 2 ， ⋯ ， x t n ) ∈ X 1 × X 2 × ⋯ × X n v t ∈ V 。X为因素状态空间，V为预测空间。 数据矩阵为 W = ( w 1 w 2 ⋮ w T ) = ( x 1 v 1 x 2 v 2 ⋮ ⋮ x T v T ) = ( x 11 x 12 ⋯ x 1 n v 1 x 21 x 22 ⋯ x 2 n v 2 ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ ⋮ x T 1 x T 2 ⋯ x T n v T ) 利用夹角余弦法 r i j ( h ) = | x i ⋅ x j | ‖ x i ‖ ⋅ ‖ x j ‖ ， ‖ x i ‖ = ( ∑ k = 1 m x i k 2 ) 1 2 ，求得模糊相似矩阵 R ( h ) = ( r i j ( h ) ) T × T ，利用多目标综合决策法求出最优的模糊相似矩阵 R = ( r i j ) T × T ，根据置信区间选出最佳聚类 U 1 ， U 2 ， ⋯ ， U m 。
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user: 4. 新模糊特征提取 将 U i 向因素轴X投影，得 Y i = { x t : w t ∈ U i } ， i = 1 ， 2 ， ⋯ ， m 。对应 Y i 构造原因特征模糊集 A i ∈ F ( X ) 。 Y i = { x t 1 ， x t 2 ， ⋯ ， x t k } ，计算 Y i 的几何均值： x ¯ i = 1 k ∑ s = 1 k x t s ， x ¯ i = ( x ¯ i 1 ， x ¯ i 2 ， ⋯ ， x ¯ i n ) ， (1) δ i j p = 1 k ∑ s = 1 k ( x t s j − x ¯ i j ) p ， j = 1 ， 2 ， ⋯ ， n ， p ∈ N + . (2) 根据 x ¯ i 和 δ i j 构造 Y i 的模糊原因特征集 A i 。 A i ( x ) = ∑ j = 1 n α i exp { − 1 4 δ i j 2 ( x j − x ¯ i j ) 2 } ， (3) 其中 ( α 1 ， α 2 ， ⋯ ， α n ) 为一组给定的权重。 将 U i 向预测轴V投影，得 Z i = { v t : w t ∈ U i } ， i = 1 ， 2 ， ⋯ ， m 。对应 Z i 建立模糊数 r i ∈ R ˜ 。 Z i = { v t 1 ， v t 2 ， ⋯ ， v t k } ，计算 Z i 的几何均值: v ¯ i = 1 k ∑ j = 1 k v t j ， (4) δ i p = 1 k ∑ j = 1 k ( v t j − v i ) p . (5) (构造以 ( v i ， 2 δ i ) 为参数的正态模糊数 r i ( i = 1 ， 2 ， ⋯ ， m ) )。 综上得对应分类 { U 1 ， U 2 ， ⋯ ， U m } 的特征模型为 ( U 1 U 2 ⋯ U m A 1 A 2 ⋯ A m r 1 r 2 ⋯ r m ) 进行预测若已知第T期的因素状态，对 { U 1 ， U 2 ， ⋯ ， U m } 和 x t 应用 r i 选出相应特征数对应正态模糊数作为v的预测值。
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user: 6. 结论 基于因果聚类模糊预测采用夹角余弦法对数据进行回归分析，改进模糊特征集的提取方式获得模糊特征集规避了直接映射强线性；污水净化处理中选取的因素具有可控性，通过对预测目标影响因素的选择可对预测目标空间值进行控制，本文通过实例验证了静态模糊预测模型具有可行性，预测得目标值与实际值误差在允许范围内。
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user: 摘 要 本文分析了中国工程企业在承包境外工程项目时面临的汇率风险，并针对风险的性质进行了类别划分；提出了合理投标报价外币折算、合理合同币种选择、合理利用金融衍生品等应对措施；提出了建立项目执行全过程的汇率风险管理体系建议。 关键词 :汇率风险，应对措施，管理体系 Copyright © 2020 by author(s)， Yangtze University and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 金融环境的持续恶化，给我国工程企业承包的境外项目带来不小的困难，能否做好汇率风险管控工作，成为影响境外项目实现经营成果的重要因素。2005年7月21日人民币实施汇率改革，十多年间相对美元升值超过百分之二十五。2009年2月，哈萨克坚戈一次性贬值21%。2015年8月，坚戈再次暴跌，贬值30%。2015年以来，受国际油价下跌影响，安哥拉宽扎持续贬值，累计超过30%。
