重大危险源企业级应急救援信息系统的研究

　　【摘要】以某大型危险化学品储运企业为背景，对重大危险源应急救援信息系统进行研究，首先对重大危险源应急救援过程中各种信息需求进行分析，将信息分为基础信息、预防信息和救援信息3个方面；然后在单机和网络两种版本硬件结构比较的基础上，以工艺参数传感器、泄漏传感器、火灾报警器、应急设备控制器等主要设备为基础构建了单机版的硬件结构；最后，采用C/S软件结构，运用组件式GIS技术，从系统的总体结构、数据库结构以及功能设计等几个方面对应急救援信息系统进行了研究。

　　【关键词】重大危险源；应急救援；监控；管理信息系统(MIS)；地理信息系统(GIS)

　　0引言

　　大型危险化学品储运企业，从其规模上看一般会构成重大危险源，由于其为周边企业提供配套服务，因此，将导致该地区重大危险源相对集中。为了保证该地区的安全，当地政府和企业，一方面应根据国家法规加强日常的监管工作，建立重大危险源的监管系统；另一方面更应加强风险管理，尤其是企业应建立有效的一级应急救援体系，使企业的应急救援体系能在发生事故时，立即实施有效的救援行动。

　　目前，在线检测技术、数据库技术、GIS技术以及网络技术等现代信息技术已应用于重大危险源的安全监控与安全管理中，在为企业强化重大危险源管理的同时，为政府监管提供了信息支持。但是，笔者认为，对于重大危险源更应加强风险管理和应急管理，以保证在发生事故时为救援部门各种信息和辅助决策服务，使救援部门能在最短的时间内组织起有效的救援工作，控制事故的发展，最大限度地降低损失。笔者将以某大型危险化学品储存企业为例，以GIS平台为基础，对企业建立一级应急救援体系中的信息支持系统进行研究。

　　1应急救援信息需求分析

　　1.1背景资料

　　笔者以某大型危险化学品储存企业为对象，该企业利用现有的2.5万吨级液体化工码头，总容量约5.2×104m3的危险化学品罐区和相应的储运系统，用于甲醇、苯、甲苯、液碱、盐酸等化工物料的储存、分装和中转业务，有3000m3内浮顶碳钢甲醇储罐8个、1000m3拱顶碳钢液碱储罐2个、3000m3内浮顶碳钢甲苯储罐6个、3000m3内浮顶碳钢甲苯储罐2个、1000m3拱顶碳钢液盐酸储罐2个，年储运能力约为32.4万吨，罐区采用DCS集中控制系统。根据国家有关法规，该罐区已构成重大危险源。

　　1.2应急救援体系的组成

　　该企业的救援体系由应急指挥中心、事故现场指挥中心、支持保障中心、信息管理中心等几个部门组成，各中心的职责分别如下：

　　1)应急指挥中心，是整个系统的中心，负责协调事故应急期间各大中心的运作，统筹安排整个应急行动，保证行动紧张、有效、有序的进行，避免因行动紊乱而造成不必要的事故损失。

　　2)事故现场指挥中心，负责事故现场的应急指挥工作，进行应急任务分配和人员调度，有效利用各种应急资源，保证在最短时间内完成对事故现场的应急行动。

　　3)支持保障中心，应急的后方力量，提供应急物质资源和人员支持、技术支持、监测支持和医疗支持，全方位保证应急行动的顺利完成。

　　4)信息管理中心，负责系统所需的所有信息的管理，提供各种信息服务，在计算机和网络技术的支持下，实现信息利用的快捷性和资源共享，为应急工作服务。

　　1.3应急救援信息需求分析

　　1.3.1重大危险源基础信息

　　1)基础设施的信息，包括各类储罐、仓库、管路及其附件等设施，其信息包括空间位置信息、属性信息(如设计储存量等技术参数)以及相互之间的关系等。

　　2)所有储存物质的信息，包括所储存物质的有关信息，如物质名称、物理化学特性、毒性、各类性质指数(如火灾危险指数)以及可能导致事故的类型等信息。

　　3)周边环境信息，主要是指重大危险源发生事故时，对周边可能造成影响的各种敏感点，包括附近的村庄、居民点等。

　　4)当地的气象水文资料等信息。

　　1.3.2事故预防信息

　　该部分的事故预防信息包括以下几个方面：

　　1)工艺方面信息，包括液体或气体在管道内的流速、储罐的液位、温度、压力等信息，掌握这些信息便于预防在装卸作业过程中的事故。

　　2)区域环境信息，主要指通过各类传感器检测区域环境中易燃、易爆、有毒、有害气体泄漏信息以及其他危险信息，掌握这些信息便于预防由于储罐、管路、阀门等泄漏而引发的事故。

