智慧消防在煤化工行业应急救援中的应用

■ 王晓光 中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司

随着国民经济和科学技术的发展，煤化工行业在我国国民经济建设中占据了越来越重要的地位，煤化工产品的应用已渗透到人们生产生活的各个领域。但是，煤化工生产企业由于其特殊性，存在着众多的安全隐患，在生产、运输和储存过程中具有高温高压或低温低压、易燃易爆的特点，极易发生严重的火灾和爆炸危险事故，所以加强煤化工火灾的灭火救援技战术研究，以减少火灾爆炸事故的损失，对消防安全管理有十分重要的意义。

文章根据煤化工的工艺特点和危险性，结合目前消防技术中三维模拟培训系统和应急救援辅助决策系统的实际应用，浅谈智慧消防在煤化工应急救援中的应用。

一、三维模拟培训系统

三维模拟培训及演练评估系统以二三维一体化平台为基础，通过建设企业三维虚拟场景，实现基础理论知识、消防车及消防装备操作规程、典型化工事故案例和化工事故消防应急演练及评估等培训工作，可为员工全面普及应急消防安全管理知识，提高员工的风险防范意识和自救互救等灾害应对能力，做到快速识别应急资源需求，明确相关单位和人员的应急职责，改善其协调问题，将会全面提升企业应急处理能力。

（一）三维虚拟仿真平台功能

三维虚拟仿真平台支持对企业三维场景进行浏览展示，提供多种操作模式，包括：地球模式（即第三人称操作模式）、跟踪球模式、第一人称操作模式。三维虚拟仿真平台共包含数字地球模块、三维地形模块、三维场景模块、数据维护工具模块4 个模块，设计了强大的三维GIS 功能，其中三维空间量算工具包含坐标量测、水平距离量测、垂直高度量测、直线距离量测、地表距离量测、投影面积量测、挖方量测。GIS 常用分析工具有视域分析、通视分析、断面分析等，方便在应急救援工作中对灾害事故量化分析，做出准确判断。

（二）桌面推演

桌面推演系统支持多人/多机构的桌面推演功能，需要完成角色选择、个人防护装备及工具的选择、人员和车辆进入路线选择、灭火资源数量设置、实时消息对话通信、灭火力量估算、灾情类型和大小设定、资源库存计算、过程记录存储及回放、气象信息设定、现场动态标记、灾后处置、应急措施方案、灾后评估、推演标注等功能。

以2 万立方米油罐火灾为例，推演启动，推演人员选择推演用户角色，在推演前需要对各种主要参数进行设定。设定燃烧介质（石脑油/柴油/汽油），不同的介质用不同的颜色表示；设定是否爆炸，如爆炸，则场景中展示一次爆炸动画。系统利用各种模型进行模拟，对于爆炸、泄漏、扩散等情况进行量化模拟；设置泄漏点，并在三维场景中实时表现对应介质泄露粒子动画；设定气象条件参数，包括风速、风向、温度、湿度等，这些将对火势发展方向、速度，爆炸后的烟尘扩散速度，扑灭火灾所需的灭火设备数量产生相应的影响；检查固定灭火设备是否完好，对灭火剂储量进行实时显示，结合灭火剂用量计算功能，判定是否需要从外部调用灭火资源。在推演过程中，参加推演人员根据系统设定的火灾模型情形，设置工艺处置方案、工艺处置时间等。消防力量在厂区各地部署需要如何调配，阵地选择、救援方案、力量部署等如何安排，灭火剂、个人防护装备在系统储量下进行选择并消耗，系统根据推演人员作出的选择而在三维场景中呈现出不同的表现。有权限的用户（如管理员）可以看到所有桌面推演参与人员推演画面，同时可推送突发情况，如火势因风势加大而迅速扩散蔓延等，可以在三维场景中实时展示。

通过对典型事故形态的可视化、事故应急预案的三维数字化、事故应急演练、企业员工标准化操作培训等关键技术的研究，开发了基于网络的多人多角色共同参与的三维事故应急演练与标准化作业培训系统。它能够真实生动地展示煤化工企业的三维场景、直观地展示企业消防灭火预案、模拟各种突发事故，结合企业实际情况，提高企业应急水平与能力。为煤化工企业员工应急演练及作业培训提供了现代化手段的技术支撑。

二、应急救援辅助决策系统

将智慧消防应用于煤化工企业管理中，可进行良好的火灾风险评估工作。在开展该工作时，通过智慧消防所建立的多点数据联系体系，便可以打破原有消防数据在发展中所呈现出的孤岛信息状态，借助智慧网络系统整合消防工作中的相关数据，使煤化工作业中的火灾风险评估更加全面。以阳江煤化工企业为例，借助智慧消防网络系统可以对作业区域中的厂房防火屏障、物料存放信息、消防隔离信息、动作防火作业信息等进行动态收集，并且将这些信息汇总到系统的集成平台中开展整合分析，从而确定内部厂房各个区域及主要结构区域的火灾承载负荷，判断煤化工作业区突发火灾所能承受的火灾荷载程度，进而综合评判煤化工厂房区域存在的火灾风险大小，避免人为主观因素在其中出现的错误判断。

