专利名称：危险化学品泄漏事故应急联动监控系统及其方法
技术领域：
本发明属于危险化学品事故应急救援技术领域，特别涉及一种用于获取危险化学品泄 漏事故现场风向、风速、泄漏气体浓度、GPS信息和视频信息，并根据这些信息和现场周 边GIS信息对事故情景进行综合分析和后果计算，确定人员疏散范围和疏散路径，从而为 事故应急救援提供辅助决策信息的方法。
背景技术：
随着石油化学工业的发展，易燃易爆和有毒气体的种类和应用范围都得到了增加。这 些气体在生产、运输、使用过程中一旦发生泄漏，将会引发中毒、火灾甚至爆炸事故，严 重危害人民的生命和财产安全。由于气体本身存在的扩散性，发生泄漏之后，在外部风力 和内部浓度梯度的作用下，气体会沿地表面扩散，在事故现场周边形成燃烧爆炸或毒害危 险区，扩大危害区域。在气体泄漏事故发生后，事故处置将围绕现场风向、风速和泄漏气 体浓度监测、确定警戒区域、组织危险区域内群众撤离、抢救中毒人员、堵漏、洗消等方 面展开。因此，进行应急救援的第一步应该是迅速在现场部署便携式应急环境监测和视频 监测设备，在安全区域建立临时指挥中心收集现场多个监测点的风向风速、泄漏气体浓度 和现场视频图像，利用泄漏事故辅助决策软件对这些信息进行综合分析和事故后果计算， 确定人员疏散范围和疏散路径，为事故应急救援提供决策支持。
由于易燃易爆、有毒气体的多样性，要求应急环境监测设备能对可燃气体和常见有毒 气体进行检测。如果易燃易爆气体发生泄漏，还要求布置于现场的监测设备满足防爆要求。 目前己有的用于事故现场风向风速和气体浓度监测的便携式应急环境监测设备，大多只能 对单一气体进行检测，用于危险化学品泄漏事故现场风向风速和常见有毒气体浓度监测的
复合检测设备基本处于空白状态，且都不符合现场防爆要求。而现有的应急视频传输设备， 虽然技术上都比较成熟，但是大都没有考虑泄漏事故现场的防爆要求。因此，现有的便携 式应急监测设备，都不适合用于易燃、易爆气体泄漏事故的应急救援场合。另外，对险化 学品泄漏事故现场信息进行综合分析处理和事故影响范围计算、确定人员疏散范围和疏散 路径的辅助决策系统在国内也处于空白状态。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种危险化学品泄漏事故现场应急 救援的辅助决策指挥系统及其方法，对危险化学品泄漏事故的风向风速、气体浓度、GPS 信息和现场视频进行实时监测，并根据这些信息和现场周边GIS信息对事故情景进行综合 分析和事故后果计算，确定人员疏散范围和疏散路径，为事故应急救援提供辅助决策支持，
4从而大大提高应急救援指挥的效率，减少事故损失。
本发明提出的一种危险化学品泄漏事故应急联动监控系统，其特征在于，该系统包括 由多个防爆型单兵无线视频发送设备、与该发送设备实现无线通信的多个防爆型单兵无线 视频接收设备组成的防爆型单兵无线视频传输子系统，由多个防爆型无线气体检测仪、与 各检测仪实现无线通信的无线接收模块组成的防爆型无线气体浓度监测子系统，以及应急 指挥主机、视频服务器；其中，多个防爆型单兵无线视频发送设备和多个防爆型无线气体 检测仪设置于泄漏事故现场周边；该多个防爆型单兵无线视频接收设备、无线接收模块， 应急指挥主机、视频服务器设置于现场应急指挥中心；该多个防爆型单兵无线视频接收设 备与视频服务器相连，该应急指挥主机分别与无线接收模块、视频服务器相连。
本发明提出采用上述系统的危险化学品泄漏事故应急联动监控方法，其特征在于该 方法包括以下步骤
1) 实时采集危险化学品泄漏事故现场风向、风速、泄漏气体浓度及现场视频图像 防爆型无线气体检测仪采集现场各监测点的风向风速、气体浓度及GPS定位信息，防
爆型单兵无线视频发送设备采集现场视频信息，分别通过无线方式传送给现场应急指挥中 心的应急指挥主机；
2) 对现场信息进行接收、存储、处理和显示 应急指挥主机接收现场风向、风速、泄漏气体浓度、GPS定位信息，并存入实时数据库； 应急指挥主机利用组态软件对各监测点的风向、风速、泄漏气体浓度进行显示和计算
分析，确定现场平均风向风速和泄漏危险化学品名称，通过查询危险化学品MSDS数据库，
得出泄漏危险化学品的洗消和堵漏等现场应急处置措施；
应急指挥主机在4个副显示屏上分别显示事故现场平均风向风速信息、气体浓度信息 组态画面、泄漏化学品MSDS信息与应急处置措施以及现场视频监控画面，在主显示屏上 运行并显示GIS系统画面。
