一种智能化炼油化工危险源事故预案和应急处理方法

摘要

本发明公开了一种智能化炼油化工危险源事故预案和应急处理的方法。其以有关专业规程、规范、基本信息专家系统数据库为基础，采用系统安全工程方法，把仿真学原理和计算机多媒体技术融为一体，可在微机上进行多种数据库查询和动态图形显示，模拟事故发展过程，工业处理过程和应急方案，提供应急状态下的人力、物力需求、布置和危险区域的参考方案。本发明可广泛适用于石油、石油化工、化工企业装置、仓库危险源安全管理领域。

说明书

本发明属于计算机应用领域，主要涉及的是一种智能化炼油化工危险源事故预案和应急处理方法。

众所周知，炼油化工危险源，包括石油及石油化工原料和产品、溶剂、助剂、催化剂、添加剂等普遍具有易燃、易爆、易挥发性、毒性和腐蚀性等危险的特性，因此，加强对炼油化工危险源的管理，不论对一座现代化炼油化工企业，还是对一座现代化炼油化工原料、产品仓(油)库来讲都是十分重要的。常规的事故处理方式：一般是在假定事故发生部位、状态、风力、风向等特定情况下，做出应急处理工艺和相关的处理系统，而当发生火灾、爆炸事故时，其捕救措施通常是消防部门根据自己的情况做出捕救方案，所以，这种应急方案存在着局限性的缺陷，其很难把工艺设备上的应急措施和消防捕救方案较好地统一起来，更缺乏整个企业范围全面性的统盘概念。因此，现有的事故预案和应急处理方法已不能适应现代企业的发展要求。

本发明的任务即由此产生，提出一种智能化炼油化工危险源事故预案和应急处理方法。其通过计算机的指令，把专家系统和多媒体技术组合起来，可以随机仿真危险源的泄漏及火灾事故状态和发展，在调用专家系统及数据库和数学模型的基础上，再把多种事故处理原则揉和在一起，经对比、分析、综合处理后，自动给出任何事故状态下的事故现场仿真和应急方案，该仿真结果和应急方案可由计算机随机图文输出。

为完成上述任务，本发明是通过以下技术方案实现的：其由输入、分析、显示及传输四部分组成(如图1所示)，第一部分是音频、视频、图文输入部分，它是整个系统的输入和操纵器。在化工罐区的现场布置的摄录相机所拍摄到的现场罐区实况，通过线路传输可以直接送入到计算机CPV内，给计算机以指令；键盘在人为的操纵下也给计算机以指令；CD-ROM也同样给计算机以指令，通过三述三种输入形式均可启动整个系统工作。第二部分是计算机智能分析及数据库的存储部分，计算机(CPU)通过多媒体动态音频、视频压缩/还原卡和CD-ROM装置，大大扩展了计算机的内存，其将各有关专业规程、规范、基本信息专家系统数据库均贮存在内，采用系统安全工程的方法，把仿真学原理和计算机多媒体技术融为一体，在输入指令的操纵下，计算机可以根据需要自己采集、编辑数据库，并可以进行逻辑推理和分析，给出人们预想得到的数据和范围，并可以存入CD-ROM；第三部分是结果显示和输出部分，其终端显示通过(VCA)以上的显示器多幕显示；打印机随机打印各种图文输出、仿真结果或应急方案，也可通过IV卡在多台电视机上显示，还可通过CD-ROM或软盘拷贝，在便携式笔记本微机上实现终端显示，便于移动使用分析、判断、查询和指挥；第四部分是图像、视频的远距离传输部分，其通过调试解调器将现场的终端讯息显示内容解调为电波信号，通过通讯网络远距离传输到各有关部门。

