化学事故移动应急辅助决策系统技术研究*

于广宇，刘馨泽， 毛文锋

(1.国家安全生产监督管理总局化学品登记中心，山东青岛 266000 2.中国石化青岛安全工程研究院，山东青岛 266000)

近年来，随着我国国民经济的快速发展，社会生活对于化工产品的需求也不断增长。然而，与石油化工生产、储存、运输相关的突发性危险化学事故却时有发生。据统计，自天津8·12事故发生以来，火灾、爆炸、泄漏等危险化学事故的数量和频次不仅没有显著地减少，反而有所增加，企业为此承受了重大的人员伤亡和财产损失。如何在第一时间内有效获取到事故现场的危险化学品相关数据，并为事故应急处置与救援提供有效的辅助决策信息，已成为化工企业和安全管理部门当前亟待解决的关键问题。

随着移动互联网络的快速发展，智能移动终端凭借其服务使用的便捷性，功能集成的多样性，通信交互的即时性等特点在生产管理的企业级应用中扮演着愈发重要的角色，安全应急领域中也出现了很多的移动终端产品[1]。随着化工企业装置和设备智能化建设的不断深入，各类系统对事故现场数据获取、传输的实时性、全面性和安全性等方面要求也越来越高。而移动终端的价值由产品向服务及内容转移，将化学事故现场信息查询和处置功能集成到移动终端，使应急过程采集的信息更丰富，指令的传递更及时，模型的优化更完备。事故现场应急人员能够通过移动终端及时调用相关危险化学品信息数据、应急处置、事故案例等数据库，并实现与企业的安全生产应急指挥平台互联互通，为事故应急决策提供有力支持。

1 化学事故移动应急辅助决策的关键技术

针对突发性危险化学事故现场的应急救援需求，结合化学事故移动应急辅助决策的关键技术，实现化学事故数据的智能精准推送和罐区火灾事故的应急辅助决策支持，研发基于智能移动终端的化学事故移动应急辅助决策系统，满足企业在事故现场应急救援“最后一公里”的工作需要。

1.1 化学事故数据智能精准推送技术

数据智能推送是一种常见的大数据应用服务，用户不仅可以按需检索数据，也能在有需求服务时，接收到合适的数据服务。该技术可以根据用户的历史需求或个性偏好，实现服务的主动式推送。

化学事故数据智能精准推送技术实现危险化学品事故安全领域的大数据服务，将化学品安全管理与服务提升到了一个新的高度。海量的化学品信息及事故数据是实现智能推送的基础。化学事故数据智能精准推送技术以化学品数据中心作为底层数据支撑，构建包括危险化学品企业信息库、危险化学品基础数据库和典型化学品事故案例库等数据在内的化学事故基础数据平台，在提取危险化学品基础数据、典型化学事故案例数据、企业的危险化学品数据和企业地理位置等关键信息的基础上，挖掘出潜在的事故危险化学品信息，并通过一定的匹配策略算法实现智能化排序(事故地理位置优先或事故企业历史化学品信息优先)，准确的推送到用户的智能移动终端，为事故应急提供辅助决策信息[2]。图1给出了化学事故数据智能精准推送的技术路线。

1.2 罐区火灾事故辅助决策技术

罐区火灾事故发生后，现场救援需要施加定量的水和泡沫用于灭火，如何进行科学的消防泡沫供给量估算，实现罐区火灾事故下的安全防护距离指导，并实现罐区火灾事故理想状态下的消防炮轨迹模拟计算极为重要。通过构建罐区火灾事故辅助决策的三个模型，实现罐区事故应急管理。

图1 化学事故数据智能精准推送技术路线

构建了基于储罐的危险化学品火灾事故消防泡沫供给模拟模型。根据罐体内储存的危险化学品物质、罐体容积和储罐直径等数据，快速估算出三种不同浓度和不同流量状态下的泡沫供给量，为应急消防救援提供必要的数据支持。

优化了罐体火灾事故影响范围预测模型[3]。当储罐发生火灾事故情况下，根据罐容、罐径、现场风速计算各种安全距离，如疏散距离、应急人员可活动区域范围、消防车可布置最大区域范围、消防员最大容忍极限范围等，为消防救援提供技术参数指导。

构建了理想状态下的消防炮射流轨迹模型[4]。根据消防炮的压力、流量、喷射角度、出口截面积、风速、位置、高度通过数学模型计算出消防泡沫喷出的抛物线与储罐的位置关系，调整喷射角度或者移动消防炮与储罐之间距离使其达到抛物线与储罐顶中心相交，实现该状态下的理想消防泡沫轨迹线绘制。当消防炮参数设置消防炮工作压力0.8 MPa，流量30 L/s,喷射角度30，出口截面积0.005 m2时。理想状态下的射流计算轨迹如图2所示。

图2 一般消防炮射流计算轨迹

2 化学事故应急辅助决策系统移动端设计

2.1 数据库设计

化学事故移动应急辅助决策系统需要海量的空间地理数据和属性数据作为系统顺利运行的重要支撑。因此，系统采用SQL Server 2008作为属性数据管理软件，高德在线免费地图作为空间地理数据管理GIS平台，实现全国矢量地图的运行调用。

数据库管理主要考虑空间数据与非空间数据关联，既要遵从一般的关系数据库管理原则，又要考虑事件驱动的面向对象空间数据模型的要求[5]。移动端数据库的建设原则如下：①采用面向对象的数据库设计方法；②间数据采用标准的软件平台和统一的数据格式，以满足系统内部和对外的数据交换和信息共享的要求；③属性数据库的设计要进行规范化处理，减少数据冗余和确保数据的一致性。

所有针对数据库的操作均在后台操作，且将数据库访问路径加密，即使其他人员破解程序代码也无法获取数据库路径。数据库服务器端设置防火墙，实现服务器端与外部网络的物理隔离，保证数据免遭破坏。

