本发明涉及lng槽车事故救援技术领域，具体的说是一种lng槽车事故灾害预估与应急救援系统。
背景技术：
天然气作为高效清洁能源在我国能源架构体系中发挥着重要的作用。随着天然气的需求量不断增加，大型lng槽车的公路运输成为内地天然气供应的主要方式。然而，液化天然气作为危险化学品，具有易燃易爆等高危险性质，其发生事故后带来的损失也是不可估量的。因此，在进一步提高lng槽车公路运输态势的全面监控，更好的处理lng槽车碰撞、泄漏、火灾等事故，优化救援物资配备路径等方面的研究显得至关重要。
目前我国lng槽车运输过程主要有以下特性：缺乏监管手段。我国对于lng槽车公路运输的监控停留运输注册登记上，并未对运输全过程中环境、车辆以及储罐做可视化监控，没有一个可靠的系统来管理这些信息，导致在发生事故后监管部门难以透彻的分析事故致因和事故危害，对于如何救援，启动何种预案等问题难以及时准确把握。
由于lng槽车运输的特殊性，其行驶周围环境复杂多变，一旦发生事故，事故地区周围的环境、人口、交通等情况也难以把握，如果处理不当，还会使事故影响升级；事故地点的随机性。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选择通过城市郊区道路，增加了发生重大事故危险性和可能性的概率，一旦lng槽车事故突发，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减少危害，然而我国应对突发事故的应急救援机制和救援对策却远远没有跟上道路运输飞速发展的脚步。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，以及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。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供了一种lng槽车事故灾害预估与应急救援系统，根据槽车事故现场信息，进行救援任务分配和救援方案制定，并对事故伤害进行预估，对现场所需救援队伍进行适应性调整，实现lng槽车事故快速救援的情况下，并对将要造成的灾害进行预估，再结合预估结果，对救援人员进行适应性调动，保证救援及时、准确、高效，提高救援可靠性，降低槽车事故伤害。
为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：
一种lng槽车事故灾害预估与应急救援系统，其关键技术在于：包括服务器，所述服务器分别与m个智能终端连接，所述服务器还与数据库连接；所述数据库至少设置有地图地质数据单元、模型数据单元、天气数据单元、历史事故案例单元和用户数据单元；所述用户数据单元至少包括应急救援中心用户和所所有槽车用户、消防用户、医护用户、交巡警用户、路人用户的身份数据；在所述智能终端设置有救援app，任一槽车用户或者路人用户通过智能终端采集事故现场信息，并通过救援app向所述服务器和任一消防用户、医护用户、交巡警用户发送事故救援请求和所述事故现场信息；所述服务器根据历史事故数据建立救援方案决策模型和灾害预估模型，当发生事故时，所述服务器根据事故现场信息从所述数据库获取当前事故位置的地图地质数据、天气数据，并结合所述救援方案决策模型和灾害预估模型，建立救援方案并对当前事故灾害进行预估，并将该救援方案和灾害预估模型和预估的事故灾害发送给参与救援消防用户、医护用户、交巡警用户、事故位置的槽车用户、路人用户。m为大于等于0的正整数。