3) 根据各监测点的风向、风速、泄漏气体浓度及GPS信息，利用经过训练的基于BP 算法的三层MLP神经网络，反算出泄漏源强度；
4) 基于监测传感器的位置、瞬时气象条件、泄漏源强度和高斯经典扩散模型，计算模 拟出随时间变化的气体扩散浓度场；根据泄漏危险化学品性质，确定可能引发的事故类型， 根据气体扩散浓度场和泄漏气体事故后果模型，实时计算出事故伤亡半径，并在GIS地图
上显示出事故危害影响范围，从而确定人员疏散范围；
5) 根据现场防爆型无线气体检测仪的GPS位置信息，在GIS地图上显示出事故周边的 应急救援力量和应急救援设施，结合事故现场周边GIS信息，在电子地图上搜索并显示出 为最佳的人员疏散路径，为应急救援指挥提供决策依据。
本发明的特点及效果
本发明的目的是为解决目前危险化学品泄漏事故应急救援过程中存在的问题，提出一 种危险化学品泄漏事故应急联动监控系统及其方法，实现危险化学品泄漏事故现场风向风
速、泄漏气体浓度、GPS信息以及现场视频图像的实时监测；根据事故现场的泄漏气体浓度、风向风速、各监测点的位置信息和泄漏源强的高级反算模型，确定泄漏源的强度；根 据泄漏危险化学品性质和泄漏源的强度，进行事故后果计算，在GIS地图上显示出事故危 害影响范围以及事故现场周边的应急救援力量和应急救援设施，为科学的划定事故警戒和 人员疏散范围提供辅助决策支持；结合事故现场周边GIS信息，在电子地图上搜索并显示 出为最佳的人员疏散路径，对提高事故应急救援指挥的效率和控制事故损失具有重要的作 用。
图1为本发明的系统结构框图。
图2为防爆型无线气体检测仪的总体结构框图。
图3为防爆型无线气体检测仪的实施例的电路图；其中，
(a) 为5V电源转换电路(b) 为3.3V电源转换电路(c) 为单片机外围电路(d) 六种气体传感器信号转换电路。
图4为防爆型无线气体检测仪的实施例的工作流程图。 图5为应急指挥主机外观图，其中，
(a) 为四个副显示屏收起时应急指挥主机外观图。
(b) 为四个副显示屏展开时应急指挥主机外观图。 图6为本发明的工作流程。
具体实施例方式
本发明提出的危险化学品泄漏事故应急联动监控系统及其方法结合附图及实施例详
细说明如下
本发明的危险化学品泄漏事故应急联动监控系统，总体结构如图1所示该系统包括 由多个防爆型单兵无线视频发送设备、与该发送设备实现无线通信的多个防爆型单兵无线 视频接收设备组成的防爆型单兵无线视频传输子系统，由多个防爆型无线气体检测仪(最 多16个)、与各检测仪实现无线通信的无线接收模块组成的防爆型无线气体浓度监测子 系统，以及应急指挥主机、视频服务器；其中，多个防爆型单兵无线视频发送设备和多个 防爆型无线气体检测仪设置于泄漏事故现场周边；该多个防爆型单兵无线视频接收设备、 无线接收模块，应急指挥主机、视频服务器设置于现场应急指挥中心；该多个防爆型单兵 无线视频接收设备与视频服务器相连，该应急指挥主机分别与无线接收模块、视频服务器 相连。
本系统防爆型无线气体浓度监测子系统的防爆型无线气体检测仪采集现场各监测点 的风向风速、气体浓度及GPS定位信息，利用其GPS模块获取的精确授时信息作为发送时 基，根据数据发送周期和自身ID号确定信息发送时隙，将采集信息通过无线接收模块发送到现场应急指挥中心，实现各检测仪信息发送的同步。
防爆型单兵无线视频传输子系统的防爆型单兵无线视频发送设备采用COFDM调制技 术对图像进行编码，每一组防爆型单兵无线视频发送设备和单兵无线视频接收设备完成一 路现场图像的采集、发送和接收；防爆型单兵无线视频传输子系统通过现场的无线视频采 集设备将现场视频传送给应急指挥中心的无线视频接收设备。 本统各部分设备实施例分别说明如下
每个防爆型无线气体检测仪组成结构如图2所示，主要由风向风速传感器、6种气体
浓度传感器(LEL、 NH3、 CL2、 H2S、 HCL、 S02)及其放大电路、单片机及时钟电路等外 围电路、GPS模块、无线发送模块、ID设置开关、电源及电源转换电路、发射天线及GPS 天线构成，其连接关系为所述6种气体传感器输出端与其放大电路输入端相连，各放大 电路输出端与所述单片机的AD转换接口连接，所述风速风向传感器的风速、风向输出端 口分别与单片机的PB和PC 口连接，所述GPS模块、无线发送模块以及电源转换电路均 与单片机相连，所述电源与电源转换电路相连；所述单片机外围电路包括风速检测电路、 风向检测电路、GPS模块电路、ID设置电路、单片机晶振电路、AD转换基准电压电路， 其中，风速检测电路与所述风速传感器相连，风向检测电路与所述风向传感器相连，GPS 模块电路与GPS模块相连，ID设置电路与ID设置开关相连。
