一种核事故应急处理及辅助决策支持系统的制作方法

一种核事故应急处理及辅助决策支持系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种核事故应急处理及辅助决策支持系统，包括处理服务器，处理服务器包括信息采集模块、建模和求解模块和应急防护行动方案模块，各模块具体实现时：采集区域内核电站工况信息和事故源采集信息、气象信息和多个辐射监测站的监测信息，并进行预处理，建立预案数据模型；利用预案数据模型，求解区域内预估事故扩散模型数据库；根据预估事故扩散模型，力口载预先设置的紧急防护行动通用干预水平信息，利用预估事故扩散模型的算法和规则，当达到预设条件成立时，触发数据检索、运算，从预估事故扩散模型的数据库中查找最优解的事故扩散模型，解析优化后的事故扩散模型，计算生成针对区域内相应的各个子区域的应急防护行动方案。
【专利说明】一种核事故应急处理及辅助决策支持系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及公共核安全【技术领域】，尤其涉及一种核事故应急处理及辅助决策支持 系统。

【背景技术】 t°°〇2] 能源是人类赖以生存的基础，也是影响生态文明的重要因素。核电是世界上最安 全、最清洁的高效能源。发展核电是保障经济发展的需要，是调整能源结构的需要，是应对 气候变化的需要，也是建设美丽中国，保护环境和可持续发展，实现能源战略中国梦的必然 选择。
[0003] 核电又是把"双刃剑"。在和平利用核能发电造福人类的近六十年中，也发生多起 严重核事故，特别是1986年4月26日前苏联切尔诺贝利核电站事故和2011年3月11日 日本福岛核电站事故，对和平利用核能产生了巨大的影响，也进一步给人们敲响了警钟，在 积极发展核电的同时，必须重视核安全。核安全是核电发展的生命线，离开"安全"，核电发 展便无 从谈起。日本福岛核电站事故后，各国政府、国际原子能机构（InternationalAtomi cEnergyAgency，IAEA)非常重视核安全和核事故应急工作。2012年3月27日，IAEA在韩 国首尔举行了第二届核安全峰会，胡锦涛主席出席会议，并就新形势下增进核安全的提出 四点主张 ，其中强调：坚持科学理性的核安全理念，增强核能发展信心。正视核能安全风险， 增强核能的安全性和可靠性，推动核能源安全、可持续发展；强化核安全能力建设，承担核 安全国家责任。建立健全核安全法律和监管体系，强化核应急队伍建设，加大研发投入，力口 强人员培训。胡主席大会发言，既是对我国核安全的承诺，也是对我国核事故应急处置和技 术开发提出更高要求。
[0004]做好核电安全工作，一方面，在核电项目选型上，选择世界上最成熟的、安全可靠 的机组。世界上发展核电已经走过近6〇年的历程，核电量已经达到全球总发电量的16%， 有成熟的技术可供学习借鉴。同时，加强核电设计、建造和运行的安全监督管理，从源头控 制，加强安全管理；另一方面，万一发生不可抗拒的超设计基准事故，建立核事故的最后一 道屏障，开展核事故应急。我国政府是服务型政府，面对重大灾难执行力强，具有独特优势， 制定可行的核应急预案，落实各项核应急措施，特别是根据核事故的特性，充分利用现代技 术，不断改善核应急条件，以更科学、快速有效的办法，保护公众、保护环境。
[0005]前苏联切尔诺贝利核电站事故和日本福岛核电站事故的共同特点，都是发生了爆 炸而导致放射物迅速泄漏，随大气扩散。一旦扩散，放射烟羽沉降，危及公众生命安全。在 一定辐射剂量影响下，时间与人员接照射剂量成正比。人员停留的时间越长，接受照射的剂 量越大，对人体的伤害也越大。时间是核应急的生命、是公众的生命。我省经过十多年工作 实践和探索，认为在核电站事故情况下保护公众，应当突出"快"。
[0006]因此，如何快速了解、判断事故情况，快速科学决策、组织应急响应，快速采取应急 响应措施是本领域亟待解决的技术问题；只要保障快速行动，公众可能受到的危害越小。


【发明内容】

