化學(xué)事故移動(dòng)應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)技術(shù)研究*

于廣宇，劉馨澤， 毛文鋒

(1.國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局化學(xué)品登記中心，山東青島 266000 2.中國(guó)石化青島安全工程研究院，山東青島 266000)

近年來，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)生活對(duì)于化工產(chǎn)品的需求也不斷增長(zhǎng)。然而，與石油化工生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸相關(guān)的突發(fā)性危險(xiǎn)化學(xué)事故卻時(shí)有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自天津8·12事故發(fā)生以來，火災(zāi)、爆炸、泄漏等危險(xiǎn)化學(xué)事故的數(shù)量和頻次不僅沒有顯著地減少，反而有所增加，企業(yè)為此承受了重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。如何在第一時(shí)間內(nèi)有效獲取到事故現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)化學(xué)品相關(guān)數(shù)據(jù)，并為事故應(yīng)急處置與救援提供有效的輔助決策信息，已成為化工企業(yè)和安全管理部門當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵問題。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，智能移動(dòng)終端憑借其服務(wù)使用的便捷性，功能集成的多樣性，通信交互的即時(shí)性等特點(diǎn)在生產(chǎn)管理的企業(yè)級(jí)應(yīng)用中扮演著愈發(fā)重要的角色，安全應(yīng)急領(lǐng)域中也出現(xiàn)了很多的移動(dòng)終端產(chǎn)品[1]。隨著化工企業(yè)裝置和設(shè)備智能化建設(shè)的不斷深入，各類系統(tǒng)對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)獲取、傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、全面性和安全性等方面要求也越來越高。而移動(dòng)終端的價(jià)值由產(chǎn)品向服務(wù)及內(nèi)容轉(zhuǎn)移，將化學(xué)事故現(xiàn)場(chǎng)信息查詢和處置功能集成到移動(dòng)終端，使應(yīng)急過程采集的信息更豐富，指令的傳遞更及時(shí)，模型的優(yōu)化更完備。事故現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急人員能夠通過移動(dòng)終端及時(shí)調(diào)用相關(guān)危險(xiǎn)化學(xué)品信息數(shù)據(jù)、應(yīng)急處置、事故案例等數(shù)據(jù)庫(kù)，并實(shí)現(xiàn)與企業(yè)的安全生產(chǎn)應(yīng)急指揮平臺(tái)互聯(lián)互通，為事故應(yīng)急決策提供有力支持。

1 化學(xué)事故移動(dòng)應(yīng)急輔助決策的關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)突發(fā)性危險(xiǎn)化學(xué)事故現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)急救援需求，結(jié)合化學(xué)事故移動(dòng)應(yīng)急輔助決策的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)事故數(shù)據(jù)的智能精準(zhǔn)推送和罐區(qū)火災(zāi)事故的應(yīng)急輔助決策支持，研發(fā)基于智能移動(dòng)終端的化學(xué)事故移動(dòng)應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)，滿足企業(yè)在事故現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援“最后一公里”的工作需要。

1.1 化學(xué)事故數(shù)據(jù)智能精準(zhǔn)推送技術(shù)

數(shù)據(jù)智能推送是一種常見的大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)，用戶不僅可以按需檢索數(shù)據(jù)，也能在有需求服務(wù)時(shí)，接收到合適的數(shù)據(jù)服務(wù)。該技術(shù)可以根據(jù)用戶的歷史需求或個(gè)性偏好，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的主動(dòng)式推送。