所述电源采用12V电池，所述电源转换电路与电源输出端相连并转换成5V和3.3V 电源；所述单片机及其时钟电路与5V电源相连，所述GPS模块与3.3V电源相连，所述 无线发送模块、传感器及其放大电路与12V相连。
防爆型无线气体检测仪采集现场各监测点的风向风速、气体浓度及GPS定位信息，利 用其GPS模块获取的精确授时信息作为发送时基，根据数据发送周期和自身ID号确定信 息发送时隙，将采集信息发送到现场应急指挥中心，实现各检测仪信息发送的同步。
本实施例中除气体传感器、发射天线、GPS天线外，其他部件均置于隔爆体中，气体 传感器、发射天线、GPS天线通过防爆接口与隔爆体内部电路连接，设计防爆等级为Exd 1IBT4。各部件实施例如下
电源采用深圳市威智达光电科技有限公司12V镍氢充电电池，主要技术参数电 压,12V;容量，10000mAh;体积，2.5" H x 2.5" W x 6.3" L;重量，3.5 Lb;无线发送模块、 传感器及其放大电路采用12V供电；
本实施例的电源转换电路由3.3V电源转换电路和5V电源转换电路组成，其中5V电 源转换电路如图3(a)所示，采用7805芯片，及与该7805芯片的输入端相连的12V电源稳 压、滤波电路单元和与该7805芯片的输出端相连的+5V信号滤波电路单元，该7805芯片 将总电源12V电压转换成5V电压，为单片机供电；该电源稳压、滤波电路单元由依次相 连的二极管D1、保险丝D2、电感L1及电容(Cl、 C2禾tlC3)组成，对12V信号进行稳 压、滤波后送给7805芯片进行转换；该+5V信号滤波电路单元由依次相连的电容(C4、 C5)、电阻R2、 LED (D3)、电感L2及电容(C6、 C7)组成，对7805芯片输出的+5V 信号进行滤波；单片机及其时钟电路采用5V电源供电；3.3V电源转换电路，如图3(b)所示，采用3002芯片及与其输出端相连的电容C41、 C42组成；该转换电路将5V电压转换成3.3V电压，为GPS模块供电；其中，3002芯片 将输入的+5V信号转换成3.3V信号，其输出端0UT的电容C41、 C42组成的电路对3002 芯片输出的3.3V信号进行滤波；GPS模块采用3.3V电源供电；
风向风速传感器本实施例采用辽宁锦州阳光的EC-9X(S)风速风向传感器，主要技术
参数工作电压，DC12V;启动风速，S0.4m/S;风速输出信号形式，脉冲(频率)信号；
风速精确度，±(0.3+0.03V)m/s;风速测量范围，0~70m/s;风向测量范围，0 360。；风向
测量精度，±3°;风向输出信号形式，七位格雷码；
本实施例的六种气体传感器(LEL、 NH3、 CL2、 H2S、 HCL、 S02):采用深圳市富安 达智能科技有限公司的membmpor电化学气体传感器，传感器均采用两线制，12V直流供 电接；传感器主要技术参数如下
LEL传感器0-100%LEL; LEI^则量精度，±1%;
NH3传感器测量范围，0 1000ppm;最大负载，2000ppm;工作寿命，空气中2年； 输出信号25±8nA/ppm;分辨率4ppm;
CL2、传感器测量范围0 20ppm;最大负载200ppm;工作寿命，空气中2年； 输出信号，-1000士250nA/ppm;分辨率，0.1 ppm;
H2S传感器测量范围，0-200ppm;最大负荷，500ppm;工作寿命，空气中2年； 输出，370±80nA/ppm;分辨率，0.25 ppm;
HCL传感器测量范围，0 20ppm;工作寿命，空气中2年；输出信号，450± 150nA/ppm; 分辨率0.2ppm;
S02传感器测量范围，0 100ppm;最大负载，500ppm;工作寿命，空气中2年； 输出信号，370±70nA/ppm;分辨率0.S卯m;
本实施例的气体传感器信号转换电路将上述6种气体浓度传感器产生的非标准信号转 换成0 5V标准信号，输出信号与单片机AD 口连接，如图3(d)所示，分别说明如下