[0007]本发明的目的在于提供一种核事故应急处理及辅助决策支持系统，以解决上述问 题。
[0008]为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0009] -种核事故应急处理及辅助决策支持系统，包括进行数据计算和处理的处理服务 器，其中：
[0010]所述处理服务器包括信息采集模块、建模和求解模块和应急防护行动方案模块， 其中：
[0011]所述信息采集模块，用于采集区域内核电站工况信息和事故源采集信息、气象信 息和多个辐射监测站的监测信息，对所述核电站工况信息和事故源采集信息、气象信息和 监测信息进行预处理，建立预案数据模型；
[0012] 所述建模和求解模块，用于利用预案数据模型，求解区域内预估事故扩散模型数 据库；
[0013] 所述应急防护行动方案模块，用于根据所述预估事故扩散模型，加载预先设置的 紧急防护行动通用干预水平信息，利用所述预估事故扩散模型的算法和规则，当达到预设 条件成立时，触发数据检索、运算，从预估事故扩散模型的数据库中查找应对最优解的事故 扩散模型，解析优化后的事故扩散模型，经过归纳计算，生成针对区域内相应的各个子区域 的应急防护行动方案。
[0014] 进一步地，还包括多维地理信息与应急指挥平台；
[0015] 所述多维地理信息与应急指挥平台，用于将指挥操作、信息查询以及核领域评价 干预和多维地理信息平台结合，实现对事故发生周边地形的进行二维和/或三维地形展 示，三维建模和全景影像展示，以及应急资源的查询、干预水平信息、放射烟羽扩散的展示， 以多维地理信息平台为支撑实现事故定位、指挥、分析、标绘、评价；
[0016] 所述多维地理信息平台，用于使用点对点通讯技术达到分布式的地图标绘功能， 通过不同办公地点的演习及应急人员在同一个地图界面上进行各项数据的标绘。
[0017] 进一步地，所述处理服务器还包括建立了资源信息库；
[0018] 所述资源信息库，用于存储采集的核电站周边人口数量信息、人口结构信息及人 口分布信息、医院、学校、敬老院、养殖、种植、海产品分布信息以及各种交通车辆信息数 据；
[0019] 所述处理服务器与互联网通信连接。
[0020] 进一步地，还包括信息发布模块；
[0021] 所述信息发布模块，用于在应急计划区域建立预设数量三维实景图库和应急防护 行动方案发布信息，并通过互联网将所述应急防护行动方案发布信息发布出去。
[0022] 较佳地，所述三维实景图库的预设数量为110,所述三维实景图为区域内各种地形 的实景采集图片文件。
[0023] 进一步地，还包括多级响应和应急处理子系统；
[0024] 所述多级响应和应急处理子系统包括第一、第二、第三和第四级响应和应急工作 流程模块，并设置有指挥员席、联络员席、专家席、值班员席和核电站席、核应急指挥部及其 工作组席。
[0025]较佳地，所述多级响应和应急处理子系统，用于协调处理工作文电、计划、文书模 板，网上标绘态势图。
[0026]与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：
[0027]本发明提供的一种核事故应急处理及辅助决策支持系统，分析其系统架构可知： 分析服务器的信息采集模块、建模和求解模块和应急防护行动方案模块的具体功能实现。 [0028] 本发明提供的核事故应急处理及辅助决策支持系统，利用数据采集，建立预案数 据模型，并求解预估事故扩散模型数据库，结合加载预先设置的紧急防护行动通用干预水 平信息，利用所述预估事故扩散模型的算法和规则，当达到预设条件成立时，触发数据检 索、运算，从预估事故扩散模型的数据库中查找应对最优解的事故扩散模型，解析优化后的 事故扩散模型，经过归纳计算，生成针对区域内相应的各个子区域的应急防护行动方案，实 现了科学化，信息化高速处理，分析计算出的应急防护行动方案为最优化科学的解决方案， 并一目了然，同时为专家组提出决心建议，指挥定决心，工作人员组织协调提供方便、快捷、 科学的辅助决策依据，从而保障了区域内人民的生命安全。