通过上述设计，根据历史事故数据建立救援方案决策模型和灾害预估模型，lng槽车一旦发生事故，槽车用户或者路人用户可以通过设置登录救援app向任一消防用户、医护用户、交巡警用户以及服务器发起救援请求。服务器结合接收到的事故现场信息、救援方案决策模型和灾害预估模型，建立救援方案并对当前事故灾害进行预估，并将该救援方案和预估的事故灾害发送给参与救援消防用户、医护用户、交巡警用户、事故位置的槽车用户、路人用户。可及时做好救援方案，针对预估结果，提前安排撤离，降低财产损失和人员伤亡，进行及时、准确、可靠的救援。
进一步的，所述智能终端设置有终端控制器，所述终端控制器的定位输入端上连接有gps模块，所述终端控制器的图像输入端连接有摄像模块，所述终端控制器的压力检测输入端连接有储罐压力检测模块，所述终端控制器的显示输出端连接有显示模块，所述终端控制器报警输出端连接有报警模块，所述终端控制器的无线收发端连接有无线传输模块。
gps模块用于对用户的位置进行定位。摄像模块用户采集事故现场图像信息，以便远程了解事故规模，便于及时应对。储罐压力检测模块用于对槽车储罐压力进行实时监测，提高槽车安全性。通过无线传输模块实现数据无线传输。避免偏远地带无法发送信号的情况。
再进一步描述，任一消防用户、医护用户、交巡警用户收到事故救援请求和事故现场信息后，根据事故现场信息进行救援任务接收或/和救援任务转发，并将该救援任务收发信息发送给所述服务器以及发出事故救援请求的槽车用户或者路人用户；
若该消防用户、医护用户、交巡警用户接收救援任务，则向所述服务器和对应的槽车用户或者路人用户发送参与救援的消防用户、医护用户、交巡警用户的身份数据和gps定位数据；
若该消防用户、医护用户、交巡警用户转发救援任务，则向所述服务器发出重新分配请求，所述服务器对救援任务重新分配；
若该消防用户、医护用户、交巡警用户接收救援任务且转发救援任务，则向所述服务器和对应的槽车用户或者路人用户发送参与救援的消防用户、医护用户、交巡警用户的身份数据和gps定位数据；并且向所述服务器发出重新分配请求，所述服务器对救援任务重新分配。
在用户数据单元中，保存有槽车用户、消防用户、医护用户、交巡警用户、路人用户的常驻地址，一旦lng槽车发生事故，通过gps模块实现当前事故位置定位。终端控制器根据当前事故位置，向距离最近的消防用户、医护用户、交巡警用户发送事故救援请求。消防用户、医护用户、交巡警用户根据自身救援能力进行选择接收救援任务或者接收救援任务同时转发救援任务或者转发救援任务。
再进一步描述，所述事故现场信息至少包括事故gps定位信息、槽车事故现场图像信息、槽车储罐压力信息。
所述事故gps定位信息通过智能终端的gps模块进行定位。槽车事故现场图像信息由摄像模块进行采集。槽车储罐压力信息通过储罐压力检测模块采集。
再进一步描述，所述地图地质数据单元至少包括地图数据、地形数据、地质数据、居民居住分布数据；
所述模型数据单元至少包括连续泄漏模型数据、泄漏扩撒预估模型数据、气体喷射火模型数据、槽罐蒸气云爆炸模型数据、火灾覆盖预测模型数据、沸腾液体扩展蒸汽爆炸预测模型数据、救援方案决策模型数据；
所述天气数据单元至少包括风速风向数据、降水数据、温度数据；
所述历史事故案例单元包括历史槽车事故的救援方案数据。
根据地图数据、地形数据、地质数据、居民居住分布数据用于对事故发生地的道路分布信息、交通信息、河流分布信息、地形数据、地质数据、居民居住分布数据，当事故发生后，了解道路分布信息、交通信息、地形数据便于救援人员快速地到达，并确定到达需要的时间。河流分布信息、地质数据以及居民居住分布数据对事故发生地可能造成的伤害进行估计。模型数据用于对可能发生的灾害进行预测，提前做好救援准备。天气数据便于在预测过程中提供更加准确的信息。历史事故案例用于救援人员对救援方案作为救援的参考，吸取救援经验。