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user: 2. 汇率风险概述 外币汇率频繁且不确定的波动，给国际工程承包项目带来巨大风险。近年来，随着国际金融形势动荡及我国汇率制度改革和利率市场化进程的稳步推进，汇率波动幅度增大、频率加快将成为新常态。这对于涉外企业，特别是以外币结算且实施周期长的国际承包项目工程，带来了更大风险 [ 1 ] [ 2 ]。一般来说，决定汇率变动的主要因素包括：国际收支、通货膨胀、利率、市场预期心理、各国宏观经济政策、货币当局的干预等，按照汇率风险可分为交易风险、会计风险、经济风险三种类型 [ 3 ]。 交易风险主要反映以外币定价合同的本币价值，因债权债务款项的结算或清偿发生在汇率变动以后而可能受到的损失或影响。交易风险还包括那些已经商定或得到确认、并能在未来产生应收或应付款项的外币约定或承诺。 一般情况，企业的外币资产、负债、收益和支出等，都需要按一定的会计准则，将起变换成本国货币来表示。当汇率变动时，既是企业的外币资产或负债的数额未发生变化，但是在它的会计账目中，本币数目却会发生相应的变动。因此，会给企业账目上带来一定的损失或收益。 经济风险是由于汇率变化所引起的公司价值(预期未来现金流量现值)的变动程度。它包括潜在的汇率变化对企业产生的现金流动所造成的现期和潜在的影响，以及在这些变化发生的会计期间以外对整个企业获利能力的影响。
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user: 3. 国际工程承包项目面临的主要汇率风险及管理原则 根据境外工程项目特点，项目主要涉及的风险为交易风险及会计风险，为便于分析及应对，本文进一步将风险划分为合同风险、货币资金风险以及其他账目风险 [ 4 ]。 3.1. 合同风险 境外工程合同一般都以外币签订，结算期间都在一至两年以上，合同期内外币汇率不断波动，因而导致最终累计折算本币的收入与此前投标报价的收入折算不同。纵观近年来人民币兑美元不断升值的走势，以美元签订的项目合同最终实际结算额相比较投标报价时的折算收入都有不同程度的减少。假设某境外项目美元合同1.81亿美元，合同于2012年10月投标报价，报价时美元汇率6.341，到2015年10月结算完毕，那么其实际结算人民币额相比投标报价时折算人民币额减少约3500万元。而以软货币签订的项目合同，则面临更大的风险，如某实施于哈萨克斯坦的工程项目，2009年2月哈萨克坚戈一次性贬值21%，导致未结算合同收入在贬值当日即大幅减少，又如某实施于安哥拉的境外项目，因2015年来安哥拉宽扎持续贬值，累计达到30%，给以宽扎为结算币种的项目收入带来极大损失。 3.2. 货币资金风险 货币资金是指项目实际保有的在帐外币，如项目银行存款、内部存款、库存现金等，由于汇率波动，导致本币折算损失的风险。货币资金主要是因未能及时结汇所导致的，未能及时结汇的原因有几方面，由于管理缺陷造成未来外币支出不确定，暴露的风险敞口未能及时结算，也有在项目实施所在国收款未能及时汇回，或受限于所在国外币管制政策不能及时汇回结汇导致的汇率风险。 3.3. 其他财务账户风险 依照会计准则，将企业财务账户上的外币资产、负债等，折算成本国货币来表示。当汇率变动时，折算本币数目发生相应的变动，给企业账目上带来一定的损失或收益的风险。 3.4. 管理原则 由于汇率走势的难以预测性，工程承包企业作为项目建设为主业的公司，对于汇率风险的管理、控制应采取以减少损失为目的，偏保守的汇率风险应对策略。遵照以下原则开展管控工作。通过合同币种收入与成本支出的配比，同币种资金流入与流出相配比，使暴露在外的风险敞口尽可能缩小，降低风险。减少风险损失，采取各种手段、工具等，减少汇率波动带来的损失。不刻意追求风险收益，最多在可控范围内谨慎获得低风险的收益，由于汇率波动的难以预测性，项目在进行风险管理时，不刻意追求合同币种升值带来的收入增加，或取得汇兑收益，管理的重心应放在风险防范中 [ 5 ]。
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user: 4. 应对措施 对于我国企业实施的境外项目，将不得不面临各项汇率风险，为了保障企业利益，需做好应对措施，包括项目前期的风险防范、项目实施过程中的风险监控以及风险事项发生后的措施，降低汇率风险损失。 4.1. 提高汇率风险意识 汇率风险管理的首要工作是提高各级管理人员汇率风险管理意识，充分认识到项目经营所面临的各项汇率风险，并做好充分准备进行防范、预警及规避。目前我国境外项目承包企业管理人员整体管控意识不强，以项目投标为例，使用简单的即期汇率进行报价折算的情况普遍存在，并未充分考虑到未来汇率波动影响，也无法掌握合同中外币风险敞口的规模，以及作何应对，给项目能否实现经营成果带来不确定性。因此，应首先提高管理意识，充分认识潜在风险、积极应对，才能在风险来临时占据主动 [ 6 ]。 4.2. 加强预算管理 预算管理包括项目成本预算，项目资金流预算。项目投标报价时，应明确成本规模、支出币种等事项，便于投标报价的币种选择研究，同时明确合同外币风险敞口以便做好风险防范措施。做好资金流测算管理，明确各期间货币资金风险敞口，结合此前合同外币风险敞口防范措施，进一步提出方案降低风险。 4.3. 