[0029] 同时，系统还包括多维地理信息与应急指挥平台和多级响应和应急处理子系统； 所述处理服务器还包括建立了资源信息库；通过上述架构组成了核事故应急处理及辅助决 策支持系统，并进一步完善了其功能。快速发展的计算机技术和网络技术，为快速组织应急 响应行动创造了条件。

【专利附图】

【附图说明】
[0030] 图1为本发明实施例提供的核事故应急处理及辅助决策支持系统的结构示意图。

【具体实施方式】
[0031] 下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0032] 参见图1，本发明实施例提供的一种核事故应急处理及辅助决策支持系统（又名 场外核应急指挥信息化系统）1，包括进行数据计算和处理的处理服务器10,其中：
[0033] 所述处理服务器10包括信息采集模块20、建模和求解模块30和应急防护行动方 案模块40,其中：
[0034] 所述信息采集模块20,用于采集区域内核电站工况信息和事故源采集信息、气象 信息和多个辐射监测站的监测信息，对所述核电站工况信息和事故源采集信息、气象信息 和监测信息进行预处理，建立预案数据模型；
[0035] 所述建模和求解模块30,用于利用预案数据模型，求解区域内预估事故扩散模型 数据库；
[0036] 所述应急防护行动方案模块40,用于根据所述预估事故扩散模型，加载预先设置 的紧急防护行动通用干预水平信息，利用所述预估事故扩散模型的算法和规则，当达到预 设条件成立时，触发数据检索、运算，从预估事故扩散模型的数据库中查找应对最优解的事 故扩散模型，解析优化后的事故扩散模型，经过归纳计算，生成针对区域内相应的各个子区 域的应急防护行动方案。
[0037] 进一步地，还包括多维地理信息与应急指挥平台；
[0038] 所述多维地理信息与应急指挥平台，用于将指挥操作、信息查询以及核领域评价 干预和多维地理信息平台结合，实现对事故发生周边地形的进行二维和/或三维地形展 示，三维建模和全景影像展示，以及应急资源的查询、干预水平信息、放射烟羽扩散的展示， 以多维地理信息平台为支撑实现事故定位、指挥、分析、标绘、评价；
[0039] 所述多维地理信息平台，用于使用点对点通讯技术达到分布式的地图标绘功能， 通过不同办公地点的演习及应急人员在同一个地图界面上进行各项数据的标绘。
[0040] 进一步地，所述处理服务器还包括建立了资源信息库；
[0041] 所述资源信息库，用于存储采集的核电站周边人口数量信息、人口结构信息及人 口分布信息、医院、学校、敬老院、养殖、种植、海产品分布信息以及各种交通车辆信息数 据；
[0042] 所述处理服务器与互联网通信连接。
[0043] 进一步地，还包括信息发布模块；
[0044] 所述信息发布模块，用于在应急计划区域建立预设数量三维实景图库和应急防护 行动方案发布信息，并通过互联网将所述应急防护行动方案发布信息发布出去。
[0045] 较佳地，所述三维实景图库的预设数量为110,所述三维实景图为区域内各种地形 的实景采集图片文件。
[0046] 进一步地，还包括多级响应和应急处理子系统；
[0047] 所述多级响应和应急处理子系统包括第一、第二、第三和第四级响应和应急工作 流程模块，并设置有指挥员席、联络员席、专家席、值班员席和核电站席、核应急指挥部及其 工作组席。
[0048] 较佳地，所述多级响应和应急处理子系统，用于协调处理工作文电、计划、文书模 板，网上标绘态势图。
[0049] 为了更好地说明本发明实施例提供的核事故应急处理及辅助决策支持系统的应 用，举例说明上述系统的具体功能实现。
[0050] 我省经过十多年工作实践和探索,认为在核电站事故情况下保护公众，应当突出 "快"。快速了解、判断事故情况，快速科学决策、组织应急响应，快速采取应急响应措施。行 动越快，公众可能受到的危害越小，快是保护公众的关键。快速发展的计算机技术和网络技 术，为快速组织应急响应行动创造了条件。为此，我们在国家核应急办公室的大力支持下， 学习借鉴军队组织指挥的做法，结合我省十多来核应急工作的实践与探索，提出开展《场外 核应急指挥系统信息化》研究项目。
