化学事故应急预案动态推演模拟系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种化学事故应急预案动态推演模拟系统，其包括：基础数据平台模块，其用于为所述模拟系统提供构建应急预案动态推演的三维模型的地理信息数据、场所基础信息数据、事故发生过程的数值模拟数据；三维预案编辑模块，其根据基础数据平台模块提供的各种信息数据将企业存在的各种应急预案与三维场景的各信息相关联，实现石油化工企业对其化学事故应急预案进行编辑，使应急预案编辑成三维形式；三维数字化预案平台模块，用于进行编辑完成的三维形式的应急预案的动态推演展示。采用这种系统可以克服采用纸件和电子文档所带来的诸多不足，让管理人员和员工对石油化工企业在实际工作过程中出现的诸多事故具有全面、具体、针对性强的认识。
【专利说明】化学事故应急预案动态推演模拟系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于计算机【技术领域】，尤其涉及一种利用计算机技术和虚拟现实技术的化学事故应急预案动态推演模拟系统。
【背景技术】
[0002]随着石油化工生产装置的大型化、复杂化，安全生产条件越来越苛刻，安全问题也日益突出，火灾、爆炸事故不断发生，不仅造成了人员伤亡和重大财产损失，也导致了严重的社会问题。基于火灾、爆炸等各类事故，石油化工企业都会制定有针对的事故预案，为保证迅速、有序、有效地开展应急与救援行动，就必须让企业员工熟悉事故预案，对事故预案有一定的强化认识。
[0003]就整体意义而言，事故应急预案的制定是为事故救援与调度指挥服务的。企业事故应急预案是企业针对自身生产经营的特点，对可能发生事故而制订的响应及救援行动方案，企业事故应急预案作为基层应急预案体系中的重要组成部分，在处理突发公共事件和应急救援上起到巨大的作用，但是目前绝大部分事故应急预案都是以纸质文件或电子文档的形式进行存储，文件编写的质量也参差不齐，可操作性差，而且预案在实际应用过程中也存在着紧急状态下信息传递慢、决策所需的信息过于分散、处置过程的回顾不方便等问题，给应急预案培训、管理及演练带来了很大的不便。
[0004]为解决以上问题，本发明提出了建设和文本预案相对的三维数字化事故应急预案系统，该三维数字化事故应急预案系统就是利用计算机技术和网络技术，根据突发事件的处置流程，集成图像，声音，文字等多种数据，以三维的方式展现预案的整个推演过程。在事态发展即时信息的基础上，帮助管理人员，形成全面、具体、针对性强的直观高效的行动方案，使方案的制定和执行达到规范化、可视化的水平，实现应急管理工作的流程化、自动化。
[0005]该三维数字化事故应急预案采用数值模拟技术能够计算出火灾发展和气体泄漏扩散的数学模型，分析火灾、气体泄漏扩散、爆炸事故的趋势与过程，利用虚拟现实技术将数值模拟结果展示在三维虚拟场景中，真实模拟各种突发情况。
[0006]本发明将通过对石化企业灭火救援应急预案数字化的研究，利用虚拟现实技术、数值模拟技术和现代化计算技术对事故应急预案进行了三维数字化，模拟了化学事故后气体泄漏扩散运动规律，建立企业应急预案体系模型，实现应急预案管理系统，以对石化企业灭火救援应急预案的数字化建设起到借鉴作用。
【发明内容】
[0007]基于目前企业事故应急预案存在的各种缺陷，为克服采用纸件和电子文档所带来的诸多不足，让管理人员和员工对石油化工企业在实际工作过程中出现的诸多事故具有全面、具体、针对性强的认识，本发明提供了一种新型的化学事故应急预案动态推演模拟系统，其能实现如下效果:
[0008]1、该模拟系统基于数据模拟技术，计算出火灾发展和气体泄漏扩散的数学模型，在虚拟现实三维场景中真实的模拟危险化学品泄漏、火灾事故的虚拟场景，实现典型事故的重现；
[0009]2、该模拟系统通过化学事故预案的三维数字化动态预案生成技术，实现化学事故的三维动态生成；
[0010]3、该模拟系统通过开发基于浏览器/服务器的化学事故预案的三维动态推演展示系统，实现网络上的不同用户以不同角色登录到服务器上，进行分布式化学事故预案的制作与学习。
[0011]为解决上述技术问题，本发明提供了新型的化学事故应急预案动态推演模拟系统，其包括:
[0012]基础数据平台模块，其用于为所述模拟系统提供构建应急预案动态推演的三维模型的地理信息数据、场所基础信息数据、事故发生过程的数值模拟数据；
[0013]三维预案编辑模块，其根据基础数据平台模块提供的各种信息数据将企业存在的各种应急预案与三维场景的各信息相关联；
[0014]三维数字化预案平台模块，用于进行编辑完成的三维形式的应急预案的动态推演展示。