建立财务风险预警 建立汇率风险跟踪、预警机制，对于项目实施涉及的各币种，实时关注汇率走势，对于汇率出现异常波动时，做好研究，提出应对方案。项目应对汇率的走势提出定量的预警标准，同时对于影响汇率波动的主要波动因素，如：通货膨胀、利率、政治事件等提出定量或定性的预警标准。 4.4. 建立汇率风险分析制度 建立健全定期汇率风险分析制度，项目在进行可行性研究时，应将项目汇率风险作为一项重要内容进行分析，提出项目面临的风险，并提出应对策略。项目执行过程中，也应定期进行汇率风险分析，包括汇率走势、风险敞口、当前汇兑损益情况、后续应对措施等，定期总结风险管理情况，保障汇率风险持续控制到最低。 4.5. 合理利用金融衍生品 各境内、外金融机构已普遍开展各项金融衍生品业务，包括远期合同、货币掉期、货币期权等，境外工程承包企业应充分利用该工具降低风险。通过项目前期测算的成本预算、资金流预算等资料，得出合同外币风险敞口、货币资金风险敞口，对于暴露在外的敞口部分，策划使用金融衍生品来对冲汇率风险，将可预见的风险通过付出一定成本支出消灭掉，该对冲风险成本应在前期投标报价前包含在项目报价中 [ 7 ]。 4.6. 合理进行投标报价的外币折算 此前我国企业在进行项目投标报价时，普遍使用报价时的即期汇率进行简单的外币折算，由于项目执行期间的汇率波动，实际项目取得的折算收入往往较报价减少，给项目带来损失，因此项目在投标时就应考虑到该风险因素，结合项目合同外币风险敞口、各期间货币资金风险敞口，提交金融机构给予金融工具对冲汇率风险解决方案，并针对金融机构给出的不同期间的远期结汇汇率报价及货币期权成本支出，进行加权计算得出综合汇率，并根据该汇率对风险敞口部分进行外币折算报价。 4.7. 合同币种的选择 境外项目合同币种一般以美元为主，也存在当地币合同或美元与当地币组合合同等情况。按照汇率管控目标以减少风险敞口为原则，对于施工所在国的现场成本应以当地币进行报价。但在实际操作中，如果当地币存在贬值预期，那么软货币的贬值往往会带来所在国的通货膨胀，造成当地币成本支出上升，引发新的损失。因此，在进行合同币种选择时，建议按照以下排序进行： a) 硬货币与升值趋势的当地币组合的货币(当地成本当地币，国际流通支付、折旧、利润部分使用硬货币)； b) 硬货币合同； c) 硬货币与走势不确定的当地币(带汇率保护性条款)； d) 锁定美元汇率的当地币合同(在当地币不能自由兑换并汇出的情况下，合同中应明确汇率索赔条款)。 4.8. 其他应对措施 除以上应对措施外，在项目执行过程中，还可采用以下方式控制风险： a) 加快项目结算 除出现当地币严重贬值的特殊情况下，应加快项目结算资金回收，降低外币应收款项汇率风险。 b) 使用借款法降低应收款项风险 在美元贬值较快的期间，在合理的借款利率条件下，可在应收账款形成的同时，借入相应金额的外币并结汇，同时采取较保守型的投资方式进行保值，待应收款项到位后进行还款，以此减少汇率风险。 c) 平衡账面外币资产、负债，减少敞口 调整账面资产、负债结构，使得外币资产、负债趋于平衡，进而相互抵消产生的汇兑损益，降低汇率风险。 4.9. 汇率风险发生后的应对 对于出现如：合同币种短期突发性贬值的极端情况，应做好如下应对工作： a) 汇率风险的重新评估 对项目面临的汇率风险重新进行评估，制定方案后开展应对工作。 b) 与业主的费用索赔 积极与业主进行沟通，开展汇率索赔。 c) 选择恰当的结算时机，适时结算 对于以美元计价，但以软货币支付，同时不能实时自由兑换汇出的合同，应推迟结算，待汇率趋于稳定后再与业主办理结算工作。 d) 成本支出前移 为避免通货膨胀，带来进一步损失，对于不能及时兑换汇回的软货币，要在施工所在国提前开展物资采购工作，减少损失。 e) 加快贬值货币资产汇款结汇 积极采取各种手段、途径对贬值货币进行汇回结汇。 f) 进行贬值货币的保值工作 对于无法及时汇回的外币资产，可采用如购买美元债券等手段进行保值工作。
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user: 5. 系统性管理体系 从哈萨克坚戈、安哥拉宽扎贬值，再到近10年来的人民币对美元的持续升值，汇率波动给我国国际工程承包企业带来了不小的损失，面对汇率风险引发持续不断的经营损害，我国企业已在不断反思自身存在的管理漏洞，如何增强汇率风险管理意识、敏感性，提高项目汇率风险管控水平，成为保障经营成果的重要工作。在此背景下，项目应将汇率风险管控工作贯穿项目管理全程，通过项目投标、项目执行、后项目时期三个阶段的不同管理侧重，形成全面系统的项目汇率风险管理体制。 首先，合同订立阶段为风险管理最重要阶段，项目投标到合同签订期间确定的合同价格、合同币种等重要因素一经确定后续将无法改变，将给汇率风险管控带来深远影响。因此在项目投标伊始，应将汇率风险评估作为项目可行性研究的一项重要工作，工作包括内容见图1。关注硬货币走势、同时密切关注项目实施所在国软货币的走势情况，结合业主招标文件要求，提出合同币种构成。根据分币种的项目投标报价预算、现金流初步预算，提出项目执行各期间的风险敞口数据，提交金融机构进行远期汇率报价及期权、掉期报价，根据远期汇率、掉期成本支出加权平均计算折算汇率，并按照该汇率进行项目报价折算。