對危險化學品事故預警和應急決策系統的分析

劉寅 黃佳寧 周穎 卜全民

摘 要：結合危險化學品事故的防控需求，本文對危險化學品事故預警和應急決策系統的設計問題展開了分析，并且對系統實現方法進行了探討，從而為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：危險化學品；事故預警；應急決策系統

危險化學品具有易燃易爆的特點，同時具有較強的毒害性和腐蝕性，在生產、儲存和使用等各環節都有可能發生事故。而危險化學品事故的發生，在威脅人員生命安全的同時，也將給企業生產運營帶來較大經濟損失，因此需要完成能夠實現事故防控的事故預警和應急決策系統的研制。

1 危險化學品事故預警和應急決策系統研制需求

危險化學品事故一旦發生，將給人員和設備安全帶來較大威脅。在危險化學品事故防控方面，事故預警和應急決策管理至關重要，直接關系到事故能否得到有效處理?，F階段，國外發達國家普遍完成了危險化學品事故應急救援輔助決策支持系統的建設，如EMMA、CAMEO等，借助科學技術加強事故應急救援，從而將事故帶來的損害和損失控制在最小范圍內。國內在此基礎上進行了一些應急輔助決策支持軟件的開發，能夠用于事故應急救援管理，為應急工作的開展提供決策支持。但從總體上來看，國內在危險化學品事故應急管理方面尚未完成功能完備的事故預警和應急決策系統的開發。針對危險化學品事故，國內主要側重進行應急預案的編制，開發出的應急響應系統難以對事故進行及時響應，無法實現信息的高速傳遞，具有抗災能力差的問題[1]。此外，在危險化學品事故預警方面，尚未完成能夠辨識和管理危險源的系統，難以通過危險源自動化監控管理實現事故準確預警，因此無法達到事故全面防控要求。針對這一情況，需要加強危險化學品事故預警和應急決策系統研制，以便通過現場監測、監控危險源及時發現安全隱患，通過事故預警保證事故得到盡快處理。在事故已經發生的情況下，利用系統能夠根據事故事態發展進行相關數據分析，為應急決策的制定提供支撐，確保事故事態得到及時控制。

2 危險化學品事故預警和應急決策系統設計分析

2.1 總體架構設計

結合系統研制需求，在系統總體架構設計上，可以將系統劃分為多個子系統，即現場監測、監控系統、事故預警系統、應急處置決策系統和數據庫管理系統。其中，現場監測、監控系統負責利用危險化學品生產現場的傳感器進行實時監測數據的采集，能夠利用與系統軟件平臺配套的監測設備進行環境氣象信息、氣體泄漏濃度信息等各種信息的獲取，并利用監控設備進行現場視頻信息獲取。事故預警系統可以將采集到的數據信息與與數據庫安全限值進行比較，在超出限值的情況下發出預警，提醒人員進行現場情況的查看和處理，達到事故預防的目標。在事故預警過程中，系統可以用文字、聲音、圖像等各種形式發出預警，然后將預警信息傳遞至應急處置決策系統。根據系統分析得到的事故類型和危險化學品種類，決策系統能夠對事故危險特性進行判斷，然后生成相應應急處置措施，以便使事故得到有效控制。數據庫管理系統負責進行系統數據參數的設置和數據庫信息錄入、讀取管理，能夠用于刪除和添加生產現場地圖目標，如救援機構、危險源等等，并且能夠將目標錄入到關系數據庫中，為目標查詢、瀏覽等操作提供支持。按照上述思路進行系統設計，能夠在危險化品事故發生初期及時發現事故征兆，通過事故預警降低事故發生率，同時能夠為事故應急處置決策的制定提供數據支撐，保證處置工作的科學性，繼而使事故得到有效控制，為人員生命和財產安全提供保障。

2.2 系統功能設計

在系統功能設計上，主要需要完成系統監測與監控功能、事故預警功能和應急決策功能的設計。在系統監測與監控功能設計上，應當保證系統能夠利用濃度測量儀、壓力表、溫度計、液位計、安全閥等各種現場監測設備進行數據信息采集，并且能夠利用現場監控設備對現場情況進行遠程監測。經過數字化處理后，各種信息能夠通過網絡傳輸至監控中心，確保系統能夠對監測和監控數據進行實時記錄與分析。利用系統數據庫，可以進行各種信息數據的存儲，為應急決策的制定提供依據。在系統數據查詢方面，只要通過搜索日期、監測點或化學危險品名稱等關鍵字即能對數據庫中信息進行調取，并且系統能夠自動生成數據統計報表，方便人員使用。

事故預警功能的設計可以對危險化學品事故誘因進行檢測、分析和判斷，然后以聲音、文字等不同形式進行預警，確保管理人員能夠發現危險化學品的生產、儲存和使用等環節是否存在事故征兆。借助系統網絡，可以將系統與監控系統、應急調動系統、通信系統等各種系統連接在一起，確保預警信息能夠發送至多個平臺上，從而使信息能夠得到及時處理[2]。根據預警信息，應急救援人員也能對事件發展狀態進行統一確認，并且方便人員進行事故事后調查和分析。在具體設計系統事故預警功能時，需要結合企業生產工藝和設備情況進行報警閾值的設定，以便使系統預警功能可以正常發揮。

