爆炸应急演练模拟系统及模拟方法技术方案

本发明专利技术公开了一种爆炸应急演练模拟系统及模拟方法，系统包括主控计算机、PLC控制柜、环境模拟装置、人员定位装置和井控设备监控装置，所述的主控计算机的开关量输出点和模拟量输出点均与PLC控制柜连接，PLC控制柜的输出端与环境模拟装置连接；主控计算机接收来自井控设备监控装置的操作状态信号；所述的人员定位装置包括多个有源电子标签、多个传感器、网络交换机。本发明专利技术通过烟机及电子鞭炮产生模拟爆炸效果，利用井控设备传感器采集及主控计算机监控系统和超宽带室外人员定位技术可以准确的记录学员的逃生情况及现场处置情况，根据现场情况实时调整烟雾大小及爆炸状态，从而完成整个应急演练。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种爆炸应急演练模拟系统及模拟方法。
技术介绍
全世界各大产油国几乎都含有H2S气藏,含硫化氢气井的开采是具有高度危险性的作业,在含硫气井开采过程中,井喷事故的发生层出不穷。不管是国内还是国外公众利益也在油气开发生产过程中需要得到充分保护。因此在保证人员安全的前提条件下尽可能的模拟真实爆炸事故的产生、处置、及后续工作安排过程是至关重要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种爆炸应急演练模拟系统及模拟方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：爆炸应急演练模拟系统，它包括主控计算机、PLC控制柜、环境模拟装置、人员定位装置和井控设备监控装置，所述的主控计算机的开关量输出点和模拟量输出点均与PLC控制柜连接，PLC控制柜的输出端与环境模拟装置连接；主控计算机接收来自井控设备监控装置的操作状态信号；所述的人员定位装置包括多个有源电子标签、多个传感器、网络交换机；所述的有源电子标签设置于应急演练人员身上，所述的传感器的信号覆盖整个监控区域，所述的主控计算机为导入整个监控区域多维地图的主控计算机，所述的主控计算机为导入多个传感器的位置数据、仰角数据和偏角数据的主控计算机；所述的传感器的接收端接收来自有源电子标签发送的信号并对其进行解码，所述的传感器的发送端将解码得到的数据通过网络交换机发送至主控计算机，主控计算机将得到的数据进行拟合并给出判定结果。所述的解码得到的数据包括有源电子标签的二维角度，包括方位角和仰角。所述的环境模拟装置包括大功率烟雾机，所述的大功率烟雾机包括与PLC控制柜连接的开关量输入接口和模拟量输入接口、油泵、加热装置、烟油、指示灯、电源和烟油喷嘴，所述的加热装置包括加热芯；大功率烟雾机通过PLC控制柜接收来自主控计算机的开关量输入和模拟量输入；当电源接通并且接受到主控计算机的信号控制，油泵工作，烟油被抽到加热装置中，然后加热芯开始加热，当加热芯达到烟油雾化所需温度时，指示灯亮，烟油通过喷嘴喷射出来。所述的环境模拟装置包括电子鞭炮，所述的电子鞭炮通过PLC控制柜接收来自主控计算机的信号控制；所述的电子鞭炮为能够模拟爆炸声音的电子鞭炮，所述的电子鞭炮为随着响声发出闪光的电子鞭炮。所述的井控设备监控装置包括监控井控设备操作状态的传感器，所述的操作状态包括打开、关闭和半开；当井控设备的操作状态发生变化，井控设备监控装置将变化的操作状态发送至主控计算机。所述的井控设备监控装置包括设置于闸阀上的直滑电位器；应急演练人员开关闸阀时，直滑电位器反馈电信号，向主控计算机反馈长行程连续信号。爆炸应急演练模拟系统包括一个数据服务器，所述的数据服务器用于存储主控计算机、PLC控制柜、环境模拟装置、人员定位装置和井控设备监控装置的数据。