应急演练系统及其建模方法技术方案

本发明专利技术涉及安全工程技术与信息技术领域，提供了一种应急演练系统及其建模方法。所述建模方法包括：构建用于仿真设备的工艺过程、事故现象及灾害场感知的理想设备模型；当通过理想设备模型引发事故现象时，构建用于仿真理想设备模型引发的事故现象的事故模型；将理想设备模型和事故模型组合，以形成风险设备模型；基于设备的应急演练数据，构建用于仿真设备的应急演练过程的应急演练模型；以及将风险设备模型和应急演练模型组合，以形成应急演练系统。本发明专利技术的应急演练系统能够仿真工艺过程、事故现象、灾害场感知以及应急演练过程，相比于传统的OTS和EDS，促进了全要素仿真的实现。促进了全要素仿真的实现。促进了全要素仿真的实现。

【技术实现步骤摘要】
应急演练系统及其建模方法


[0001]本专利技术涉及安全工程技术与信息
，具体地涉及一种应急演练系统及其建模方法。

技术介绍

[0002]目前，在石油、化工及冶金等行业中，构建过程仿真系统越来越受到重视，已成为行业安全工程中的重要组成部分。现有涉及的仿真系统主要有操作人员培训系统(Operator Training System，OTS)和应急演练系统(Emergency Drilling System，EDS)两种，它们各自的优缺点如下：
[0003]1)OTS是过程模型和仿真技术的重要应用，但其只关注设备的运行数据，主要目的在于保证设备实现正常的开车和停车操作，在事故及应急处理训练方面的功能严重不足。
[0004]2)EDS运用虚拟现实地理信息系统(Virtual Reality Geographic Information System，VRGIS)和计算机网络技术构建三维虚拟演练环境、多客户端参演的形式得到了越来越广泛的应用，但其只关注事故后的救援过程，实质是将应急预案在三维场景中进行展示，与设备运行状态脱节，没有变化性和灵活性。
[0005]据此，可知这两种仿真系统各自只关注设备应急处置的部分元素，无法实现应急处置的“全要素”仿真。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例的目的是提供一种应急演练系统及其建模方法，用于解决现有仿真系统无法实现应急处置的“全要素”仿真的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种应急演练系统的建模方法，包括：基于设备的工艺数据、事故数据和灾害场数据，构建用于仿真对应设备的工艺过程、事故现象及灾害场感知的理想设备模型；当通过所述理想设备模型引发事故现象时，构建用于仿真所述理想设备模型引发的事故现象的事故模型；将所述理想设备模型和所述事故模型组合，以形成风险设备模型；基于所述设备的应急演练数据，构建用于仿真所述设备的应急演练过程的应急演练模型；以及将所述风险设备模型和所述应急演练模型组合，以形成所述应急演练系统。
[0008]可选的，所述工艺数据包括设备中的以下数据中的任意一者或多者：温度、压力、流量、液位以及物料信息；所述事故数据包括设备在以下任意一种或多种事故状态下对应的工艺数据：火灾、爆炸、泄漏、堵塞、避雷失效、材料失效、强度失效以及结构失效；所述灾害场数据包括灾害场类型、灾害相关地理信息以及灾害场变化情况；所述应急演练数据包括救援基础数据以及应急决策数据。
[0009]可选的，所述建模方法还包括：根据事故类型确定灾害场类型，其中所述灾害场类型包括对应于火灾事故的温度场、对应于爆炸事故的能量场以及对应于毒气事故的毒气场；通过GIS(Geographic Information System，地理信息系统)获取所述灾害相关地理信
息，其中所述灾害相关地理信息包括设备位置信息、设备几何尺寸和事故发生地的地形地貌信息；以及采用CFD(Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学)仿真技术进行灾害场景的模拟计算，得到灾害场变化情况。
[0010]可选的，所述采用计算流体动力学CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算包括：对灾害场景进行网格划分，并基于根据每一网格采用CFD仿真技术对所述灾害场景进行计算，再基于预设的运算效率要求来对计算结果进行简化处理，以获得最终示出灾害场实时变化情况的计算结果。
[0011]可选的，所述应急演练系统的建模方法还包括：获取设备的环境数据，并基于所述环境数据优化所述理想设备模型。
[0012]可选的，所述应急演练系统的建模方法还包括：获取所述风险设备模型响应于当前的灾害场数据进行灾害仿真的仿真结果，基于该仿真结果构建用于确定当前灾害场对所述设备的伤害情况的伤害感知模型，其中所述伤害情况包括伤害类型、伤害区域及伤害程度；以及将所述伤害感知模型集成至所述风险设备模型中；其中，所述事故模型还用于仿真由所述伤害感知模型所感知的灾害场所引发的事故现象。
[0013]可选的，所述构建仿真所述设备的应急演练过程的应急演练模型包括构建以下模型中的一者或两者以形成所述应急演练模型：基于所述设备的救援基础数据构建的救援模型，其中所述救援模型与所述风险设备模型相关联以更新所述灾害场数据；以及基于应急决策数据构建的决策指挥模型，其中所述决策指挥模型与所述风险设备模型相关联以更新所述灾害场数据。
[0014]另一方面，本专利技术实施例还提供一种应急演练系统，包括：风险设备模型，其包括用于仿真设备的工艺过程、事故现象及灾害场感知的理想设备模型以及用于仿真所述理想设备模型引发的事故现象的事故模型；以及应急演练模型，用于描述所述设备的应急演练过程。
[0015]可选的，所述工艺数据包括设备中的以下数据中的任意一者或多者：温度、压力、流量、液位以及物料信息；所述事故数据包括设备在以下任意一种或多种事故状态下对应的工艺数据：火灾、爆炸、泄漏、堵塞、避雷失效、材料失效、强度失效以及结构失效；所述灾害场数据包括灾害场类型、灾害相关地理信息以及灾害场变化情况；所述应急演练数据包括救援基础数据以及应急决策数据。