化學(xué)事故數(shù)據(jù)智能精準(zhǔn)推送技術(shù)實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品事故安全領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)服務(wù)，將化學(xué)品安全管理與服務(wù)提升到了一個(gè)新的高度。海量的化學(xué)品信息及事故數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)智能推送的基礎(chǔ)。化學(xué)事故數(shù)據(jù)智能精準(zhǔn)推送技術(shù)以化學(xué)品數(shù)據(jù)中心作為底層數(shù)據(jù)支撐，構(gòu)建包括危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)信息庫(kù)、危險(xiǎn)化學(xué)品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和典型化學(xué)品事故案例庫(kù)等數(shù)據(jù)在內(nèi)的化學(xué)事故基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，在提取危險(xiǎn)化學(xué)品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、典型化學(xué)事故案例數(shù)據(jù)、企業(yè)的危險(xiǎn)化學(xué)品數(shù)據(jù)和企業(yè)地理位置等關(guān)鍵信息的基礎(chǔ)上，挖掘出潛在的事故危險(xiǎn)化學(xué)品信息，并通過一定的匹配策略算法實(shí)現(xiàn)智能化排序(事故地理位置優(yōu)先或事故企業(yè)歷史化學(xué)品信息優(yōu)先)，準(zhǔn)確的推送到用戶的智能移動(dòng)終端，為事故應(yīng)急提供輔助決策信息[2]。圖1給出了化學(xué)事故數(shù)據(jù)智能精準(zhǔn)推送的技術(shù)路線。

1.2 罐區(qū)火災(zāi)事故輔助決策技術(shù)

罐區(qū)火災(zāi)事故發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)救援需要施加定量的水和泡沫用于滅火，如何進(jìn)行科學(xué)的消防泡沫供給量估算，實(shí)現(xiàn)罐區(qū)火災(zāi)事故下的安全防護(hù)距離指導(dǎo)，并實(shí)現(xiàn)罐區(qū)火災(zāi)事故理想狀態(tài)下的消防炮軌跡模擬計(jì)算極為重要。通過構(gòu)建罐區(qū)火災(zāi)事故輔助決策的三個(gè)模型，實(shí)現(xiàn)罐區(qū)事故應(yīng)急管理。

圖1 化學(xué)事故數(shù)據(jù)智能精準(zhǔn)推送技術(shù)路線

構(gòu)建了基于儲(chǔ)罐的危險(xiǎn)化學(xué)品火災(zāi)事故消防泡沫供給模擬模型。根據(jù)罐體內(nèi)儲(chǔ)存的危險(xiǎn)化學(xué)品物質(zhì)、罐體容積和儲(chǔ)罐直徑等數(shù)據(jù)，快速估算出三種不同濃度和不同流量狀態(tài)下的泡沫供給量，為應(yīng)急消防救援提供必要的數(shù)據(jù)支持。

優(yōu)化了罐體火災(zāi)事故影響范圍預(yù)測(cè)模型[3]。當(dāng)儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)事故情況下，根據(jù)罐容、罐徑、現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速計(jì)算各種安全距離，如疏散距離、應(yīng)急人員可活動(dòng)區(qū)域范圍、消防車可布置最大區(qū)域范圍、消防員最大容忍極限范圍等，為消防救援提供技術(shù)參數(shù)指導(dǎo)。

構(gòu)建了理想狀態(tài)下的消防炮射流軌跡模型[4]。根據(jù)消防炮的壓力、流量、噴射角度、出口截面積、風(fēng)速、位置、高度通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出消防泡沫噴出的拋物線與儲(chǔ)罐的位置關(guān)系，調(diào)整噴射角度或者移動(dòng)消防炮與儲(chǔ)罐之間距離使其達(dá)到拋物線與儲(chǔ)罐頂中心相交，實(shí)現(xiàn)該狀態(tài)下的理想消防泡沫軌跡線繪制。當(dāng)消防炮參數(shù)設(shè)置消防炮工作壓力0.8 MPa，流量30 L/s,噴射角度30，出口截面積0.005 m2時(shí)。理想狀態(tài)下的射流計(jì)算軌跡如圖2所示。

圖2 一般消防炮射流計(jì)算軌跡

2 化學(xué)事故應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)移動(dòng)端設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

