一种基于数字孪生的事故灾害演化模拟方法及系统与流程

本发明涉及化学品安全存储，特别涉及一种基于数字孪生的事故灾害演化模拟方法及系统。

背景技术：

1、化工行业渗透各个方面，是国民经济中不可或缺的重要组成部分，其发展是走可持续发展道路对于人类经济、社会发展具有重要的现实意义。化学品与人民衣食住行密切关联，可以作为医药、化工、美容及生活用品的生产原料；化学品其中由一部分是危险化学品，危险化学品的安全对保障人民生命安全、身体健康及经济发展具有重要作用。近年来危险化学品生产安全事故频发，严重损害人民群众生命财产安全，同时也严重影响经济高质量发展和社会稳定。因此如何强化危险化学品生产经营储存单位开展安全风险辨识管控，防范化解重大安全风险，有效遏制重特大危险化学品事故，是摆在监管部门面前的一项重要研究课题。

2、现有技术一，cn103072671b一种化学品泄漏报警浮标装置，它由外壳、内置设备和物理化学传感器组成；内置设备放置在外壳里，物理化学传感器通过传感器支架安装在外壳凸缘上。外壳由上壳、下壳、o形圈、螺栓、垫片组成；内置设备由检测电路模块、通信控制定位装置、电池组和固定支架组成；物理化学传感器为接触式物理化学传感器，通过传感器支架安装在外壳凸缘上；虽然采用直接与水面泄漏的化学品接触的物理化学传感器探测水面化学品泄漏的报警方式，当水上化学品泄漏事故发生后，它能及时、准确、实时地对水上化学品泄漏事故报警，为应急部门提供真实可靠的数据，从而为应急救援提供帮助；但是仅限于化学品水中泄露的监测，使用范围有限，不适用于空港及油气库等集中片区区域安全风险的事故灾害模拟。

3、现有技术二，cn101894355b高危化学品应急处置系统，系统包括：有毒有害物质监测分析仪、气象观测仪、数据传输模块、gis定位导航模块、源强模式模块、危害预测模块、扩散模式模块、危害预警模块、危害指标体系、数据转换引擎、gis分析展示模块、应急指挥模块。虽然根据危害评估结果和危害指标体系确定化学危害预警等级，通过数据转换引擎，将危害评估与gis集成，建立基于gis平台的应急处置系统，根据预警信息确定应急控制方案，实现对化学危害进行有效控制；但是没有实现场景的三维模拟，也没有对事故进行可视化的数据模拟，导致发生泄露事故时，无法做到准确快速的处理。

4、现有技术三，cn110793735b一种液态危险化学品泄漏模拟试验装置，包括泄漏模拟装置、路面模拟装置、集液装置和称重装置；泄漏模拟装置包括储液罐、截流板、堵漏塞、吊架和泄漏孔板，路面模拟装置包括路面支架、多个模拟路面以及多个水平仪，集液装置包括集液盘和多个支撑柱，称重装置包括第一电子称量装置、第二电子称量装置、数据采集仪和pc机。虽然的模拟试验装置能有效模拟运输途中储液罐发生泄漏时，不同种类危险化学品在不同条件下的泄漏状况；研究液态危险化学品的泄漏速度，对于评价泄漏衍生事故后果严重程度并指导危险化学品泄漏衍生事故的应急救援工作，具有十分重要的意义，但是没有实现事故灾害结合实际场景的模拟，不能对泄露事故进行演化模拟，不能有效的降低泄露的危害程度。

5、目前现有技术一、现有技术二和现有技术三均存在无法做到化学品泄露事故灾害的演化模拟，并且无法对泄露事故作出仿真演示，导致不能有效的降低泄露的危害程度的问题，因而，本发明提供基于数字孪生的事故灾害演化模拟方法及系统，采用数字孪生技术实现化学品事故灾害演化模拟，极大地提升了化学品运输和存储的安全性。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于数字孪生的事故灾害演化模拟系统，包括：

2、安全风险后台管理模块，负责实现用户对上传的安全风险数据进行统一管理；同时实现安全风险数据的上传、安全风险信息的管理及事故应急资源管理；安全风险数据来自化学品存储区域；

3、安全风险分布图模块，负责构建化学品存储区域的三维场景，采用数字孪生技术实现化学品存储区域风险数据的三维可视化展示；

4、三维事故演化模拟模块，负责在三维场景上实现化学品事故进展的演化模拟。

5、可选的，化学品存储区域风险数据包含：安全风险数据的评估结果以及化学品存储区域的各种风险源；

6、演化模拟包含：化学品的泄漏扩散过程模拟、气云爆炸模拟及火灾过程模拟。

7、可选的，安全风险后台管理模块，包括：

8、安全风险数据上传子模块，负责为安全风险分布图模块的提供后台上传端口，安全风险数据通过安全风险采集表分类导入安全风险分布图模块，并进行安全风险信息数据库管理，安全风险数据作为风险源识别和监测的依据，实现对风险点的周期性检查；由安全风险信息数据库生成化学品存储区域的风险点清单，同时支持风险点清单的导入功能、导出功能、查询功能及查看功能；安全风险数据上传子模块设置有包含对风险点的周期性检查；