[0016]可选的，所述应急演练系统还包括：数据获取模块，用于获取所述工艺数据、所述事故数据、所述灾害场数据以及所述应急演练数据，并对应传输给所述风险设备模型或所述应急演练模型。
[0017]可选的，所述数据获取模块用于获取所述灾害场数据包括：根据事故类型确定灾害场类型，其中所述灾害场类型包括对应于火灾事故的温度场、对应于爆炸事故的能量场以及对应于毒气事故的毒气场；通过GIS获取所述灾害相关地理信息，其中所述灾害相关地理信息包括设备位置信息、设备几何尺寸和事故发生地的地形地貌信息；以及采用CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算，得到灾害场变化情况。
[0018]可选的，所述采用CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算包括：对灾害场景进行网格划分，并基于根据每一网格采用CFD仿真技术对所述灾害场景进行计算，再基于预设的运算效率要求来对计算结果进行简化处理，以获得最终示出灾害场实时变化情况的计算结
果。
[0019]可选的，所述数据获取模块还用于获取所述设备的环境数据，并传输给所述风险设备模型以优化所述风险设备模型。
[0020]可选的，所述风险设备模型还包括：伤害感知模型，用于获取所述风险设备模型响应于当前的灾害场数据进行灾害仿真的仿真结果，并基于该仿真结果确定当前灾害场对所述设备的伤害情况，其中所述伤害情况包括伤害类型、伤害区域及伤害程度；其中，所述事故模型还用于仿真由所述伤害感知模型所感知的灾害场所引发的事故现象。
[0021]可选的，所述应急演练模型包括：基于所述设备对应的救援基础数据构建的救援模型，其中所述救援模型与所述风险设备模型相关联以更新所述风险设备模型涉及的所述灾害场数据；和/或基于应急决策数据构建的决策指挥模型，其中所述决策指挥模型与所述风险设备模型相关联以更新所述风险设备模型涉及的所述灾害场数据。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应急演练系统的建模方法，其特征在于，所述建模方法包括：基于设备的工艺数据、事故数据和灾害场数据，构建用于仿真对应设备的工艺过程、事故现象及灾害场感知的理想设备模型；当通过所述理想设备模型引发事故现象时，构建用于仿真所述理想设备模型引发的事故现象的事故模型；将所述理想设备模型和所述事故模型组合，以形成风险设备模型；基于所述设备的应急演练数据，构建用于仿真所述设备的应急演练过程的应急演练模型；以及将所述风险设备模型和所述应急演练模型组合，以形成所述应急演练系统。2.根据权利要求1所述的应急演练系统的建模方法，其特征在于，所述工艺数据包括设备中的以下数据中的任意一者或多者：温度、压力、流量、液位以及物料信息；所述事故数据包括设备在以下任意一种或多种事故状态下对应的工艺数据：火灾、爆炸、泄漏、堵塞、避雷失效、材料失效、强度失效以及结构失效；所述灾害场数据包括灾害场类型、灾害相关地理信息以及灾害场变化情况；所述应急演练数据包括救援基础数据以及应急决策数据。3.根据权利要求2所述的应急演练系统的建模方法，其特征在于，所述建模方法还包括：根据事故类型确定所述灾害场类型，其中所述灾害场类型包括对应于火灾事故的温度场、对应于爆炸事故的能量场以及对应于毒气事故的毒气场；通过地理信息系统GIS获取所述灾害相关地理信息，其中所述灾害相关地理信息包括设备位置信息、设备几何尺寸和事故发生地的地形地貌信息；以及采用计算流体动力学CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算，得到所述灾害场变化情况。4.根据权利要求3所述的应急演练系统的建模方法，其特征在于，所述采用计算流体动力学CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算包括：对灾害场景进行网格划分，并基于根据每一网格采用CFD仿真技术对所述灾害场景进行计算，再基于预设的运算效率要求来对计算结果进行简化处理，以获得最终示出灾害场实时变化情况的计算结果。5.根据权利要求1所述的应急演练系统的建模方法，其特征在于，所述应急演练系统的建模方法还包括：获取设备的环境数据，并基于所述环境数据优化所述理想设备模型。6.根据权利要求1所述的应急演练系统的建模方法，其特征在于，所述应急演练系统的建模方法还包括：获取所述风险设备模型响应于当前的灾害场数据进行灾害仿真的仿真结果，基于该仿真结果构建用于确定当前灾害场对所述设备的伤害情况的伤害感知模型，其中所述伤害情况包括伤害类型、伤害区域及伤害程度；以及将所述伤害感知模型集成至所述风险设备模型中；其中，所述事故模型还用于仿真由所述伤害感知模型所感知的灾害场所引发的事故现象。
7.根据权利要求1所述的应急演练系统的建模方法，其特征在于，所述构建仿真所述设备的应急演练过程的应急演练模型包括：构建以下模型中的一者或两者以形成所述应急演练模型：基于所述设备的救援基础数据构建的救援模型，其中所述救援模型与所述风险设备模型相关联以更新所述灾害场数据；以及基于应急决策数据构建的决策指挥模型，其中所述决策指挥模型与所述风险设备模型相关联以更新所述灾害场数据。8.一种应急演练系统，其特征在于，所述应急演练系统包括：风险设备模型，其包括用于仿真设备的工艺过程、事故现象及灾害场感知的理想设备模型以及用于仿真所述理想设备模型引...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，李智临，矫恒超，袁纪武，张卫华，王正，王春，刘刚，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：