CN103268109A - 基于gis的化工园区风险管理信息系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GIS的化工园区风险管理信息系统，属于化工安全事故监控预警技术领域。本发明包括设置在化工园区现场的现场系统和设置在安监部门和消防部门的上位系统，现场系统与上位系统之间通过因特网或专用网连接。本发明能够为化工园区企业的安全监控、事故预警与应急管理提供完整的解决方案，为各级安监部门、消防部门等政府部门对化工园区企业的分级监管和事故应急救援提供及时、准确的信息和数据支持，从而预防和消除化工园区重特大恶性事故，保障人民的生命、财产安全。

Description

基于GIS的化工园区风险管理信息系统

技术领域

本发明属于化工安全事故监控预警技术领域，特别涉及一种基于地理信息技术（GIS）的化工园区日常安全监管与重大事故风险管理信息系统。

背景技术

我国化工企业向化工园区集中的发展趋势正在加快。化工园区存在大量易燃、易爆、有毒的危险化学品，易发生泄漏、火灾、爆炸、中毒事故。近年来，我国化工安全生产事故进入高发期，尤其在化工企业聚集的化工园区内发生的一系列重特大安全生产事故，造成了严重的经济损失和人员伤亡，有些甚至引起社会恐慌。但是，我国目前在园区事故监控预警方面还没有形成有效的技术体系，缺乏实时、在线的监控预警系统和集成化的危险源、高危工艺监控平台，难以预测事故发生，不能将发生事故的情况在第一时间内通知相关部门和人员，因而错失事故处置的最佳时机，造成事故扩大化。

在化工园区安全管理上，园区内各企业安全管理水平不一、企业安全评价的标准不同，并且各企业在布局上较少考虑企业间的相互影响；虽然各企业有自己的安全监控、消防及应急救援体系，但在园区水平上基本不具备统一的安全管理和应急救援系统，安全监管部门对化工园区缺乏有效的监管手段，事故发生后无法及时获取事故现场的相关信息，难以有效组织应急救援工作，严重影响救援工作的开展。

发明内容

针对现有技术中化工园区缺乏有效的统一监管的不足，本发明提出了一种基于GIS的化工园区风险管理信息系统，该系统集园区重大危险源、高危工艺、移动危险源实时监控、事故监测预警于一体，实现化工园区的日常安全监管、重大危险源监控预警、高危工艺监控及事故应急救援辅助决策支持，对化工园区事故进行预警和报警，防止化工园区重特大恶性事故的发生。事故发生时，本发明可为应急救援指挥部提供现场实时监控信息、进行应急救援辅助决策以得到最佳救援和疏散路线，提高化工园区安全监管的水平，事故发生时提高应急救援的效率，减少事故损失。

具体地说，本发明是采取以下的技术方案来实现的：基于GIS的化工园区风险管理信息系统，包括设置在化工园区现场的现场系统和设置在安监部门和消防部门的上位系统，现场系统与上位系统之间通过因特网或专用网连接；现场系统对化工园区的重大危险源、高危工艺、移动危险源进行实时监控，显示、分析和储存监控数据，并实时向上位系统上传安全监控信息；当发生事故时，现场系统发出报警信息，并向上位系统发送报警信息以及现场事故监测信息；上位系统根据现场系统上传的报警信息及安全监控信息进行安全状况动态分级以对园区的事故进行分级监管，根据园区重大危险源与高危工艺的信息对园区重大危险源和高危工艺进行重点监控，根据化工园区危险源的种类、数量和事故后果分析进行事故模拟与应急资源评估；当园区发生事故时，上位系统根据现场事故监测信息和事故后果预测情况，启动相应的事故应急预案，调出事故企业详细信息，在GIS地图上显示出事故企业周边的应急救援资源和应急救援力量，并进行应急辅助决策。

本发明的进一步特征在于：所述现场系统对化工园区的重大危险源进行实时监控，是采用视频监控设备、温度传感器、可燃气体浓度传感器、有毒气体浓度传感器、压力传感器、液位传感器将重大危险源的实时监控数据以有线或无线方式传输至现场GIS系统平台，并由现场GIS系统平台对采集到的监控数据进行显示、分析和储存，以实现对园区重大危险源的实时监控。

本发明的进一步特征在于：所述现场系统对化工园区的高危工艺进行实时监控，是采用视频监控设备、温度传感器、可燃气体浓度传感器、有毒气体浓度传感器、压力传感器、液位传感器将园区内危险工艺实时监控数据以有线或无线方式传输至现场GIS系统平台，并由现场GIS系统平台对采集到的监控数据进行显示、分析和储存，以实现对园区高危工艺的实时监控。