在應急決策功能設計上，系統首先需要確定事故基本情況，在事故預警發生后系統先要在GIS分析技術支撐下進行事故發生地點精確定位，然后對事故基本信息和周邊信息進行綜合分析，完成應急資源和隊伍的調配查詢。將這些信息匯總成為基本文檔后，可以發送給現場應急人員。根據監測和監控結果確定發生事故的危險化學品種類后，系統需要結合化學品性質、泄漏量等信息將現場救援區域劃分為冷區、暖區和熱區，然后對危險范圍進行初步計算，確定需要進行人員疏散的區域和相應交通線路，并確認區域緊急疏散器材分布情況，完成相應交通管制點的建立，生成事故初步應急處置報告。根據現場監測得到的事故發展狀態，系統需要進行危險化學品擴散范圍和濃度變化的分析預測，并在電子地圖上進行事故態勢的直觀展示，為應急決策的制定提供依據。根據事先設定的事故危險等級判定原則，系統會生成包含預警機制、事故經驗教訓等內容在內的最優處置方案。比如在事故類型為火災的情況下，系統會根據危險化學品種類提出不同消防措施。在事故類型為危險化學品泄漏的情況下，系統會提出消滅危險區域內所有點火源的方案，并根據危險化品擴散影響區域進行警戒區的劃定，指導人員撤離至安全區。

2.3 系統數據庫設計

想要保證系統的有效運行，需要實現系統數據庫的合理設計。從數據庫信息存儲情況來看，主要需要完成危險源基本信息數據表、事故應急處置數據表和化學品安全信息數據表的建立，對危險源類型、區域、預警條件、化學品名稱、消防措施、泄露處理措施、救援措施、事故類型等進行記錄，為事故預警和應急決策制定提供依據[3]。在實際設計過程中，需要將系統功能抽象為數據結構概念模型，對系統功能需求進行準確描述。通過對設備、危險品、應急物資等信息進行數字化處理，能夠結合危險化學品事故情況進行系統數據信息結構設計，保證數據庫表格能夠滿足系統功能需求。

3 危險化學品事故預警和應急決策系統實現探討

3.1 系統軟件環境

在系統實現方面，需要采用基于C/S架構，即客戶機/服務器模式，使系統能夠盡快響應，并實現安全風險有效控制，確保系統能夠在短時間向各部門進行應急管理任務的下達。系統使用的開發程序為Delphi，應用服務器采用Tomcat6.0，編譯器采用JDK1.6，在mgEclipse8.5平臺上進行編程，實現數據可視化處理，確保系統能夠進行高效科學事故應急決策方案的制定。系統數據庫采用ORACLE 11g，能夠利用商用報表軟件進行圖表顯示，保證系統運行具有較好穩定性，并且能夠順利實現人機交互。在實際分析事故發展態勢時，系統可以采用虛擬場景建模技術和3DMAX軟件，對生產區域危險源、管線等模型進行建立，加強監測設備、監控設備和應急資源分布與場景的聯系，根據系統數據進行災情數據、應急資源和道路等情況的高精度渲染，為應急決策的制定提供直觀數據信息，保證應急預案能夠得到合理制定。

3.2 系統應用實現

在系統應用實現階段，需要保證系統各項功能可以正常發揮作用。在系統監測、監控功能應用方面，需要對無線氣體濃度監測傳感器、溫濕度傳感器、風向傳感器等各種檢測設備與硬件監控設備進行集成，采用RS485通訊口進行各種設備的通信連接。利用無線模塊，可以將實時采集信息發送至系統上位機。系統通信采用MODBUS RTU協議，對應用系統中主機與前端采集系統通信進行管理，需要利用標準串行接口實現上位機通信，同時配合采用無線發送和接收模塊進行輔助通信。在信息傳輸方面，需要實現異步傳輸，共包含8個數據位，起始位和停止位分別只有1位，數據傳輸速率達9600b/s。在應用系統事故預警功能時，需要完成系統應急預警通信模塊的建立，使系統上級對下級能夠進行VHF通訊，加強系統數據通訊管理，確保系統能夠進行及時響應。根據監測和監控得到的數字化信息，系統能夠進行風險級別分析，然后采用閃爍指示燈、手機短信、刺耳警報三種方式進行預警，并且將預警信息傳遞至應急決策系統中。在應急決策功能應用實現階段，需要采用通用SpuerMap GIS平臺進行現場基本情況報告的生成，利用計算機進行各種數據的分析處理，進行現場應急救援物資、應急處置措施、救援措施等各種決策的顯示，并且利用電子地圖進行周圍應急救援機構、公安消防機構等機構的顯示，生成符合政府要求的應急救援預案。

4 結論

對危險化學品事故預警和應急決策系統進行研制，能夠利用系統進行化學品生成現場危險源的辨識，及時發現事故征兆，并通過發出預警保證事故得到及時處理。根據事故發展態勢，系統能夠及時結合事故等級制定科學應急處置決策，為應急資源調度、事故危險區劃分等各種工作的開展提供數據支撐，生成事故應急預案，因此能夠為事故救援工作的開展提供強有力的技術支撐。

參考文獻：

[1]張淑靜，苗開超，程天奇，等.安徽省預警應急指揮輔助決策系統建設構想[J].智能城市，2018，4（18）：11-12.

[2]賀萌，王文和，易俊，等.LNG槽車公路事故應急救援決策支持系統研究[J].重慶科技學院學報（自然科學版），2018，20（04）：64-66.

[3]唐敏，楊杉，劉坤，等.基于GIS與物聯網的工業園區土壤地下水污染預警應急系統研究[J].環境影響評價，2018，40（01）：92-96.

基金項目：江蘇省高等學校大學生實踐創新訓練計劃一般項目：危險化學品儲存風險評價、預警和應急處置研究（201810329020Y）是江蘇高校優勢學科建設工程資助項目（PAPD），江蘇高校品牌專業建設工程資助項目（TAPP）（PPZY2015C203），2015年全國公安高等教育重點專業建設點資助項目。