潘成貴

（桂林港建高速公路有限公司，廣西 桂林 541200）

1 概述

化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)和人民生活中扮演著不可或缺的重要角色。我國地域遼闊，化學(xué)工業(yè)的分布格局決定了我國95%以上的危險化學(xué)品涉及異地運(yùn)輸問題[1]。近年來，道路化學(xué)危險品不僅數(shù)量上有所上升，其品種和危害特性也越來越復(fù)雜[2]。而且由于裝載設(shè)備日趨大型化、運(yùn)輸量日益提高，使危險化學(xué)品運(yùn)輸事故概率和事故危害明顯增加。由于交通運(yùn)輸?shù)奶厥庑?，其預(yù)防和救援難度超出固定場所，因而處置關(guān)鍵技術(shù)急需突破。

在國外，?；愤\(yùn)輸事故處置決策支持系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用廣泛。ALOHA（Arial Locations of Hazardous Atmospheres）是美國國家海洋大氣管理局（NOAA）和美國環(huán)境保護(hù)署（EPA）聯(lián)合開發(fā)的?；沸孤U(kuò)散模擬軟件[3]，它包含了一個1000 多種常用化學(xué)品數(shù)據(jù)庫。在國內(nèi)，廣東省職業(yè)病防治院研制了評估與查詢系統(tǒng)，該系統(tǒng)收錄了300 余種廣東省常見的化學(xué)品，包括化學(xué)戰(zhàn)劑和毒素戰(zhàn)劑[4]。羅敏等[5]針對公路危化品公路運(yùn)輸?shù)氖鹿蕟栴}開發(fā)了應(yīng)急救援信息系統(tǒng)，在掌握足夠的事故現(xiàn)場信息的情況下，通過該系統(tǒng)中包含的危險化學(xué)品泄漏擴(kuò)散計算系統(tǒng)，能夠預(yù)測事故所造成的后果和影響區(qū)域的范圍。劉繼龍等[6]在采用高斯模型分析了毒氣的泄漏機(jī)理和擴(kuò)散機(jī)理后，根據(jù)氣象條件對氣體泄漏擴(kuò)散范圍進(jìn)行模擬，結(jié)合GIS 毒氣泄漏應(yīng)急處置危險區(qū)域分析系統(tǒng)，在地圖上給出了擴(kuò)散區(qū)域和濃度分布，并且標(biāo)記了致死區(qū)、重傷區(qū)和輕傷區(qū)。

多年來，事故處置部門既自主開發(fā)、也應(yīng)用了其他單位的化學(xué)災(zāi)害事故處置輔助決策系統(tǒng)或應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)，經(jīng)歷了從單機(jī)版到網(wǎng)絡(luò)版以及移動終端的變遷，試圖建立化學(xué)災(zāi)害事故危害評估數(shù)學(xué)模型、化學(xué)災(zāi)害事故應(yīng)急救援力量計算模型、危險化學(xué)品數(shù)據(jù)庫、常見化學(xué)災(zāi)害事故處置方案數(shù)據(jù)庫等，但是從實戰(zhàn)的應(yīng)用效果來看，依然存在?；沸孤U(kuò)散過程各種復(fù)雜參數(shù)在實際過程中難以采集，系統(tǒng)模擬計算時間過長，各類輔助決策系統(tǒng)智能化程度不高等問題，不能滿足實戰(zhàn)輔助決策支持的需求。本文開展?；愤\(yùn)輸事故處置決策關(guān)鍵技術(shù)研究，主要對傳統(tǒng)?；沸孤┠Ｐ瓦M(jìn)行改進(jìn)，運(yùn)用模糊算法提高系統(tǒng)的智能化程度，并將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)分別保存在本地和云端，提高信息的共享水平，縮短運(yùn)行時間，為參與應(yīng)急救援的不同部門、不同決策層提供一致共享和可視化的決策信息，提高應(yīng)急指揮決策的科學(xué)性。

2 CASRAM

在?；返缆愤\(yùn)輸風(fēng)險的研究中，國內(nèi)外專家使用定量風(fēng)險評估技術(shù)來確定?；沸孤U(kuò)散的規(guī)律和影響范圍，評估這些運(yùn)輸活動可能對公眾帶來的危害。?；沸孤U(kuò)散模擬通常是確定事故情景后分析其擴(kuò)散的危害區(qū)域和范圍，通常與（氣象信息、地理環(huán)境、泄漏物質(zhì)的理化性質(zhì)）有關(guān)。泄漏擴(kuò)散模擬的一般流程為：給定事故情景→后果建模。