本发明的进一步特征在于：所述现场系统对化工园区的移动危险源进行实时监控，是采用视频监控、GPS定位技术将进入园区的危化品运输车辆、船舶的信息传输至现场GIS系统平台，并由现场GIS系统平台对采集到的信息进行显示、分析和储存，以实现对园区移动危险源的实时监控。

本发明的进一步特征在于：所述现场系统向上位系统发送报警信息，是根据报警事故类型、级别对警报信息分级并自动将报警信息通过专网发送至上位系统。

本发明的进一步特征在于：所述上位系统能够对整个园区及周边应急救援资源信息进行分类查询和选取。

本发明的进一步特征在于：所述事故后果预测，是根据现场监测数据，通过上位系统后台事故模拟数据库模拟事故影响范围和事故发展趋势。

本发明的进一步特征在于：所述应急辅助决策，是根据事故后果预测结果，调用应急资源信息数据库、GIS信息数据库、最佳救援路径计算模块生成应急救援方案、最佳救援路径、最佳人员疏散路径，并将应急救援方案、最佳救援路径、最佳人员疏散路径在GIS系统平台显示。

本发明的进一步特征在于：所述上位系统能够自动记录事故处理时系统上的所有操作、保存事故现场各类监控数据和影像资料，为事故调查收集资料，为恢复生产做准备。

本发明的有益效果如下：本发明通过对危险源监测信息、化工园区工艺参数和视频信息的采集处理和分析，实现事故预警和多方式联动报警，事故预警信息以现场报警的信息发布，同时通过上位系统服务器平台以短信息的方式通知相关人员，以防止化工园区重特大事故的发生；对化工园区重大危险源进行辨识分析，评估重大危险源的风险等级及事故后果，实现园区危险源的分级监管；根据危险源及高危工艺的特性模拟事故严重程度和影响范围，根据事故后果对危险源及高危工艺所在企业及周边应急资源力量进行能力评估，为应急资源力量的合理配置和建设提供依据；发生事故时系统自动启动事先制定的应急预案，指导现场人员进行应急处置和事故救援，并在系统GIS地图上显示出事故危害影响范围以及事故现场周边的应急救援力量和应急救援设施，为科学的划定事故警戒和人员疏散范围提供辅助决策支持；结合事故后果预测信息和现场地理信息，在上位系统和现场系统上显示出最佳的人员疏散路径，对提高事故应急救援指挥的效率和控制事故损失具有重要的作用。本发明能够为化工园区企业的安全监控、事故预警与应急管理提供完整的解决方案，为各级安监部门、消防部门等政府部门对化工园区企业的分级监管和事故应急救援提供及时、准确的信息和数据支持，从而预防和消除化工园区重特大恶性事故，保障人民的生命、财产安全。

附图说明

图1是基于GIS的化工园区风险管理信息系统功能层面图。

图2是园区重大危险源与高危工艺实时监控与预警示意图。

图3是事故最佳救援路线与辅助应急决策流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行详细描述。

鉴于我国化工企业安全监管与事故应急救援的现状，本发明的设计思路为：系统由化工园区现场系统和通过因特网或专用网连接的安监局、消防应急指挥中心的上位系统构成，上位系统与现场系统因任务不同而具有不同的权限。

化工园区现场系统用于对化工园区重大危险源、高危工艺、移动危险源的安全监控与监测，对园区重大危险源、高危工艺、特种设备安全管理，对园区及周边应急资源（包括消防队或站、消防水池、应急专家、应急队伍、医院、应急装备、应急仓库、避难场所等）的管理，显示、保存园区重大危险源、高危工艺、移动危险源的现场监控信息，并实时向安监局和消防应急指挥中心的上位系统上传化工园区安全监控信息，事故预警报警时可采取有效措施处置报警信息，预防事故发生。系统自动上传园区的报警信息、报警点的各类监控参数和视频图像，发生事故时，实时上传事故现场的安全监控参数和视频信息。

安监局和消防应急指挥中心的上位系统根据化工园区的报警信息及安全监控信息进行安全状况动态分级，实现对园区的事故分级监管；根据园区重大危险源与高危工艺的信息对园区重大危险源和高危工艺进行重点监控；根据化工园区危险源的种类、数量和事故后果分析，实现事故模拟与应急资源评估；当园区发生事故时，系统根据现场事故监测信息和事故后果预测情况，启动相应的事故应急预案，调出事故企业详细信息，在GIS地图上显示出事故企业周边的应急救援资源和应急救援力量，调用系统后台事故趋势预测子模块和应急辅助决策子模块生成应急救援方案、最佳的应急救援路径，事故应急救援指挥人员通过系统向应急救援各部门和人员下达救援指令。

