LNG槽车公路事故应急救援决策支持系统研究

贺 萌 王文和，2 易 俊 庞吉敏 刘 伟

(1. 重庆科技学院安全工程学院， 重庆 401331； 2. 重庆市安全生产科学研究院， 重庆 401331)

天然气是一种高效清洁能源，在我国能源架构体系中发挥着重要的作用[1]。随着天然气的需求量不断增加，大型 LNG(液化天然气)槽车的公路运输成为内地天然气供应的主要方式。液化天然气作为危险化学品，具有易燃易爆等高危险性质，若发生事故所带来的损失将不可低估。

为了实时掌握LNG槽车的运输动态，减少事故，提升救援效率，LNG槽车公路事故应急救援的决策支持系统成为重要的研究课题。本次研究将通过开发LNG槽车公路事故应急决策支持系统，建立相应的事故模型，匹配对应的应急救援方案，实现LNG槽车公路运行监控和救援平台一体化，为科学、精准、高效的事故应急救援提供理论支持。

1 LNG槽车公路运输现状分析

目前我国LNG槽车运输过程的不足是：缺乏监管手段。在LNG槽车公路运输的监控停留运输注册登记时，并未对运输全过程中环境、车辆以及储罐进行可视化监控，无可靠的系统来管理相关信息[2]。由此导致发生事故后监管部门难以准确分析事故致因和事故危害，无法启动预案进行救援[3]。

运输环境具有复杂性。LNG槽车运输周围环境复杂多变，一旦发生事故，难以把握周围的环境、人口、交通等情况。如果处理不当，还会使事故影响升级。

事故地点具有随机性。LNG槽车发生事故具有随机性、不可预测性，并且LNG槽车的运输路径必须通过城市郊区道路，增加了发生重大事故危险性和可能性的概率，一旦LNG槽车突发事故，后果将非常严重。

应急救援预案没有灵活性。事故发生以后，必须采取有效的救援对策以减少危害。目前，我国应对突发事故的应急救援机制和救援对策远远没有跟上道路运输技术飞速发展的脚步[4]。我国LNG槽车事故急救援预案大部分以文本的形式存在，主要为了应付相关部门的检查而编制，难以有效地发挥作用，并且大部分预案缺乏灵活性、可扩展性和可维护性，在事故处置过程自动化程度不高，导致在事故应急救援的效率大大降低。

因此，必须建立LNG槽车公路运输事故应急救援决策支持系统，加强LNG槽车的行车监控及事故救援，实现LNG槽车监控救援综合化平台研发，保障LNG槽车公路运输事故的科学化、专业化救援。

2 决策支持系统研究

决策支持系统(DSS)中，将数据库、模型库、知识库、方法库嵌套起来，使模型或分析技术与传统的数据处理和检索功能结合起来，通过人机交互方式为决策者提供辅助决策功能[5]。决策支持系统可以为使用者提供最优化的决策支持方案，能够处理半结构化和非结构化的决策问题，此问题是决策支持系统平台的主要研究对象。半结构化和非结构化的决策过程是由系统平台做分析处理，同时决策者要对决策结果进行评估以确定决策方案的可行性。该系统最大限度地借助决策者的实际经验，结合计算机对信息的快速处理及大空间信息存储功能，可提供针对现有问题的最优决策[6]。

3 LNG槽车公路事故应急决策支持系统设计概述

LNG槽车公路事故应急救援决策支持系统(见图1)是基于GIS建立的应急救援可视化平台，该软件平台可以完成事故前行车数据、驾驶员数据、环境数据以及道路数据的采集，并将采集到的数据通过无线网络传输在该平台上。平台对采集到的数据进行系统命名和分类处理，并设置相应的数据指标对系统采集数据做实时预警。

事故发生后，监测事故地地形、事故现场天气状况以及事故现场LNG储罐的内外压力、储罐泄漏孔径、泄漏量等信息，并提取事故发生后影响事故严重度的数据信息，通过与事故严重程度的标准等级进行比较，最终确定事故等级。

