智慧消防在煤化工行業(yè)應(yīng)急救援中的應(yīng)用

■ 王曉光 中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司

隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤化工行業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)了越來越重要的地位，煤化工產(chǎn)品的應(yīng)用已滲透到人們生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。但是，煤化工生產(chǎn)企業(yè)由于其特殊性，存在著眾多的安全隱患，在生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲存過程中具有高溫高壓或低溫低壓、易燃易爆的特點，極易發(fā)生嚴(yán)重的火災(zāi)和爆炸危險事故，所以加強(qiáng)煤化工火災(zāi)的滅火救援技戰(zhàn)術(shù)研究，以減少火災(zāi)爆炸事故的損失，對消防安全管理有十分重要的意義。

文章根據(jù)煤化工的工藝特點和危險性，結(jié)合目前消防技術(shù)中三維模擬培訓(xùn)系統(tǒng)和應(yīng)急救援輔助決策系統(tǒng)的實際應(yīng)用，淺談智慧消防在煤化工應(yīng)急救援中的應(yīng)用。

一、三維模擬培訓(xùn)系統(tǒng)

三維模擬培訓(xùn)及演練評估系統(tǒng)以二三維一體化平臺為基礎(chǔ)，通過建設(shè)企業(yè)三維虛擬場景，實現(xiàn)基礎(chǔ)理論知識、消防車及消防裝備操作規(guī)程、典型化工事故案例和化工事故消防應(yīng)急演練及評估等培訓(xùn)工作，可為員工全面普及應(yīng)急消防安全管理知識，提高員工的風(fēng)險防范意識和自救互救等災(zāi)害應(yīng)對能力，做到快速識別應(yīng)急資源需求，明確相關(guān)單位和人員的應(yīng)急職責(zé)，改善其協(xié)調(diào)問題，將會全面提升企業(yè)應(yīng)急處理能力。

（一）三維虛擬仿真平臺功能

三維虛擬仿真平臺支持對企業(yè)三維場景進(jìn)行瀏覽展示，提供多種操作模式，包括：地球模式（即第三人稱操作模式）、跟蹤球模式、第一人稱操作模式。三維虛擬仿真平臺共包含數(shù)字地球模塊、三維地形模塊、三維場景模塊、數(shù)據(jù)維護(hù)工具模塊4 個模塊，設(shè)計了強(qiáng)大的三維GIS 功能，其中三維空間量算工具包含坐標(biāo)量測、水平距離量測、垂直高度量測、直線距離量測、地表距離量測、投影面積量測、挖方量測。GIS 常用分析工具有視域分析、通視分析、斷面分析等，方便在應(yīng)急救援工作中對災(zāi)害事故量化分析，做出準(zhǔn)確判斷。

（二）桌面推演

桌面推演系統(tǒng)支持多人/多機(jī)構(gòu)的桌面推演功能，需要完成角色選擇、個人防護(hù)裝備及工具的選擇、人員和車輛進(jìn)入路線選擇、滅火資源數(shù)量設(shè)置、實時消息對話通信、滅火力量估算、災(zāi)情類型和大小設(shè)定、資源庫存計算、過程記錄存儲及回放、氣象信息設(shè)定、現(xiàn)場動態(tài)標(biāo)記、災(zāi)后處置、應(yīng)急措施方案、災(zāi)后評估、推演標(biāo)注等功能。

以2 萬立方米油罐火災(zāi)為例，推演啟動，推演人員選擇推演用戶角色，在推演前需要對各種主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。設(shè)定燃燒介質(zhì)（石腦油/柴油/汽油），不同的介質(zhì)用不同的顏色表示；設(shè)定是否爆炸，如爆炸，則場景中展示一次爆炸動畫。系統(tǒng)利用各種模型進(jìn)行模擬，對于爆炸、泄漏、擴(kuò)散等情況進(jìn)行量化模擬；設(shè)置泄漏點，并在三維場景中實時表現(xiàn)對應(yīng)介質(zhì)泄露粒子動畫；設(shè)定氣象條件參數(shù)，包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度等，這些將對火勢發(fā)展方向、速度，爆炸后的煙塵擴(kuò)散速度，撲滅火災(zāi)所需的滅火設(shè)備數(shù)量產(chǎn)生相應(yīng)的影響；檢查固定滅火設(shè)備是否完好，對滅火劑儲量進(jìn)行實時顯示，結(jié)合滅火劑用量計算功能，判定是否需要從外部調(diào)用滅火資源。在推演過程中，參加推演人員根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的火災(zāi)模型情形，設(shè)置工藝處置方案、工藝處置時間等。消防力量在廠區(qū)各地部署需要如何調(diào)配，陣地選擇、救援方案、力量部署等如何安排，滅火劑、個人防護(hù)裝備在系統(tǒng)儲量下進(jìn)行選擇并消耗，系統(tǒng)根據(jù)推演人員作出的選擇而在三維場景中呈現(xiàn)出不同的表現(xiàn)。有權(quán)限的用戶（如管理員）可以看到所有桌面推演參與人員推演畫面，同時可推送突發(fā)情況，如火勢因風(fēng)勢加大而迅速擴(kuò)散蔓延等，可以在三維場景中實時展示。