本发明共涉及化工园区日常安全管理方法、安全监控预警方法与应急管理技术、应急辅助决策技术。

所述化工园区日常安全管理方法包括：

1）园区企业安全信息管理

涵盖企业基本信息、产品与工艺信息、原料与储存信息、特种设备信息、行政许可信息、安全培训信息、应急资源信息、风险管理信息等的管理与维护。

2）园区重大危险源管理

重大危险源管理涵盖危险源的基本信息（重大危险源的位置、周边环境、所属企业的信息等）、辨识与分级（主要危险、有害性辨识信息与分级）、应急救援管理（应急处置方案、预案、资源等）、风险指标（定量风险指数等）。

3）园区高危工艺管理

园区高危工艺管理涵盖高危工艺基本信息（高危工艺概况、机理、安全对策等）、危险有害因素及应急处置（主要危险有害因素、事故类型、相应的应急处置方案）、风险评估（多种风险评估方法及评估结论）、涉及企业（相关负责人、联系方式等）等。

所述安全监控预警技术包括：

4）重大危险源实时监测与预警

采用视频监控设备和各种传感器（温度、压力、液位、可燃气体浓度、有毒气体浓度等）对园区内的各重大危险源进行实时监测，中心控制器将现场监测数据与临界参数进行对比，并在超过临界参数时输出预警、报警信息，报警信号分为现场系统的现场声光报警、向上位服务器通过转网发送的分级报警信息及向相关人员发送的手机报警信息。

5）园区高危工艺监测与预警

采用视频监控设备和各种传感器（温度、压力、液位、可燃气体浓度、有毒气体浓度等）对园区内的各高危工艺进行实时监测，中心控制器将现场监测数据与临界参数进行对比，并在超过临界参数时输出预警、报警信息，报警信号分为现场系统的现场声光报警、向上位服务器通过转网发送的分级报警信息及向相关人员发送的手机报警信息。

6）园区移动源监控

进入化工园区的危化品车辆通过车辆上的GPS系统将车辆的实时位置和车速等信息通过无线网络传输至园区现场平台，在现场系统中实时显示、分析和储存移动危险源的信息，上位系统也可通过调用现场监控信号实时监测移动危险源。

所述应急管理技术包括：

7）园区事故模拟与应急资源评估

根据园区危险物料的属性、物料的量和可能引发的事故后果模型，进行事故后果模拟，计算出的事故伤亡半径，在GIS地图上按致死区域、重伤区域、轻伤区域、影响区域4个区域以不同颜色显示出事故影响范围；根据事故影响范围对企业自身及周边应急资源力量进行能力评估，为应急资源力量的合理配置提供依据。

8）园区报警处置与事故应急辅助决策

根据事故类别、现场监控数据及事故模拟结果自动生成并启动应急预案，在GIS地图上显示出事故周边的应急救援力量和应急救援设施，考虑气象条件对事故影响情况下计算并显示最佳的应急救援路线；确定人员疏散范围，计算并显示出最佳的人员疏散路径，为应急救援指挥提供决策依据。

因此，基于以上设计思路以及方法、技术，在信息化管理平台集成技术的基础上，构建了基于GIS的化学工业园区风险管理信息系统。

该系统功能层面由信息资源层、信息共享交换层、应用业务层和系统界面层组成，如图l所示。应用业务层是集成应用，通过集成门户向相关用户提供危险源与高危工艺安全监管系统平台和事故应急辅助决策的技术支持。

系统硬件在数据方面主要涉及以下两个部分：

1) 数据采集传输

针对化工园中的重大危险源和高危工艺，均需配备符合事故风险监控预警基本要求的监控设备（如视频监控设备、压力传感器、温度传感器、可燃气体浓度传感器、有毒气体浓度传感器、液位探测器等）。这些监控设备采集的信号通过光纤或无线的形式输送至现场监控中心的主交换机，现场系统服务器以有线方式与主交换机相连。监控网络具有可扩展性，能够根据园区重大危险源和高危工艺变化而变化。

视频参数和主干网络因数据量大而选用光纤传输，根据传输距离的长短分别采用单模或者多模光纤作为传输介质；移动危险源的监控数据采用无线形式传输。

2) 数据存储

存储设备是监控系统的重要组成部分，设置于现场系统监控中心，主要为各类服务器，包括Web服务器、数据库服务器、视频监控服务器、应急辅助决策服务器、磁盘阵列等。采集的数据分别存储于相应的服务器和磁盘阵列中。数据存储格式为常用的TXT文件、CSV文件等格式，数据存储容量满足所有输入端口全部使用时保存不少于1年的历史数据（有特殊规定的按规定要求执行），系统还能自动保存所有的操作记录，便于总结分析。