[0051] 利用人民防防空指挥通信设施，创新核应急指挥信息化系统。改变了过去核应急 指挥靠打电话、发传真、人工翻图表、查资料，临时起草文电的做法（不但忙乱容易出差错， 而且效率低、速度慢）。我们创新使用人民防空网络、通信、视频会议系统与计算机技术结 合，建立了核应急指挥信息系统。一是在网络上设置了工作席位。省、连云港市核应急指挥 员和工作人员都有相应的席位，应急响应时，在各自的席位上组织指挥。二是开发了核应急 指挥程序和内容。按照核应急一、二、三、四级响应和应急终止程序，设置了工作流程模板， 各阶段主要工作内容、主要应对文书模板提示。三是设置文电格式内容模板，指挥员、工作 人员结合应急响应阶段工作，在相应的模板上修改作业，网上报送领导批准，网上发送，方 便、快捷、高效，不易出差错。四是网上标图作业，每个席位都有权标注当前的态势。如公 众宣传组某时、某分到达区域开展宣传；医疗队，某时某分到达某区域开展医疗救护；公安 组，某时某分到达某区域开展治安巡逻。五是网查阅动态信息、数据库等等。符合核事故应 急"快"、"准"的特点和要求，也适应核应急人员（指挥员、联络员）不断调整变化，不熟悉 核应急工作，但要参加核应急响应组织指挥的要求。
[0052] 核事故应急处理及辅助决策支持系统的开发应用，将对核应急响应的方式、方法 的发生重大影响。核应急演习可以不用脚本，只要制定一份实施计划，各级指挥人员按计划 网上模板化作业，各阶段工作清楚，任务明确，需要完成的文电、建议等作业有现成的格式、 内容模板。该系统也为日常管理、培训、演习带来方便，同时，也能节省上大量的核应急经 费。
[0053] 辅助决策支持系统是这次研究的重点、难点也是创新点。以往我省的做法是通过 人工操作，将核电站工况、监测信息倒入评价系统，评价系统经过30分钟的计算，给出扩散 模型，不但计算速度慢，而且不能连续运算。为了在重点、难点问题上取得突破，我们多次向 专家请教，召开诸葛亮会议，共同研究攻关。在烟羽扩散计算方式上，经过有关专家推荐，最 终与南京航空航天大学凌永生博士合作，由凌博士提供高斯计算模式，通过达科智能公司 编制的软件，实现了这一目标。辅助决策支持系统开发，从根本上改变了过去评价方式。 [0054] 举例说明，将核电站工况信息、气象信息和辐射监测信息，实时在线连接，加入到 高斯计算模式中，不到1分钟计算一组数据，还能连续计算。根据预估事故扩散模型，加载 "紧急防护行动通用干预水平"，生成各区域应急防护行动措施。如超过50mSv区域，
[0055] 需要组织公众撤离。点击可以查阅该区域的人口信息、应急撤离车辆的数量，撤离 车辆的单位，公众集结乘车点，车辆集结点到撤离点距离，车辆到达撤离点的时间，撤离路 线的选择等等。lOmSv以上的区域为隐蔽区域。隐蔽区域不同结构建筑物数量、分布，警报 发放点等等。l〇〇mGy以上区域服用稳定性碘。该范围人口数量，碘片存放点、发放点位置。 指挥员通过视频，对应急计划的事故影响及应急响应措施一目了然。在此基础上，专家组建 议、各有方面提出来的决心建议，非常清楚。辅助决策系统的建立，为领导科学决策、快速决 策创造了条件，也为保护公众赢得更多的宝贵时间。
[0056] 举例说明，多维地理信息（GeographicInformationSystem, GIS)与应急指挥平 台。本系统突破了以往GIS仅作为地理信息展示平台的局限，将指挥操作、信息查询以及核 领域评价干预和GIS平台结合在一起，可以实现对事故发生周边地形的展示，以及应急资 源的查询、干预水平、放射烟羽扩散的展示，以GIS为支撑实现事故定位、指挥、分析、标绘、 评价。