化學(xué)事故移動(dòng)應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)需要海量的空間地理數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)順利運(yùn)行的重要支撐。因此，系統(tǒng)采用SQL Server 2008作為屬性數(shù)據(jù)管理軟件，高德在線免費(fèi)地圖作為空間地理數(shù)據(jù)管理GIS平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全國(guó)矢量地圖的運(yùn)行調(diào)用。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理主要考慮空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，既要遵從一般的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理原則，又要考慮事件驅(qū)動(dòng)的面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型的要求[5]。移動(dòng)端數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)原則如下：①采用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法；②間數(shù)據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)的軟件平臺(tái)和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，以滿足系統(tǒng)內(nèi)部和對(duì)外的數(shù)據(jù)交換和信息共享的要求；③屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)要進(jìn)行規(guī)范化處理，減少數(shù)據(jù)冗余和確保數(shù)據(jù)的一致性。

所有針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作均在后臺(tái)操作，且將數(shù)據(jù)庫(kù)訪問路徑加密，即使其他人員破解程序代碼也無(wú)法獲取數(shù)據(jù)庫(kù)路徑。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端設(shè)置防火墻，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端與外部網(wǎng)絡(luò)的物理隔離，保證數(shù)據(jù)免遭破壞。

2.2 功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)包括七大功能模塊，即?；窋?shù)據(jù)庫(kù)、?；返怯浧髽I(yè)、應(yīng)急處置方案、事故案例、罐區(qū)應(yīng)急、資料查詢和個(gè)人中心。系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 化學(xué)事故移動(dòng)應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

2.2.1?；窋?shù)據(jù)庫(kù)

危化品數(shù)據(jù)庫(kù)模塊由化學(xué)品標(biāo)識(shí)、理化特性、急救措施等多個(gè)子功能組成，包括3 000余種常用危險(xiǎn)化學(xué)品標(biāo)識(shí)、物理危險(xiǎn)、健康危害、環(huán)境危害等安全信息數(shù)據(jù)，涵蓋了常見的危險(xiǎn)化學(xué)品物質(zhì)安全技術(shù)說明書和安全標(biāo)簽信息。可根據(jù)中文名稱、英文名稱、UN號(hào)、CAS號(hào)等條件查詢化學(xué)品危害信息，同時(shí)可查詢化學(xué)品列入《危險(xiǎn)化學(xué)品目錄》、《易制爆危險(xiǎn)化學(xué)品目錄》、《重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》、《易制毒化學(xué)品的分類和品種目錄》等目錄情況。危化品詳情查詢，也可直接關(guān)聯(lián)其生產(chǎn)企業(yè)，查看該企業(yè)詳情以及生產(chǎn)的其他?；沸畔?，關(guān)聯(lián)應(yīng)急處置方案和該危化品的事故案例信息[6]。

2.2.2?；返怯浧髽I(yè)

危險(xiǎn)化學(xué)品登記企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)包括了企業(yè)詳情和企業(yè)危險(xiǎn)化學(xué)品信息。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)與電子地理信息的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)、重大危險(xiǎn)源、危險(xiǎn)化工工藝等信息的多要素查詢搜索，可根據(jù)危險(xiǎn)化學(xué)品名稱、編號(hào)、類別等條件查詢?cè)摶瘜W(xué)品生產(chǎn)企業(yè)的分布信息、重大危險(xiǎn)源信息等，在電子地圖上可以實(shí)現(xiàn)以選點(diǎn)為中心，查詢一定范圍半徑區(qū)域內(nèi)的化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)、重大危險(xiǎn)源分布等。所查信息可以按照生產(chǎn)規(guī)模、所在地區(qū)(省、市)、距離查詢?nèi)怂谖恢镁嚯x進(jìn)行排序顯示。

2.2.3應(yīng)急處置方案

應(yīng)急處置方案數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋了2 800多種物質(zhì)，按照危險(xiǎn)性進(jìn)行分類，對(duì)應(yīng)62個(gè)應(yīng)急處置方案，每個(gè)應(yīng)急處置方案包括潛在危害、公眾安全和應(yīng)急行動(dòng)三部分。其中潛在危害分為燃燒危害、爆炸危害和健康危害，公眾安全部分包括泄漏區(qū)隔離距離、人員疏散距離、個(gè)體防護(hù)措施，應(yīng)急行動(dòng)包括火災(zāi)處置、泄漏處置和急救措施。該數(shù)據(jù)庫(kù)還包括370種有毒化學(xué)品泄漏時(shí)的初始距離和防護(hù)距離，113種遇水反應(yīng)產(chǎn)生吸入性有毒氣體的物質(zhì)名單。當(dāng)發(fā)生突發(fā)化學(xué)事故時(shí)，可通過離線和在線兩種檢索方式獲取到對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)化學(xué)品物質(zhì)信息，同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)檢索結(jié)果自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的應(yīng)急處置方案[7]。