系统的构建平台是开发基于GIS的化工园区风险管理信息系统，并实现各类监控设备与软件各种功能集成，主要由WebGIS技术、数据库技术以及网络开发技术架构而成。

系统的主要应用如图1应用服务层所示，可分为危险源与高危工艺日常安全监管和事故应急救援辅助决策两个部分。危险源与高危工艺日常安全监管主要包括重大危险源管理、危险源风险评价、危险源监测预警、高危工艺监测预警、移动危险源监控等功能；事故应急救援辅助决策主要包括事故报警、事故分级响应、事故趋势预测、事故应急救援方案、事故现场恢复。

信息共享交换层主要是实现园区企业安全管理过程中的危险源管理、移动危险源管理、危险品管理、报警信息、关键岗人员信息、各类监控数据、应急值守信息、应急资源信息、事故统计信息、职业危害普查信息等信息的共享与交换，通过系统运行数据的积累不断完善系统事故预测的准确性、事故应急救援预案的针对性和可执行性。

系统信息资源层主要包括以下八个方面：

a) 地理信息数据库

地理信息数据库主要包含存储园区企业及周边的地理信息、重大危险源地理信息、高危工艺信息、维度信息等，地理信息数据库由若干个图层组成，存储WebGIS地图所有地理信息数据。

b）企业信息数据库

企业信息数据库包括企业基本信息、企业危险源信息、企业地理信息、企业建构筑物信息、企业工艺信息、企业生产原料、产品信息、企业行政许可信息等。

c) 应急资源信息数据库

应急资源信息数据库主要包括安全专家信息、应急处理处置方法和案例库、应急医疗资源、应急救援物资、车辆设备、应急队伍信息、应急仓库、消防应急资源（如消防水池、消防器材、消防药剂、消防尾水收集池等）等。一旦突发事故，系统按距离事故点由近致远自动搜索、显示应急资源，管理者或者决策者可以根据事故类型和事故大小快速调配相关资源，以有效地做出应急反应和处置，降低事故灾害。

d) 安全监控数据库

安全监控数据库主要存储园区各类安全监控的数据，为园区运行安全评估、事故预警预测、事故应急救援决策和事故调查处理提供基础数据。

e) 事故模拟数据库

事故模拟数据库主要是包含各类事故模型，各类危化品的理化参数，事故模拟程序，可在应急演练时模拟事故发展状况，使演练更加接近实战。事故发生时可预测事故发展的趋势，为应急救援方案制定提供依据。

f）事故应急演练数据库

事故应急演练数据库主要是根据各种事故场景规划的事故应急演练预案，企业或园区及相关政府部门可根据自身的特点，选取合适的事故场景开展事故应急演练，根据演练结果评价和修订相应的事故应急预案。

g）事故案例数据

事故案例数据库为园区企业发生的各级各类事故的处理过程、事故数据，为改进系统功能，提高事故预测、预警能力、事故应急决策效率提供基础数据。

h）安全生产培训资料库

安全生产培训资料库为安全生产相关资料的汇总，主要包括各种安全生产相关的法律、法规，管理制度，安全知识，特种作业人员培训资料和题库等，为各类从业人员提供远程培训功能。

系统能够让化工园区管理委员会、安全生产监督管理部门实时掌握园区安全状况，尤其是园区内重大危险源、高危工艺、移动危险源的状况，实现重大事故的预测预警，应对突发事故时能够迅速为应急指挥人员提供应急辅助决策，更快捷有效地协调各个应急救援部门的工作，进而实现园区日常安全管理和事故风险管理，减少事故发生的概率和降低事故损失的严重程度。同时该系统还向政府相关职能部门开放，满足各部门实施对企业安全生产的监督工作。

系统的危险源与高危工艺实时监控与预警过程如图2所示，采用监控设备（如视频监控设备、压力传感器、温度传感器、可燃气体浓度传感器、有毒气体浓度传感器、液位探测器等）对园区内的重大危险源和高危工艺进行实时监控，监控信号通过分交换机以光纤输送至监控网络的核心交换机，核心交换机将各类信号输送至各服务器，各服务器均具有磁盘阵列，对监控数据进行实时保存。WebGIS服务器自动对监控数据进行处理显示，系统自动判断重大危险源和高危工艺的状态是否发生异常，如异常范围超过阈值则自动报警，并将报警信信分级自动上报至上位系统。