[0015]其中，所述基础数据平台模块进一步包括三维模拟数据子模块、场所基础信息数据库子模块、数值模拟数据子模块和地理信息数据子模块；
[0016]所述三维模拟数据子模块利用3ds max等三维建模软件，构建石化企业典型装置、罐区场景的三维模型，建立典型场景的三维空间数据；
[0017]所述场所基础信息数据库子模块为所述化学事故应急预案动态推演模拟系统提供设备基础数据信息、应急预案文档和消防资源数据等数据；
[0018]所述数值模拟数据子模块能够对火灾、爆炸、泄漏等事故过程进行数值模拟，建立火灾过程、气体扩散过程、泄漏过程等的灾害类型模型库，从而更加准确地反映出各种事故的发展过程及形态，保证化学事故应急预案动态推演模拟系统中事故场景的真实性与准确性；
[0019]所述地理信息数据子模块提供数字高程矩阵(DEM)、地表正射影像(DOM)、数字线划地图(DLG)数据进而构建大范围三维彩色地景，显示真实的地表地貌，并融合交通道路、河流、植被、居民地等矢量线划信息。
[0020]其中，所述三维预案编辑模块进一步包括化学事故应急资源管理子模块、应急预案管理子模块、灾害场景设定子模块和预案三维编辑子模块；
[0021]所述化学事故应急资源管理子模块能够使所述化学事故应急预案动态推演模拟系统直观的展示化学事故应急预案相关的基本信息，通过选择这些基本信息进行应急预案的编辑；
[0022]所述应急预案管理子模块基于三维地理信息、虚拟现实场景、石化企业装置设备信息和应急物资信息，对所述应急预案进行可视化管理，实现所述应急预案在三维虚拟场景的显示、上传和标注；
[0023]所述灾害场景设定子模块利用Microstation三维虚拟现实技术和Flacs、CFD等流体力学数值模拟软件计算的结果相结合，从而在所述三维预案编辑模块中设定化工事故发生的时间、地点和事故的大小；[0024]所述预案三维编辑子模块用于提供编辑三维预案的制定工具和技术信息数据的维护工具。
[0025]其中，所述场所基础信息数据库子模块进一步包括设备基础信息数据库、应急预案数据库和消防资源数据库，所述设备基础信息数据库提供的数据主要有典型设备编号、名称、物料、结构、尺寸、存储介质等信息，所述应急预案数据库提供的数据主要是石化企业的应急预案文档，所述消防资源数据库提供的数据主要是消防站、医院、救灾固定设施，如消防栓、泡沫存储空间等各种救援资源。
[0026]其中，所述三维预案展示模块进一步包括数值模拟三维可视化子模块、预案动态推演子模块和预案评审子模块；
[0027]所述数值模拟三维可视化子模块利用VC++程序开发的三维粒子技术，将所述基础数据平台模块中的数值模拟数据子模块给出的计算数据转化成仿真结果，在三维虚拟建筑环境中动态展现火灾发生的现象、烟雾的蔓延、气体泄露扩散过程以及环境；
[0028]所述预案动态推演子模块用于实现事故后火灾灭火力量的计算，根据事故发生原因及发展情况，基于化学事故预案动态的展示石油石化企业人员如何处置灾情；消防指挥系统如何调度和指挥消防力量，选择最佳路径，快速地抵达现场；组织消防人员和各种消防设备扑灭火灾，疏散人群，设置避难所等整体预案过程的动态展示；
[0029]所述预案评审子模块根据预案动态推演的步骤，结合预案评审的标准，实现预案自动打分，为预案评审提供强有力的手段。
[0030]本发明还提供了一种新型的化学事故应急预案动态推演模拟系统，其包括:
[0031]基础数据平台模块、三维预案编辑模块和三维数字化预案平台模块；
[0032]所述基础数据平台模块进一步包括三维模拟数据子模块、场所基础信息数据库子模块、数值模拟数据子模块和地理信息数据子模块；
[0033]所述三维模拟数据子模块利用3ds max等三维建模软件，构建石化企业典型装置、罐区场景的三维模型，建立典型场景的三维空间数据；
[0034]所述场所基础信息数据库子模块为所述化学事故应急预案动态推演模拟系统提供设备基础数据信息、应急预案文档和消防资源数据等数据；
[0035]所述数值模拟数据子模块能够对火灾、爆炸、泄漏等事故过程进行数值模拟，建立火灾过程、气体扩散过程、泄漏过程等的灾害类型模型库，从而更加准确地反映出各种事故的发展过程及形态，保证化学事故应急预案动态推演模拟系统中事故场景的真实性与准确性；
[0036]所述地理信息数据子模块提供数字高程矩阵(DEM)、地表正射影像(DOM)、数字线划地图(DLG)数据进而构建大范围三维彩色地景，显示真实的地表地貌，并融合交通道路、河流、植被、居民地等矢量线划信息；
[0037]所述三维预案编辑模块进一步包括化学事故应急资源管理子模块、应急预案管理子模块、灾害场景设定子模块和预案三维编辑子模块；