如合同价款组成中含有软货币，应在合同中明确相应的汇率保障条款，进一步降低风险。 图1. 合同订立阶段汇率风险应对 其次，项目执行阶段为汇率风险管控的具体实施阶段，项目应按照此前的初步风险管控分析判断，形成具体方案(见图2)并加以实施。根据更加细化的项目成本预算、现金流测算，形成更加准确的风险敞口数据，提交该数据至金融机构签订相关金融工具合同，在工程项目后续执行过程中，定期跟踪、评价金融工具的使用情况。按月进行汇率走势分析，特别是项目实施所在国软货币的走势分析，对于出现异常波动的汇率，发出预警并提出项目应对方案。按季度进行财务费用–汇兑损益分析，根据本季度的汇兑损益情况，结合账务资产、负债配比情况、下一阶段货币资金结算、收款情况，提出账务调整、结汇等应对策略。及时发现突发事件，并根据此前的应对原则，提出相应的解决方案实施。 最后，在项目后期应做好汇率风险管控的总结工作，通过实际管控结果与前期方案对比、实际管控结果与不采取管控的对比分析评价管控效果，增加决策经验和提升判断力，提高管控工作的有效性，提升项目运作水平(见图3)。 图2. 合同执行阶段汇率风险应对 图3. 项目后期汇率风险管控工作
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user: 6. 结论 综上所述，我国国际工程承包项目需不断加强、细化外汇风险管理，建立科学有效的管理体系，通过项目前期设计、过程跟踪、后期总结，实现汇率风险的防范、规避，不断提升管理水平，保障经营成果。只有将外汇风险管理，作为境外项目经营战略的重要组成部分，才能增强企业自身风险抵御能力及综合竞争力，立足于竞争残酷的国际工程承包市场。
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user: 摘 要 近年来，油气长输管道工程建设快速发展。随着我国管道建设公司走出国门，在国际管道工程建设过程中，越来越多的项目管理方法和管理软件通过项目实践得以应用。选择恰当的管理方法和工具是保证油气长输管道工程顺利进行的关键，能够降低项目成本，提高项目综合管理水平。线性工程管理软件在国际管道工程应用中已逐渐普及，但在我国管道建设领域应用较少。本文通过油气长输管道项目中常用的项目管理方法和项目管理软件进行对比，并对非洲某油气长输管道项目进行实例分析，对比线性工程管理软件在实际油气长输管道工程应用中的优缺点。 关键词 :油气长输管道，项目管理，线性工程管理，线性计划法 Copyright © 2020 by author(s)， Yangtze University and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 线性工程是指工程作业带具有线性特征的综合性工程。油气长输管道工程的作业根据管道路由走向，通常具有线性定位参照系统的特征，属于典型线性工程作业。油气长输管道工程常见的工程项目管理方法一般有甘特图法(Gantt chart)、关键路径法(CPM法，critical path method)，以及线性计划法(LSM法，linear schedule method)。在国内的油气长输管道工程管理过程中，大多关注基于甘特图法和关键路径法的管理，而在国际管道工程建设过程中，除了上述管理方法外，还重点关注线性计划法在施工部署方面的应用。本文通过论述这三种适用于油气长输管道工程的管理方法，并结合国际项目中应用管理软件的实例，分析上述管理方法的差异及优缺点。
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user: 2. 油气长输管道工程项目管理软件概况 目前用于油气长输管道工程的主流管理软件有Primavera P6、Microsoft Project等，其原理大多是基于关键路径法，侧重于分解项目各项工作活动的逻辑联系。这类软件的最大优势是在于通过软件输出项目的关键路径及甘特图，能够详细展示项目总工期，各项工作持续时间、逻辑关系等信息，更加适用于大型建筑及设施的建设工程管理，如化工厂、发电站。上述软件对于类似油气长输管道工程的线性项目，其缺陷在于沿线地形地貌等关键物理信息，沿线施工资源部署，施工效率变化等均无法予以体现。 TILOS是国际大型基础设施项目，尤其是线性工程建设项目的首选软件，并在世界排名前十的工程建设公司均有应用的案例，在大型线性工程项目中应用的案例包括：加利福尼亚高速铁路项目，加拿大阿尔伯塔快船地区管道项目，捷克加吉尔卡天然气管道项目等。 TILOS的应用能够提高在规划与管理大型项目中重复性任务的可视化，在一个计划中将时间特性与位置特性可视化展现，并将项目中基于甘特图的规划扩展到时距图规划，从而实现油气长输管道、道路和轨道建设项目等线性项目的有效规划和控制。时间–里程–图表的全图形界面、完全支持关键路径法(CPM)技术，加强的位置及生产限制条件。 上述软件的功能特性对比见表1。 Table 1 Comparison of pipeline project management softwar 软件名称 协同软件 线性管理 流程管理 计划管理 项目组合管理 资源管理 文件管理 行军图 报告分析 Primavera P6 Yes No Yes Yes Yes Yes Yes No Yes Microsoft Project No No No Yes No Yes No No Yes TILOS Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes 表1. 管道工程常用管理软件对比