2.2.4事故案例

事故案例分為國(guó)外案例和國(guó)內(nèi)案例兩部分?；瘜W(xué)品事故案例庫(kù)包括3 000多例近年來發(fā)生的重特大典型化學(xué)事故的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，并實(shí)現(xiàn)按照事故地點(diǎn)、事故發(fā)生時(shí)間、事故類別、傷亡人數(shù)等進(jìn)行查詢。事故案例的內(nèi)容包括事故發(fā)生地點(diǎn)、事故發(fā)生時(shí)間、傷亡人數(shù)、事故經(jīng)過描述、事故照片等信息。

2.2.5罐區(qū)應(yīng)急

包括消防泡沫供給量、安全防護(hù)距離、消防炮軌跡模擬和火災(zāi)撲救建議等功能模塊。通過建立和優(yōu)化罐區(qū)火災(zāi)事故下消防泡沫供給量估算模型、安全防護(hù)距離計(jì)算模型和理想狀態(tài)下的消防炮軌跡模擬計(jì)算模型及根據(jù)上述模型生成的火災(zāi)撲救建議，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)罐區(qū)火災(zāi)應(yīng)急救援的一整套輔助決策方案，不僅實(shí)現(xiàn)了形象直觀的罐區(qū)火災(zāi)的模擬計(jì)算展示[8]，而且為救援人員提供了更加科學(xué)的罐區(qū)應(yīng)急救援的指導(dǎo)依據(jù)。

2.2.6資料查詢

包括常見泡沫滅火器應(yīng)用速查表、常見遇水易燃燒物質(zhì)速查表、化學(xué)事故應(yīng)急救援單位聯(lián)系電話、工業(yè)管道識(shí)別速查表、工業(yè)氣體瓶顏色速查表等五個(gè)速查表，實(shí)現(xiàn)相關(guān)資料查詢功能，方便應(yīng)急人員實(shí)時(shí)或離線查看信息。

2.2.7個(gè)人中心

包括賬戶管理和問題反饋，實(shí)現(xiàn)用戶個(gè)人基本信息的管理與維護(hù)，同時(shí)為用戶提供系統(tǒng)問題反饋的接口。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)采用先進(jìn)的Spring MVC+MyBatis架構(gòu)，基于Android4.4及以上平臺(tái)進(jìn)行應(yīng)用程序模塊的開發(fā)，完成移動(dòng)端APP相關(guān)的應(yīng)用和服務(wù)，有利于增強(qiáng)用戶體驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用效果。系統(tǒng)功能界面如圖4所示。

圖4 化學(xué)事故移動(dòng)應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)功能界面

4 結(jié)論

通過對(duì)數(shù)據(jù)智能精準(zhǔn)推送和罐區(qū)火災(zāi)事故應(yīng)急輔助決策等化學(xué)事故移動(dòng)應(yīng)急輔助決策的關(guān)鍵技術(shù)的深入研究，設(shè)計(jì)和開發(fā)了化學(xué)事故移動(dòng)應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)。系統(tǒng)集成了化學(xué)事故相關(guān)數(shù)據(jù)檢索和石化罐區(qū)事故下的應(yīng)急輔助決策基本功能，是石油化工企業(yè)事故現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援管理的一項(xiàng)重要工作，對(duì)建立和健全現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急輔助決策機(jī)制，有效應(yīng)對(duì)重特大突發(fā)事件，最大限度的降低事故損失，都具有非常重要的意義。

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