[0038]所述化学事故应急资源管理子模块能够使所述化学事故应急预案动态推演模拟系统直观的展示化学事故应急预案相关的基本信息，通过选择这些基本信息进行应急预案的编辑；
[0039]所述应急预案管理子模块基于三维地理信息、虚拟现实场景、石化企业装置设备信息和应急物资信息，对所述应急预案进行可视化管理，实现所述应急预案在三维虚拟场景的显示、上传和标注；
[0040]所述灾害场景设定子模块利用Microstation三维虚拟现实技术和Flacs、CFD等流体力学数值模拟软件计算的结果相结合，从而在所述三维预案编辑模块中设定化工事故发生的时间、地点和事故的大小；
[0041]所述预案三维编辑子模块用于提供编辑三维预案的制定工具和技术信息数据的维护工具；
[0042]所述三维预案展示模块进一步包括数值模拟三维可视化子模块、预案动态推演子模块和预案评审子模块；
[0043]所述数值模拟三维可视化子模块利用VC++程序开发的三维粒子技术，将所述基础数据平台模块中的数值模拟数据子模块给出的计算数据转化成仿真结果，在三维虚拟建筑环境中动态展现火灾发生的现象、烟雾的蔓延、气体泄露扩散过程以及环境；
[0044]所述预案动态推演子模块用于实现事故后火灾灭火力量的计算，根据事故发生原因及发展情况，基于化学事故预案动态的展示石油石化企业人员如何处置灾情；消防指挥系统如何调度和指挥消防力量，选择最佳路径，快速地抵达现场；组织消防人员和各种消防设备扑灭火灾，疏散人群，设置避难所等整体预案过程的动态展示；
[0045]所述预案评审子模块根据预案动态推演的步骤，结合预案评审的标准，实现预案自动打分，为预案评审提供强有力的手段。
[0046]本发明还提供了一种化学事故应急预案动态推演模拟方法，其包括:
[0047]所述基础数据平台模块将其含有的各种信息数据根据需要传递给三维预案编辑模块从而编辑化学事故应急预案；
[0048]经过编辑获得的三维化学事故应急预案通过三维数字化预案平台模块实现动态推演模拟。
[0049]所述动态推演模拟方法进一步包括:
[0050]第一步，在基础数据平台模块利用3ds maX软件建立应急预案所需的三维场景；
[0051]第二步，将三维场景数据导入应急预案三维编辑平台模块，根据文本预案内容，在应急预案三维编辑平台中，首先是将建立的三维场景数据导入flacs、cfx数值模拟计算软件，利用数值模拟计算软件，计算预案出火灾、泄漏在三维场景的影响范围，实现事故场景的设定，其次完成应急资源的分配、消防力量的部署、救援路线和救援装置的分配，最后编辑平台通过时间轴任务列表分配，完成预案的三维数字化编辑设定；
[0052]第三步，完成编辑好的三维数字化预案送入三维数字化预案平台模块实现其动态推演展示(通俗说就是动画展示)和预案管理功能。
[0053]本发明还提供了一种上述化学事故应急预案动态推演模拟系统的使用方法:
[0054]第一步，工作人员或管理人员登录计算机；
[0055]第二步，根据需要通过所述化学事故应急预案动态推演模拟系统中的基础数据平台模块调取编辑三维预案所需要的各种数据信息，并编辑制作三维预案；
[0056]第三步，所述化学事故应急预案动态推演模拟系统将通过虚拟现实技术、计算机图形技术、多媒体技术，从而将应急预案三维动态化，展示给工作人员或管理人员。
[0057]本发明还提供了上述化学事故应急预案动态推演模拟系统在石油化工安全生产和石油化工安全培训中的应用。
[0058]本发明有益的技术效果在于:
[0059]本发明对基于数值模拟的化学事故预案动态推演模拟技术进行了研究，实现了化学事故预案的数字化、三维化，同时把火灾、泄漏数值计算模型及火灾灭火力量计算模型应用于动态预案中，提出化学事故应急预案动态推演模拟系统，从而使化学事故应急预案动态推演模拟方法在应急救援软件系统中得到了实现；
[0060]采用虚拟现实技术在实现相关装置逼真显示的同时，能比较真实的模拟出气体泄漏的趋势与过程，通过数据形式与虚拟现实结合起来，使虚拟现实显示事故过程接近于真实情况，为事故应急预案学习提供了最直观的辅助决策支持；
[0061]化学事故应急预案动态推演模拟系统，丰富了应急预案的支撑手段，方便了石化应急预案查询和应急指挥及演习，配合系统中消防泡沫灭火力量的计算，消防路、消防器械、灭火力量的展示等功能，为事故状态下应急救援提供了极大的辅助决策支撑。可见，基于虚拟现实技术的化学事故预案动态推演模拟系统具有其独特的优势，具有广泛的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0062]图1为本发明应急预案动态推演模拟系统流程图；