LEL信号转换电路由电容(C12、 C13)、电阻(R4、 R5)和12V电源构成，其中 LEL传感器的正端与12V电源及电容(C12)的一端连接，电容(C12)的另一端接地； LEL传感器的负端与电容(C13)、电阻(R4)的一端连接，电容(C13)的另一端接地， 电阻(R4)的另一端与单片机的ADO 口及电阻(R5)的一端连接，电阻(R5)另一端接 地；
NH3信号转换电路由电容(C14、 C15)、电阻(R6、 R7)和12V电源构成，其中 NH3传感器的正端与12V电源及电容(C14)的一端连接，电容(C14)的另一端接地； NH3传感器的负端与电容(C15)、电阻(R6)的一端连接，电容(C15)的另一端接地， 电阻(R6)的另一端与单片机的AD1 口及电阻(R7)的一端连接，电阻(R7)另一端接 地；
CL2信号转换电路由电容(C16、 C17)、电阻(R8、 R9)禾卩12V电源构成，其中 CU传感器的正端与12V电源及电容(C16)的一端连接，电容(C16)的另一端接地；CL2传感器的负端与电容(C17)、电阻(R8)的一端连接，电容(C17)的另一端接地， 电阻(R8)的另一端与单片机的AD2 口及电阻(R9)的一端连接，电阻(R9)另一端接 地；
H2S信号转换电路由电容(C18、 C19)、电阻(RIO、 Rll)禾n 12V电源构成，其 中H2S传感器的正端与12V电源及电容(C18)的一端连接，电容(C18)的另一端接地； H2S传感器的负端与电容(C19)、电阻(R10)的一端连接，电容(C19)的另一端接地， 电阻(R10)的另一端与单片机的AD3 口及电阻(R11)的一端连接，电阻(R11)另一端 接地；
HCL信号转换电路由电容(C20、 C21)、电阻(R12、 R13)和12V电源构成，其 中HCL传感器的正端与12V电源及电容(C20)的一端连接，电容(C20)的另一端接地； HCL传感器的负端与电容(C21)、电阻(R12)的一端连接，电容(C21)的另一端接地， 电阻(R12)的另一端与单片机的AD4 口及电阻(R13)的一端连接，电阻(R13)另一端 接地；
S02信号转换电路由电容(C22、 C23)、电阻(R14、 R15)禾卩12V电源构成，其 中S02传感器的正端与12V电源及电容(C22)的一端连接，电容(C22)的另一端接地； S02传感器的负端与电容(C23)、电阻(R14)的一端连接，电容(C23)的另一端接地， 电阻(R14)的另一端与单片机的AD5 口及电阻(R15)的一端连接，电阻(R15)另一端 接地；
GPS模块本实施例采用SkyNav GM25，主要技术参数频率，Ll, 1575.42 MHz; C/A码，1.023 MHz;通道，12 Channels;跟踪灵敏度，-160dBm;捕获灵敏度，-148dBm; 定位准确性，10m@2DRMS;数据刷新率，1Hz;
无线发送模块本实施例采用深圳市华奥通通信技术有限公司的HAC-HN数传模块， 主要技术参数工作电压，12V;波特率，1200/2400/4800/9600/19200/38400bps可选；频 段，433MHz;视距距离，6000m@2400bps, 3000m@l9200bps;输出功率，37dBm(5w); 频率稳定度，±2.5PPM;网络拓扑，点对点，点对多点；
ID设置开关本实施例采用慈溪市网通电子有限公司4位DIP开关WTll-SMT-04， 可以设置ID范围为0~15，主要技术参数操作力，最大1000g;推钮行程2.0mm;电器 寿命，每个开关在电压24VDC与电流25mA之下测试，可来回拨动2000次。
本发明的单片机以及单片机外围电路与各部件的连接关系如图3(c)所示，分别说明如
下
单片机为本发明的核心器件，在它的控制下，完成数据采样、编码和发送等，本实
施例采用Atmel公司的AVRATmegal6单片机，主要技术参数工作电压，2.7 - 5.5V;数 据吞吐率，lMIPS/MHz;系统内可编程Flash, 16K字节；EEPROM， 512字节；擦写寿 命，100000次；片内SRAM， 1K字节；两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时 器/计数器； 一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器；8路10位ADC;两个可编程的串行USART; 6种睡眠模式，空闲模式、ADC噪声抑制模式、省电 模式、掉电模式、Standby模式以及扩展的Standby模式；