2.2 功能设计

系统包括七大功能模块，即危化品数据库、危化品登记企业、应急处置方案、事故案例、罐区应急、资料查询和个人中心。系统功能设计如图3所示。

图3 化学事故移动应急辅助决策系统功能结构

2.2.1危化品数据库

危化品数据库模块由化学品标识、理化特性、急救措施等多个子功能组成，包括3 000余种常用危险化学品标识、物理危险、健康危害、环境危害等安全信息数据，涵盖了常见的危险化学品物质安全技术说明书和安全标签信息。可根据中文名称、英文名称、UN号、CAS号等条件查询化学品危害信息，同时可查询化学品列入《危险化学品目录》、《易制爆危险化学品目录》、《重点监管的危险化学品名录》、《易制毒化学品的分类和品种目录》等目录情况。危化品详情查询，也可直接关联其生产企业，查看该企业详情以及生产的其他危化品信息，关联应急处置方案和该危化品的事故案例信息[6]。

2.2.2危化品登记企业

危险化学品登记企业数据库包括了企业详情和企业危险化学品信息。同时，实现与电子地理信息的有效结合，实现危险化学品企业、重大危险源、危险化工工艺等信息的多要素查询搜索，可根据危险化学品名称、编号、类别等条件查询该化学品生产企业的分布信息、重大危险源信息等，在电子地图上可以实现以选点为中心，查询一定范围半径区域内的化学品生产企业、重大危险源分布等。所查信息可以按照生产规模、所在地区(省、市)、距离查询人所在位置距离进行排序显示。

2.2.3应急处置方案

应急处置方案数据库涵盖了2 800多种物质，按照危险性进行分类，对应62个应急处置方案，每个应急处置方案包括潜在危害、公众安全和应急行动三部分。其中潜在危害分为燃烧危害、爆炸危害和健康危害，公众安全部分包括泄漏区隔离距离、人员疏散距离、个体防护措施，应急行动包括火灾处置、泄漏处置和急救措施。该数据库还包括370种有毒化学品泄漏时的初始距离和防护距离，113种遇水反应产生吸入性有毒气体的物质名单。当发生突发化学事故时，可通过离线和在线两种检索方式获取到对应的危险化学品物质信息，同时根据数据检索结果自动生成对应的应急处置方案[7]。

2.2.4事故案例

事故案例分为国外案例和国内案例两部分。化学品事故案例库包括3 000多例近年来发生的重特大典型化学事故的基础数据信息，并实现按照事故地点、事故发生时间、事故类别、伤亡人数等进行查询。事故案例的内容包括事故发生地点、事故发生时间、伤亡人数、事故经过描述、事故照片等信息。

2.2.5罐区应急

包括消防泡沫供给量、安全防护距离、消防炮轨迹模拟和火灾扑救建议等功能模块。通过建立和优化罐区火灾事故下消防泡沫供给量估算模型、安全防护距离计算模型和理想状态下的消防炮轨迹模拟计算模型及根据上述模型生成的火灾扑救建议，实现了针对罐区火灾应急救援的一整套辅助决策方案，不仅实现了形象直观的罐区火灾的模拟计算展示[8]，而且为救援人员提供了更加科学的罐区应急救援的指导依据。

2.2.6资料查询

包括常见泡沫灭火器应用速查表、常见遇水易燃烧物质速查表、化学事故应急救援单位联系电话、工业管道识别速查表、工业气体瓶颜色速查表等五个速查表，实现相关资料查询功能，方便应急人员实时或离线查看信息。

2.2.7个人中心

包括账户管理和问题反馈，实现用户个人基本信息的管理与维护，同时为用户提供系统问题反馈的接口。

3 系统功能实现

系统采用先进的Spring MVC+MyBatis架构，基于Android4.4及以上平台进行应用程序模块的开发，完成移动端APP相关的应用和服务，有利于增强用户体验和实际应用效果。系统功能界面如图4所示。

图4 化学事故移动应急辅助决策系统功能界面

4 结论

通过对数据智能精准推送和罐区火灾事故应急辅助决策等化学事故移动应急辅助决策的关键技术的深入研究，设计和开发了化学事故移动应急辅助决策系统。系统集成了化学事故相关数据检索和石化罐区事故下的应急辅助决策基本功能，是石油化工企业事故现场应急救援管理的一项重要工作，对建立和健全现场应急辅助决策机制，有效应对重特大突发事件，最大限度的降低事故损失，都具有非常重要的意义。

5 参考文献

[1] 陈浩. 基于移动终端的石化企业安全评估应急系统研究[D].杭州：浙江大学，2014.

[2] 张贝克，卢秉南，马昕. 化工事故案例库的建立与查询[J].计算机与应用化学，2008(10):1303-1306.

[3] 赵祥迪. 基于三维事故仿真模拟确定罐区安全距离[J].安全、健康和环境,2015,15(10):15-18.

[4] 蒋国民，李磊，赵祥迪. 常压储罐灭火过程中消防水使用和控制[J].安全、健康和环境,2013,13(02):15-17.

[5] 付晓先,毛文锋,乔中,等.石化企业作业现场智能化管控系统设计与实现[J]. 安全、健康和环境,2017,17(09): 10-13.

[6] 孙吉胜，李运才，慕晶霞，等.危险化学品目录制修订的探讨[J].安全、健康和环境，2013,13(05):45-47.

[7] 曲开顺. 浅谈危险化学品泄漏事故应急处置[J]. 安全、健康和环境,2016,16(03): 70-73.

[8] 于学春,毛文锋,于广宇. 应急响应过程事故模拟可视化的实现[J].安全、健康和环境,2015,15(07):12-15.