9、安全风险数据管理子模块，负责对安全风险信息数据库导入的风险点清单进行功能操作，功能操作包含：持有操作权限用户对风险点清单的增加、删除、修改查看及日志维护；

10、日常安全风险管控子模块，负责通过查询功能对化学品存储区域的进行监管。

11、可选的，周期性检查包含：检查项、检查周期及风险管控措施风险检查；

12、日志维护包含：功能操作类型、功能操作人及功能操作时间；

13、监管包含：应急预案、应急队伍、应急物资和应急专家措施的落实情况。

14、可选的，安全风险分布图模块，包括：

15、安全风险态势呈现子模块，负责显示化学品存储区域的风险统计结果和企业安全风险状态显示；

16、安全风险空间分布子模块，负责显示化学品存储区域和企业安全风险空间分布；

17、应急处置管理子模块，负责实现安全事故动态标绘，并规划及生成应急疏散路线。

18、可选的，安全风险态势呈现子模块，包括：

19、区域安全风险态势单元，负责实现化学品存储区域安全风险态势的呈现，呈现以仪表盘的形式显示安全风险统计结果，对安全风险实时定量化的指标展示，定量化的指标包含红、橙、黄和蓝四种风险等级颜色；

20、企业安全风险态势单元，负责展示各化学品企业的安全风险状态，并更具企业安全风险值定位所在的三维空间位置，查看具体安全风险分布状况。

21、可选的，安全风险空间分布子模块，包括：

22、动态展示单元，负责区分安全风险实时定量化的指标，对化学品存储区域或化学品相关企业进行三维可视化动态展示，三维可视化动态展示内容包含红、橙、黄和蓝四种安全风险等级；

23、企业风险点展示单元，负责对设备设施安全风险数据进行三维可视化展示，三维可视化展示内容为化学品相关企业的设备设施的风险信息，同时实现设备设施的定位。

24、可选的，应急处置管理子模块，包括：

25、事故动态标绘单元，负责对发生的化学品事故或三维可视化展示的事故，提供标绘工具，通过经度纬度定位及三维地图点位查询方式确定事故发生的位置，将位置的信息发送给应急救援人员；

26、应急疏散路线单元，负责提供应急疏散路线，在事故测绘单元的事故发生的位置确定后，自动生成应急疏散路线，辅助以动态闪烁展示。

27、本发明提供的一种基于数字孪生的事故灾害演化模拟方法，包括以下步骤：

28、对上传的安全风险数据进行统一管理；同时实现安全风险数据的上传、安全风险信息的管理及事故应急资源管理；安全风险数据来自化学品存储区域；

29、构建化学品存储区域的三维场景，采用数字孪生技术实现化学品存储区域风险数据的三维可视化展示，化学品存储区域风险数据包含：安全风险数据的评估结果以及化学品存储区域的各种风险源；

30、在三维场景上实现化学品事故进展的演化模拟，演化模拟包含：化学品的泄漏扩散过程模拟、气云爆炸模拟及火灾过程模拟。

31、可选的，在三维场景上实现化学品事故进展的演化模拟的过程，包括：

32、通过事故演化模型，根据化学品事故状态模拟与展示关联的常工况状态和事故状态的分析结果，查看三维场景模拟展示的内容，内容主要包括内部气态与液态粒子级流动的流量、温度和压力流程数据的变化情况；

33、将油气泄漏、气云爆炸及火灾三种事故演化流程进行串联，体现完整事故发生的前、中及后三个阶段的演化效果。

34、本发明的安全风险后台管理模块实现用户对上传的安全风险数据进行统一管理；同时实现安全风险数据的上传、安全风险信息的管理及事故应急资源管理；安全风险数据来自化学品存储区域，安全风险包含火灾爆炸、泄漏和由设备损坏及失火等意外事故等；安全风险分布图模块构建化学品存储区域的三维场景，采用数字孪生技术实现化学品存储区域风险数据的三维可视化展示，化学品存储区域风险数据包含：安全风险数据的评估结果以及化学品存储区域的各种风险源；三维事故演化模拟模块在三维场景上实现化学品事故进展的演化模拟，演化模拟包含：化学品的泄漏扩散过程模拟、气云爆炸模拟及火灾过程模拟；上述方案首先实现了用户对安全风险数据的统一管理，有助于对安全风险的精准预测，数据的集中化管理，提升了数据的私密性，对化学品存储区域也是一种很好的保护；通过构建三维场景有助于实现化学品存储区域风险数据的三维可视化，采用数字孪生技术对化学品存储区域即将发生的风险进行展示，使得管理员提前对事故进行预判，并采取对应的积极措施，将事故的影响降到最低，避免对环境及人们造成损害，通过三维场景实现了现场情况的全方位展示，省去现场勘察的繁琐，延缓了事故造成的损害，降低了因为事故导致的损失；采用三维事故演化模拟实现了化学品事故进展的演化模拟，能够有效的得到事故造成的损失及破坏性，为积极采取有效措施取得了时间。

35、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

36、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。