所述的多个传感器包括一个主传感器和至少一个从传感器，所述的从传感器的时间同步接口通过时间同步线与主传感器的时间同步接口连接，所述的从传感器的以太网数据传送接口和主传感器的以太网数据传送接口均通过网线连接至网络交换机；所述的传感器的发送端还将时间差数据通过网络交换机发送至主控计算机；所述的传感器处于绝对水平位置；所述的多个传感器的位置数据为包括以其中一台传感器为坐标原点、确定一个横向方向为X轴、面向横向方向的为Y轴、垂直于水平面方向为Z轴的所建立的坐标系，以及所有传感器在所述坐标系所处的坐标。所述的人员定位装置还包括一个DHCP服务器，所述的DHCP服务器用于给传感器动态分配IP地址，并且分配和主控计算机相同的子网和子网掩码，所述的DHCP服务器与网络交换机连接。所述的有源电子标签为发送超宽带无线电脉冲的有源电子标签；所述的有源电子标签包括用于识别的LED灯、用于激活标签的震动传感器和用于触发事件的按钮；所述的传感器为高精度超宽带传感器，所述的传感器包括一组天线阵列和一个超宽带无线接收器；所述的传感器与网络交换机之间通过超5类网线连接。爆炸应急演练模拟方法，它包括爆炸前模拟步骤和爆炸后模拟步骤，所述的爆炸前模拟步骤包括以下子步骤：S11：主控计算机通过PLC控制器控制大功率烟雾机制造烟雾，实现烟雾效果，模拟爆炸前的事故现场；S12：应急演练人员发现烟雾后，关断相应开关；S13：开关上的传感器对开关的操作状态进行监视，在发生改变后，将改变状态发送至主控计算机；S14：主控计算机将数据存入至数据服务器中，并对数据进行分析，判断应急演练人员对井控设备的操作是否正确；所述的爆炸后模拟步骤包括以下子步骤：S21：主控计算机通过PLC控制器控制电子鞭炮模拟爆炸声，随着响声发出闪光，实现声光效果，模拟爆炸现场；S22：应急演练人员听到爆炸或者看到闪光后，进行逃生；S23：传感器组接收设置于应急演练人员身上的有源电子标签发出的信号，并将信号发送至主控计算机；S24：主控计算机对数据进行拟合，包括以下子步骤：S241：整体匹配：首先提取两条路径的特征点，获取路径的整体信息，利用特征点之间的距离矩阵进行匹配，确定候选的匹配区域；S242：局部匹配：然后通过比较曲线段的曲率进行精确匹配；S243：转换：最后根据匹配的对应点集计算变换矩阵；S25：主控计算机将数据存入数据服务器，并对数据进行分析，判断应急演练人员逃生路线是否正确。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术通过烟机及电子鞭炮产生模拟爆炸效果，利用井控设备传感器采集及主控计算机监控系统和超宽带室外人员定位技术可以准确的记录学员的逃生情况及现场处置情况，根据现场情况实时调整烟雾大小及爆炸状态，从而完成整个应急演练；（2）本专利技术在应急演练人员身上安装有源电子标签，通过传感器对有源电子标签进行定位之后，将数据上传至主控计算机机进行拟合，实现定位及跟踪；（3）采用主传感器与从传感器配合使用的蜂窝系统，一个小的单元由几个协同工作的传感器组成，大的区域由多个类似的小单元构成，数千个传感器可集成到系统中用于监控广阔的区域中存在的成千上万个标签，并且传感器可通过不同的方式连接到一起，满足设备成本及定位精度；（4）当传感器连接到POE交换机后，大多数POE交换机支持软开关功能，这对管理传感器供电来讲将会很方便，对于供电不是很方便的环境如仓库屋顶就可以采用POE 交换机供电，工程部署将会很方便；（5）主从传感器结构相同，使得在购买的时候更加方便；（6）采用激光测距仪测量坐标位置，更加快速精确；（7）采用超宽频的标签和传感器，而使用超宽频可以从反射信号中识别出直接的路径信号，使得精确的定位脉冲变得简单；（8）通过对烟机和电子鞭炮的改造，实现通过主控计算机对其进行控制，安全并且高效，实现整个爆炸眼帘的作业流程联动；（9）通过大功率烟雾机实现烟雾效果，模拟爆炸前的事故现场，学员发现烟雾后应关断相应开关，进行应急处置；同时通过电子鞭炮模拟爆炸背景音，通过该项目训练，可以使受训学员掌握井场爆炸后的灭火方法，逃生方法等应急处置流程。附图说明图1为传统方法中大功率烟雾机结构模块图；...