本发明可广泛适用于石油、石油化工、化工企业装置、仓库危险源安全管理领域。本发明在随机认定和输入触发条件后，可以模拟仿真危险源泄漏和火灾爆炸状态下的液体弥散面积、弥散区域、液体释放速度、释放量、蒸发速度、气体扩散速度、可燃气体泄漏后的爆炸下限覆盖区域、有毒物质泄漏后允许最低浓度弥散区域和不同危险浓度覆盖区域，火灾状态下同时给出过火面积、燃烧区域、火焰高度、火焰拖曳直径、辐射热影响区域及安全界限及周围设施影响等基本数据和图形。可根据需要提供现场管理、安全区域、警戒范围、供水需求、泡沫需要、消防车辆需求及布置方案、外援力量、火场评估及应急纲要等，为指挥员提供完整的应急数据和方案。预防在突发事件面前惊慌失措，减少失误，根据本系统提示，指挥员和战斗员可以有条不紊地工作，并提前做好应急准备，尽快处理事故，把损失降低到最低水平。此外，该系统还可以在日常状态下，做事故演练的教材和参考，有极大的实用价质。

本发明有如下附图：

附图1为本发明系统模块和设备选用方框图。

附图2为本发明系统逻辑模块方框图。

附图3为本发明系统执行方框图。

附图4为本发明系统火灾爆炸事故处理方框图。

结合附图，对本发明的工作原理及实施过程作进一步详细如下：

如图1所示：本发明的录入方式为键盘、摄(录)相机、彩色扫描仪和3DS动画制作系统，本系统采用主要设备包括：PC386/33以上的计算机及其兼容机，硬盘存贮能力≥200MB，具有实时动态视频图像压缩/还原动能的多媒体视频卡、声霸卡，并配备有CD-ROM，进一步扩大了计算机的信息存贮量，软件运行环境为MS-DOS、MS-WINDOWS。其操作可以通过普通键盘、专用键盘、触摸屏、遥控键盘和鼠标方式实现。本发明的数据库里，写入的数据库内容有；石油化工危险品安全管理数据库；危险源贮存设施、管理信息数据库；本企业及区域内消防力量和装备情况图文数据库；本企业和区域地形地貌图文数据库；事故预案和应急处理数据库；毒性物质扩散应急处理专家系统；火灾捕救原则和消防指南专家系统；火场组织和应急处理专家系统；典型案例影视库；本企业应急处理指南；危险源安全管理、使用、处理法规、技术规范、技术标准数据库。在本发明的内存系统里，写入的数学模型包括有；以液池弥散模型为基础，估算物料泄漏形成的液池面积和弥散速度扩散模型；以液池弥散面积为基础的液池蒸发速度模型；以估算危险物料蒸汽云扩散等浓度变化区域为目的的无约束蒸汽云扩散模型；以危险源燃烧辐射强度模型为基础的事故现场危险区域和安全区域确定模型；以外型因子模型为基础的热辐射强度衰减模型；以直接加热和辐射传递为基础的热量接受器模型；以火焰拖曳和辐射强度为基础的消防车布置模型；以企业和地区编码为基础的道路、障碍物模型；消防炮车、移动炮、举高喷射水塔车等灭火效果和覆盖范围模型；危险物料扩散参数及物量系数修正模型。本发明的计算机系统具有对上述各数据库和各数学模型进行自动采集、认定、逻辑推理等功能，用于满足系统的评价、危险源事故预案和应急系统判断、推理等需要。本发明通过输入部分的指令，在计算机智能分析运算以后，其终端可根据需要采用以下几种输出方式：(1)、数据图象显示采用VGA以上显示器，多幕显示；(2)、通过电视卡(TV卡)把图象、文字信息直接在电视接收机上显示；(3)、通过CD-ROM或软盘拷贝，在便携式笔记本微机上实现终端显示；(4)、通过彩色打印系统以16色至24位真彩色打印输出；(5)在9600bit/s以上电话网、无线网、专用数据网上通过Modem调和或Fax Modem卡实现每秒1--15桢以上的图像远距离传输。 

本发明系统逻辑工作过程如下；

如图2所示：当输入指令信号后，形成本发明系统工作的触发条件，计算机自动进入基本数据库巡检，认定基本图文数据，并自动认定数学模型(如果是火灾爆炸事故，则进入火灾模型库巡检；如果是泄漏事故，则进入泄漏模型库巡检)，分别得到两种情况下的固有危险性和安全评价。从火灾模型库巡检出的火灾模型，可以随机仿真出当时的火灾情况，确定火灾的影响区域、过火面积和其他相关作业，根据这样的仿真图文显示，随机可以从安全装备库调出这次火灾事故所需的灭火力量，判断出本企业是否具各充足的力量对付这样的火灾事故，如果不够，可以随机提出补充救援措施或一种保守的方案。达到条件发起总攻补救火灾，最后，提示善后事宜，并将结果打印事故报告。如果是泄漏事故，则从泄漏模型库巡检得出泄漏模型，可以随机图文显示出该泄漏事故的危险区域、警戒范围、工艺处理、现场处理及相关作业的范围，提出有关的处理方案，并可反复修改相关作业和处理方案，做好善后处理工作并打印成事故报告。如果其泄漏会引起火灾，则其自动进入火灾爆炸事故的巡检、仿真过程。