风速检测电路由电感L6、电容(C31、 C32、 C50)、电阻R20及Jll接口组成，其 中，电感L6的一端与5V电源相连，另一端与电容(C31、 C32)的一端同连接在J11接 口的节点2上，电容C31的另一端接地；电容C32的另一端连接在J11接口的节点1上， 电容C50—端通过电阻R20连接在J11接口的节点3上，电容C50的另一端接地；风速检 测电路通过Jll接口与风速风向传感器连接，并与单片机PB0和PB1端口连接；
风向检测电路由电阻(R21 R28)、电容(C28、 C29、 C33 C40)、电感 (L5) 及J10接口组成，其中，各电阻(R21 R28)的一端和各电容(C33 C40)的一端分别与 单片机的19-26端口相连，各电阻(R21 R28)的另一端与J10接口的1 8节点相连，各 电容(C33 C40)的另一端接地；电容(C28、 C29)和电感(L5)的一端均与J10接口的 1节点相连，电容(C28、 C29)的另一端与J10接口的9接地节点相连，电感(L5)的另 一端接+5V电源。风速风向传感器通过J10接口与风速检测电路连接；
单片机晶振电路由晶振(Xl， 7.3728MHz)和分别连在其两端的电容(C8、 C9)构 成，通过XTAL1和过XTAL2端口与单片机连接，为单片机提供震荡信号；
AD转换基准电压电路由电容(CIO、 Cll)和电感(L3、 L4)构成，分别与单片机 的AREF、 GND、 AVCC端口连接，该电路提供AD转换所需的基准电压信号；
无线发射模块接口无线发射模块通过J12接口 (DB9型串口)与单片机PD2端口连 接，单片机通过PD2端口将待发送信息传往无线发送模块；
ISP在线编程接口 J16是在线编程接口，该接口与单片机的PB5 PB7及RESET端 口连接，实现单片机程序的下载和在线调试；
本实施例的GPS模块电路由电阻(R29、 R30)和接口 (J13)构成，该接口的4、 5 节点与3.3V电源相连，1节点通过电阻(R29)与单片机的PD0和PD1端口与单片机连接， 电阻(R30) —端接地，另一端与l节点相连；GPS模块通过接口与单片机相连，该电路 为单片机提供GPS定位信号；
本实施例的ID设置电路电阻(R33-R36)构成，其中，各电阻(R33 R36)的一端 与四位ID设置开关相连，另一端与单片机的PD2 PD5端口相连，通过该电路可以对检测 仪的ID号进行设置；
本实施例中单片机的工作流程如图4所示，包括以下步骤
(a) 单片机上电，GPS模块、Flash、 SRAM、 EEPROM及存储器各变量初始化(信
息数11=0);
(b) 等待GPS模块定位；
(c) 判断GPS信号是否有效，如果GPS信号有效，则转(d)，如果GPS信号无效， 则转(c);
(d) 读取GPS数据，转换纬度、经度、海拔高度及时间信息；校正时间参数，同步定时。(e) 读取风速、风向、气体浓度信息；对信息进行编码；
(f) 计算发射起始时间，定时等待；如果定时时间到，则转(g);
(g) 发送信息，信息计数n-n+l;如果n〉256，则n=0，转(3);如果rK256，则转
(e)。
本实施例的无线接收模块，采用深圳市华奥通通信技术有限公司的HAC-HN数传模块， 主要技术参数电源，12V;波特率，1200/2400/4800/9600/19200/38400bps可选；视距 距离，6000m@2400bps， 3000m@19200bps;输出功率，37dBm(5w);频率稳定度，±2. 5PPM; 网络拓扑，点对点，点对多点。无线接收模块接收来自防爆型无线气体检测仪的各种信息， 并传给应急指挥主机。
本实施例的防爆型单兵无线视频发送设备和单兵无线视频接收设备，采用深圳市科卫 泰实业发展有限公司的单兵视频传输系统，由单兵防爆发射机和接收机组成，防爆型单兵 无线视频发送设备采用COFDM调制技术对图像进行编码，每一组防爆型单兵无线视频发送 设备和单兵无线视频接收设备完成一路现场图像的采集、发送和接收；防爆型单兵无线视
频传输子系统通过现场的无线视频采集设备将现场视频传送给应急指挥中心的无线视频 接收设备。它们的主要技术指标如下 本实施例的单兵防爆发射机
