化工危险源管理及事故应急决策支持系统的研发与应用

化工危险源管理及事故应急决策支持系统的研发与应用

靳小兵郜立宽莫王成王选

多氟多化工股份有限公司河南焦作454191

摘要：本文根据企业事故应急的需要，设计了危险源管理和应急决策系统。通过应用此系统，可大大降低危险化学品生产、储存、使用等环节发生事故的可能性，并有效减少事故所导致的人员伤亡和财产损失。

关键词：危险化学品；危险源管理；应急决策

历史经验表明，化工行业的许多重大事故的重要原因是由于对重大危险源缺乏有效的监控预测分析工具、现场信息迟滞、应急体系短缺、救援资源调动效率低下、缺乏预警和预案等方面的原因。这就急需一个高效实用的安全管理系统来有效地弥补这一管理瓶颈。基于这一需求，系统以符合化工企业对能量型、毒害型等危险源的全面管理为设计目标，融合了GIS、关系数据库、实时数据库、事故模拟模型、专家系统等技术，建立了重大危险源、危化品为核心的安全资源数据库，实现了全面的基础信息的管理；通过与DCS、MES等生产实时系统的集成，实现了基础信息的动态更新和现场安全信息的实时跟踪与预警；依据七种事故模拟理论模型，实现了事故模拟与评价、事故危害分析等专家系统的应用；提供可配置的应急救援预案体系，实现事故演练、事故救援的辅助决策支持。

一、系统的功能组成

系统的功能设计以当前化工安全管理的难点和重点为导向，包含了安全信息资源管理、事故模拟与评估管理、应急预案与救援管理、信息集成接口、系统配置管理等子系统。

1.安全信息资源管理子系统

通过直观的WebGIS个性化操作平台，实现对企业各种安全信息的全面掌控。其地理空间信息包括各种平面高程测量控制点、厂房、生产装置、其他建筑物、道路、水系、境界、地形、植被、地名以及某些属性信息等，用于表示企业的基本面貌并作为各种专题信息空间定位的载体。

信息检索与查询主要包括重大危险源和危化品所处地理空间信息的检索和重大危险源和危化品的基础信息的查询，用户在操作平台可以方便地对企业厂区地图随意地进行漫游和缩放；同时，在地图上可以直接查询危险源、危化品、管网等信息资源的详细情况。

面对化工安全管理的海量信息资源，系统不仅实现了全面的管理手段，可以通过电子地图或组织层次进行数据的检索、统计、报表、打印，而且预设了大量的国标基础信息和政策法规，提供了完整、方便、快捷的安全管理知识库。

2.事故模拟与评估管理子系统

在安全管理信息资源库的基础上，根据国家安全管理的相关标准，依据七种事故模拟理论模型进行事故模拟，服务于事故预测、危害评估和应急决策等功能。

（1）有毒有害物质泄漏相关模型的实现

通过源强的计算得到污染物排放速率后，可采用这一模型对其在大气中的扩散进行计算，对于泄漏危险源为瞬时排放时，系统采用了高斯烟团模型，对于短时间泄漏，采用了模型多烟团的变式进行模拟计算。

在具体的参数选取中，系统主要考虑了大气边界层或混合层高度、帕斯奎尔分类法的大气稳定度、有风扩散参数、小风静风（U10<1.5m/s）扩散参数等。《风险评价指导原则》中提供的分段烟羽模型和重气体扩散模型在实际应用中实现非常困难，适用面不广，系统暂时不提供相关模型的实现。

（2）火灾、爆炸事故相关模型的实现

系统提供了凝聚相含能材料爆炸伤害模型、蒸气云爆炸模型（TNT模型）、池火模型和沸腾液体扩展蒸气云爆炸热辐射模型、火灾热辐射伤害模型、固体火灾伤害热辐射伤害模型的计算方法，基本满足了化工生产常见的火灾、爆炸事故模拟的应用需要。

（3）源强计算的实现

系统根据《环境风险评价导则》中的公式提供了实现污染源排放量的估算模型，主要包括了气体泄漏量、液体泄漏量、两相流泄漏量、闪蒸量、热量蒸发量、质量蒸发量、液体蒸发总量等方面的估算。

（4）重大危险源的分级

系统用死亡半径R作为危险源的分级标准，分级定义：一级重大危险源：R≧C1；二级重大危险源：C2≦R<C1；三级重大危险源：C3≦R<C2；四级重大危险源R<C3。其中C1、C2、C3为分级常量，具体可以根据企业的实际情况设定。