　　3)事故隐患信息，指在各种类型的检查中发现的事故隐患及整改方面的信息。

　　1.3.3应急救援信息

　　1)应急救援设施的信息，包括企业内部能用于应急救援用的所有设施的信息，如消防水炮、灭火器、火灾控制或抑制系统、救援物质以及其他专用的救援设备等，其信息包括空间位置、用途、数量或能力等。

　　2)应急救援人员的信息，包括企业应急救援人员的信息，如人员的姓名、部门、职责、联系方式等。

　　3)典型事故应急救援预案包括针对各类典型事故而制定的应急救援预案。

　　4)应急救援过程中的信息，包括针对具体应急救援过程中所产生的各种信息，如事故发生/发展信息(如各类检测数据等)、应急救援实施信息等。

　　5)其他信息，包括事故应急中可能涉及的社会各部门的相关资料和信息。

　　在上述的各类信息中，基础信息可以通过有关设计资料获取；事故预防信息是动态变化的信息，可以利用DCS系统获取；应急救援资源信息，通过企业的有关文件获取。

　　2系统结构的设计

　　2.1硬件结构设计

　　该信息系统的硬件结构有两种结构可选：

　　其一，对于规模比较小的企业，没有建立DCS系统和局域网系统，采用单机版形式，系统硬件包括工业控制计算机、各类传感器、数据采集和通讯设备，具体结构如图1所示。

 

　　图1单机版系统硬件结构图

　　在图1的系统中，各种信息的传输中通过A/D，D/A来实现现场的信息传输，通过调制解调器和有线通信设备来实现远距离的信息传输，各种数据都在工业控制计算机内，便于集中管理，同时也将整个系统的风险都集中在该计算机上，因此，该计算机要有较高的可靠性。

　　其二，对于有一定的规模的企业，已经建立了DCS系统和局域网系统，则可采用C/S结构的网络版结构，硬件结构包括工业控制计算机、泄漏检测传感器、数据采集设备、网络设备、通讯设备等。具体结构如图2所示。

 

　　图2网络版系统硬件结构图

　　图2与图1相比，增加的对远程数据库的访问功能，在该系统中与现场的泄漏检测的通信是通过A/D来实现、与现场控制设备的通信通过D/A来实现、对于有关DCS控制系统的信息通过网络访问远程数据库的方法来实现。

　　该企业虽然采用DCS控制系统，但没有建立局域网，因此，在该系统设计中采用相对独立的单机版结构。

　　2.2软件结构设计

　　该信息系统的软件主要包括数据采集、设备控制、数据库操作、通信操作、地图显示等模块，具体结构如图3所示。

 

　　图3软件结构图

　　在上述各模块中，数据采集模块主要完成对各种泄漏检测仪和有关工艺参数的数据采集；设备控制模块主要通过接口电路对现场应急救援设备进行控制；通讯模块主要通过电话和传真来保证救援过程中的通信；地图管理模块主要用来显示区域内及周边环境信息，尤其是对事故发生点附近的设施进行显示，对区域内有关特定对象进行标注，以便及时掌握现场情况、有效组织救援工作；数据库管理模块管理的信息包括有关设备空间地理信息、有关设备的属性信息、危险物质有关信息、救援资源的有关信息等。

　　2.3GIS平台的建立

　　该系统是建立在单机版或C/S结构上，GIS采用组件式GIS系统，在VB环境下通过MapX来实现地图管理功能，具体步骤如下：

　　1)用现有的罐区AutoCAD格式的平面布置图为基础，根据系统的要求将图分成基础设施层、应急救援设施层等若干层，并将其转换成DXF格式。

　　2)在MapInfo环境下，调用DXF格式文件，对有关对象进行编号，并将其转换成MapX能操作的格式的电子地图。

　　3)在VB环境下，通过MapX控件调用电子地图，并编程实现地图的显示、放大等有关操作。

　　4)在VB环境下，对有关对象的属性特性建立数据库，利用ADO方式在地图界面下对属性信息进行管理。

　　5)在VB环境下，通过MapX控件，在地图上进行必要的标注、编辑或绘制有关专题地图等。

　　6)在VB环境下，通过MapX控件，对有关对象进行空间查询和分析，为救援指挥者的决策提供依据。

　　2.4数据库设计

　　根据该系统所涉及到的各种信息，系统数据库结构如图4示。

 