以救援部門推廣的“單機(jī)版”為代表的輔助決策系統(tǒng)大多都實現(xiàn)了對于給定事故情景下的后果建模。雖然“單機(jī)版”評估效果可信度較高，但是系統(tǒng)操作過于復(fù)雜，不利于指揮員現(xiàn)場使用。危害評估需要輸入人口密度、風(fēng)速、溫度、相對濕度、大氣垂直穩(wěn)定度、泄漏量等大量參數(shù)，其中有些參數(shù)在實戰(zhàn)中無法獲得或需要時間現(xiàn)場偵檢取得。同時錯誤的參數(shù)估值反而對警戒范圍劃定有誤導(dǎo)性。種種原因造成該系統(tǒng)在基層應(yīng)用并不普及。針對上述系統(tǒng)存在問題，本文提出引入化學(xué)事故統(tǒng)計風(fēng)險評估模型，在傳統(tǒng)風(fēng)險評估模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，讓指戰(zhàn)員使用輔助決策系統(tǒng)獲取相關(guān)信息時只需要輸入少數(shù)、關(guān)鍵參數(shù)。泄漏擴(kuò)散模擬的改進(jìn)流程：統(tǒng)計事故情景分析→給定事故情景→后果建?！蠊怕史植?。改進(jìn)模型不是給出一個確定性風(fēng)險，而是給出可能風(fēng)險的分布情況，即在統(tǒng)計樣本范圍內(nèi)發(fā)生某個具體后果的概率。

初始隔離區(qū)是以事故地點(diǎn)為中心，初始隔離距離為圓周半徑的圓形區(qū)域，一旦發(fā)生事故，該區(qū)域人員最先受到危害，只有少數(shù)個人防護(hù)等級較高的搶險救援人員才可進(jìn)入。防護(hù)區(qū)是泄漏源下風(fēng)方向的正方形區(qū)域，正方形的邊長即為下風(fēng)向疏散距離。選擇正方形是因為它是一個簡單、常見的定義區(qū)域方式，更重要的是，可以忽略掉由于地形特征、風(fēng)向等因素帶來的不確定影響。該區(qū)域人員在沒有防護(hù)的情況下，可能對人體產(chǎn)生嚴(yán)重的健康危害，因此應(yīng)及時疏散未防護(hù)人員。

CASRAM 包括統(tǒng)計事故情景分析和后果建模兩部分。首先，統(tǒng)計事故情景分析將裝運(yùn)資料信息、來自預(yù)處理氣象觀測資料和來自危險品事故數(shù)據(jù)的統(tǒng)計信息結(jié)合起來，對所用排放率和擴(kuò)散模式的技術(shù)狀況和性質(zhì)進(jìn)行了全面的統(tǒng)計學(xué)分析。對于每種化學(xué)物質(zhì)，通過蒙特卡羅抽樣隨機(jī)生成危險區(qū)分布事故場景參數(shù)（時間、地點(diǎn)、釋放量、氣象等）詳細(xì)假設(shè)釋放的結(jié)果建模。

然后，使用CASRAM 中的后果模型來分析每個事故情景，計算其化學(xué)濃度擴(kuò)散軌跡，并將每個事件超過閾值化學(xué)濃度或健康標(biāo)準(zhǔn)的最遠(yuǎn)下風(fēng)距離定義為安全距離。最后，將所有事故模擬的安全距離值的統(tǒng)計樣本分為成白天和黑夜，小量泄漏和大量泄漏，建立模糊綜合評價，自動選取事故的最大安全距離作為最后的參考值。