调制方式，COFDM;工作频段，340MHz;图像压縮格式，MPEG2;信道带宽，8MHz; 传输距离通视情况下20-50公里，城市非通视状态下1-10公里(视环境而定)；设备重量， 单兵背架和电池(双备份)共2.5公斤；防爆级别，ExdllBT4;供电，DC12V。单兵防
爆发射机实现现场图像的无线发送。
接收机
视频输出，两路(PAL/NTSC );工作频段，340MHz;图像压縮格式，MPEG2;信 道带宽，8MHz;视频速率，25帧/S;接收灵敏度，-94dBm;分辨率，720x576;通讯接 口， RJ45接口。接收机接收来自单兵防爆发射机的视频信号并传给视频服务器。
本实施例的视频服务器，采用深圳市本富电子有限公司的8路视频服务器BJ-MP408，
主要技术参数视频输入，8路复合视频输入；图像压縮格式，MPEG2;视频分辩率，Dl，
CIF， FIELD, QCIF可选；视频帧率，25帧/秒；通讯接口， 10M/100M自适应以太网口 、 RS485/RS232串口、 RJ45 口 ；网络协议，TCP/IP。视频服务器对现场传送来的多路视频图 像进行汇集和管理。
本实施例的应急指挥主机是一种屏幕可以折叠的五屏便携式计算机，如图5所示， 它拥有1个15寸主显示屏、4个6.4寸可以折叠收起的副显示屏以及丰富的接口资源 4个USB接口、 2个以太网口、 l个外置光驱接口、 l个串口和l个并口；其中，主显 示屏嵌在主机上，副显示屏2个为一组，分布在主显示屏两侧，2组副显示屏通过铰链与 主机连接，副显示屏可以0-180度范围内旋转。四个副显示屏收起时的外观如图5 (a)所 示，应急指挥主机四个副显示屏展开时的外观如图5 (b)所示。还包括支持集成显卡、 集成网卡和4个USB 口的PCI主板、CPU、 4分屏卡、内存、硬盘、网卡、光驱、电源、键盘、鼠标以及计算机的其它常规部件构成，其中，4个6.4寸液晶屏的VGA板分别通过 15芯同轴线缆与4分屏卡的4个VGA 口连接，15寸液晶屏通过15芯同轴线缆与主板集成 显卡的VGA口连接；利用Widows98/2000/XP等操作系统支持多屏显示的功能，通过控制 程序在主显示屏和4个副显示屏上分别显示不同的监控画面；各部分实施例如下
CPU:采用英特尔奔腾M 760处理器，主要技术参数主频，2.0GHz; 二级缓存，2MB ; FSB， 400MHz。
主板采用研华工业主板PCI-6881 (带风扇散热片)，主要技术参数板上集成显卡
和1000Base-T以太网卡；支持400MHz前端总线；支持用于LCD的2通道48位 LVDS;支持4个USB 2.0端口，支持2个使用DDR内存的200P SODIMM插座， 内存最大可支持2GB。
4分屏卡采用艾尔莎ATI FireMV 2400 PC正，主要技术参数分屏数，4;接口类 型，PCI-E、 VHDCI接口 (可转接为DVI或VGA接口)；显示输出，4VGA;显示内存， 128MB/屏;支持最大分辨率，2048X 1536 (模拟)、1600X 1200 (DVI)。
内存采用金士顿DDR内存，主要技术参数容量，512M;接口， 200线。
硬盘采用希捷2.5寸硬盘，主要技术参数容量，160G;转速，5400转。
网卡采用D-Link DGE-530T网卡，主要技术参数总线接口， PCI;支持PCMCIA 标准，否；接口类型，RJ-45;传输速率(Mbps)， 10/100/1000。
光驱采用三星DVD驱TS-H352D，主要技术参数安装方式，内置；接口标准， ATAPI/EIDE;最大读取速度，48X;缓存容量，198KB。
电源采用威达电工业电源ACE-841AP-S，主要技术参数效率，65%;维持时间， 最小16ms;保护，过压、过载保护和短路保护；MTBF， 25。C时100000hrs;十3.3V和+5V 的总输出功率不超过200W; +3.3V、 +5￥禾[1+12￥的总输出功率不超过380W;安全规范， 符合UL60950、 TUVEN60950、 cUL CSA 22 No.60950、 CE标准；EMS，正C 1000-4-2、 IEC 1000-4-3、 IEC 1000-4-4、 IEC 1000-4-5、 IEC 1000-4-11;工作温度，0 50。C;抗震动， 沿X、 Y、 Z三轴方向，在3至30分钟时间周期和2G的震动测试中，可承受10 55Hz 的震动频率；抗冲击，IOG加速度，在X、 Y、 Z轴每个方向持续11毫秒。