如图3、图4所示：本发明系统模型工作过程如下；当计算机启动后即可进入该系统，屏幕显示出有关数据和触发条件窗口，当输入触发条件和基本信息后，计算机进行自动检索，确定事故部位，识别事故区域所在和事故的类别，进入基本数据库，确定基本数据，通过危险品数据库和安全评价系统，即可得到当时条件下的固定危险性和它的处理原则，同时通过键盘指令可以显示出随机的各类自然条件。对于火灾爆炸事故，计算机启动后可直接通过窗口代码和自然条件输入进入火灾爆炸事故仿真阶段，仿真依据为现场图形库和数据库，仿真结果可以根据需要按图文形式给出过火面积、影响区域、相关作业等内容，根据过火面积和区域情况，系统可以按需要给出警戒区域，供水需求、泡沫需求、灭火车辆的出动路线、第一出动、第二出动车辆及站位，请求支援的内容、对象、对周围环境影响等基本图形、文字和提示，条件具备发起总攻，捕灭火后进行善后处理，打印事故报告。对于可能形成连锁反应和二次灾害的事故，本发明系统会自动确认可能扩大的范围，并查询处理原则库，与主系统同时进入火场布置，确定最佳灭火方案。对于未形成火灾的其它危险源泄漏事故，本发明系统即自动确定该泄漏事故的数学模型，并自动进行该事故的防真处理。对于爆炸危险性气体或毒性气体，本发明的计算机系统会自动根据爆炸下限和毒性气体危险浓度给出覆盖区域，处理原则和其他应该进行的相关作业内容，供指挥员和战斗员具体消除事故，待该事故稳妥处理后，本系统即进入善后处理过程，并将事故报告打印出来。若发生火灾爆炸，则自动进入火灾爆炸模型处理。对于捕救方式，将根据固定消防设施和移动消防设施的特点而确定不同的消防力量需求，当现场条件可以满足时，执行灭火方案。当不能满足时，确定维持方案和准备联系外援力量，随机可以查询出外援器材车辆库、补充救灾力量，在具备灭火条件后，执行灭火方案。当不具备捕救条件时，确认是否需要撤离，如果需要撤离，本系统会根据输入指令确定维持方案，准备撤离条件，自动查询数据库，得出可行的撤离方案，执行撤离。