[0057] 举例说明，基于WCF的服务架构。WCF集成了 Web Sevice、Socket通讯、Windows 消息机制、Windows Remoting通讯方式，构成了新一代的服务通讯框架。本系统基于WCF技 术构建全双工的通讯技术，实现了及时通讯中信息传输以及GIS协同标绘时SVG的矢量标 绘信息传递。WCF技术实现了在多种操作系统上部署和访问的统一性，不再依赖单一的平台 和硬件设备。
[0058] 举例说明，基于Silverlight的前端呈现技术。Silverlight基于DirectX的图形 化引擎，使用固定流水线和可编程流水线，把3D模型投射到2D屏幕坐标。本系统使用了符 合W3C(国际互联网标准组织）发布的基于SVG(可缩放矢量图形）技术，结合Silverlight 强大的展示功能，实现2D的地图标绘信息的展示，突破了地理信息平台以位图进行标绘传 统标绘方式；在3D模型呈现，将3DMax创建模型以矢量展示的方式呈现在地理信息平台上， 实现了全方位的展示核应急相关的各种建筑物模型。利用Silverlight的矢量图呈现技术 可以满足各种分辨率的显示模式。Silverlight还具备完全的跨平台，使本系统的客户端部 署在不同的操作系统之上。
[0059] 举例说明，FMC规范的自定义规则应急预案设计。核应急场外应急预案是指导各级 单位在发生核事故时应遵循的处置规范，该预案中涉及多个执行单位，各执行单位分别具 有不同的操作任务，每个任务具有不同的应急角色；核应急预案随着科技发展以及实战演 练的快速响应需求，具有较强的不确定性和多样性。本系统使用遵循WFMC规范的Workflow Foundation技术，实现了核应急预案的定制化功能，利用自定义规则和图形化的界面设计 制定预案，从而实现了不同应急级别的预案任务分发。 _
[0060] 本系统中使用触发式数据挖掘技术，对气象、环保、核电站采集的大量数据进行预 处理，得到预案数据模型，当事故发生时，通过分布在各地的数据采集，利用系统内设定的 事件触发阀值触发应急系统事件，系统在收到事件后通过分析匹配，根据预案进行相应处 理。该项技术将应急领域内的业务逻辑及模型提炼成为数据模型，通过前期对应急预案的 调研，将无序的信息转换为数字模型，该模型提供了一整套的算法和规则，当某一特定条件 成立时，系统使用条件规则或是触发数据检索、运算，从现有的数据库中查找应对措施，最 终经过归纳计算，为应急指挥提供一套分析结果以及处理预案，以帮助决策者调整配置、减 少风险，做出正确的决策。
[0061] P2P通讯技术的协同标绘。在多维地理信息系统（GIS)上，使用P2P通讯技术达到 分布式的地图标绘功能，可以让不同办公地点的演习及应急人员在同一个地图界面上进行 各项数据的标绘。之前传统的标绘操作仅能通过基于图形的方式进行同步，而本系统采用 的基于信息的协同标绘技术使应急席位成员需要在地图上标绘某一信息时，每一个操作， 都会以P2P的方式将矢量数据形式的标绘命令传达至其他应急席位和指挥大厅，这一技术 的应用，从根本上保证了协同作业的实时性、正确性和同步性。
[0062] 实际工况和高斯模式的核事故后果快速评价技术。突破了以往核事故后果评价中 源项的不确定性问题，实现了核电厂工况的实时评估；采用了符合厂址特征的大气扩散模 式，利用最小二乘法、主成分分析神经网络等先进算法，建立了环境监测数据和后果预测的 同化模型，提高了后果预测及评价的速度和准确度，从而为防护行动指挥决策提供更为科 学的技术支持。
[0063] 基于Delaunay三角网剖分法的图形评价应用。利用高斯系统的评价结果，生成的 核元素污染程度以及烟羽扩散模型的数据，采用Delaunay三角网剖分法绘制等值线，最终 将图形坐标转换为地理经纬信息，在地图上形象的展示了评价结果，充分利用评价系统间 隔计算的模式动态展示不同时间节点的核元素扩散效果。