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user: 3. 油气长输管道工程管理方法 油气长输管道工程通常是系统性、复杂性的工程，一般具有四个特点。首先是工程沿线距离长，通常在几百到几千公里，比如著名的西气东输一线管道工程、二线管道工程，干线长度超过4000公里。第二个特点是沿线地质条件和气候条件复杂，比如中俄管线有永久冻土的情况，泰国管线项目存在雨季施工的问题。三是项目工期长，通常在两年到三年以上。四是工程参与方众多，协调难度大。在工程进行过程中，设备供应商、监理单位、土建施工方、焊接施工队伍等同时参与，管理和协调工作较为复杂。由于油气长输管道工程的上述复杂性，运用科学合理的项目管理方法和管理工具软件，是项目能否按期保质完成的关键。 3.1. 甘特图法 甘特图是大型工程管理与计划最常用的手段之一。甘特图由HENRY GANTT于第一次世界大战期间发明的管理方法。甘特图横轴显示各项工作的起始和持续时间，纵轴是各工作项的名称。由于甘特图能够很好的提供项目计划整体概况，易于理解，在项目管理的应用非常广泛。但是，甘特图无法提供更多的项目管理细节信息，对于提高项目管理整体效率并不是非常有效。油气长输管道工程管理中应用的典型甘特图见图1 [ 1 ]。 图1. 典型管道项目甘特图 3.2. 关键路径法 杜邦公司1957年在化工制造领域首先提出用于项目计划管理的关键路径法。关键路径法可以通过建立各项工作的逻辑关系，计算完成项目所需的最短工期，从而节省项目成本。油气长输管道工程中关键路径法的应用与其他行业基本类似，典型的关键路径法示意见图2 [ 2 ]。 从图2中可以看出，通过关键路径法，在项目管理过程中，通过分解工作流程以及各工作项的内在逻辑关系，可以得出管理活动的关键路径。各工作项在方框内表示，方框左上角和左下角分别是工作项的最晚开始时间和最早开始时间，方框右上角和右下角分别是工作项的最晚结束时间和最早结束时间。工作流程顺序以箭头顺序表示。 在油气长输管道工程的应用中，关键路径法比甘特图的优势在于，可以通过计算浮动时间，优化项目工期，节省项目成本。 图2. 典型关键路径法示意图 3.3. 线性计划法 线性计划法是侧重于项目资源连续利用，活动重复性高，并通过图表的方式进行计划和管理的一种方法，典型线性计划法见图3。油气长输管道工程的特点恰好是在连续的作业带上进行重复性施工作业，工程管理的重点就是作业的连续性以及作业资源利用率最大化，与线性计划法的特性十分相符。 图3. 典型线性计划法图例 线性计划法的输出结果是时距图(Time-Distance chart)，其横轴表示物理距离长度，纵轴表示时间长度。行军图(March chart)是在时距图基础上，增加了包括地形地貌、沿线高程、作业队伍配置等重要工程信息的一种图表，这种图表广泛应用于国际线性工程。早期的行军图是通过手绘，或是通过Microsoft Excel进行绘制。随着线性工程管理软件的发展，行军图中体现的工程信息更加丰富，在工程计划和管理过程中发挥了重要作用，被越来越多的线性工程所采用。
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user: 4. TILOS在某油气长输管道工程中的应用 以非洲区域某油气长输管道工程为例，分析TILOS软件在油气长输管道工程应用中的优势和劣势。该工程包括655公里管道干线，3个泵站，24个截断阀室。工期15个月，雨季时间为每年的6月到9月。 4.1. 关键工程信息 通过TILOS软件对本管道工程进行建模，输出的行军图中需要具备的关键工程信息，主要有线性参照信息、地理环境信息、工程作业信息、资源利用信息。 1) 线性参照信息 相比传统时距图，通过TILOS导入工程数据，生成的行军图中可以显示更多信息。如图4所示，管道沿线转角桩、阀室及泵站里程位置，管道沿线高程信息，管道沿线平面走向图均可以在行军图中体现。 图4. 行军图中线性参照信息 2) 环境地理信息 环境地理信息包括地形地貌信息和气候信息。如图5所示，本工程管道沿线地貌信息有三类，绿色为热带稀树草原区域，灰色为丘陵区域，蓝色表示水网区域。气候信息为工程期间内雨季的时间范围。 环境地理信息与工程管理紧密相关，地形地貌及气候因素对油气长输管道工程的作业效率影响巨大。常见的情况包括山区作业效率低于平原作业，永久冻土段作业效率低于沙漠段。雨季施工效率降低，严重影响管道焊接质量，增加施工成本，非洲、东南亚等地区雨季时间甚至长达3到6个月，严重影响工程进度和质量。因此，行军图中体现所在工程的环境地理信息非常关键。 图5. 