再进一步描述，所述救援方案决策模型数据包括救援任务分配量数据、救援人员分配数据、救援设备使用和分配数据、救援路线规划数据；
所述连续泄漏模型数据包括液体泄漏速率数据；
所述泄漏扩撒预估模型数据包括气云中危险物质浓度数据；
所述气体喷射火模型数据包括槽罐喷射火焰长度数据、槽罐喷射火焰边界到中心轴线的距离数据、槽罐喷射火焰表面热通量数据、槽罐喷射火焰对任意目标接受到热通量数据、槽罐喷射火焰的热通量造成的伤害半径数据；
所述槽罐蒸气云爆炸模型数据包括爆炸可燃气体的tnt当量数据、爆炸伤害半径数据、
所述火灾覆盖预测模型数据包括火灾蔓延数据；
所述沸腾液体扩展蒸汽爆炸预测模型数据包括爆炸火球半径数据、爆炸火球半径持续时间数据、造成伤害的热通量数据。
采用上述数据实现事故灾害精准预测，从而及时作出对策和救援方案，降低事故伤害。
再进一步描述，所述服务器包括：
用于用户进行注册登录的模块；
用于与所有用户进行数据交互的模块；
用于救援任务分配的模块；
用于救援路线规划的模块；
用于对连续泄漏速度进行预测的模块；
用于对气云中危险物质浓度进行预测模块；
用于对槽罐喷射火焰长度进行预测的模块；
用于对槽罐喷射火焰边界到中心轴线的距离进行预测的模块；
用于对槽罐喷射火焰表面热通量进行预测的模块；
用于对槽罐喷射火焰对任意目标接受到热通量进行预测的模块；
用于对槽罐喷射火焰的热通量造成的伤害半径进行预测的模块；
用于对爆炸可燃气体的tnt当量进行预估的模块；
用于对爆炸伤害半径进行预估的模块；
用于对火灾蔓延数据进行预估的模块；
用于对沸腾液体扩展蒸汽爆炸消耗可燃物质量进行预估的模块；
用于对沸腾液体扩展蒸汽爆炸的爆炸火球半径进行预估的模块；
用于对沸腾液体扩展蒸汽爆炸的爆炸火球半径持续时间进行预估的模块；
用于对沸腾液体扩展蒸汽爆炸造成伤害的热通量进行预估的模块。
服务器作为lng槽车事故灾害预估与应急救援系统的中心处理器，实现用户注册和数据交互，结合地图地质数据和实际天气进行救援任务分配、救援路线规划，并对储罐当前造成的伤害以及即将造成的伤害进行预估。让救援人员及时提前作出对策，降低甚至避免伤害发生。
再进一步描述，所述服务器还分别与救援应急中心平台、交警报警平台、消防报警平台、急救报警平台、天气预报平台以及地图数据平台连接。
服务器不仅对救援app用户的救援请求，还可以从交警报警平台、消防报警平台、急救报警平台获取救援请求。通过天气预报平台用于获取事故发生地的天气数据。通过地图数据平台获取事故发生地的地图地质数据。
本发明的有益效果：通过该lng槽车事故灾害预估与应急救援系统，快速发出救援请求，并快速获得救援，服务器经过获取救援请求、事故现场信息，建立各种灾害模型，对已经发生和即将发生的伤害进行预测。降低了lng槽车运输过程中造成的伤害。使救援及时应对降低损失。
附图说明
图1是本发明的系统框图；
图2是智能终端框图；
图3是参与救援用户的路线规划示意图；
图4是本发明的救援决策方案评估模型示意图；；
图5是事故地点的气云中危险物质扩散分布情况以及危险区域的划分效果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
从图1可以看出，一种lng槽车事故灾害预估与应急救援系统，包括服务器1，所述服务器1分别与m个智能终端2连接，所述服务器1还与数据库4连接；所述数据库3至少设置有地图地质数据单元3a、模型数据单元3b、天气数据单元3c、历史事故案例单元3d和用户数据单元3e；所述用户数据单元3e包括应急救援中心用户和所有槽车用户、消防用户、医护用户、交巡警用户、路人用户的身份数据；在所述智能终端2设置有救援app，任一槽车用户或者路人用户通过智能终端2采集事故现场信息，并通过救援app向所述服务器1和任一消防用户、医护用户、交巡警用户发送事故救援请求和所述事故现场信息；
