對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)的分析

劉寅 黃佳寧 周穎 卜全民

摘 要：結(jié)合危險(xiǎn)化學(xué)品事故的防控需求，本文對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題展開(kāi)了分析，并且對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了探討，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：危險(xiǎn)化學(xué)品；事故預(yù)警；應(yīng)急決策系統(tǒng)

危險(xiǎn)化學(xué)品具有易燃易爆的特點(diǎn)，同時(shí)具有較強(qiáng)的毒害性和腐蝕性，在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用等各環(huán)節(jié)都有可能發(fā)生事故。而危險(xiǎn)化學(xué)品事故的發(fā)生，在威脅人員生命安全的同時(shí)，也將給企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)較大經(jīng)濟(jì)損失，因此需要完成能夠?qū)崿F(xiàn)事故防控的事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)的研制。

1 危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)研制需求

危險(xiǎn)化學(xué)品事故一旦發(fā)生，將給人員和設(shè)備安全帶來(lái)較大威脅。在危險(xiǎn)化學(xué)品事故防控方面，事故預(yù)警和應(yīng)急決策管理至關(guān)重要，直接關(guān)系到事故能否得到有效處理?，F(xiàn)階段，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家普遍完成了危險(xiǎn)化學(xué)品事故應(yīng)急救援輔助決策支持系統(tǒng)的建設(shè)，如EMMA、CAMEO等，借助科學(xué)技術(shù)加強(qiáng)事故應(yīng)急救援，從而將事故帶來(lái)的損害和損失控制在最小范圍內(nèi)。國(guó)內(nèi)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些應(yīng)急輔助決策支持軟件的開(kāi)發(fā)，能夠用于事故應(yīng)急救援管理，為應(yīng)急工作的開(kāi)展提供決策支持。但從總體上來(lái)看，國(guó)內(nèi)在危險(xiǎn)化學(xué)品事故應(yīng)急管理方面尚未完成功能完備的事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。針對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品事故，國(guó)內(nèi)主要側(cè)重進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案的編制，開(kāi)發(fā)出的應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)難以對(duì)事故進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息的高速傳遞，具有抗災(zāi)能力差的問(wèn)題[1]。此外，在危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警方面，尚未完成能夠辨識(shí)和管理危險(xiǎn)源的系統(tǒng)，難以通過(guò)危險(xiǎn)源自動(dòng)化監(jiān)控管理實(shí)現(xiàn)事故準(zhǔn)確預(yù)警，因此無(wú)法達(dá)到事故全面防控要求。針對(duì)這一情況，需要加強(qiáng)危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)研制，以便通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控危險(xiǎn)源及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，通過(guò)事故預(yù)警保證事故得到盡快處理。在事故已經(jīng)發(fā)生的情況下，利用系統(tǒng)能夠根據(jù)事故事態(tài)發(fā)展進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析，為應(yīng)急決策的制定提供支撐，確保事故事態(tài)得到及時(shí)控制。

