危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)研究

崔世宏，許蘭娟，張 晨

(濱州學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院，山東 濱州 256603)

危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)研究

崔世宏，許蘭娟，張 晨

(濱州學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院，山東 濱州 256603)

危險(xiǎn)化學(xué)品具有易燃、易爆、有毒、腐蝕的特性，一旦發(fā)生事故，可能導(dǎo)致巨大的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、和環(huán)境破壞。本文根據(jù)企業(yè)事故應(yīng)急的需要，設(shè)計(jì)了危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括信息查詢、事故預(yù)警、事故應(yīng)急決策三部分。系統(tǒng)接收來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)傳感器的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行快速地分析和判斷，一旦相關(guān)指標(biāo)超過(guò)安全限值，即可以聲、光、文字等多種形式進(jìn)行預(yù)警。事故發(fā)生后，還可以根據(jù)事故類型和涉及的危險(xiǎn)化學(xué)品種類，提供科學(xué)、有效的消防措施、應(yīng)急處置措施和安全防護(hù)用品說(shuō)明。通過(guò)應(yīng)用此系統(tǒng)，可大大降低危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用等環(huán)節(jié)發(fā)生事故的可能性，并有效減少事故所導(dǎo)致的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

危險(xiǎn)化學(xué)品；事故預(yù)警；應(yīng)急決策；應(yīng)急處置

危險(xiǎn)化學(xué)品是指具有毒害、腐蝕、爆炸、燃燒、助燃等性質(zhì)，對(duì)人體、設(shè)施、環(huán)境具有危害的劇毒化學(xué)品和其他化學(xué)品。

事故預(yù)警與應(yīng)急決策具有重大意義，若在事故早期未能預(yù)警和應(yīng)對(duì)，可能導(dǎo)致事故后果擴(kuò)大。如2015年8月12日，位于天津市濱海新區(qū)天津港的瑞海國(guó)際物流有限公司危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)發(fā)生爆炸，至165人遇難，直接經(jīng)濟(jì)損失68.66億元。事故起因是硝化棉積熱自燃，導(dǎo)致堆放于運(yùn)抵區(qū)的硝酸銨等危險(xiǎn)化學(xué)品爆炸，消防人員卻不知道現(xiàn)場(chǎng)存在硝酸銨，用水滅火，沒(méi)有用沙土，導(dǎo)致連續(xù)兩次劇烈爆炸。在事故過(guò)程中，如果設(shè)有有效的應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)，則消防人員就可在第一時(shí)間正確救援，避免因?yàn)榫仍胧┎划?dāng)而導(dǎo)致104名消防人員遇難的悲劇發(fā)生，因此，做好危險(xiǎn)化學(xué)品的事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)的工作顯得尤為重要。

1 事故預(yù)警與決策系統(tǒng)的發(fā)展概況

在美國(guó)、歐盟、日本等國(guó)家都已建立運(yùn)行良好的應(yīng)急救援管理體制，包括應(yīng)急救援法規(guī)、管理機(jī)構(gòu)、指揮系統(tǒng)、應(yīng)急隊(duì)伍、資源保障和公民知情權(quán)等方面，形成了比較完善的應(yīng)急救援系統(tǒng)，逐漸向建立標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)急管理體系方向發(fā)展，使整個(gè)應(yīng)急管理工作更加科學(xué)、規(guī)范和高效[1-3]。在美國(guó)，有危險(xiǎn)化學(xué)品事故信息通報(bào)通信體系(CUBE)[4-5]在事故發(fā)生后僅兩分鐘，災(zāi)害通報(bào)通信體系就把災(zāi)害從會(huì)員組織的電腦或負(fù)責(zé)人攜帶的通訊工具中顯示，同時(shí)電腦馬上顯示被縮小的受災(zāi)區(qū)域，該區(qū)域的水庫(kù)、發(fā)電廠、送電網(wǎng)、高速公路等狀況一目了然。所以，政府機(jī)構(gòu)可以在災(zāi)害發(fā)生4min后就指示開(kāi)設(shè)緊急對(duì)策總部。英國(guó)在哈威爾(Harwell)設(shè)有全國(guó)化學(xué)事故應(yīng)急中心，具有24h存取的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，有化學(xué)家可提供有關(guān)化學(xué)品性質(zhì)、危險(xiǎn)與應(yīng)對(duì)的信息。該數(shù)據(jù)庫(kù)被稱作HAZFILE，它可以與消防總部的計(jì)算機(jī)直接聯(lián)系[6]。我國(guó)的上海市和大連市已建立緊急事故應(yīng)急計(jì)劃。大連市的系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)己處于最高水平，但仍有缺陷。如該系統(tǒng)較適合監(jiān)控氣體異常造成的事故，還不能監(jiān)控由于液體泄漏和生物污染物等造成的事故。