火灾风险防控工作在智慧消防的介入下，可以在第一时间消除现场火灾隐患，同时借助智慧消防系统所进行的火灾风险评估功能，提高化工厂开展灭火救援的效率，并将现代化的智慧消防技术引入到当前化工厂现有的灭火救援流程管理中。以阳江煤化工厂为例，该化工厂在生产中借助智慧消防系统中的火灾报警信号作为相应的机组MCR 接警装置和转报警信号塔台，这样便可以在第一时间联系专职消防队和医疗救援队。当应急救援小组到达现场后，可以直接根据智慧消防系统所评估出的现场火情，进行人员伤亡情况鉴定、固定灭火设施开启、防排烟设施启动等工作。参与现场救援的运行响应人员在进行信息交接后，便可以第一时间配合专职消防队进行灭火救援，同时可以根据现场火灾指挥部的要求，进行门禁解锁、保卫边界管控等工作。现场应急救援辅助决策系统以二三维地理信息系统平台为基础，通过建立企业及其周边地理信息数据、应急资源数据、危化品信息，整合事故现场影像语音数据、气象信息、现场气体实时监测数据，快速查询和调取有效的应急资源；通过事故模拟软件计算结果，模拟分析事故现场发展态势，实时掌握气体扩散影响范围，以电子地理信息系统为基础，实现事件的可视化应急资源调配、灭火剂及救援力量计算等功能，为指挥者提供应急指挥辅助决策。

（一）地理信息子系统

建设一套以煤化工厂区为中心，半径为50 公里的1:10000 比例的GIS 地图及厂区1:2000 精度的卫片或航拍图，能够集成应急资源管理系统数据及实时灾害模拟分析模型数据，为用户提供图形化直观的查询分析结果。

（二）危险化学品数据库查询子系统

建设一套危险化学品数据查询子系统，能够对危险化学品的化学品及企业标识信息、成分和组成信息、危险性概述信息、急救措施、消防措施、泄漏应急处理、操作处置与存储、接触控制与个体防护、理化特性、稳定性和反应活性、毒理学资料、生态学资料、废弃处置办法、运输信息进行查询、维护、统计汇总分析。

（三）应急资源数据库查询子系统

建设一套应急资源数据库查询子系统，主要包括对以下信息的查询、维护和图形化展示：应急物资储备点、应急物资、企业消防队、应急救援专家、社会应急救援力量、周边信息（居民、学校、医院）。

系统提供管理、查询和维护界面，使用户能够根据事故类型，快速地筛选出需要的应急物资、应急专家、消防救援力量，在此基础上，结合地理信息系统将物资储备点、应急物资、企业消防队人员及周边人口、学校、医院等分布情况在地图上分布展示，当发生应急抢险事故后，便于用户根据事故类别、等级，选择相应的应急物资和救援力量，制定切实、可行、有效的救援方案。同时，用户在电子地图上根据相关图标即可查看该图标对应的基本信息，如人员配置、资源占有、应急人员资质以及应急专家和应急机构等情况。

（四）实时灾害模拟分析子系统

建设一套实时灾害模拟分析子系统，通过集成第三方采集、传输事故现场气象信息、气体浓度监测信息等，依托灾害分析模型软件的计算结果，实时掌握事件的扩散影响范围，为应急指挥提供辅助决策功能。系统以电子地理信息系统为基础，利用燃烧分析模型、气体扩散模型和超压爆炸模型等为指挥员提供应急指挥辅助决策功能。

（五）灭火剂用量计算

灭火剂用量计算主要包含三类计算：第一，利用火灾模拟模型计算出所模拟火灾所需灭火剂用量，并进行展示。第二，系统提供操作简单、界面友好的实际用水量计算界面，计算出现场救援灭火剂实际用量并进行展示。第三，系统根据火灾所需灭火剂用量与消防灭火剂储量进行对比评估，提前判断是否需要请求外部消防力量进行支援。

三、结论

文章基于煤化工事故预案，利用计算机网络技术、数据库技术、无线通信技术和WebGIS 技术等研制的煤化工应急管理和救援指挥辅助决策系统，实现了事故响应、救灾和应急管理的智能化处理和决策，应急资源的日常监控和应急调度共享，从而提高灾害事故应急处理和综合研判能力，保障应急响应及时和抢救工作迅速有效，减少事故发生所造成的人身伤害和财产损失；通过集成“六大系统”和隐患排查等系统的信息，为救援指挥提供综合研判的辅助支持；利用日常演练系统，完善应急预案的知识库，强化工人的安全生产意识，提高应急反应和处置的能力。

通过文章的研究探索了利用信息化实现煤化工事故应急救援系统的可行方法，为煤化工应急管理和应急响应以及日常应急管理提供了新型的信息化、智能化辅助决策平台。