2 危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

2.1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合系統(tǒng)研制需求，在系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)上，可以將系統(tǒng)劃分為多個(gè)子系統(tǒng)，即現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)、事故預(yù)警系統(tǒng)、應(yīng)急處置決策系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。其中，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)利用危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，能夠利用與系統(tǒng)軟件平臺(tái)配套的監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行環(huán)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(jiān)控設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)視頻信息獲取。事故預(yù)警系統(tǒng)可以將采集到的數(shù)據(jù)信息與與數(shù)據(jù)庫(kù)安全限值進(jìn)行比較，在超出限值的情況下發(fā)出預(yù)警，提醒人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)情況的查看和處理，達(dá)到事故預(yù)防的目標(biāo)。在事故預(yù)警過(guò)程中，系統(tǒng)可以用文字、聲音、圖像等各種形式發(fā)出預(yù)警，然后將預(yù)警信息傳遞至應(yīng)急處置決策系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)分析得到的事故類型和危險(xiǎn)化學(xué)品種類，決策系統(tǒng)能夠?qū)κ鹿饰ｋU(xiǎn)特性進(jìn)行判斷，然后生成相應(yīng)應(yīng)急處置措施，以便使事故得到有效控制。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù)的設(shè)置和數(shù)據(jù)庫(kù)信息錄入、讀取管理，能夠用于刪除和添加生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)地圖目標(biāo)，如救援機(jī)構(gòu)、危險(xiǎn)源等等，并且能夠?qū)⒛繕?biāo)錄入到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，為目標(biāo)查詢、瀏覽等操作提供支持。按照上述思路進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠在危險(xiǎn)化品事故發(fā)生初期及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故征兆，通過(guò)事故預(yù)警降低事故發(fā)生率，同時(shí)能夠?yàn)槭鹿蕬?yīng)急處置決策的制定提供數(shù)據(jù)支撐，保證處置工作的科學(xué)性，繼而使事故得到有效控制，為人員生命和財(cái)產(chǎn)安全提供保障。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)上，主要需要完成系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控功能、事故預(yù)警功能和應(yīng)急決策功能的設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控功能設(shè)計(jì)上，應(yīng)當(dāng)保證系統(tǒng)能夠利用濃度測(cè)量?jī)x、壓力表、溫度計(jì)、液位計(jì)、安全閥等各種現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集，并且能夠利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理后，各種信息能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控中心，確保系統(tǒng)能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄與分析。利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以進(jìn)行各種信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，為應(yīng)急決策的制定提供依據(jù)。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢方面，只要通過(guò)搜索日期、監(jiān)測(cè)點(diǎn)或化學(xué)危險(xiǎn)品名稱等關(guān)鍵字即能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中信息進(jìn)行調(diào)取，并且系統(tǒng)能夠自動(dòng)生成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，方便人員使用。

事故預(yù)警功能的設(shè)計(jì)可以對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品事故誘因進(jìn)行檢測(cè)、分析和判斷，然后以聲音、文字等不同形式進(jìn)行預(yù)警，確保管理人員能夠發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用等環(huán)節(jié)是否存在事故征兆。借助系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，可以將系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急調(diào)動(dòng)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等各種系統(tǒng)連接在一起，確保預(yù)警信息能夠發(fā)送至多個(gè)平臺(tái)上，從而使信息能夠得到及時(shí)處理[2]。根據(jù)預(yù)警信息，應(yīng)急救援人員也能對(duì)事件發(fā)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行統(tǒng)一確認(rèn)，并且方便人員進(jìn)行事故事后調(diào)查和分析。在具體設(shè)計(jì)系統(tǒng)事故預(yù)警功能時(shí)，需要結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)工藝和設(shè)備情況進(jìn)行報(bào)警閾值的設(shè)定，以便使系統(tǒng)預(yù)警功能可以正常發(fā)揮。