行军图中的环境地理信息 3) 工程作业信息 如图6所示，本管道工程作业主要有七个方面，分别是勘察测量及作业带清理，布管、组对及焊接，无损检测及焊口防腐，管沟开挖，下管，回填，布置管道标识及地貌恢复。上述作业在行军图中以不同颜色和形式的标志线表示，作业间的逻辑关系以箭头形式表示。 图6. 行军图中各项工序信息 4) 资源利用信息 如何定义工程的资源信息，并根据工程实际情况及时调整作业效率，是决定工程能否顺利进行的重要因素之一。以本工程为例，作业所在地是非洲地区，每年6月到9月是雨季，现场作业效率取决于雨季影响，因此需重点保障管道焊接等关键作业在非雨季期间完成。从图7可以看出，虽然进入雨季期间的作业效率明显出现下滑，但仍可以保证工期可控。 图7. 行军图中工效变化(蓝色区域为雨季作业) 4.2. 工程作业方案比选 通过TILOS软件进行建模分析，可以对本工程作业和资源利用进行方案比选。 方案一：考虑到本工程作业的连续性，为了避免雨季施工，所有工作在第一个雨季后进行。根据资源部署，需要10个机组同时在第一个雨季后进行作业，才能满足项目工期要求，方案一如图8所示。 图8. 方案一部署10个机组作业的行军图 方案二：通过拆分工程作业段长度，将作业段分为两段。第一段40%的作业长度在第一个雨季前完成，第二段60%的剩余作业段长度在第二个雨季后完成。经调整优化，需要5个作业机组在不同时间段进行同时作业，方案二如图9所示。 图9. 方案二部署5个机组作业的行军图 从上述行军图中可以看出，方案一的作业资源配置多，成本高。人员及设备动迁难度大，作业时间集中在两个雨季之间，各专业各部门协调难度大。如果某一项作业未能按时完工，雨季之后赶工非常困难，工期风险无法控制。通过上述方案比选，采用方案二作为本工程最终的作业方案。 4.3. 工程案例结论 通过上述工程中实际应用的案例，可以发现TILOS软件在整合工程信息、调整资源部署方面，较其他软件有很大优势，具体包括： 1) 地形地貌、气候等因素引起作业效率变化，在TILOS软件中调整工效十分便捷，多种因素对效率的影响可以进行叠加。 2) 由于作业效率变化引起的工期调整可以自动计算，并通过行军图来体现调整后的结果，便于工程管理人员进行规划和决策。 3) 工程的总工期固定，可以通过调整作业效率，配置不同的作业资源，计算不同资源分配方案下的工程成本，便于工程管理人员在资源成本与时间成本之间寻找平衡点。 当然，TILOS的劣势也很明显。相对与其他管理软件，其主要劣势体现在无法针对工程设计、采办阶段，作业均为非线性作业，且侧重作业间逻辑关系的工程计划与管理。
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user: 5. 结论 我国是油气长输管道建设大国，根据《能源发展“十三五”规划》、《中长期油气管网规划》，2025年我国石油天然气管道总里程将超过16万公里。大规模的管道工程建设势必需要更高水平的工程管理技术和理念。随着线性计划法在油气长输管道工程领域接受程度不断提高，其应用价值也将会越来越广泛，为管道工程建设带来新的机遇和挑战。
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user: 摘 要 紧急停车(ESD)系统是安全仪表系统中一个重要的子系统，ESD按钮是ESD系统中最常见的人工触发装置，用于人为触发ESD系统的保护程序来缓解事故或危险发生时危害的扩大并减少损失。为了规范ESD按钮的配置，减少误动作的发生，ESD按钮回路需要增加相应回路检测功能，确保不进行误触发。检测回路中的诊断电阻由厂家推荐，诊断电流需要结合ESD机柜实际情况进行配置。 关键词 :ESD按钮，诊断电阻，检测回路，安全仪表系统，ESD系统 Copyright © 2020 by author(s)， Yangtze University and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 石油、天然气是人类生活中常用的工业生产原料和化石燃料能源，它们在生产和输送时具有易燃、易爆、有毒等危险因素 [ 1 ]，因此，国内外的石油、天然气项目，经过安全评估后，经常会使用安全仪表系统(Safety Instrumented System，简称SIS)来实现安全仪表功能，即利用安全仪表系统中的测量仪表、逻辑控制器、最终元件及相关软件等，来防止、减少危险事件发生或保持过程安全状态，实现的安全保护或安全控制 [ 2 ]。 紧急停车系统(Emergency Shut Down，简称ESD)是安全仪表系统中一个重要的子系统，ESD按钮则是ESD系统中最小的、最常见的一个仪表设备，用于在事故或危险已经发生或即将发生时，人为触发ESD系统的保护程序以缓解危害扩大、减少损失。然而在实际运行中，ESD按钮由于配置不合理，是发生误动作较多的设备之一，ESD按钮的误动作将造成区域停车或全站停车，或者要求实现安全功能时根本无法停车，这就为管道的正常运行带来很多损失和隐患。 ESD按钮的配置 目前，ESD按钮有常开接点、常闭接点两种，普通ESD按钮对于断开或短路原因是人为触发还是误触发，系统无法进行区分，只要回路断开或短路均会触发ESD，误触发原因可能包括ESD按钮进水老化、回路接线不禁锢、回路浪涌损坏、24 V电源故障、地面沉降拉脱接线线头、小动物咬断线缆等。 