所述服务器1根据历史事故数据建立救援方案决策模型和灾害预估模型，当发生事故时，所述服务器1根据事故现场信息从所述数据库3获取当前事故位置的地图地质数据、天气数据，并结合所述救援方案决策模型和灾害预估模型，建立救援方案并对当前事故灾害进行预估，并将该救援方案和预估的事故灾害发送给参与救援消防用户、医护用户、交巡警用户、事故位置的槽车用户、路人用户。
其中，事故现场信息包括事故gps定位信息、槽车事故现场图像信息、槽车储罐压力信息、槽车储罐温度信息。通过事故gps定位信息获取当前位置的天气数据和地图地质数据。
在本实施例中，所述地图地质数据单元3a包括地图数据、地形数据、地质数据、居民居住分布数据。
在本实施例中，模型数据单元3b包括救援方案决策模型数据、连续泄漏模型数据、泄漏扩撒预估模型数据、气体喷射火模型数据、槽罐蒸气云爆炸模型数据、火灾覆盖预测模型数据、沸腾液体扩展蒸汽爆炸预测模型数据。
在本实施例中，天气数据单元3c至少包括风速风向数据、降水数据、温度数据。
在本实施例中，历史事故案例单元3d包括历史槽车事故的救援方案数据。其中，结合图2可以看出，所述智能终端2设置有终端控制器2a，所述终端控制器2a的定位输入端上连接有gps模块2b，所述终端控制器2a的图像输入端连接有摄像模块2c，所述终端控制器2a的压力检测输入端连接有储罐压力检测模块2d，所述终端控制器2a的显示输出端连接有显示模块2e，所述终端控制器2a报警输出端连接有报警模块2f，所述终端控制器2a的无线收发端连接有无线传输模块2g。
在本实施例中，任一消防用户、医护用户、交巡警用户收到事故救援请求和事故现场信息后，根据事故现场信息进行救援任务接收或/和救援任务转发，并将该救援任务收发信息发送给所述服务器1以及发出事故救援请求的槽车用户或者路人用户；
若该消防用户、医护用户、交巡警用户接收救援任务，则向所述服务器1和对应的槽车用户或者路人用户发送参与救援的消防用户、医护用户、交巡警用户的身份数据和gps定位数据；
若该消防用户、医护用户、交巡警用户转发救援任务，则向所述服务器1发出重新分配请求，所述服务器1对救援任务重新分配；
若该消防用户、医护用户、交巡警用户接收救援任务且转发救援任务，则向所述服务器1和对应的槽车用户或者路人用户发送参与救援的消防用户、医护用户、交巡警用户的身份数据和gps定位数据；并且向所述服务器1发出重新分配请求，所述服务器1对救援任务重新分配。
在本实施例中，所述救援方案决策模型数据包括救援任务分配量数据、救援人员分配数据、救援设备使用和分配数据、救援路线规划数据。
在本实施例中，所述连续泄漏模型数据包括液体泄漏速率数据；
在本实施例中，所述泄漏扩撒预估模型数据包括气云中危险物质浓度数据；
在本实施例中，所述气体喷射火模型数据包括槽罐喷射火焰长度数据、槽罐喷射火焰边界到中心轴线的距离数据、槽罐喷射火焰表面热通量数据、槽罐喷射火焰对任意目标接受到热通量数据、槽罐喷射火焰的热通量造成的伤害半径数据。
在本实施例中，所述槽罐蒸气云爆炸模型数据包括爆炸可燃气体的tnt当量数据、爆炸伤害半径数据。
在本实施例中，所述火灾覆盖预测模型数据包括火灾蔓延数据；
在本实施例中，所述沸腾液体扩展蒸汽爆炸预测模型数据包括爆炸火球半径数据、爆炸火球半径持续时间数据、造成伤害的热通量数据。