3 系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)智能決策系統(tǒng)的功能目標(biāo)確定系統(tǒng)的總體設(shè)計路線，通過對化學(xué)災(zāi)害事故類型、應(yīng)急救援流程等考慮因素的研究分析，建立?；沸孤U(kuò)散數(shù)據(jù)庫、?；窇?yīng)急救援處置方案數(shù)據(jù)庫等并作為系統(tǒng)服務(wù)的數(shù)據(jù)源；利用云環(huán)境對氣象、地理信息進(jìn)行更新和處理；然后根據(jù)?；返缆愤\(yùn)輸事故處置的業(yè)務(wù)需求，對系統(tǒng)進(jìn)行模型分析；針對化學(xué)災(zāi)害事故信息傳遞、風(fēng)險評估、應(yīng)急救援疏散和處置進(jìn)行智能決策系統(tǒng)功能設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計，滿足系統(tǒng)功能一體化的目標(biāo)。其中，利用云數(shù)據(jù)平臺提高海量應(yīng)急救援信息數(shù)據(jù)的存儲和處理效率；利用移動GIS 技術(shù)提高應(yīng)急救援的決策能力；利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)滿足用戶實時數(shù)據(jù)的交互需求；最后實現(xiàn)?；返缆愤\(yùn)輸事故智能決策的功能設(shè)計開發(fā)。

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計是在應(yīng)急救援過程中實際業(yè)務(wù)需求的邏輯模型基礎(chǔ)上構(gòu)建的系統(tǒng)總體架構(gòu)，是對輔助決策系統(tǒng)的整體設(shè)計、模塊化設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的進(jìn)一步邏輯設(shè)計。依照?；肥鹿侍幹昧鞒?，建立科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、穩(wěn)定、有效的智能決策平臺，從而加強(qiáng)應(yīng)急救援的信息化決策支持能力。

3.2 系統(tǒng)功能流程設(shè)計

為了加強(qiáng)?；返缆愤\(yùn)輸事故處置的信息化決策支持能力，輔助決策系統(tǒng)提供事故推送、危化品信息查詢和處置方案自動生成等功能，并以此為基礎(chǔ)優(yōu)化用戶操作體驗。

用戶進(jìn)入輔助決策系統(tǒng)后，如果首次使用，需先進(jìn)行身份驗證，確定其所在大中隊，同時后臺從服務(wù)器加載該大中隊所在轄區(qū)的消防數(shù)據(jù)信息；如順利通過驗證，則進(jìn)入系統(tǒng)主界面。用戶在主界面的菜單欄中可以點(diǎn)擊?；沸畔⒉樵儭⑻幹梅桨覆樵兊裙δ?，并且進(jìn)入相應(yīng)的模塊。

3.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)的總體架構(gòu)和功能流程設(shè)計，將系統(tǒng)功能模塊分為身份驗證模塊、消防數(shù)據(jù)管理模塊、GIS 應(yīng)用模塊以及事故推送模塊。

3.3.1 身份驗證模塊

用于驗證轄區(qū)消防大中隊身份信息，確保將本轄區(qū)的事故信息推送到該轄區(qū)消防大中隊指戰(zhàn)員。

3.3.2 消防數(shù)據(jù)管理模塊

該模塊可以查詢包括千余種?；返馁Y料庫，提供各種引發(fā)化學(xué)災(zāi)害事故的典型化學(xué)品的危害信息及其處置方案，管理和維護(hù)本轄區(qū)的消防水源、重點(diǎn)單位等信息，為事故泄漏擴(kuò)散模擬和應(yīng)急救援處置方案生成提供數(shù)據(jù)支撐。

3.3.3 GIS 應(yīng)用模塊

GIS 應(yīng)用模塊除了包含地圖的基本查看、定位、搜索，還應(yīng)實現(xiàn)數(shù)字地圖管理功能，將事故現(xiàn)場信息及泄漏擴(kuò)散模擬計算的結(jié)果疊加在當(dāng)前地圖上，為指戰(zhàn)員提供直觀的輔助決策信息。

3.3.4 事故推送模塊

該模塊能夠?qū)崟r接收到接警中心推送的警情信息，可以包含文字、GPS 定位、照片等多種形式的信息。

服務(wù)器端主要包括消防數(shù)據(jù)管理模塊中的動態(tài)數(shù)據(jù)管理，通過高德云圖提供的位置數(shù)據(jù)存儲、檢索、展現(xiàn)服務(wù)，完成相關(guān)數(shù)據(jù)的應(yīng)用開發(fā)。移動終端主要包括四大模塊。管理員對消防數(shù)據(jù)進(jìn)行更新與維護(hù)。用戶通過身份驗證模塊校驗用戶信息。管理員向特定分組或特定用戶推送事故信息，只有通過身份驗證模塊的用戶才能接受到該推送信息，然后用戶通過事故推送模塊解析管理員推送的數(shù)據(jù)包，然后使用GIS 應(yīng)用模塊為事故處置提供輔助決策。