15寸液晶屏采用SHARP LCD LQ150X1LW71N,主要技术参数屏幕尺寸，15"; 屏幕类型，TFTLCD;分辨率，1024*768;对比度，400: 1;亮度，250;可视角度，85/85/85/85 度。
6.4寸液晶屏采用SHARP LCD LQ064V3DG01，主要技术参数屏幕尺寸，6.4"; 屏幕类型，TFTLCD;分辨率，640X480;对比度，150: 1;亮度，350。
键盘采用科迪亚科技有限公司的工控触摸板键盘LKB88，主要技术参数字键数目， 87键；字键拉拔力，^0.8Kgf;字键回弹力，55+5gf;键盘主要材质，ABS;字键工作寿 命，IO百万次。
鼠标采用罗技Gl鼠标，主要技术参数接口类型，USB+PS/2;电脑连接方式，有
线；工作方式，光电；定位技术，发光二极管定位。
12本发明采用的上述系统的应急联动指挥监控方法的实施例工作流程如图6所示，包括 以下步骤
1) 实时采集危险化学品泄漏事故现场风向、风速、泄漏气体浓度、GPS定位信息及 现场视频图像
防爆型无线气体检测仪采集现场各监测点的风向风速、气体浓度及GPS定位信息，无 线发送到现场应急指挥中心，无线接收模块接收这些信息并传给应急指挥主机；单兵防爆
发射机采集现场视频信息，通过无线方式传送到现场应急指挥中心的接收机，接收机对图 像解码后传给视频服务器。
2) 对现场信息进行接收、存储、处理和显示 应急指挥主机接收现场风向、风速、泄漏气体浓度和GPS信息，并存入实时数据库； 应急指挥主机通过危险化学品事故现场气象及浓度监测子系统利用组态软件对各监测
点的风向、风速及泄漏气体浓度进行显示和分析处理，确定现场平均风向风速和泄漏危险 化学品名称，并在应急指挥主机左侧的2个副显示屏上分别显示事故现场平均风向风速信 息、气体浓度信息组态画面；通过危险化学品MSDS及应急处置信息查询子系统查询危险 化学品MSDS数据库，得出泄漏危险化学品的洗堵漏等现场应急处置措施，并在应急 指挥主机右侧上方的副显示屏上显示泄漏化学品MSDS信息和现场应急处置措施；
应急指挥主机通过危险化学品事故现场视频监控子系统访问视频服务器，获取视频信 息，在右下方副显示屏上显示现场视频图像；并可根据需要，对现场一路或多路图像进行 录像；
应急指挥主机在主显示屏上运行并显示GIS系统画面，调出事故周边的电子地图。
3) 根据各监测点的风向、风速、泄漏气体浓度及GPS信息，利用经过训练的基于BP 算法的三层MLP祌经网络，反算出泄漏源强度；
4) 基于监测传感器的位置、瞬时气象条件、泄漏源强度和高斯经典扩散模型，计算模 拟出随时间变化的气体扩散浓度场；根据泄漏危险化学品性质，确定可能引发的事故类型， 根据气体扩散浓度场和泄漏气体事故后果模型，实时计算出事故伤亡半径，并在GIS地图 上显示出事故危害影响范围，从而确定人员疏散范围；
5) 根据现场防爆型无线气体检测仪的GPS位置信息，在GIS地图上显示出事故周边的 应急救援力量和应急救援设施，结合事故现场周边GIS信息，在电子地图上搜索并显示出 为最佳的人员疏散路径，为应急救援指挥提供决策依据。
权利要求
1、一种危险化学品泄漏事故应急联动监控系统，其特征在于，该系统包括由多个防爆型单兵无线视频发送设备、与该发送设备实现无线通信的多个防爆型单兵无线视频接收设备组成的防爆型单兵无线视频传输子系统，由多个防爆型无线气体检测仪、与各检测仪实现无线通信的无线接收模块组成的防爆型无线气体浓度监测子系统，以及应急指挥主机、视频服务器；其中，多个防爆型单兵无线视频发送设备和多个防爆型无线气体检测仪设置于泄漏事故现场周边；该多个防爆型单兵无线视频接收设备、无线接收模块，应急指挥主机、视频服务器设置于现场应急指挥中心；该多个防爆型单兵无线视频接收设备与视频服务器相连，该应急指挥主机分别与无线接收模块、视频服务器相连。
2、 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述防爆型无线气体检测仪主要由风向 风速传感器、6种气体浓度传感器、单片机及其外围电路、GPS模块、无线发送模块、ID 设置开关、电源及电源转换电路、发射天线及GPS天线构成；其连接关系为所述6种气 体传感器输出端与其放大电路输入端相连，各放大电路输出端与所述单片机的AD转换接 口连接，所述风速风向传感器的风速、风向输出端口分别与单片机的PB和PC 口连接，所 述GPS模块、无线发送模块以及电源转换电路均与单片机相连，所述电源与电源转换电路 相连；所述单片机外围电路包括风速检测电路、风向检测电路、GPS模块电路、ID设置 电路、单片机晶振电路、AD转换基准电压电路，其中，风速检测电路与所述风速传感器 相连，风向检测电路与所述风向传感器相连，GPS模块电路与GPS模块相连，ID设置电 路与ID设置开关相连。