[0063]图2和图3为本发明应急预案动态推演模拟系统三维预案编辑示意图；
[0064]图4和图5为本发明应急预案动态推演模拟系预案动态推演示意图。
【具体实施方式】
[0065]本发明提供了新型的化学事故应急预案动态推演模拟系统，其包括:
[0066]基础数据平台模块，其用于为所述模拟系统提供构建应急预案动态推演的三维模型的地理信息数据、场所基础信息数据、事故发生过程的数值模拟数据；
[0067]三维预案编辑模块，其根据基础数据平台模块提供的各种信息数据将企业存在的各种应急预案与三维场景的各信息相关联；
[0068]三维数字化预案平台模块，用于进行编辑完成的三维形式的应急预案的动态推演展示。
[0069]所述基础数据平台模块进一步包括三维模拟数据子模块、场所基础信息数据库子模块、数值模拟数据子模块和地理信息数据子模块；
[0070]所述三维模拟数据子模块利用3ds max三维建模软件，构建石化企业典型装置、罐区场景的三维模型，建立典型场景的三维空间数据；
[0071]所述场所基础信息数据库子模块为所述化学事故应急预案动态推演模拟系统提供设备基础数据信息、应急预案文档和消防资源数据等数据；
[0072]所述数值模拟数据子模块能够对火灾、爆炸、泄漏等事故过程进行数值模拟，建立火灾过程、气体扩散过程、泄漏过程等的灾害类型模型库，从而更加准确地反映出各种事故的发展过程及形态，保证化学事故应急预案动态推演模拟系统中事故场景的真实性与准确性；
[0073]所述地理信息数据子模块提供数字高程矩阵(DEM)、地表正射影像(DOM)、数字线划地图(DLG)数据进而构建大范围三维彩色地景，显示真实的地表地貌，并融合交通道路、河流、植被、居民地等矢量线划信息。
[0074]所述场所基础信息数据库子模块进一步包括设备基础信息数据库、应急预案数据库和消防资源数据库，所述设备基础信息数据库提供的数据主要有典型设备编号、名称、物料、结构、尺寸、存储介质等信息，所述应急预案数据库提供的数据主要是石化企业的应急预案文档，所述消防资源数据库提供的数据主要是消防站、医院、救灾固定设施，如消防栓、泡沫存储空间等各种救援资源。
[0075]在所述基础数据平台模块中，将地理信息数据子模块中的地理信息数据、场所基本信息数据库子模块中的场所基础信息数据反馈给三维模拟数据子模块，利用三维模拟数字化技术形成典型的三维空间，通过数值模拟数据子模块给出的数据实现三维场景化工事故的发生情况
[0076]所述三维预案编辑模块进一步包括化学事故应急资源管理子模块、应急预案管理子模块、灾害场景设定子模块和预案三维编辑子模块；
[0077]所述化学事故应急资源管理子模块能够使所述化学事故应急预案动态推演模拟系统直观的展示化学事故应急预案相关的基本信息，通过选择这些基本信息进行应急预案的编辑；
[0078]所述应急预案管理子模块基于三维地理信息、虚拟现实场景、石化企业装置设备信息和应急物资信息，对所述应急预案进行可视化管理，实现所述应急预案在三维虚拟场景的显示、上传和标注；
[0079]所述灾害场景设定子模块利用Microstation三维虚拟现实技术和Flacs、CFD等流体力学数值模拟软件计算的结果相结合，从而在所述三维预案编辑模块中设定化工事故发生的时间、地点和事故的大小；
[0080]所述预案三维编辑子模块用于提供编辑三维预案的制定工具和技术信息数据的维护工具。
[0081]所述三维预案展示模块进一步包括数值模拟三维可视化子模块、预案动态推演子模块和预案评审子模块；
[0082]所述数值模拟三维可视化子模块利用VC++程序开发的三维粒子技术，将所述基础数据平台模块中的数值模拟数据子模块给出的计算数据转化成仿真结果，在三维虚拟建筑环境中动态展现火灾发生的现象、烟雾的蔓延、气体泄露扩散过程以及环境；
[0083]所述预案动态推演子模块用于实现事故后火灾灭火力量的计算，根据事故发生原因及发展情况，基于化学事故预案动态的展示石油石化企业人员如何处置灾情；消防指挥系统如何调度和指挥消防力量，选择最佳路径，快速地抵达现场；组织消防人员和各种消防设备扑灭火灾，疏散人群，设置避难所等整体预案过程的动态展示；
[0084]所述预案评审子模块根据预案动态推演的步骤，结合预案评审的标准，实现预案自动打分，为预案评审提供强有力的手段。
[0085]本发明还提供了一种新型的化学事故应急预案动态推演模拟系统，其包括:
[0086]基础数据平台模块、三维预案编辑模块和三维数字化预案平台模块；
[0087]所述基础数据平台模块进一步包括三维模拟数据子模块、场所基础信息数据库子模块、数值模拟数据子模块和地理信息数据子模块；[0088]所述三维模拟数据子模块利用三维建模软件，构建石化企业典型装置、罐区场景的三维模型，建立典型场景的三维空间数据；