與國(guó)外相比，目前我國(guó)在工業(yè)園區(qū)危險(xiǎn)化學(xué)品事故應(yīng)急管理方面存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在：

(1)我國(guó)在事故應(yīng)急方面的工作通常主要集中在應(yīng)急預(yù)案的編寫(xiě)上，對(duì)于應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)的研究尚不成熟，導(dǎo)致事故發(fā)生后的響應(yīng)效率低下，救災(zāi)能力差，救援效率和信息傳遞的速度低。

(2)未形成針對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品事故應(yīng)急決策的有效的事故專家處理系統(tǒng)，對(duì)危險(xiǎn)源的辨識(shí)和管理不到位，對(duì)危險(xiǎn)源的監(jiān)控自動(dòng)化程度底，導(dǎo)致對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)急系統(tǒng)的研究缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

2 事故預(yù)警與決策系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文在合理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，采用C/S結(jié)構(gòu)，客戶端可安裝在企業(yè)安全管理人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員等相關(guān)人員的電腦或手機(jī)上。

圖1 應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

通過(guò)采集現(xiàn)場(chǎng)傳感器發(fā)送的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)庫(kù)中的安全限值進(jìn)行比對(duì)，以聲音、文字、圖形圖像等方式進(jìn)行事故預(yù)警，引起現(xiàn)場(chǎng)操作人員和安全管理人員的注意。同時(shí)，預(yù)警信息將傳遞給事故應(yīng)急處置決策系統(tǒng)，根據(jù)事故的類型和所涉及的危險(xiǎn)化學(xué)品種類，在客戶端顯示該危險(xiǎn)化學(xué)品的危險(xiǎn)特性及相應(yīng)的事故應(yīng)急處置措施。本系統(tǒng)的有效應(yīng)用不僅有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故初期征兆，進(jìn)行事故預(yù)警，更有助于在事故發(fā)生時(shí)提供應(yīng)急決策支持，使事故得到及時(shí)、有效的處理，達(dá)到減小事故損失，保護(hù)廠區(qū)內(nèi)部和鄰近企業(yè)人員生命與財(cái)產(chǎn)安全的目的。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)有效運(yùn)行的基礎(chǔ)，本文所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括危險(xiǎn)源基本信息、危險(xiǎn)化學(xué)品安全信息、危險(xiǎn)化學(xué)品事故應(yīng)急處理措施三個(gè)主表。

(1)危險(xiǎn)源基本信息數(shù)據(jù)表需要在對(duì)企業(yè)進(jìn)行危險(xiǎn)辨識(shí)的基礎(chǔ)上，明確危險(xiǎn)源類型、所處區(qū)域及預(yù)警條件，作為事故預(yù)警的判斷依據(jù)。

(2)危險(xiǎn)化學(xué)品安全信息數(shù)據(jù)表則以化學(xué)品安全技術(shù)說(shuō)明書(shū)(MSDS，Material Safety Data Sheet)為基礎(chǔ)，主要用于存儲(chǔ)化學(xué)品的消防措施、泄漏處理及急救措施等信息，表1為環(huán)氧丙烷的安全信息簡(jiǎn)表。

表1 危險(xiǎn)化學(xué)品安全信息數(shù)據(jù)表(MSDS)