将该系统监控所得数据匹配已有事故模型，或者建立与该事故相同的事故模型，将建立的事故模型与系统解决方法相结合，从而为LNG槽车公路事故应急救援提供科学合理的应急救援方案。

图1 系统总体框架图

3.1 数据采集输入接口

在该系统的最前端，即系统的外部结构，包括了数据的实时在线接收接口、地理地形数据更新接口、天气状况数据接口和人机交互接口。实时在线数据通过相应的车载速度、胎压、LNG储罐压力等感应元件读取，并通过无线网络进行长距离传输。地理地形信息和天气状况的数据可以接入相关卫星，并从中获取行车路段的地理信息和天气信息，再将这些数据收集在系统数据库中，为后续应急救援决策提供数据资料。人机交互接口将决策者与该系统紧密结合起来，可通过该接口完成系统数据的手动输入，对该系统内部模型进行更新。人机交互功能是为了更好地为决策者提供决策方案，而不是代替决策者进行决策。

3.2 事故模型建立及救援方案的匹配

建立有效的事故模型，通过指标对比的方法合理匹配应急救援方案。LNG槽车在公路上发生事故的各种情况都有很大的相似性，在很大程度上LNG槽车公路事故致因都归于交通事故、车辆自身设计、驾驶员疲劳驾驶等问题，而导致的事故有储罐碰撞无泄漏、碰撞有泄漏、火灾、爆炸等情况。因此，各种模型也可互相参照。利用系统之间的关系来调用模型库中的相关模型，将以前事故发生的救援方案应用在此事故当中。当事故没有可对照的模型时，该系统利用液化天然气储罐的泄露口径、泄露量及泄露后空气中CH4浓度、风速、地形等数据建立相关事故模型。根据事故模型及各指标的对比结果，确定针对该事故的救援方案。

3.3 救援物资运输的路径优化

救援物资的配备为LNG槽车事故应急救援中的受伤人员和救援人员提供了保障，可缩小事故伤害范围，因此确保救援物资及时运动到事故地点，救援物资的运输路径选择至关重要。在LNG槽车公路运输过程中，整个路段发生事故的位置是未知的，必须确保每个位置都能处于救援站点的保护范围之内，因此选用最大网络覆盖模型，利用救援站点与事故点之间的覆盖关系，以及每条救援路径不同的交通阻抗变化，建立网络覆盖模型，并借助人工智能神经网络的方法求解模型，实现救援物资运输路径的优选。

4 应急救援决策流程

根据应急救援决策系统流程(见图2)，当遇到LNG槽车公路突发事故时，车载的报警系统和数据监测系统会将事故点的具体状况实时传输在LNG槽车公路事故应急救援决策支持系统上，使系统产生应急响应；在系统产生响应后随即对收集到的数据进行识别和分析处理，并与案例库中的案例进行相似性匹配。如果案例库中的案例相似度较高即可选用相应的应急预案；如果相似度不满足要求则需要新建事故模型，结合系统的方法库和模型库，确定与新事故案例适应的救援方案。在识别和分析事故的同时，系统能够对应急救援联合部门发出报警信息，保证各部门做好充分的应急救援准备。应急救援方案决策之后对救援方案进行可行性分析和评估，以提高应急预案的可操作性。最终能够实现高效救援的决策方案被采纳，用于指挥各个应急救援部门参与救援工作。

图2 事故应急救援决策系统流程

5 结 语

本系统能够在LNG槽车公路运输过程中对环境条件、车辆状态、储罐压力以及在发生事故后天然气的泄漏量进行实时监测并分析处理，综合运用事故数据和事故模型实现应急救援方案的决策，为应急救援指挥者提供决策方案，有利于缩短应急救援时间，减少事故中的人员伤亡和财产损失。在事故模型的建立和应急方案的决策过程中，对应急救援方案决策的定量分析还不够透彻，在后续的研究中将对此进行深入探究。