[0089]所述场所基础信息数据库子模块为所述化学事故应急预案动态推演模拟系统提供设备基础数据信息、应急预案文档和消防资源数据等数据；
[0090]所述数值模拟数据子模块能够对火灾、爆炸、泄漏等事故过程进行数值模拟，建立火灾过程、气体扩散过程、泄漏过程等的灾害类型模型库，从而更加准确地反映出各种事故的发展过程及形态，保证化学事故应急预案动态推演模拟系统中事故场景的真实性与准确性；
[0091]所述地理信息数据子模块提供数字高程矩阵(DEM)、地表正射影像(DOM)、数字线划地图(DLG)数据进而构建大范围三维彩色地景，显示真实的地表地貌，并融合交通道路、河流、植被、居民地等矢量线划信息；
[0092]所述三维预案编辑模块进一步包括化学事故应急资源管理子模块、应急预案管理子模块、灾害场景设定子模块和预案三维编辑子模块；
[0093]所述化学事故应急资源管理子模块能够使所述化学事故应急预案动态推演模拟系统直观的展示化学事故应急预案相关的基本信息，通过选择这些基本信息进行应急预案的编辑；
[0094]所述应急预案管理子模块基于三维地理信息、虚拟现实场景、石化企业装置设备信息和应急物资信息，对所述应急预案进行可视化管理，实现所述应急预案在三维虚拟场景的显示、上传和标注；
[0095]所述灾害场景设定子模块利用Microstation三维虚拟现实技术和Flacs、CFD等流体力学数值模拟软件计算的结果相结合，从而在所述三维预案编辑模块中设定化工事故发生的时间、地点和事故的大小；
[0096]所述预案三维编辑子模块用于提供编辑三维预案的制定工具和技术信息数据的维护工具；
[0097]所述三维预案展示模块进一步包括数值模拟三维可视化子模块、预案动态推演子模块和预案评审子模块；
[0098]所述数值模拟三维可视化子模块利用VC++程序开发的三维粒子技术，将所述基础数据平台模块中的数值模拟数据子模块给出的计算数据转化成仿真结果，在三维虚拟建筑环境中动态展现火灾发生的现象、烟雾的蔓延、气体泄露扩散过程以及环境；
[0099]所述预案动态推演子模块用于实现事故后火灾灭火力量的计算，根据事故发生原因及发展情况，基于化学事故预案动态的展示石油石化企业人员如何处置灾情；消防指挥系统如何调度和指挥消防力量，选择最佳路径，快速地抵达现场；组织消防人员和各种消防设备扑灭火灾，疏散人群，设置避难所等整体预案过程的动态展示；
[0100]所述预案评审子模块根据预案动态推演的步骤，结合预案评审的标准，实现预案自动打分，为预案评审提供强有力的手段。
[0101]本发明是基于VC++和OpenGL图形库，在自主研发的基础上建立一套高扩展性、灵活的化工三维虚拟现实引擎，从而构建三维数字化化学事故应急预案动态推演模拟系统。
[0102]本发明将通过三维数字化预案平台，实现对石油石化企业主要生产装置、储运设备、应急资源、应急物资、消防设施、消防力量部署三维直观展示。根据事故发生的物质、事故现场天气条件等因素，利用数值模拟计算出火灾和泄漏的数值模拟模型，最终在三维数字化预案系统能生动直观的展示企业化学事故应急预案动态推演的全过程，为安全管理人员对预案的编辑、审核、评审提供强有力的手段支持，并有助于员工学习与理解事故预案。
[0103]本发明还提供了一种化学事故应急预案动态推演模拟方法，其包括:
[0104]所述基础数据平台模块将其含有的各种信息数据根据需要传递给三维预案编辑模块从而编辑化学事故应急预案；
[0105]经过编辑获得的三维化学事故应急预案通过三维数字化预案平台模块实现动态推演模拟。
[0106]所述动态推演模拟方法进一步包括:
[0107]第一步，在基础数据平台模块利用3ds maX软件建立应急预案所需的三维场景；
[0108]第二步，将三维场景数据导入应急预案三维编辑平台模块，根据文本预案内容，在应急预案三维编辑平台中，首先是将建立的三维场景数据导入flacs、cfx数值模拟计算软件，利用数值模拟计算软件，计算预案出火灾、泄漏在三维场景的影响范围，实现事故场景的设定，其次完成应急资源的分配、消防力量的部署、救援路线和救援装置的分配，最后编辑平台通过时间轴任务列表分配，完成预案的三维数字化编辑设定；
[0109]第三步，完成编辑好的三维数字化预案送入三维数字化预案平台模块实现其动态推演展示(通俗说就是动画展示)和预案管理功能。
[0110]本发明还提供了一种上述化学事故应急预案动态推演模拟系统的使用方法:
[0111]第一步，工作人员或管理人员登录计算机；