(3)危險(xiǎn)化學(xué)品事故應(yīng)急處理措施數(shù)據(jù)表包括化學(xué)品名稱、事故類型和應(yīng)急措施。該表的作用是根據(jù)不同的事故類型和涉及的危險(xiǎn)化學(xué)品信息，提出有效的事故應(yīng)急措施，為事故應(yīng)急處置提供依據(jù)。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 事故預(yù)警功能

事故預(yù)警功能的核心是通過(guò)對(duì)事故早期征兆和誘因進(jìn)行檢測(cè)、識(shí)別、分析、判斷，以聲、光、文字等手段來(lái)提醒人們注意到生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用等過(guò)程中的危險(xiǎn)狀態(tài)，及時(shí)采取措施，防止發(fā)展為事故。

本文中的預(yù)警功能設(shè)計(jì)如圖3所示，以環(huán)氧丙烷為例，系統(tǒng)與可遠(yuǎn)傳記錄的安全閥、壓力表、液位計(jì)、溫度計(jì)相連，若環(huán)氧丙烷處于危險(xiǎn)狀態(tài)，危險(xiǎn)部位在顯示屏上紅色閃爍，發(fā)出警報(bào)聲，與相關(guān)負(fù)責(zé)人手機(jī)相連，發(fā)出語(yǔ)音提示，以便人們及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并作出相應(yīng)措施。

圖2 預(yù)警功能設(shè)計(jì)

3.2 應(yīng)急決策功能

危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急決策是在事故發(fā)生后根據(jù)事先設(shè)定好的判定原則生成最優(yōu)處置方案。它實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)包括預(yù)警機(jī)制、以往類似事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、以及事先編好并經(jīng)政府審核合格的應(yīng)急救援預(yù)案等。

事故發(fā)生后，由計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)處理，顯示出現(xiàn)場(chǎng)救援措施、安全防護(hù)用品、應(yīng)急處置措施等建議，實(shí)現(xiàn)資源共享。共享機(jī)構(gòu)可包括應(yīng)急指揮機(jī)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援機(jī)構(gòu)、消防機(jī)構(gòu)、公安機(jī)關(guān)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、新聞媒體機(jī)構(gòu)及氣象臺(tái)。系統(tǒng)應(yīng)急決策功能包括以下方面：

(1)生成安全防護(hù)用品說(shuō)明

系統(tǒng)以危險(xiǎn)化學(xué)品安全信息數(shù)據(jù)表為基礎(chǔ)，為進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)作業(yè)人員提供安全防護(hù)用品說(shuō)明。以環(huán)氧丙烷泄漏事故為例，系統(tǒng)提供安全防護(hù)用品說(shuō)明如下：

①呼吸系統(tǒng)防護(hù)：佩戴自吸過(guò)濾式防毒面具，緊急營(yíng)救或撤離時(shí)佩戴正壓自給式空氣呼吸器。

②眼睛防護(hù)：佩戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。

③身體防護(hù)：穿戴防毒、防靜電工作服。

④手防護(hù)：戴耐油橡膠手套。

(2)生成現(xiàn)場(chǎng)急救措施

現(xiàn)場(chǎng)急救是事故應(yīng)急處置的重要部分，以環(huán)氧丙烷泄漏為例，系統(tǒng)提供以下現(xiàn)場(chǎng)急救措施：

①吸入：迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處，保持呼吸暢通，如呼吸困難，給氧；如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。

②食入：用水漱口，給飲牛奶或蛋清。

③皮膚接觸：立即脫去污染的衣著，用大量流動(dòng)清水清洗至少15min。

④眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗至少15min。

(3)消防措施

若事故類型為火災(zāi)，系統(tǒng)根據(jù)涉及危險(xiǎn)化學(xué)品類型，提供消防措施。如環(huán)氧丙烷的消防措施包括：

①滅火方法：盡可能將容器從火場(chǎng)移至空曠處。噴水保持火場(chǎng)容器冷卻，直至滅火結(jié)束。處在火場(chǎng)中的容器若已變色或從安全泄壓裝置中產(chǎn)生聲音，必須馬上撤離。