3.应急预案与救援管理子系统

当某一重大危险源发生险情或事故时，用户能够在地图上直接找到事故发生地点，预测出危险或事故范围，同时调出相应的重大事故应急救援预案，选择合适的预案进行事故的处理，既是一套事故应急救援指挥的辅助决策系统，又可作为事故模拟与应急演习的操作平台。

系统的应急预案管理采用完全可配置的流程管理技术，可以实现企业级、工厂级、车间级的各类应急预案组织、预案流程、预案动作、预案文件等灵活的自定义管理。

系统能够根据事故模拟分析评测结果自动或手动启动预先配置定义好的相应级别事故应急预案，成立事故应急领导小组指挥应急行动，系统根据收集到的可用资源配置、救援力量等动态信息，自动或手动方式支持应急处理行为，指导应急行动按计划有序进行，并在系统中及时反馈命令执行情况，防止因行动组织不力或现场救援工作的混乱而延误事故应急，从而降低人员伤亡和财产损失。每次应急预案启动执行完毕后，整个执行跟踪的结果能够保存在预案执行历史数据库中方便今后查阅，便于在下次执行中改进。若本级应急预案执行过程中事故扩大化，支持自动或手动启动更高级应急预案。

4.信息集成接口子系统

企业中存在一系列的应用系统，如DCS系统、实时数据库系统、安全台帐管理系统、生产管理系统、ERP系统等，这些系统中或多或少的必然存在与安全相关的数据信息，本系统采用API编程、OLEDB标准连接、OPC实时数采接口、WEBServices等开发出一系列的数据接口适配器可以方便地从这些系统中采集与安全相关的数据信息，最大程度地保证原有应用系统的再利用，使得企业可以最大限度地减少系统投资。

主要实现实时动态更新的安全相关数据是：危化品的当前贮量、压力、温度、液位、浓度等，危险源相关设备的温度、压力、液位等，出现事故时发生的具体部位、发生前的相关设备状况，还有当前周围环境状况（风向风速、气温、气象）、周边人员分布状况等，根据企业实际情况，这些信息可通过监测系统借助数据接口直接获取、也可手工定时录人。这些数据与事故评价分析模型计算结果直接相关，直接关系到事故的危害强度，必需力求实时、准确。

5.系统配置管理子系统

为了满足不同单位特定的安全管理组织架构和个性化的应用需求，系统提供了独立的配置管理子系统，可以实现组织架构和相应功能管理权限的自主定义和调整、基本地理空间信息配置、危险源危化品显示图标的自定义、各类基础信息资源库的预设等。从而实现多组织用户对系统平台的共享，极大地提高了系统的适用性。

二、系统的应用

某集团公司是一家涵盖了煤化工、氯碱化工、氟化工、石油化工等领域的特大型化工联合企业，其安全管理任务非常复杂和繁重，通过使用“化工重大危险源管理及事故应急决策支持系统”，基本实现了以下的应用目标：

1.通过建立长期有效的动态监控管理系统，做到实时了解重大危险源的工作状态，随时掌握重大危险源的有关安全技术工作参数（包括安全技术参数、安全监督管理要求数据）的情况，由重大危险源所在单位实施有效的日常安全管理，公司安全与生产管理部门对重大危险源单位的安全生产工作实施有效的监督管理。

2.通过对危险源的危险性和事故的后果预测，以及基于重大危险源风险管理的基本评价方法，对全公司重大危险源进行更精细的风险分级评估，实现对全公司区域的安全规划。

3.在重大危险源发生事故时，可提供包括：重大危险源及其周围环境的基本技术数据，对危险源进行风险评价、定位；重大危险源事故危及范围和及时启动相应的事故应急处理预案，实现事故救援的有效联动。

当发生其他事故引起的重大危险源次生灾害时，为公司应急指挥系统提供相应基础信息支持，为科学决策实施有效抢救提供技术支持。

本系统在实际应用过程中的有效性受后台数据完善程度的限制，因此，数据库要及时添加新事故案例，且信息须真实完整，使数据库不断完善，以使应急响应系统更加高效准确。

参考文献：

［1］丁辉．世界危险化学品应急技术的发展状况与思考［J］．安全，2003，24（2）：4－6．

［2］孙维生．化学事故应急救援［M］．北京：化学工业出版社，2008．