[0112]第二步，根据需要通过所述化学事故应急预案动态推演模拟系统中的基础数据平台模块调取编辑三维预案所需要的各种数据信息，并编辑制作三维预案；
[0113]第三步，所述化学事故应急预案动态推演模拟系统将通过VC++和OpenGL编程软件虚拟现实技术、计算机图形技术、多媒体技术，从而将应急预案三维动态化，展示给工作
人员或管理人员。
[0114]其中，采用所述三维预案编辑模块进行三维预案制作主要包括:
[0115]第一步，灾害设定；
[0116]第二步，消防力量设定；
[0117]第三步，力量部署；
[0118]第四步，注意事项；
[0119]第五步，预案预览；
[0120]第六步,预案审批；
[0121]第七步，预案提交。
[0122]本发明还提供了上述化学事故应急预案动态推演模拟系统在石油化工安全生产和石油化工安全培训中的应用。
[0123]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
[0124]如图1所示，本发明的化学事故应急预案动态推演模拟系统中的基础数据平台模块包括三维模拟数据子模块、场所基础信息数据库子模块、数值模拟数据子模块和地理信息数据子模块，其为三维预案编辑模块提供所需要的三维场景及数据信息，所述三维预案编辑模块包括化学事故应急资源管理子模块、应急预案管理子模块、灾害场景设定子模块和预案三维编辑子模块，管理人员或工作人员利用基础数据平台模块提供的各种信息数据，在三维预案编辑模块上对应急预案进行三维编辑，经过编辑获得的能够进行动态推演模拟的应急预案在三维预案展示模块上实现可视化展示、动态推演，所述三维预案展示模块数值模拟三维可视化子模块、预案动态推演子模块、预案评审子模块，管理人员还可以对预案进行评审，通过利用这个系统可以使管理人员和工作人员对应急预案具有一个更加直观全面的感受。
[0125]系统进行化学事故应急预案动态推演模拟的流程具体为:
[0126]第一步，在基础数据平台模块利用3ds maX软件建立应急预案所需的三维场景；
[0127]第二步，将三维场景数据导入应急预案三维编辑平台模块，根据文本预案内容，在应急预案三维编辑平台中，首先是将建立的三维场景数据导入flacs、cfx数值模拟计算软件，利用数值模拟计算软件，计算预案出火灾、泄漏在三维场景的影响范围，实现事故场景的设定，其次完成应急资源的分配、消防力量的部署、救援路线和救援装置的分配，最后编辑平台通过时间轴任务列表分配，完成预案的三维数字化编辑设定；
[0128]第三步，完成编辑好的三维数字化预案送入三维数字化预案平台模块实现其动态推演展示和预案管理功能。
[0129]图2和图3显示了利用本发明的化学事故应急预案动态推演模拟系统对应急预案进行三维编辑的过程，图4和图5现实了经过三维编辑的应急预案所展示出的动态推演的过程。
[0130]下面举例说明本发明的化学事故应急预案动态推演模拟系统的使用方法。
[0131]1、应急资源数据
[0132]该模拟系统的应急资源数据包括:空气呼吸器、泄漏源、气体检测仪、警戒线、雨排阀、污排阀、清净下水总排口、水幕、现场指挥车(现场指挥部)、洗消帐篷、疏散路线标识、危险分区标识、风向标识和堵漏动作，这些数据资源来源于基础数据平台模块，工作人员通过基础数据平台模块提供的这些数据对三维场景进行编辑，实现化学事故应急预案的三维编辑。
[0133]2、灾情设置及处置
[0134]三维预案编辑模块对应急预案进行灾情设置及处置，其包括石油石化企业火灾、爆炸、泄漏事故的设置及处置，这是具体预案的核心部分包括对企业所不同位置、不同类型灾情的分析评估和针对不同阶段火灾的决策和处置方案。
[0135]具体包括如下:
[0136]灾情设置；
[0137]灾害评估；
[0138]灾情处置，包括力量构成；现场警戒；进攻方案；供水方案；注意事项等；
[0139]动态标注工具。
[0140]3、预案制作和数据维护
[0141]完成灾情设置及处置后，三维预案编辑模块提供数字预案的制定工具和基础信息数据的维护工具，实现预案制作及数据维护。
[0142]具体包括如下:[0143]预案制作
[0144]消防力量设定，包括泡沫车，高喷车等种消防车、指挥车等；
[0145]力量部署，包括车量、人员站位等；
[0146]时间轨道、文本标注、注意事项、预案预览等。
[0147]数据维护:提供对基础信息修改，更新的功能，
[0148]消防力量设定，包括泡沫车，高喷车各种消防车等
[0149]力量部署，包括车量、人员站位等
[0150]时间轨道、文本标注、注意事项、预案预览等。
[0151]4、动态推演