4 系統(tǒng)開發(fā)與實現(xiàn)

本軟件定位為基于Android 平臺的移動應(yīng)用程序，以移動網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)、云服務(wù)等新技術(shù)為業(yè)務(wù)支撐平臺，是一款適用于?；返缆愤\(yùn)輸事故處置的移動應(yīng)用軟件。

以杭瑞高速常吉段“3·26”四氯化鈦槽罐車泄漏事故為例進(jìn)行想定作業(yè)。以最先到達(dá)事故現(xiàn)場的消防中隊為視角，從出警途中到事故處置，借助?；返缆愤\(yùn)輸事故智能決策系統(tǒng)指導(dǎo)行動。

2016 年3 月26 日凌晨1 時許，常德市桃源縣境內(nèi)常吉高速一輛裝載29.4t 四氯化鈦槽罐車因交通追尾事故，造成四氯化鈦泄漏。根據(jù)接警信息可知事故發(fā)生地為常吉高速1083km 處，泄漏物質(zhì)為四氯化鈦，同時系統(tǒng)自動通過氣象局開放接口查詢到事故發(fā)生所在地的天氣狀況為小雨轉(zhuǎn)多云、氣溫11～21℃、北風(fēng)小于3級。應(yīng)急處置方案界面，提供了所有的安全措施的建議，每條指南提供了自身和公眾安全的建議及應(yīng)急措施的信息，包括安全方面的信息和著火、溢出或泄漏事故后急救的應(yīng)急指南，如潛在危險、公共安全、應(yīng)急行動和注意事項等。

由此信息可知，四氯化鈦，無色或微黃色液體，有刺激性酸味，溶于冷水、乙醇、稀鹽酸，一般為常壓儲存，熔點(diǎn)為-25℃，相對密度（水=1）為1.73，沸點(diǎn)為136.4℃。受熱或遇水分解放熱，放出有毒的腐蝕性煙氣，具有較強(qiáng)的腐蝕性，水解生成二氧化鈦固體和鹽酸液滴的混合物。

依照系統(tǒng)生成的處置方案，處置時需迅速疏散泄漏污染區(qū)內(nèi)人員至安全地區(qū)，嚴(yán)格限制人員車輛出入。要求現(xiàn)場處置人員必須穿全身耐酸堿消防服或內(nèi)置式重型防化服，從上風(fēng)方向進(jìn)入現(xiàn)場，盡可能對泄漏源實施堵漏。

進(jìn)入輔助決策系統(tǒng)的泄漏參數(shù)設(shè)置界面，泄漏物質(zhì)、泄漏位置、地圖類型等參數(shù)都已自動加載，點(diǎn)擊“風(fēng)向”，調(diào)整風(fēng)力方向，同時選取泄漏量為“大”，泄漏時間設(shè)置為“夜晚”。設(shè)置泄漏參數(shù)后，點(diǎn)擊“地圖”按鈕或返回鍵，進(jìn)入地圖界面。根據(jù)事故推送的化學(xué)危險品材料搜索該材料對應(yīng)的處置方案中的危險隔離區(qū)半徑及疏散保護(hù)區(qū)半徑，并自動將危險隔離區(qū)及疏散保護(hù)區(qū)在地圖上顯示出來。

5 結(jié)語

危險化學(xué)品運(yùn)輸事故處置是應(yīng)急救援部門的重點(diǎn)難點(diǎn)任務(wù)。本文結(jié)合應(yīng)急救援過程的實際業(yè)務(wù)需求與移動智能終端的性能優(yōu)勢進(jìn)行了輔助決策系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，研究和集成了化學(xué)事故統(tǒng)計風(fēng)險評估模型、物聯(lián)網(wǎng)、GIS 地理信息、移動智能終端等技術(shù)，實現(xiàn)了改進(jìn)的CASRAM 模型的?；返缆愤\(yùn)輸事故智能決策系統(tǒng)。實現(xiàn)隔離、疏散、警戒區(qū)域的動態(tài)劃分與顯示、協(xié)同聯(lián)動信息和針對處置方案的快速查詢，為參與救援的不同部門、不同決策層提供一致共享和可視化的決策信息，提高指揮決策的科學(xué)性。