在本实施例中，所述服务器1还分别与救援应急中心平台、交警报警平台、消防报警平台、急救报警平台、天气预报平台以及地图数据平台连接。
通过上述交警报警平台、消防报警平台、急救报警平台实现不同平台数据交互和报警。通过天气预报平台获取事故发生后一段时间内的天气预报等数据，通过地图数据平台实现道路、地形、地质等数据采集，结合以上数据，对事故灾害进行预测，及时预防并提前给出救援方案，及时救援，降低伤害。
在本实施例中，所述服务器1设置有：
用于用户进行注册登录的模块；
用于与所有用户进行数据交互的模块；
用于救援任务分配的模块；通过该模块实现救援方案的建立，在本实施例中，采用层次结构模型对救援方案进行评估，具体包括以下内容：
(1)建立层次结构模型；具体见图4。
目标层a：将实现更精准的应急救援方案设定为目标。
准则层b：包含了公路事故救援所必要的各种因素。
方案层c：包括了为实现目标可供选择的各决策方案。
(2)建立专家打分判断矩阵；具体见表一：
(3)计算判断矩阵的特征值、特征向量，作为对应评价单元的权重向量；
(4)一至性检验；a.计算一致性指标ci：
式中：n为判断矩阵阶数。
b.计算平均随机一致性指标ri：
ri是多次重复进行随机判断矩阵特征值的计算后取算术平均数得到的。
c.计算一致性比例cr：
cr＝ci/ri
当cr＜0.1时，一般认为判断矩阵的一致性是可以接受的。(5)确定应急救援方案。
通过上述方案，对建立的救援方案进行评估，得到最佳救援方案。用于救援路线规划的模块；
结合图3可以看出，在本实施例中，设置有对消防用户地、医护用户地、交巡警用户地到事故发生地的路线规划图，并且含有用时时间。
用于对连续泄漏速度进行预测的模块；
该模块具体公式为：
式中:
ql为液体泄漏速率(kg/s)；
cd为流量系数，取0.61；
ak为孔口截面积(m2)；
ρ为液体密度(kg/m3)，lng的密度为420-460kg/m3；
p为容器内压力与大气压力间存在的压差(pa)；
g为重力加速度，取9.8m/s2；
h为泄漏孔位的液位高度(m)。
用于对气云中危险物质浓度进行预测模块；其中计算公式为：
其中：
c为气云中危险物质浓度(g/m3)；
h为泄漏源的有效高度(m)；
q为泄漏源连续泄漏速率(g/s)；
v为风速(m/s)；
σy和σx分别为扩散气云在水平和垂直方向的扩散系数量纲是长度，通常用m表示。
结合图5可以看出，为某槽车事故发生一段时间后，气云中危险物质浓度进行预测的效果图。
用于对槽罐喷射火焰长度进行预测的模块；其中槽罐喷射火焰长度计算公式为：计算火焰长度：
l＝(5.3d/ct){(tf/αtn)[ct+(1-ct)ms/ma]}1/2
式中：
l为火焰长度(m)；
d为喷射直径(m)；
ct为燃料空气混合物的摩尔浓度(mol/l)；
tf为火焰温度(k)；
α为混合物中反应物的摩尔数与燃烧产物的摩尔数之比；
tn为环境温度(k)；
ms为燃料气体分子质量(g/mol)；
ma为空气分子质量(g/mol)。
用于对槽罐喷射火焰边界到中心轴线的距离进行预测的模块；火焰边界到中心轴线的距离的计算公式为：
式中：
x为到喷射口的距离(m)；
ci、cc为变换系数，可由下式求得：
ci＝0.070-0.0103(ρ0/ρ1)-0.00184ln[(p0/ρ1)]2
cc≈1.12ci
用于对槽罐喷射火焰表面热通量进行预测的模块；其中，火焰表面热通量(近似圆柱形侧面积)计算公式为：
q0＝mfhf/(2πysmaxl)
式中：
ysmax为喷射火焰近似圆柱形的底面半径(m)；
l为喷射火焰近似圆柱形的高(m)；
f为热辐射系数，可取0.15；
mf为燃烧速率(kg/s)，其计算可由下式得到：