系统的事故应急辅助决策如图3所示，事故发生时，系统调用事故趋势预测子模块模拟预测事故发展趋势，具体过程为系统根据实时监控数据，自动调用事故模拟数据库、危险源或危险工艺的信息，在后台进行事故模拟、预测事故发展趋势，将预测结果以图文的形式显示在系统界面；根据事故严重情况和发展趋势，调用应急资源信息数据库、GIS信息数据库、最佳救援路径计算模块等生成应急救援预案、最佳救援路径、最佳人员疏散路径；将应急救援预案、最佳救援路径、最佳人员疏散路径等信息在应急指挥中心平台现场显示、移动GIS平台显示、并以短信等方式通知相关机构和人员。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (9)

1.基于GIS的化工园区风险管理信息系统，其特征在于，包括设置在化工园区管委会及企业的现场系统和设置在安监部门和消防部门的上位系统，现场系统与上位系统之间通过因特网或专用网连接，其中：

现场系统对化工园区内的重大危险源、高危工艺、移动危险源进行实时监控，对监控数据进行显示、分析和储存，并实时向上位系统上传安全监控信息；发生事故时，现场系统发出报警信息，并自动向上位系统发送报警信息以及现场事故监测信息；

上位系统根据现场系统上传的报警信息及安全监控信息进行安全状况动态分级以对园区的事故进行分级监管，根据园区重大危险源与高危工艺的信息对园区重大危险源和高危工艺进行重点监控，根据化工园区危险源的种类、数量进行事故模拟，分析事故后果并对应急资源进行评估；当园区发生事故时，上位系统根据现场事故监测信息和事故后果预测情况，启动相应的事故应急预案，调出事故企业详细信息，在GIS地图上显示出事故企业周边的应急救援资源和应急救援力量，并进行应急辅助决策。

2.根据权利要求1所述的基于GIS的化工园区风险管理信息系统，其特征在于：所述现场系统对化工园区的重大危险源进行实时监控，是采用视频监控设备、温度传感器、可燃气体浓度传感器、有毒气体浓度传感器、压力传感器、液位传感器将重大危险源的实时监控数据以有线或无线方式传输至GIS系统平台，再由GIS系统平台对采集到的监控数据进行显示、记录和分析，以实现对园区重大危险源的实时监控。

3.根据权利要求1所述的基于GIS的化工园区风险管理信息系统，其特征在于：所述现场系统对化工园区的高危工艺进行实时监控，是采用视频监控设备、温度传感器、可燃气体浓度传感器、有毒气体浓度传感器、压力传感器、液位传感器将园区内高危工艺实时监控数据以有线或无线方式传输至GIS系统平台，再由GIS系统平台对采集到的监控数据进行显示、记录和分析，以实现对园区高危工艺的实时监控。

4.根据权利要求1所述的基于GIS的化工园区风险管理信息系统，其特征在于：所述现场系统对化工园区的移动危险源进行实时监控，是采用视频监控、GPS定位技术将进入园区的危化品运输车辆、船舶的信息传输至GIS系统平台，再由GIS系统平台对采集到的信息进行显示、记录和分析，以实现对园区移动危险源的实时监控。

5.根据权利要求1所述的基于GIS的化工园区风险管理信息系统，其特征在于：所述现场系统向上位系统发送报警信息，是根据报警事故类型级别对警报信息采用分级并自动将报警信息以声光报警和无线信息等方式发送至上位系统。

6.根据权利要求1所述的基于GIS的化工园区风险管理信息系统，其特征在于：所述上位系统能够对整个园区及周边地区的应急救援资源信息进行分类查询和选取。

7.根据权利要求1所述的基于GIS的化工园区风险管理信息系统，其特征在于：所述事故后果预测，是根据现场监测数据，通过上位系统后台事故模拟数据库模拟事故影响范围和事故发展趋势。

8.根据权利要求1所述的基于GIS的化工园区风险管理信息系统，其特征在于：所述应急辅助决策，是根据事故后果预测结果，调用应急资源信息数据库、GIS信息数据库、最佳救援路径计算模块生成应急救援方案、最佳救援路径、最佳人员疏散路径，并将应急救援方案、最佳救援路径、最佳人员疏散路径在GIS系统平台显示。

9.根据权利要求1所述的基于GIS的化工园区风险管理信息系统，其特征在于：所述上位系统能够自动记录事故处理时系统上的所有操作、保存事故现场各类监控数据和影像资料，为事故调查收集资料，为恢复生产做准备。

Images