[0064] 本发明实施例提供的核事故应急处理及辅助决策支持系统，利用数据采集，建立 预案数据模型，并求解区域内最优解的预估事故扩散模型，结合加载预先设置的紧急防护 行动通用干预水平信息，利用所述预估事故扩散模型的算法和规则，当达到预设条件成立 时，触发数据检索、运算，从预估事故扩散模型的数据库中查找应对最优解的事故扩散模 型，解析优化后的事故扩散模型，经过归纳计算，生成针对区域内相应的各个子区域的应急 防护行动方案，实现了科学化，信息化高速处理，分析计算出的应急防护行动方案为最优化 科学的解决方案，并一目了然，同时为专家组提出决心建议，指挥定决心，工作人员组织协 调提供方便、快捷、科学的辅助决策依据，从而保障了区域内人民的生命安全。
[0065]同时，系统还包括多维地理信息与应急指挥平台和多级响应和应急处理子系统； 所述处理服务器还包括建立了资源信息库；通过上述架构组成了核事故应急处理及辅助决 策支持系统，并进一步完善了其功能。
[0066]以上所述仅为本发明的优选实施例而己，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种核事故应急处理及辅助决策支持系统，其特征在于，包括进行数据计算和处理 的处理服务器，其中： 所述处理服务器包括信息采集模块、建模和求解模块和应急防护行动方案模块，其 中： 所述信息采集模块，用于采集区域内核电站工况信息和事故源采集信息、气象信息和 多个辐射监测站的监测信息，对所述核电站工况信息和事故源采集信息、气象信息和监测 信息进行预处理，建立预案数据模型； 所述建模和求解模块，用于利用预案数据模型，求解区域内预估事故扩散模型数据 库； 所述应急防护行动方案模块，用于根据所述预估事故扩散模型，加载预先设置的紧急 防护行动通用干预水平信息，利用所述预估事故扩散模型的算法和规则，当达到预设条件 成立时，触发数据检索、运算，从预估事故扩散模型的数据库中查找应对最优解的事故扩散 模型，解析优化后的事故扩散模型，经过归纳计算，生成针对区域内相应的各个子区域的应 急防护行动方案。
2. 如权利要求1所述的核事故应急处理及辅助决策支持系统，其特征在于， 还包括多维地理信息与应急指挥平台； 所述多维地理信息与应急指挥平台，用于将指挥操作、信息查询以及核领域评价干预 和多维地理信息平台结合，实现对事故发生周边地形的进行二维和/或三维地形展示，三 维建模和全景影像展示，以及应急资源的查询、干预水平信息、放射烟羽扩散的展示，以多 维地理信息平台为支撑实现事故定位、指挥、分析、标绘、评价； 所述多维地理信息平台，用于使用点对点通讯技术达到分布式的地图标绘功能，通过 不同办公地点的演习及应急人员在同一个地图界面上进行各项数据的标绘。
3. 如权利要求2所述的核事故应急处理及辅助决策支持系统，其特征在于， 所述处理服务器还包括建立了资源信息库； 所述资源信息库，用于存储采集的核电站周边人口数量信息、人口结构信息及人口分 布信息、医院、学校、敬老院、养殖、种植、海产品分布信息以及各种交通车辆信息数据； 所述处理服务器与互联网通信连接。
4. 如权利要求3所述的核事故应急处理及辅助决策支持系统，其特征在于， 还包括信息发布模块； 所述信息发布模块，用于在应急计划区域建立预设数量三维实景图库和应急防护行动 方案发布信息，并通过互联网将所述应急防护行动方案发布信息发布出去。
5. 如权利要求4所述的核事故应急处理及辅助决策支持系统，其特征在于， 所述三维实景图库的预设数量为110,所述三维实景图为区域内各种地形的实景采集 图片文件。
6. 如权利要求5所述的核事故应急处理及辅助决策支持系统，其特征在于， 还包括多级响应和应急处理子系统； 所述多级响应和应急处理子系统包括第一、第二、第三和第四级响应和应急工作流程 模块，并设置有指挥员席、联络员席、专家席、值班员席和核电站席、核应急指挥部及其工作 组席。
7.如权利要求6所述的核事故应急处理及辅助决策支持系统，其特征在于， 所述多级响应和应急处理子系统，用于协调处理工作文电、计划、文书模板，网上标绘 态势图。
【文档编号】G06Q50/26GK104217384SQ201310204865
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2013年5月29日
【发明者】苏振远 申请人:江苏省核应急办公室