【技术保护点】
爆炸应急演练模拟系统，其特征在于：它包括主控计算机、PLC控制柜、环境模拟装置、人员定位装置和井控设备监控装置，所述的主控计算机的开关量输出点和模拟量输出点均与PLC控制柜连接，PLC控制柜的输出端与环境模拟装置连接；主控计算机接收来自井控设备监控装置的操作状态信号；所述的人员定位装置包括多个有源电子标签、多个传感器、网络交换机；所述的有源电子标签设置于应急演练人员身上，所述的传感器的信号覆盖整个监控区域，所述的主控计算机为导入整个监控区域多维地图的主控计算机，所述的主控计算机为导入多个传感器的位置数据、仰角数据和偏角数据的主控计算机；所述的传感器的接收端接收来自有源电子标签发送的信号并对其进行解码，所述的传感器的发送端将解码得到的数据通过网络交换机发送至主控计算机，主控计算机将得到的数据进行拟合并给出判定结果。

【技术特征摘要】
1.爆炸应急演练模拟系统，其特征在于：它包括主控计算机、PLC控制柜、环境模拟装置、人员定位装置和井控设备监控装置，所述的主控计算机的开关量输出点和模拟量输出点均与PLC控制柜连接，PLC控制柜的输出端与环境模拟装置连接；主控计算机接收来自井控设备监控装置的操作状态信号；所述的人员定位装置包括多个有源电子标签、多个传感器、网络交换机；所述的有源电子标签设置于应急演练人员身上，所述的传感器的信号覆盖整个监控区域，所述的主控计算机为导入整个监控区域多维地图的主控计算机，所述的主控计算机为导入多个传感器的位置数据、仰角数据和偏角数据的主控计算机；所述的传感器的接收端接收来自有源电子标签发送的信号并对其进行解码，所述的传感器的发送端将解码得到的数据通过网络交换机发送至主控计算机，主控计算机将得到的数据进行拟合并给出判定结果。
2.根据权利要求1所述的爆炸应急演练模拟系统，其特征在于：所述的环境模拟装置包括大功率烟雾机，所述的大功率烟雾机包括与PLC控制柜连接的开关量输入接口和模拟量输入接口、油泵、加热装置、烟油、指示灯、电源和烟油喷嘴，所述的加热装置包括加热芯；大功率烟雾机通过PLC控制柜接收来自主控计算机的开关量输入和模拟量输入；当电源接通并且接受到主控计算机的信号控制，油泵工作，烟油被抽到加热装置中，然后加热芯开始加热，当加热芯达到烟油雾化所需温度时，指示灯亮，烟油通过喷嘴喷射出来。
3.根据权利要求1所述的爆炸应急演练模拟系统，其特征在于：所述的环境模拟装置包括电子鞭炮，所述的电子鞭炮通过PLC控制柜接收来自主控计算机的信号控制；所述的电子鞭炮为能够模拟爆炸声音的电子鞭炮，所述的电子鞭炮为随着响声发出闪光的电子鞭炮。
4.根据权利要求1所述的爆炸应急演练模拟系统，其特征在于：所述的井控设备监控装置包括监控井控设备操作状态的传感器，所述的操作状态包括打开、关闭和半开；当井控设备的操作状态发生变化，井控设备监控装置将变化的操作状态发送至主控计算机。
5.根据权利要求4所述的爆炸应急演练模拟系统，其特征在于：所述的井控设备监控装置包括设置于闸阀上的直滑电位器；应急演练人员开关闸阀时，直滑电位器反馈电信号，向主控计算机反馈长行程连续信号。
6.根据权利要求1所述的爆炸应急演练模拟系统，其特征在于：它还包括一个数据服务器，所述的数据服务器用于存储主控计算机、PLC控制柜、环境模拟装置、人员定位装置和井控设备监控装置的数据。
7.根据权利要求1所述的爆炸应急演练模拟系统，其特征在于：所述的多个传感器包括一个主传感器和至少一个从传感器，所述的从传感器的时间同步接口通过时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅大成，贾月乐，
申请(专利权)人：西南石油大学，成都盛特石油装备模拟技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51