一种油气管道事故仿真系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及模拟仿真领域，尤其涉及一种油气管道事故仿真系统及方法。
【背景技术】
[0002]造成长输管道失效的原因有很多，人们往往通过调查事故发生后留下的痕迹和相关信息推测事故的发生原因。通过对事故发生原因的解释，人们只是得到了调查的结果，却没有对事故发生的过程有一个形象和清晰的认识。
[0003]而且，人们通常是在事故发生之后才意识到或者暴露出存在的安全隐患和问题，无法提前指定各种应急预案，也无法有针对性的对可能存在的管道泄漏问题进行模拟演练。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0005]鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种油气管道事故仿真系统及方法，通过对油气管道事故进行模拟仿真，有利于还原事故过程、制定相应的应急预案、培训人员等。
[0006]本发明的技术方案如下:
一种油气管道事故仿真系统，包括:
数据输入模块，用于接收用户输入的基础参数，所述基础参数包括用于运行机理仿真模块的运行参数、用于表示油气管道事故发生地的位置参数和用于建立仿真场景的场景参数；
机理仿真模块，用于根据所述运行参数，对油气管道可能发生的泄露、扩散、火灾、爆炸以及事故后果进行模拟，实时输出数值仿真结果；
实景渲染仿真模块，用于根据场景参数建立事故场景的三维模型，并将数值仿真结果通过三维渲染的方式动态演示出来;根据所述位置参数和数值仿真结果，在地图上显示事故的危害区域。
[0007]所述的油气管道事故仿真系统中，所述机理仿真模块包括:
泄漏源模型，用于根据输入的运行参数，模拟油气管道输送介质的溢出的过程，并实时输出数值仿真结果；
扩散模型，用于模拟泄漏的油品蒸发后形成的蒸汽或泄漏的天然气随风向传输和消散达到某一浓度的过程，并实时输出数值仿真结果；
火灾和爆炸模型，用于模拟地表形成的液池遇到明火发生火灾、对人体造成热辐射伤害的过程；以及油品蒸发或泄露的天然气形成蒸气云遇明火发生爆炸，火球造成热辐射伤害、冲击波伤害和抛射物伤害的过程，并实时输出数值仿真结果；
事故后果模型，用于根据泄漏源模型、扩散模型、火灾和爆炸模型模拟的结果，模拟对事故场景中的人体和环境的影响，并实时输出数值仿真结果； 事故干预模型，用于根据用户输入的应急行动，相应改变事故后果模型实时输出的数值仿真结果。
[0008]所述的油气管道事故仿真系统中，所述实景渲染仿真模块，包括:
建模单元，用于对事故场景中的所有对象进行三维建模，以构建事故场景三维模型的基础元素；
仿真单元，用于根据所述数值仿真结果，将油气管道的泄露、扩散、火灾、爆炸以及事故后果通过三维渲染的方式动态演示出来；
GIS处理单元，用于根据所述位置参数和数值仿真结果，调用GIS数据库，在地图上显示事故的危害区域。
[0009]所述的油气管道事故仿真系统中，所述建模单元还用于根据用户的指令和位置参数，调取GIS数据库中预先存储的事故发生地的场景参数，建立事故发生地的三维模型。
[0010]所述的油气管道事故仿真系统中，所述对象包括事故对象、气象对象、外力作用物、环境场模型和人模型。
[0011 ] —种油气管道事故仿真方法，包括步骤:
A、数据输入模块接收用户输入的基础参数，所述基础参数包括用于运行机理仿真模块的运行参数、用于表示油气管道事故发生地的位置参数和用于建立仿真场景的场景参数；
B、机理仿真模块根据所述运行参数，对油气管道可能发生的泄露、扩散、火灾、爆炸以及事故后果进行模拟，实时输出数值仿真结果；
C、实景渲染仿真模块根据场景参数建立事故场景的三维模型，并将数值仿真结果通过三维渲染的方式动态演示出来;根据所述位置参数和数值仿真结果，在地图上显示事故的危害区域。
[0012]所述的油气管道事故仿真方法中，所述步骤B包括:
B1、泄漏源模型根据输入的运行参数，模拟油气管道输送介质的溢出的过程，并实时输出数值仿真结果；
B2、扩散模型模拟泄漏的油品蒸发后形成的蒸汽或泄漏的天然气随风向传输和消散达到某一浓度的过程，并实时输出数值仿真结果；
B3、火灾和爆炸模型模拟地表形成的液池遇到明火发生火灾、对人体造成热辐射伤害的过程；以及油品蒸发或泄露的天然气形成蒸气云遇明火发生爆炸，火球造成热辐射伤害、冲击波伤害和抛射物伤害的过程，并实时输出数值仿真结果；
B4、事故后果模型根据泄漏源模型、扩散模型、火灾和爆炸模型模拟的结果，模拟对事故场景中的人体和环境的影响，并实时输出数值仿真结果；
B5、事故干预模型根据用户输入的应急行动，相应改变事故后果模型实时输出的数值仿真结果。
[0013]所述的油气管道事故仿真方法中，所述步骤C包括:
Cl、建模单元对事故场景中的所有对象进行三维建模，以构建事故场景三维模型的基础元素；
C2、仿真单元根据所述数值仿真结果，将油气管道的泄露、扩散、火灾、爆炸以及事故后果通过三维渲染的方式动态演示出来；
C3、GIS处理单元根据所述位置参数和数值仿真结果，调用GIS数据库，在地图上显示事故的危害区域。
[0014]所述的油气管道事故仿真方法中，所述步骤Cl还包括:建模单元根据用户的指令和位置参数，调取GIS数据库中预先存储的事故发生地的场景参数，建立事故发生地的三维模型。
[0015]根据权利要求8所述的油气管道事故仿真方法中，所述对象包括事故对象、气象对象、外力作用物、环境场模型和人模型。
[0016]本发明提供一种油气管道事故仿真系统及方法，所述仿真系统包括数据输入模块、机理仿真模块和实景渲染仿真模块。所述数据输入模块接收用户输入的基础参数，所述基础参数包括运行参数、位置参数和场景参数;机理仿真模块根据所述运行参数，对油气管道可能发生的泄露、扩散、火灾、爆炸以及事故后果进行模拟，实时输出数值仿真结果;实景渲染仿真模块根据场景参数建立事故场景的三维模型，并将数值仿真结果通过三维渲染的方式动态演示出来;根据所述位置参数和数值仿真结果，在地图上显示事故的危害区域。由此，只需输入基础参数即可实现对油气管道事故发生过程以及事故可能造成的后果的模拟。通过所述仿真系统，可以还原真实事故发生的过程，便于分析引起事故的原因；可以针对各种可能的事故，制定相应的应急预案、进行培训人员等，提高了油气管道系统运行的安全性和稳定性。
【附图说明】
[0017]图1为本发明提供的油气管道事故仿真系统的结构框图。
[0018]图2为本发明提供的油气管道事故仿真方法的方法流程图。
【具体实施方式】
[0019]本发明提供一种油气管道事故仿真系统及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020]请参见图1，本发明提供的油气管道事故仿真系统，包括数据输入模块10、机理仿真模块20和实景渲染仿真模块30。
[0021]所述数据输入模块10，用于接收用户输入的基础参数，所述基础参数包括用于运行机理仿真模块20的运行参数、用于表示油气管道事故发生地的位置参数和用于建立仿真场景的场景参数。所述运行参数具体包括与管道相关的参数如:管道压力、温度、管径、壁厚、材料、埋深、管道输送介质的相态、燃点、爆炸极限等，还包括破坏位置相关的参数如:直管、弯头、三通、法兰等。所述场景参数包括地理信息如地形地势、穿跨越、人口密度、村镇分布、道路交通、敏感区域等，还包括气象条件(如风向、风速、气温、雷雨等)、发生时间(白天、夜晚)等。
[0022]所述机理仿真模块20，用于根据所述运行参数，对油气管道可能发生的泄露、扩散、火灾、爆炸以及事故后果进行模拟，实时输出数值仿真结果。具体的，所述机理仿真模块20根据所述运行参数、事先构建的模拟模型和事先预设的触发条件，对油气管道可能发生的泄露、扩散、火灾、爆炸以及事故后果进行模拟，实时输出数值仿真结果。所述触发条件是指引起管道事故和人员伤亡的条件，包括失