[0152]经过三维预案编辑模块编辑好的三维应急预案通过三维数字化预案平台模块进行动态推演，其以动画的方式处理动态模拟对象，以模拟实体目标随时间的变化、所产生的行为和事件等的可视化方法。
[0153]5、预案管理
[0154]三维数字化预案平台模块实现对编辑好的三维预案进行管理。
[0155]具体包括如下:
[0156]预案库:对预案进行统一管理。
[0157]查询预案:对预案的使用，包括查询、演示、同步标绘等应用。
[0158]调整预案:预案的修订和补充。
[0159]所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。
[0160]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种化学事故应急预案动态推演模拟系统，其特征在于，包括: 基础数据平台模块，其用于为所述模拟系统提供构建应急预案动态推演的三维模型的地理信息数据、场所基础信息数据、事故发生过程的数值模拟数据； 三维预案编辑模块，其根据基础数据平台模块提供的各种信息数据将企业存在的各种应急预案与三维场景的各信息相关联； 三维数字化预案平台模块，用于进行编辑完成的三维形式的应急预案的动态推演展示。
2.根据权利要求1所述的动态推演模拟系统，其特征在于: 所述基础数据平台模块进一步包括三维模拟数据子模块、场所基础信息数据库子模块、数值模拟数据子模块和地理信息数据子模块； 所述三维模拟数据子模块利用三维建模软件，构建石化企业典型装置、罐区场景的三维模型，建立典型场景的三维空间数据； 所述场所基础信息数据库子模块为所述化学事故应急预案动态推演模拟系统提供设备基础数据信息、应急预案文档和消防资源数据等数据； 所述数值模拟数据子模块能够对火灾、爆炸、泄漏等事故过程进行数值模拟，建立火灾过程、气体扩散过程、泄漏过程等的灾害类型模型库，从而更加准确地反映出各种事故的发展过程及形态，保证化学事故应急预案动态推演模拟系统中事故场景的真实性与准确性；所述地理信息数据子模块提供数字高程矩阵(DEM)、地表正射影像(DOM)、数字线划地图(DLG)数据进而构建大范围三维彩色地景，显示真实的地表地貌，并融合交通道路、河流、植被、居民地等矢量线划信息。
3.根据权利要求1或2所述的动态推演模拟系统，其特征在于: 所述三维预案编辑模块进一步包括化学事故应急资源管理子模块、应急预案管理子模块、灾害场景设定子模块和预案三维编辑子模块； 所述化学事故应急资源管理子模块能够使所述化学事故应急预案动态推演模拟系统直观的展示化学事故应急预案相关的基本信息，通过选择这些基本信息进行应急预案的编辑； 所述应急预案管理子模炔基于三维地理信息、虚拟现实场景、石化企业装置设备信息和应急物资信息，对所述应急预案进行可视化管理，实现所述应急预案在三维虚拟场景的显示、上传和标注； 所述灾害场景设定子模块利用三维虚拟现实技术和流体力学数值模拟软件计算的结果相结合，从而在所述三维预案编辑模块中设定化工事故发生的时间、地点和事故的大小; 所述预案三维编辑子模块用于提供编辑三维预案的制定工具和技术信息数据的维护工具。
4.根据权利要求1至3所述的动态推演模拟系统，其特征在于: 所述三维预案展示模块进一步包括数值模拟三维可视化子模块、预案动态推演子模块和预案评审子模块； 所述数值模拟三维可视化子模块利用三维粒子技术，将所述基础数据平台模块中的数值模拟数据子模块给出的计算数据转化成仿真结果，在三维虚拟建筑环境中动态展现火灾发生的现象、烟雾的蔓延、气体泄露扩散过程以及环境； 所述预案动态推演子模块用于实现事故后火灾灭火力量的计算，根据事故发生原因及发展情况，基于化学事故预案动态的展示石油石化企业人员如何处置灾情；消防指挥系统如何调度和指挥消防力量，选择最佳路径，快速地抵达现场；组织消防人员和各种消防设备扑灭火灾，疏散人群，设置避难所等整体预案过程的动态展示； 所述预案评审子模块根据预案动态推演的步骤，结合预案评审的标准，实现预案自动打分，为预案评审提供强有力的手段。
5.根据权利要求1至4所述的动态推演模拟系统，其特征在于:所述场所基础信息数据库子模块进一步包括设备基础信息数据库、应急预案数据库和消防资源数据库，所述设备基础信息数据库提供的数据主要有典型设备编号、名称、物料、结构、尺寸、存储介质等信息，所述应急预案数据库提供的数据主要是石化企业的应急预案文档，所述消防资源数据库提供的数据主要是消防站、医院、救灾固定设施，如消防栓、泡沫存储空间等各种救援资源。