事故后做善后处理和打印事故报告。

实施例为××石油化工总厂事故仿真演习，其仿真过程及结果如下表；

                       事＊故＊仿＊真＊报＊表

事故日期：19950205地    点：××石油化工总厂时    间：  泄漏时间：                  着火时间：23：02  灭火行动时间：              控制火势时间：  灭火时间：天    气：  大气温度(℃)  25.00         相对湿度(0-100)：30.00  大气压力(at)：1             云  量：晴天  风速(m/s)：   7.00          风向(0-360)：130.00油    罐：  事故罐区：    02罐区        事故罐别：0203罐  罐顶类型：    外浮顶        直径(m)： 28.5贮存物料：    汽油  沸程(℃)      38.1-206.1    闪点(℃)  -43.1  爆炸极限(％)  1-6初始事故信息：  事故类型：   火灾事故       起因或形式：整体火灾  雨水口状态： 关闭           雨水口阻力系数(0-1)：0.20  液位高度(m)：13             水层高度(m)0.1危险情况：  火灾已发生，固定灭火设施完好仿真数据：  过火面积(m2)：637.62         燃烧速率(kg/s)：35.20  火焰高度(m)：25.39           火焰倾角(度)：61.11  火焰拖曳直径(m)：37.84       平均发射能量(kw/m2)：23.62  对人安全距离(m)：92.92  第一次发生沸溢时间(h)：(无)  沸溢危及范围：临近罐：  需要冷却的罐：  进入火灾现场，以下罐需要立即冷却，有喷淋设施罐，应投入使用，  罐呼吸阀可采用水草隔离。    0203罐  0： 0：0  0204罐  2：47：0/ 0206罐  3：54：45/    0205罐  0：31：8  0201罐  2：19：14/需要监视的罐：  以下罐需要人员进行监视，防止异常出现。  U202罐11：59：18/需要转移的罐：  对于同一隔堤内的邻近罐，若液位超过罐高的一半，可考虑压油。现场处理：  将着火罐液位降到安全高度以下。  将相邻罐尽量转移出去。  随时注意关闭雨水口，防止沸溢的油品流出。交通管制：  以整个罐区的消防道路为界，建立消防管制区，区内尽可能为单行道，车辆靠一  布置，无关车辆禁止入内。供水需求：  第一出动：    灭火用水(m3/min)：  1.69      冷却用水(m3/min)：10.96    30分钟用水总计(m3)：379.42    60分钟用水总计(m3)：758.85  第二出动：    灭火用水(3/min)：    4.79     冷却用水(m3/min)：10.96    30分钟用水总计(m3)：472.51    60分钟用水总计(m3)：945.02泡沫原液：  第一次出动：    泡沫原液(m3/min)：  0.11    30分钟原液总计(m3)：3.24      60分钟原液总计(m3)：6.48  第二次出动：    泡沫原液(m3/min)：  0.31    30分钟原液总计(m3)：9.18      60分钟原液总计(m3)：18.36外    援：  无需增援车车辆出动路线：  经九路→纬十二路→经十九路→纬八路灭火方式：  采用固定灭火设施第一出动：    以控制火势，冷却着火罐及最危险临近罐为主需泡沫发射车(辆)：1编号：3736    CPP20  斯太尔泡沫    停靠  经十九路  占消防栓：5009  5008  5007  主要任务  发射泡沫需担负冷却车(辆)：5编号：3689    黄河泡沫消防车        停靠  经十九路  占消防栓：5011  5010  任务：出4枪冷0203罐编号：4037    黄河泡沫消防车    停靠  经十九路  占消防栓：5006 5075  任务：出4枪冷0203罐编号：4068    黄河泡沫消防车    停靠  消防通道2#-3#  占消防栓：5014 5013  任务：出1枪冷0203罐    出3枪冷0204罐编号：4027    黄河泡沫消防车    停靠  消防通道2#-3#  占消防栓：5016  5015  任务：出2枪冷0203罐    出2枪冷0204罐编号：4028    黄河泡沫消防车    停靠  经十九路  占消防栓：7006 7008  任务：出2枪冷0206罐    出2枪冷0205罐第二次出动：消灭罐表面火灾需泡沫发射车(辆)：2采用固定灭火设施编号：0311    TLF12000奔驰消防车    停靠  经十九路  占消防栓：5009 5008 3007  主要任务  发射泡沫编号：3738    CP60/60-60奔驰        停靠  经十九路  占消防栓：5007  5006   3006  主要任务  发射泡沫需担负冷却车(辆)：7编号：3736    CPP20  斯太尔泡沫     停靠  经十九路  占消防栓：5010 7006  任务：出4枪冷0203罐编号：3689    黄河泡沫消防车        停靠  经十九路  占消防栓：7005  5011  任务：出4枪冷0203罐编号：4073    黄河泡沫消防车         停靠  消防通道2#-3#  占消防栓：5014  5015  任务：出1枪冷0203罐  出3枪冷0201罐编号：4068    黄河泡沫消防车         停靠  消防通道2#-3#    占消防栓：5017  5016  任务：出2枪冷0204罐  出2枪冷0206罐编号：4027    黄河泡沫消防车    停靠  纬十二路  占消防栓：7008  7009  任务：出2枪冷0206罐  出2枪冷0205罐编号：4028    黄河泡沫消防车    停靠  经十九路  占消防栓：5075  5074  任务：出2枪冷0205罐  出2枪冷0201罐编号：4090    黄河泡沫消防车    停靠  消防通道2#-3#  占消防栓：5013  5070  任务：出3枪冷0201罐