　　图4数据库结构图

　　在数据库中，分成空间对象信息和非空间对象信息两大类型，它们集成在系统中，利用ADO技术进行调用，空间对象信息包括空间位置信息和属性信息，分别建立两个数据库，其中MapX调用空间位置数据库，由VB通过ADO技术调用属性数据库，它们之间通过空间对象编号进行联接。

　　3系统功能设计

　　该系统的主要功能有图形显示与信息查询、生产事故预防与报警、泄漏检测与事故报警、应急救援信息的管理、应急救援过程中信息管理与决策支持以及培训等方面的功能。

　　3.1图形显示与信息查询

　　该系统以地图显示为主界面，在图形界面下能实现如下功能：①地图进行放大、缩小、平移等操作；②在地图上对空间对象的有关属性进行查询；③根据要求查找有关空间对象；④在地图上进行距离测量。

　　3.2生产事故预防与报警

　　该系统能通过对管路中流体的流速、储罐的液位等工艺参数进行检测，在超出临界值时进行事故的预警和报警，以防止各类生产事故的发生。

　　3.3泄漏和火灾检测与事故报警

　　该系统能通过泄漏检测传感器，对罐区的有毒有害、易燃易爆物质泄漏情况进行检测；通过火灾传感器对罐区的火灾情况进行检测，在发生意外时及时报警，以防止各类事故的发生。

　　3.4应急救援信息管理

　　该系统能在对各类应急救援信息进行有效的管理，所涉及的信息包括救援物资、救援设施、救援人员、救援预案以及各类事故隐患整改信息等方面，通过对上述信息的管理在平时能检查各类应急救援资源准备的情况；能实现在事故救援时提供必要的信息服务。

　　3.5应急救援过程中信息管理与决策支持

　　该系统能管理事故应急救援过程中所产生的各类信息，具体包括现场各类信息、各个时期事故现场的检测信息、事故进程信息、救援过程中各类物资调度信息、人员调度信息、各类救援设施的状态信息等，通过对这些信息的有效管理可以使指挥人员及时掌握事故的现状，各类救援资源的调度情况；系统除了对信息进行管理外，还能对有关信息进行如下处理：

　　1)根据各类人员信息，系统能对人员的电话号码进行操作，实现电话、短信以及传真等操作，以便及时传输有关救援信息。

　　2)根据救援预案，结合现场情况，自动生成救援作业任务书。

　　3)根据救援工作的需要，自动生成各类救援资源报表。

　　4)根据检测资料和救援工作进展情况，运用有关模型对事故的发展趋势进行预测，并自动生成各事故阶段情况通报表。

　　3.6培训

　　该系统可以利用自身建立的各类数据库，在地图界面下对救援人员进行如下方面的培训：

　　1)在地图界面上，介绍储存区域内的基本情况。

　　2)介绍有关危险物质的理化特性、应急处置方法等知识。

　　3)结合已建立的典型事故案例库对人员进行培训。

　　4)对建立的典型事故应急救援进行培训。

　　4结论与展望

　　为了能在重大危险源发生事故时及时组织起有效的救援工作，除了建立应急救援体系外，还需要有相应的信息支持系统，笔者对该系统进行了如下研究：

　　1)分析了应急救援过程中信息需求，这些信息包括重大危险的基础信息、事故预防信息和企业的救援信息3个方面；

　　2)用工艺传感器、泄漏传感器、火灾传感器以及应急设备控制器，构建了重大危险源应急救援信息系统的硬件结构；

　　3)用MapX组件，在VB环境下，构建的软件开发平台，并对软件主要模块的功能进行了设计。

　　4)笔者认为该系统在具体实施时还需要考虑如下问题：①软件的可靠性问题；②与现有DCS系统的协调问题；③与DCS系统共享传感器信息问题。