6.一种化学事故应急预案动态推演模拟系统，其特征在于，包括: 基础数据平台模块、三维预案编辑模块和三维数字化预案平台模块， 所述基础数据平台模块进一步包括三维模拟数据子模块、场所基础信息数据库子模块、数值模拟数据子模块和地理信息数据子模块； 所述三维模拟数据子模块利用三维建模软件，构建石化企业典型装置、罐区场景的三维模型，建立典型场景的三维空间数据； 所述场所基础信息数据库子模块为所述化学事故应急预案动态推演模拟系统提供设备基础数据信息、应急预案文档和消防资源数据等数据； 所述数值模拟数据子模块能够对火灾、爆炸、泄漏等事故过程进行数值模拟，建立火灾过程、气体扩散过程、泄漏过程等的灾害类型模型库，从而更加准确地反映出各种事故的发展过程及形态，保证化学事故应急预案动态推演模拟系统中事故场景的真实性与准确性；所述地理信息数据子模块提供数字高程矩阵(DEM)、地表正射影像(DOM)、数字线划地图(DLG)数据进而构建大范围三维彩色地景，显示真实的地表地貌，并融合交通道路、河流、植被、居民地等矢量线划信息 所述三维预案编辑模块进一步包括化学事故应急资源管理子模块、应急预案管理子模块、灾害场景设定子模块和预案三维编辑子模块； 所述化学事故应急资源管理子模块能够使所述化学事故应急预案动态推演模拟系统直观的展示化学事故应急预案相关的基本信息，通过选择这些基本信息进行应急预案的编辑； 所述应急预案管理子模炔基于三维地理信息、虚拟现实场景、石化企业装置设备信息和应急物资信息，对所述应急预案进行可视化管理，实现所述应急预案在三维虚拟场景的显示、上传和标注； 所述灾害场景设定子模块利用三维虚拟现实技术和流体力学数值模拟软件计算的结果相结合，从而在所述三维预案编辑模块中设定化工事故发生的时间、地点和事故的大小; 所述预案三维编辑子模块用于提供编辑三维预案的制定工具和技术信息数据的维护工具； 所述三维预案展示模块进一步包括数值模拟三维可视化子模块、预案动态推演子模块和预案评审子模块； 所述数值模拟三维可视化子模块利用三维粒子技术，将所述基础数据平台模块中的数值模拟数据子模块给出的计算数据转化成仿真结果，在三维虚拟建筑环境中动态展现火灾发生的现象、烟雾的蔓延、气体泄露扩散过程以及环境； 所述预案动态推演子模块用于实现事故后火灾灭火力量的计算，根据事故发生原因及发展情况，基于化学事故预案动态的展示石油石化企业人员如何处置灾情；消防指挥系统如何调度和指挥消防力量，选择最佳路径，快速地抵达现场；组织消防人员和各种消防设备扑灭火灾，疏散人群，设置避难所等整体预案过程的动态展示； 所述预案评审子模块根据预案动态推演的步骤，结合预案评审的标准，实现预案自动打分，为预案评审提供强有力的手段。
7.采用权利要求1至6所述的化学事故应急预案动态推演模拟系统进行化学事故应急预案动态推演模拟方法，其特征在于，包括: 所述基础数据平台模块将其含有的各种信息数据根据需要传递给三维预案编辑模块从而编辑化学事故应急预案； 经过编辑获得的三维化学事故应急预案通过三维数字化预案平台模块实现动态推演模拟。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于: 所述方法进一步包括， 第一步，在基础数据平台模块利用软件建立应急预案所需的三维场景； 第二步，将三维场景数据导入应急预案三维编辑平台模块，根据文本预案内容，在应急预案三维编辑平台中，首先是将建立的三维场景数据导入数值模拟计算软件，利用数值模拟计算软件，计算预案出火灾、泄漏在三维场景的影响范围，实现事故场景的设定，其次完成应急资源的分配、消防力量的部署、救援路线和救援装置的分配，最后编辑平台通过时间轴任务列表分配，完成预案的三维数字化编辑设定； 第三步，完成编辑好的三维数字化预案送入三维数字化预案平台模块实现其动态推演展示和预案管理功能。
9.权利要求1至6所述的化学事故应急预案动态推演模拟系统的使用方法，其特征在于，包括: 第一步，工作人员或管理人员登录计算机； 第二步，根据需要通过所述化学事故应急预案动态推演模拟系统中的基础数据平台模块调取编辑三维预案所需要的各种数据信息，并编辑制作三维预案； 第三步，所述化学事故应急预案动态推演模拟系统将通过虚拟现实技术、计算机图形技术、多媒体技术，从而将应急预案三维动态化，展示给工作人员或管理人员。
10.权利要求1至6所述的化学事故应急预案动态推演模拟系统在石油化工安全生产和石油化工安全培训中的应用。
【文档编号】G06F17/50GK103927410SQ201410117406
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2014年3月26日
【发明者】李磊 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院