通過對典型事故形態(tài)的可視化、事故應(yīng)急預(yù)案的三維數(shù)字化、事故應(yīng)急演練、企業(yè)員工標(biāo)準(zhǔn)化操作培訓(xùn)等關(guān)鍵技術(shù)的研究，開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的多人多角色共同參與的三維事故應(yīng)急演練與標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)。它能夠真實生動地展示煤化工企業(yè)的三維場景、直觀地展示企業(yè)消防滅火預(yù)案、模擬各種突發(fā)事故，結(jié)合企業(yè)實際情況，提高企業(yè)應(yīng)急水平與能力。為煤化工企業(yè)員工應(yīng)急演練及作業(yè)培訓(xùn)提供了現(xiàn)代化手段的技術(shù)支撐。

二、應(yīng)急救援輔助決策系統(tǒng)

將智慧消防應(yīng)用于煤化工企業(yè)管理中，可進(jìn)行良好的火災(zāi)風(fēng)險評估工作。在開展該工作時，通過智慧消防所建立的多點數(shù)據(jù)聯(lián)系體系，便可以打破原有消防數(shù)據(jù)在發(fā)展中所呈現(xiàn)出的孤島信息狀態(tài)，借助智慧網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整合消防工作中的相關(guān)數(shù)據(jù)，使煤化工作業(yè)中的火災(zāi)風(fēng)險評估更加全面。以陽江煤化工企業(yè)為例，借助智慧消防網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以對作業(yè)區(qū)域中的廠房防火屏障、物料存放信息、消防隔離信息、動作防火作業(yè)信息等進(jìn)行動態(tài)收集，并且將這些信息匯總到系統(tǒng)的集成平臺中開展整合分析，從而確定內(nèi)部廠房各個區(qū)域及主要結(jié)構(gòu)區(qū)域的火災(zāi)承載負(fù)荷，判斷煤化工作業(yè)區(qū)突發(fā)火災(zāi)所能承受的火災(zāi)荷載程度，進(jìn)而綜合評判煤化工廠房區(qū)域存在的火災(zāi)風(fēng)險大小，避免人為主觀因素在其中出現(xiàn)的錯誤判斷。

火災(zāi)風(fēng)險防控工作在智慧消防的介入下，可以在第一時間消除現(xiàn)場火災(zāi)隱患，同時借助智慧消防系統(tǒng)所進(jìn)行的火災(zāi)風(fēng)險評估功能，提高化工廠開展滅火救援的效率，并將現(xiàn)代化的智慧消防技術(shù)引入到當(dāng)前化工廠現(xiàn)有的滅火救援流程管理中。以陽江煤化工廠為例，該化工廠在生產(chǎn)中借助智慧消防系統(tǒng)中的火災(zāi)報警信號作為相應(yīng)的機(jī)組MCR 接警裝置和轉(zhuǎn)報警信號塔臺，這樣便可以在第一時間聯(lián)系專職消防隊和醫(yī)療救援隊。當(dāng)應(yīng)急救援小組到達(dá)現(xiàn)場后，可以直接根據(jù)智慧消防系統(tǒng)所評估出的現(xiàn)場火情，進(jìn)行人員傷亡情況鑒定、固定滅火設(shè)施開啟、防排煙設(shè)施啟動等工作。參與現(xiàn)場救援的運(yùn)行響應(yīng)人員在進(jìn)行信息交接后，便可以第一時間配合專職消防隊進(jìn)行滅火救援，同時可以根據(jù)現(xiàn)場火災(zāi)指揮部的要求，進(jìn)行門禁解鎖、保衛(wèi)邊界管控等工作?，F(xiàn)場應(yīng)急救援輔助決策系統(tǒng)以二三維地理信息系統(tǒng)平臺為基礎(chǔ)，通過建立企業(yè)及其周邊地理信息數(shù)據(jù)、應(yīng)急資源數(shù)據(jù)、?；沸畔?，整合事故現(xiàn)場影像語音數(shù)據(jù)、氣象信息、現(xiàn)場氣體實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，快速查詢和調(diào)取有效的應(yīng)急資源；通過事故模擬軟件計算結(jié)果，模擬分析事故現(xiàn)場發(fā)展態(tài)勢，實時掌握氣體擴(kuò)散影響范圍，以電子地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)事件的可視化應(yīng)急資源調(diào)配、滅火劑及救援力量計算等功能，為指揮者提供應(yīng)急指揮輔助決策。

（一）地理信息子系統(tǒng)