国家标准GB/T50770-2013《石油化工安全仪表系统设计规范》要求：重要的输入回路宜设置线路开路和短路故障检测，输入回路的开路和短路故障，宜在安全仪表系统中报警和记录 [ 2 ]。 国内行业标准SY/T6966-2013《输油气管道工程安全仪表系统设计规范》要求：安全仪表系统的开关量检测元件应为常闭或带诊断功能的接点，ESD按钮应具有防误触、保持和复位功能 [ 3 ]。 为了规范ESD按钮的配置，减少误动作的发生，ESD按钮回路需要增加相应回路检测功能，确保不进行误触发。首先要求ESD按钮为带回路诊断功能的ESD按钮，其次，安全仪表系统的PLC机柜内I/O模块应具有信号通道的回路检测及保护功能，对每个控制回路具有诊断功能(这里不单指I/O模块的自诊断功能，还包括执行对元件的回路诊断，例如ESD按钮)，利用模块的回路诊断功能，在现场ESD按钮处并入一个电阻和串入一个电阻，诊断电阻的阻值可以根据SIS系统I/O模块的技术指标要求进行调整，通过测量回路中电流的大小，根据系统软件编制相应的报警程序，当回路异常时应自动产生报警提醒运行人员 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]。
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user: 2. 诊断电阻的配置 1) 常开触点ESD按钮 对于带有2个诊断电阻的常开触点ESD按钮，ESD按钮接SIS系统DI模块的等效电路见图1，图中虚线框表示1个ESD按钮(含2个诊断电阻)。 图1. 常开触点ESD按钮诊断电阻设置图 下面以德国黑马公司SIL3等级的DI输入模块为例进行回路电流计算，ESD按钮正常情况下，ESD按钮触点不闭合，回路通过10 KΩ并联电阻和1KΩ串联电阻联通，DI模块的回路电压为24 VDC，模块最大输入阻抗为2 KΩ，回路中为诊断电流。 由于ESD按钮电缆的电阻一般在0.008~0.02 kΩ之间，与DI模块的最大输入阻抗(2 kΩ)相比太小。下面的计算不考虑电缆电阻。不会影响计算结果。 ① 回路诊断电流 回路诊断电流在1.2~2 mA之内，表示ESD按钮的DI模块回路正常。 回 路 诊 断 电 流 = 24   VDC / ( 1 + 1 0 + 2 ) k Ω ≈ 1 . 84mA 。 ② 触发SIS系统回路电流 当ESD按钮被按下时触点闭合，SIS系统的DI回路越过并联电阻，通过串联电阻联通，当回路电流在2 mA~12 mA之内，就触发SIS系统的停车保护程序，切断区域或者全站的流程。 触 发 SIS 系 统 回 路 电 流 I = 24   VDC / ( 1 + 2 ) k Ω = 8mA 。 ③ 无电流 电缆任何一处断开，SIS系统的DI回路无电流，即DI回路电流小于1.2 mA，SIS系统立即进行报警，提醒操作人员检查物理电路，这在SIS系统中属于显性故障。此时SIS系统并不启动安全保护程序，由于ESD按钮的故障或者电缆的故障不会引起区域或者全站停车。 ④ 短路电流 电缆任何一处短路，SIS系统的DI回路直接联通。 触 发 SIS 系 统 回 路 电 流 I = 24   VDC / ( 2 ) k Ω = 12mA 。 SIS系统的DI回路电流最大，即DI回路电流大于12 mA，SIS系统立即进行报警，提醒操作人员检查物理电路，这在SIS系统中也属于显性故障。 2) 常闭触点ESD按钮 带2个诊断电阻的常闭触点ESD按钮接到SIS系统DI模块的等效电路见图2，图中虚线框表示1个ESD按钮(含2个诊断电阻)。 图2. 常闭触点ESD按钮诊断电阻设置图 下面以德国黑马公司SIL3等级的SIS系统DI输入模块为例进行回路电流计算，ESD按钮正常情况下，ESD按钮触点闭合，回路通过10 KΩ并联电阻和1KΩ串联电阻联通，DI模块的最大输入阻抗为2 KΩ，回路中是诊断电流。 由于ESD按钮电缆的电阻一般在0.008~0.02 kΩ之间，与DI模块的最大输入阻抗(2 kΩ)相比太小。下面的计算不考虑电缆电阻。不会影响计算结果。 ① 回路诊断电流 ESD按钮正常情况下，ESD按钮触点闭合，回路通过串联电阻联通，回路中是诊断电流．回路诊断电流在2 mA~12 mA之内，表示ESD按钮的DI模块回路正常。 回 路 诊 断 电 流 = 24   VDC / ( 1 + 2 )   k Ω ≈ 8   mA 。 ② 触发SIS系统回路电流 当ESD按钮被按下时触点打开，SIS系统的DI回路越过并联电阻和串联电阻，当回路电流在1.2~2 mA之内，就触发SIS系统的停车保护程序，切断区域或者全站的流程。 触 发 SIS 系 统 回 路 电 流 I = 24   VDC / ( 1 + 1 0 + 2 ) k Ω = 1 . 84   mA 。 ③ 无电流 电缆任何一处断开，SIS系统的DI回路无电流，即DI回路电流小于1.2 mA，SIS系统立即进行报警，提醒操作人员检查物理电路，这在SIS系统中属于显性故障。此时SIS系统并不启动安全保护程序，由于ESD按钮的故障或者电缆的故障不会引起区域或者全站停车。 ④ 短路电流 电缆任何一处短路，SIS系统的DI回路直接联通。 触 发 SIS 系 统 回 路 电 流 I = 24   VDC / 2k Ω = 12   mA 。 SIS系统的DI回路电流最大，即DI回路电流大于24 mA，SIS系统立即进行报警，提醒操作人员检查物理电路，这在SIS系统中也属于显性故障。