②滅火劑: 抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。用水滅火無(wú)效。

(4)泄漏處置

若事故類型為泄漏，系統(tǒng)將根據(jù)涉及危險(xiǎn)化學(xué)品類型，提供泄漏處置措施。如環(huán)氧丙烷的泄漏處置措施包括：消除所有點(diǎn)火源，根據(jù)液體流動(dòng)和蒸氣擴(kuò)散的影響區(qū)域劃定警戒區(qū)，無(wú)關(guān)人員從側(cè)風(fēng)、上風(fēng)向撤離至安全區(qū)；作業(yè)時(shí)所使用的全部設(shè)備應(yīng)接地；禁止接觸和跨越泄漏物；盡可能切斷泄漏源；防止泄漏物進(jìn)入下水道、水體或密閉性空間。

①小量泄漏: 用砂土或其它不燃材料吸收。使用潔凈的無(wú)火花工具收集吸收材料。

②大量泄漏: 構(gòu)筑圍堤或挖坑收容; 用石灰粉吸收大量液體。用抗溶性泡沫覆蓋，減少蒸發(fā)，降低蒸氣災(zāi)害。噴霧狀水冷卻和稀釋蒸氣、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)人員、把泄漏物稀釋成不燃物。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)。

4 結(jié)論

本文根據(jù)企業(yè)危險(xiǎn)化學(xué)品事故應(yīng)急需要，建立危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)。系統(tǒng)在危險(xiǎn)源辨識(shí)的基礎(chǔ)上，建設(shè)包含危險(xiǎn)源基本信息、危險(xiǎn)化學(xué)品安全信息和危險(xiǎn)化學(xué)品事故應(yīng)急處置措施在內(nèi)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)危險(xiǎn)化學(xué)品信息管理子系統(tǒng)、事故預(yù)警子系統(tǒng)和決策支持子系統(tǒng)，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)、分析和判斷事故征兆，快速、準(zhǔn)確進(jìn)行事故處置和應(yīng)急救援提供技術(shù)支持。本系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的有效性受后臺(tái)數(shù)據(jù)完善程度的限制，因此，數(shù)據(jù)庫(kù)要及時(shí)添加新事故案例，且信息須真實(shí)完整，使數(shù)據(jù)庫(kù)不斷完善，以使應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)更加高效準(zhǔn)確。

[1] 丁 輝.世界危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r與思考[J].安全, 2003, 24(2):4-6.

[2] 孫維生.化學(xué)事故應(yīng)急救援[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

[3] 韓世奇,韓燕暉.危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)安全與應(yīng)急救援[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

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[7] 周 榮.企業(yè)安全事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2008.

(本文文獻(xiàn)格式：崔世宏，許蘭娟，張 晨.危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)研究[J].山東化工，2017，46(10)：182-184.)

Research on Early Warning and Emergency DecisionSystem for Hazardous Chemical Emergency

CuiShihong,XuLanjuan,ZhangChen

(Department of Resource and Environment, Binzhou University, Binzhou 256603，China)

Hazardous chemicals are usually flammable, explosive, toxic or corrosive. Once an accident due to hazardous chemicals occur, there may be large numbers of casualties, huge losses of property, and sever environmental damage. According to the needs of emergency response, an early warning and decision-making system is designed for hazardous chemical accidents.The system consists of three main parts: information inquiry, accident warning and emergency decision.The system receives data from sensors installed on the work site,and then analyzes the data to make a quickly judgment. Once a parameter exceeds its safety limit, the system will give alarms in the form of sound, light, text and so on.If an accident does happen, the system will provide scientific and effective measures for fire fighting and emergency disposal, as well as suggestions for wearing protective equipment according to type of the accident and characteristics of hazardous chemicals involved. Through the application of this system, not only can the possibility of accidents in the production, storage, usage and other processes of hazardous chemicals, but also the casualties and property damages caused by these accidents be reduced significantly.

hazardous chemical; accident warning; emergency decision; emergency disposal

2017-03-23

國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：201610449063)

崔世宏(1997—)，主要從事安全工程專業(yè)相關(guān)研究。

X937

A

1008-021X(2017)10-0182-03