式中：
mf为气体质量泄漏速率(kg/s)；
c0为泄漏系数；
ah为泄漏孔的面积(m2)；
p为罐内气体绝对压力(pa)；
ρ0为罐内气体密度(kg/m3)；
γ为气体绝热系数。
用于对槽罐喷射火焰对任意目标接受到热通量进行预测的模块；其中，任意目标接受到热通量计算公式为：
式中：
mf为气体质量泄漏速率(kg/s)；
hc为单位质量燃烧热(j/kg)；
r为燃烧热辐射系数，泄压阀压力以下的容器爆炸r＝0.3，相反r＝0.4；
r为目标物到点源的距离；
τa为大气传输率。
用于对槽罐喷射火焰的热通量造成的伤害半径进行预测的模块；对槽罐喷射火焰的热通量造成的伤害半径计算公式为：
qr＝q0·r2·r(1-0.058lnr)/(r2+r2)3/2
式中：
q0为火球表面热辐射通量；
r为目标到火球中心的距离(m)；
r为火球半径(m)；
代入qr、q0、r等值，可算出相应的伤害半经值。
用于对爆炸可燃气体的tnt当量进行预估的模块；具体的：
蒸气云爆炸的tnt当量计算：
式中：
α为蒸气云当量系数，α＝0.04；
wf为泄漏介质在大气中的质量(kg)；
qf为储罐内介质的燃烧热(mj/kg)；
qtnt为tnt的爆热，一般取4.52mj/kg；
wtnt为可燃气体的tnt当量(kg)。
用于对爆炸伤害半径进行预估的模块；其中爆炸伤害半径包括死亡半径、重伤半径以及轻伤半径。
死亡半径：指人在冲击波的作用致死的半径(m)，
重伤半径：指人在冲击波的作用下耳鼓膜50％破裂的半径(m)，要求的冲击波峰值超压为44000pa。
δp＝0.137z-3+0.119z-2+0.269z-1-0.019
ｚ＝ｒ２/(e/r0)1/3。
轻伤半径：指人在冲击波的作用下耳鼓膜1％破裂的半径(m)，要求的冲击波峰值超压为17000pa。
δp＝0.137z-3+0.119z-2+0.269z-1-0.019
z＝r3/(e/p0)1/3
式中：
δp为冲击波超压(pα)；
ps为冲击波峰值超压(pα)；
z为中间因子；
e为蒸气云爆炸能量值；
p0大气压，取101325pa
r1为死亡半径(m)；
r2为重伤半径(m)；
r3为轻伤半径(m)。
用于对火灾蔓延数据进行预估的模块；
用于对沸腾液体扩展蒸汽爆炸消耗可燃物质量进行预估的模块；计算火球中消耗的可燃物质量w(kg)，单罐贮存w取罐容量的50％；
用于对沸腾液体扩展蒸汽爆炸的爆炸火球半径进行预估的模块；计算火球半经r＝2.9w1/3(m)；
用于对沸腾液体扩展蒸汽爆炸的爆炸火球半径持续时间进行预估的模块；计算火球持续时间t＝0.45w1/3(s)；
用于对沸腾液体扩展蒸汽爆炸造成伤害的热通量进行预估的模块。
计算造成不同伤害的热通量(w/m2)
死亡热通量q1：
pr＝-37.23+2.56ln(tqr4/3)；
二度烧伤热通量q2：
pr＝-43.14+3.0188ln(tqr4/3)；
一度烧伤热通量q3；
pr＝-39.83+3.0186ln(tqr4/3)；
计算时pr为概率变量，当取pr＝5时人员伤害的百分数为50％。
注意：当暴露时间(t)超过180秒时，上式不再适用。
根据各热通量值，计算相应的伤害半经r：
qr＝q0·r2·r(1-0.058lnr)/(r2+r2)3/2；
式中：
q0为火球表面热辐射通量，柱形罐q0取270kw/m2，球形罐q0取200kw/m2；
r为目标到火球中心的距离(m)；
r为火球半径(m)；
代入qr、q0、r等值，可算出相应的伤害半经值。
应当指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。