在應(yīng)急決策功能設(shè)計(jì)上，系統(tǒng)首先需要確定事故基本情況，在事故預(yù)警發(fā)生后系統(tǒng)先要在GIS分析技術(shù)支撐下進(jìn)行事故發(fā)生地點(diǎn)精確定位，然后對(duì)事故基本信息和周邊信息進(jìn)行綜合分析，完成應(yīng)急資源和隊(duì)伍的調(diào)配查詢。將這些信息匯總成為基本文檔后，可以發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急人員。根據(jù)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控結(jié)果確定發(fā)生事故的危險(xiǎn)化學(xué)品種類后，系統(tǒng)需要結(jié)合化學(xué)品性質(zhì)、泄漏量等信息將現(xiàn)場(chǎng)救援區(qū)域劃分為冷區(qū)、暖區(qū)和熱區(qū)，然后對(duì)危險(xiǎn)范圍進(jìn)行初步計(jì)算，確定需要進(jìn)行人員疏散的區(qū)域和相應(yīng)交通線路，并確認(rèn)區(qū)域緊急疏散器材分布情況，完成相應(yīng)交通管制點(diǎn)的建立，生成事故初步應(yīng)急處置報(bào)告。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)得到的事故發(fā)展?fàn)顟B(tài)，系統(tǒng)需要進(jìn)行危險(xiǎn)化學(xué)品擴(kuò)散范圍和濃度變化的分析預(yù)測(cè)，并在電子地圖上進(jìn)行事故態(tài)勢(shì)的直觀展示，為應(yīng)急決策的制定提供依據(jù)。根據(jù)事先設(shè)定的事故危險(xiǎn)等級(jí)判定原則，系統(tǒng)會(huì)生成包含預(yù)警機(jī)制、事故經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)等內(nèi)容在內(nèi)的最優(yōu)處置方案。比如在事故類型為火災(zāi)的情況下，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)危險(xiǎn)化學(xué)品種類提出不同消防措施。在事故類型為危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏的情況下，系統(tǒng)會(huì)提出消滅危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)火源的方案，并根據(jù)危險(xiǎn)化品擴(kuò)散影響區(qū)域進(jìn)行警戒區(qū)的劃定，指導(dǎo)人員撤離至安全區(qū)。

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

想要保證系統(tǒng)的有效運(yùn)行，需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的合理設(shè)計(jì)。從數(shù)據(jù)庫(kù)信息存儲(chǔ)情況來(lái)看，主要需要完成危險(xiǎn)源基本信息數(shù)據(jù)表、事故應(yīng)急處置數(shù)據(jù)表和化學(xué)品安全信息數(shù)據(jù)表的建立，對(duì)危險(xiǎn)源類型、區(qū)域、預(yù)警條件、化學(xué)品名稱、消防措施、泄露處理措施、救援措施、事故類型等進(jìn)行記錄，為事故預(yù)警和應(yīng)急決策制定提供依據(jù)[3]。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要將系統(tǒng)功能抽象為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念模型，對(duì)系統(tǒng)功能需求進(jìn)行準(zhǔn)確描述。通過(guò)對(duì)設(shè)備、危險(xiǎn)品、應(yīng)急物資等信息進(jìn)行數(shù)字化處理，能夠結(jié)合危險(xiǎn)化學(xué)品事故情況進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證數(shù)據(jù)庫(kù)表格能夠滿足系統(tǒng)功能需求。

3 危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)探討

3.1 系統(tǒng)軟件環(huán)境

在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方面，需要采用基于C/S架構(gòu)，即客戶機(jī)/服務(wù)器模式，使系統(tǒng)能夠盡快響應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)有效控制，確保系統(tǒng)能夠在短時(shí)間向各部門進(jìn)行應(yīng)急管理任務(wù)的下達(dá)。系統(tǒng)使用的開(kāi)發(fā)程序?yàn)镈elphi，應(yīng)用服務(wù)器采用Tomcat6.0，編譯器采用JDK1.6，在mgEclipse8.5平臺(tái)上進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化處理，確保系統(tǒng)能夠進(jìn)行高效科學(xué)事故應(yīng)急決策方案的制定。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)采用ORACLE 11g，能夠利用商用報(bào)表軟件進(jìn)行圖表顯示，保證系統(tǒng)運(yùn)行具有較好穩(wěn)定性，并且能夠順利實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。在實(shí)際分析事故發(fā)展態(tài)勢(shì)時(shí)，系統(tǒng)可以采用虛擬場(chǎng)景建模技術(shù)和3DMAX軟件，對(duì)生產(chǎn)區(qū)域危險(xiǎn)源、管線等模型進(jìn)行建立，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備和應(yīng)急資源分布與場(chǎng)景的聯(lián)系，根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行災(zāi)情數(shù)據(jù)、應(yīng)急資源和道路等情況的高精度渲染，為應(yīng)急決策的制定提供直觀數(shù)據(jù)信息，保證應(yīng)急預(yù)案能夠得到合理制定。