3、 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述防爆型单兵无线视频发送设备采用 C0FDM调制技术对图像进行编码，每一组防爆型单兵无线视频发送设备和单兵无线视频接 收设备完成一路现场图像的采集、发送和接收；防爆型单兵无线视频传输子系统通过现场 的无线视频采集设备将现场视频传送给应急指挥中心的无线视频接收设备。
4、 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述应急指挥主机是一种屏幕可以折叠 的五屏便携式计算机，它主要由支持集成显卡、集成网卡和4个USB 口的PCI主板、CPU、 4分屏卡、内存、硬盘、网卡、光驱、电源、1个15寸液晶屏、4个6.4寸液晶屏、键盘、 鼠标构成；其中，4个6.4寸液晶屏的VGA板分别通过15芯同轴线缆与4分屏卡的4个VGA 口连接，15寸液晶屏通过15芯同轴线缆与主板集成显卡的VGA 口连接；利用 Widows98/2000/XP等操作系统支持多屏显示的功能，通过控制程序在主显示屏和4个副显 示屏上分别显示不同的监控画面。
5、 一种采用权利要求1所述系统的应急联动监控方法，其特征在于所述方法包括: 1)实时采集危险化学品泄漏事故现场风向、风速、泄漏气体浓度、GPS定位信息及现场视频图像防爆型无线气体检测仪采集现场各监测点的风向风速、气体浓度及GPS定位信息，防 爆型单兵无线视频发送设备采集现场视频信息，分别通过无线方式传送给现场应急指挥中 心的应急指挥主机；2) 对现场信息进行接收、存储、处理和显示应急指挥主机接收现场风向、风速、泄漏气体浓度，并存入实时数据库； 应急指挥主机根据各监测点的风向、风速、泄漏气体浓度信息，确定现场平均风向风速和泄漏危险化学品名称，通过査询危险化学品MSDS数据库，得出泄漏危险化学品的洗消和堵漏等现场应急处置措施；' 应急指挥主机在副显示屏上分别显示事故现场平均风向风速信息、气体浓度信息组态 画面、泄漏化学品MSDS信息与应急处置措施以及现场视频监控画面，并在主显示屏上运 行并显示GIS系统画面；3) 根据各监测点的风向、风速、泄漏气体浓度及GPS信息，利用经过训练的基于BP 算法的三层MLP神经网络，反算出泄漏源强度；4) 基于监测传感器的位置、瞬时气象条件、泄漏源强度和高斯经典扩散模型，计算 模拟出随时间变化的气体扩散浓度场；根据泄漏危险化学品性质，确定可能引发的事故类 型，根据气体扩散浓度场和泄漏气体事故后果模型，实时计算出事故伤亡半径，并在GIS 地图上显示出事故危害影响范围，从而确定人员疏散范围；5) 根据现场防爆型无线气体检测仪的GPS位置信息，在GIS地图上显示出事故周边 的应急救援力量和应急救援设施，结合事故现场周边GIS信息，在电子地图上搜索并显示 出为最佳的人员疏散路径，为应急救援指挥提供决策依据。
全文摘要
本发明涉及一种危险化学品泄漏事故应急联动监控系统及其方法，属于危险化学品事故应急救援技术领域，该系统包括设置于泄漏事故现场周边的防爆型无线气体浓度监测子系统和防爆型单兵无线视频传输子系统；设置于现场应急指挥中心的应急指挥主机、视频服务器和无线接收模块。该方法主要包括实时采集各监测点的现场风向、风速、泄漏气体浓度及现场视频图像，应急指挥主机接收显示这些信息，并给出现场应急处置措施；通过后果计算，得出事故伤亡半径，确定人员疏散范围；在GIS信息系统上显示出事故周边的应急救援力量和救援设施，在电子地图上搜索并显示出最佳的人员疏散路径，本发明可减少事故损失，更好地保障人民的生命与财产安全。
文档编号G08C17/00GK101309396SQ20081011569
公开日2008年11月19日 申请日期2008年6月27日 优先权日2008年6月27日
发明者洋 于, 磊 关, 吴宗之, 康荣学, 方来华, 易高翔, 杨春生, 桑海泉, 马良俊, 魏利军 申请人:中国安全生产科学研究院