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user: 3. 检测回路特点 带有诊断电阻的ESD按钮，将SIS系统安全回路的隐性故障转化为显性故障，提高了SIS系统的安全可用性，不会引起误触发，符合安全仪表系统标准的要求。ESD按钮带诊断电阻，在ESD按钮没有被按下时，DI回路一直有小电流，对ESD按钮DI回路起到诊断的作用．一旦任何一个位置的电缆断开，小电流就会消失，安全仪表系统就会诊断报警，提醒操作人员进行回路维护，此时并不触发安全仪表系统的保护程序。 同时，可以看到的是，ESD按钮带诊断电阻价格高，由于不同供货商SIS系统DI回路的技术指标不同，在设计SIS系统时需要考虑ESD按钮诊断电阻的大小。确保回路诊断电流、触发SIS系统回路电流符合DI模块的技术指标。对于不同的厂家提供的具备回路诊断功能的PLC模块，其要求的电阻值是不一样的。 以下为各厂家针对不同类型的按钮所需的电阻值见表1。 Table 1 Configuration table of ESD push-button diagnostic resistance from various manufacturer 厂家名称 SIL等级 回路诊断功能 常开 常闭 备注 串联电阻 并联电阻 串联电阻 并联电阻 AB SIL2 是 1 K 14 K 1 K 14 K 霍尼韦尔 是 7.5 K 15 K 7.5 K 15 K 黑马 SIL3 是 1 K 10 K 1 K 10 K 安控 SIL2 是 1.8 K 无 1.8 K 无 和利时 SIL2 是 10 K 10 K 10 K 10 K 浙江中控 SIL3 是 2 k 27 k 2 k 27 k 表1. 各厂家ESD按钮诊断电阻配置表
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user: 4. 阿美公司ESD按钮设计要求 目前来看，在阿美公司的标准体系中，并没有标准对ESD按钮的检测回路进行要求，仅对制造商要求按钮必须具备如ATEX/IECEx等机构的电气设备防爆认证和对外壳、电压等级等的使用认证，保证按钮可以在爆炸危险场所安全使用。
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user: 5. 国内外ESD按钮设计现状 近年来，随着国内油气管道行业中安全仪表系统的不断推广应用，ESD按钮的误触发问题已经引起了各管道工程设计单位和运行业主的重视。 目前，在2012年以前投建的如西气东输一线、兰郑长、兰成渝等油气管道，现场ESD按钮回路均采用未配检测电路的常闭(NC)单回路，IO模块也不具备回路诊断功能，对于断开原因是人为触发还是误触发，系统无法进行区分，只要回路断开均会触发紧急停车。 从2013年开始，中国石油天然气管道工程有限公司(管道设计院)在站场控制系统技术协议中要求ESD按钮必须配备检测回路，其他几家油气管道行业设计单位也有相关要求。西气东输分公司、西部管道公司等管道运行业主同时对ESD按钮的误触发问题进行了关注和研究，尤其西气东输分公司压缩机处对ESD按钮的检测回路做了深入研究，并积累了一定的实践经验。各管道运行业主相继开展了对未配备检测回路ESD按钮的改造工作，并要求在以后工程中必须使用带检测回路的ESD按钮，以避免ESD按钮误动作问题。 目前，国外管道行业部分运行业主对ESD按钮带检测回路没有明确要求，沙特阿拉伯地区由阿美公司批准的WOOD、WorleyParsons、KBR、SNC-Lavalin等几家本地GES + (General Engineering Service Plus)设计分包商对ESD按钮是否带检测回路均没有要求；而泰国石油公司建设的泰国压气站工程使用了带检测回路的ESD按钮；中亚、中缅天然气管道业主都要求使用带检测回路的ESD按钮 [ 8 ]。
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user: 6. 结束语 为了更好地降低ESD按钮因为模块故障导致的误触发，建议将接入系统的IO模块设计成冗余结构，现场检测信号进入3个IO模块，通过2oo3方式进行设置，当其中1个模块故障时，不触发ESD，这样既提高可用性，同时又保证了安全性 [ 9 ] [ 10 ]。 ESD按钮在大规模使用过程中，误触发事件发生的频率较高，这给油气管道的正常运行带来很多问题，但由于它有着不可或缺的重要性 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]，所以如何减少ESD按钮的误触发事件是今后我们需要长期关注和持续研究的课题。