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)階段，需要保證系統(tǒng)各項(xiàng)功能可以正常發(fā)揮作用。在系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控功能應(yīng)用方面，需要對(duì)無(wú)線氣體濃度監(jiān)測(cè)傳感器、溫濕度傳感器、風(fēng)向傳感器等各種檢測(cè)設(shè)備與硬件監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行集成，采用RS485通訊口進(jìn)行各種設(shè)備的通信連接。利用無(wú)線模塊，可以將實(shí)時(shí)采集信息發(fā)送至系統(tǒng)上位機(jī)。系統(tǒng)通信采用MODBUS RTU協(xié)議，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)中主機(jī)與前端采集系統(tǒng)通信進(jìn)行管理，需要利用標(biāo)準(zhǔn)串行接口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)通信，同時(shí)配合采用無(wú)線發(fā)送和接收模塊進(jìn)行輔助通信。在信息傳輸方面，需要實(shí)現(xiàn)異步傳輸，共包含8個(gè)數(shù)據(jù)位，起始位和停止位分別只有1位，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)9600b/s。在應(yīng)用系統(tǒng)事故預(yù)警功能時(shí)，需要完成系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)警通信模塊的建立，使系統(tǒng)上級(jí)對(duì)下級(jí)能夠進(jìn)行VHF通訊，加強(qiáng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊管理，確保系統(tǒng)能夠進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)。根據(jù)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控得到的數(shù)字化信息，系統(tǒng)能夠進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別分析，然后采用閃爍指示燈、手機(jī)短信、刺耳警報(bào)三種方式進(jìn)行預(yù)警，并且將預(yù)警信息傳遞至應(yīng)急決策系統(tǒng)中。在應(yīng)急決策功能應(yīng)用實(shí)現(xiàn)階段，需要采用通用SpuerMap GIS平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)基本情況報(bào)告的生成，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的分析處理，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援物資、應(yīng)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(jìn)行周圍應(yīng)急救援機(jī)構(gòu)、公安消防機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)的顯示，生成符合政府要求的應(yīng)急救援預(yù)案。

4 結(jié)論

對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品事故預(yù)警和應(yīng)急決策系統(tǒng)進(jìn)行研制，能夠利用系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)品生成現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)源的辨識(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故征兆，并通過(guò)發(fā)出預(yù)警保證事故得到及時(shí)處理。根據(jù)事故發(fā)展態(tài)勢(shì)，系統(tǒng)能夠及時(shí)結(jié)合事故等級(jí)制定科學(xué)應(yīng)急處置決策，為應(yīng)急資源調(diào)度、事故危險(xiǎn)區(qū)劃分等各種工作的開(kāi)展提供數(shù)據(jù)支撐，生成事故應(yīng)急預(yù)案，因此能夠?yàn)槭鹿示仍ぷ鞯拈_(kāi)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]張淑靜，苗開(kāi)超，程天奇，等.安徽省預(yù)警應(yīng)急指揮輔助決策系統(tǒng)建設(shè)構(gòu)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(yīng)急救援決策支持系統(tǒng)研究[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，20（04）：64-66.

[3]唐敏，楊杉，劉坤，等.基于GIS與物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)園區(qū)土壤地下水污染預(yù)警應(yīng)急系統(tǒng)研究[J].環(huán)境影響評(píng)價(jià)，2018，40（01）：92-96.

基金項(xiàng)目：江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃一般項(xiàng)目：危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、預(yù)警和應(yīng)急處置研究（201810329020Y）是江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目（PAPD），江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項(xiàng)目（TAPP）（PPZY2015C203），2015年全國(guó)公安高等教育重點(diǎn)專業(yè)建設(shè)點(diǎn)資助項(xiàng)目。