建設(shè)一套以煤化工廠區(qū)為中心，半徑為50 公里的1:10000 比例的GIS 地圖及廠區(qū)1:2000 精度的衛(wèi)片或航拍圖，能夠集成應(yīng)急資源管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)及實時災(zāi)害模擬分析模型數(shù)據(jù)，為用戶提供圖形化直觀的查詢分析結(jié)果。

（二）危險化學(xué)品數(shù)據(jù)庫查詢子系統(tǒng)

建設(shè)一套危險化學(xué)品數(shù)據(jù)查詢子系統(tǒng)，能夠?qū)ξｋU化學(xué)品的化學(xué)品及企業(yè)標(biāo)識信息、成分和組成信息、危險性概述信息、急救措施、消防措施、泄漏應(yīng)急處理、操作處置與存儲、接觸控制與個體防護(hù)、理化特性、穩(wěn)定性和反應(yīng)活性、毒理學(xué)資料、生態(tài)學(xué)資料、廢棄處置辦法、運(yùn)輸信息進(jìn)行查詢、維護(hù)、統(tǒng)計匯總分析。

（三）應(yīng)急資源數(shù)據(jù)庫查詢子系統(tǒng)

建設(shè)一套應(yīng)急資源數(shù)據(jù)庫查詢子系統(tǒng)，主要包括對以下信息的查詢、維護(hù)和圖形化展示：應(yīng)急物資儲備點、應(yīng)急物資、企業(yè)消防隊、應(yīng)急救援專家、社會應(yīng)急救援力量、周邊信息（居民、學(xué)校、醫(yī)院）。

系統(tǒng)提供管理、查詢和維護(hù)界面，使用戶能夠根據(jù)事故類型，快速地篩選出需要的應(yīng)急物資、應(yīng)急專家、消防救援力量，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合地理信息系統(tǒng)將物資儲備點、應(yīng)急物資、企業(yè)消防隊人員及周邊人口、學(xué)校、醫(yī)院等分布情況在地圖上分布展示，當(dāng)發(fā)生應(yīng)急搶險事故后，便于用戶根據(jù)事故類別、等級，選擇相應(yīng)的應(yīng)急物資和救援力量，制定切實、可行、有效的救援方案。同時，用戶在電子地圖上根據(jù)相關(guān)圖標(biāo)即可查看該圖標(biāo)對應(yīng)的基本信息，如人員配置、資源占有、應(yīng)急人員資質(zhì)以及應(yīng)急專家和應(yīng)急機(jī)構(gòu)等情況。

（四）實時災(zāi)害模擬分析子系統(tǒng)

建設(shè)一套實時災(zāi)害模擬分析子系統(tǒng)，通過集成第三方采集、傳輸事故現(xiàn)場氣象信息、氣體濃度監(jiān)測信息等，依托災(zāi)害分析模型軟件的計算結(jié)果，實時掌握事件的擴(kuò)散影響范圍，為應(yīng)急指揮提供輔助決策功能。系統(tǒng)以電子地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用燃燒分析模型、氣體擴(kuò)散模型和超壓爆炸模型等為指揮員提供應(yīng)急指揮輔助決策功能。

（五）滅火劑用量計算

滅火劑用量計算主要包含三類計算：第一，利用火災(zāi)模擬模型計算出所模擬火災(zāi)所需滅火劑用量，并進(jìn)行展示。第二，系統(tǒng)提供操作簡單、界面友好的實際用水量計算界面，計算出現(xiàn)場救援滅火劑實際用量并進(jìn)行展示。第三，系統(tǒng)根據(jù)火災(zāi)所需滅火劑用量與消防滅火劑儲量進(jìn)行對比評估，提前判斷是否需要請求外部消防力量進(jìn)行支援。

三、結(jié)論

文章基于煤化工事故預(yù)案，利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、無線通信技術(shù)和WebGIS 技術(shù)等研制的煤化工應(yīng)急管理和救援指揮輔助決策系統(tǒng)，實現(xiàn)了事故響應(yīng)、救災(zāi)和應(yīng)急管理的智能化處理和決策，應(yīng)急資源的日常監(jiān)控和應(yīng)急調(diào)度共享，從而提高災(zāi)害事故應(yīng)急處理和綜合研判能力，保障應(yīng)急響應(yīng)及時和搶救工作迅速有效，減少事故發(fā)生所造成的人身傷害和財產(chǎn)損失；通過集成“六大系統(tǒng)”和隱患排查等系統(tǒng)的信息，為救援指揮提供綜合研判的輔助支持；利用日常演練系統(tǒng)，完善應(yīng)急預(yù)案的知識庫，強(qiáng)化工人的安全生產(chǎn)意識，提高應(yīng)急反應(yīng)和處置的能力。

通過文章的研究探索了利用信息化實現(xiàn)煤化工事故應(yīng)急救援系統(tǒng)的可行方法，為煤化工應(yīng)急管理和應(yīng)急響應(yīng)以及日常應(yīng)急管理提供了新型的信息化、智能化輔助決策平臺。