CN108665539A - 一种苯加氢装置氢气泄漏3d应急仿真模拟处置的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种苯加氢装置氢气泄漏3D应急仿真模拟处置的设计方法，属于危化品泄漏应急处置技术领域。本发明的步骤为：A、构建应急处置管理模块：任一角色按照苯加氢装置氢气泄漏应急演练预案中分配的指令任务，独立完成氢气泄漏的应急处置，系统对相关数据进行记录存储；B、构建评价管理模块：氢气泄漏处置仿真应急处置完成后，评价管理模块根据任务完成情况与已内置于系统的标准处理流程比对，对角色的处置情况自动给出客观评价，内容包括：处置步骤、装备使用、动作准确度、信息沟通及作业环境识别等。本发明提高了广大员工的应急预防处置能力，强化苯加氢装置氢气泄漏事故应急演习机制，降低了安全事故所带来的经济损失。
Description
技术领域
本发明涉及危化品泄漏应急处置技术领域，更具体地说，涉及一种苯加氢装置氢气泄漏3D应急仿真模拟处置的设计方法。
背景技术
苯加氢装置采用低温两段气相加氢环丁砜萃取工艺，生产系统内有氢气、煤气、苯气和硫化氢等有毒有害介质，其中氢气是易燃易爆，一旦从系统逸出，扩散的速度很快，并迅速与空气混合形成蔓延范围很广的爆炸性气体。苯加氢装置发生氢气泄漏进行快速、有效应急救援事关广大职工生命健康和切身利益，事关公司的持续发展。
为了加强基层职工现场事故的应急救援能力和效果，目前化工行业常规的氢气泄漏应急救援方式主要是通过应急演练来实现，这种方式能够一定程度的模拟氢气泄漏应急救援，与实际生产过程中遇到氢气泄漏应急救援有较大差距。通过构建苯加氢氢气泄漏场景，现场假想氢气泄漏点进行模拟应急救援，由于环境的设置，体验的局限，有许多重要的氢气泄漏控制处理措施不能令救援人员全面掌握，一旦氢气泄漏发生由于缺乏现场实际经验，往往应对失当，甚至可能发生误操作，进而可能造成更大的安全事故。同时现场演练需要消耗大量的人力、物力和财力，成本较高，实施的次数与规模也会受到限制。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种苯加氢装置氢气泄漏3D应急仿真模拟处置的设计方法，以开放式演习方式代替照本宣科式的表演性演习方式，以虚拟现实技术为基础建立苯加氢氢气泄漏灾害仿真场景，通过对氢气泄漏灾害数值模拟和人员行为数值模拟，在虚拟环境中模拟氢气泄漏灾害发生、发展的过程，以及在灾害中按照职能和任务的不同，模拟不同的角色，各角色相互合作，协同操作，完成所设定的任务；逼真的场景以及逼真的人物模型渲染技术，能够根据真实场景建立1：1的苯加氢氢气泄漏灾害场景，具体管线、设备的精细度可根据实际需求达到可操作的程度，同时支持场景中任意模型参数的修改，能够对任意模型绑定热区，根据热区绑定相应的触发操作；应急预案演练和考核工作的常态化，应用该系统可以反复进行演练和考核。通过多人配合演练氢气泄漏预案，熟悉氢气泄漏的处置方式，将氢气泄漏演练常态化。通过反复开展氢气泄漏应急预案演练，查找应急预案中存在的问题，进而完善应急预案，提高氢气泄漏应急预案的实用性和可操作性；以安全考核提高员工的应急预防处置能力，通过所有人员参加苯加氢氢气泄漏应急演练，考核参演人员的熟练程度、对氢气的各类知识和规章制度的熟悉程度，通过考核发现问题、改进问题，找到差距进行提升，最后达到双赢。
本发明可应用于国内不同的苯加氢装置工艺搭配，也可满足苯加氢各类用户的定制化需求。具有交互性、可视性、灵活性、安全性的苯加氢装置氢气泄漏三维应急仿真模拟处置的设计方法，通过系统反复多次的进行氢气泄漏三维应急仿真演练，积累应急演练的经验，找出应急体系中的弱点，强化苯加氢装置氢气泄漏应急救援演练机制。
2、技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种苯加氢装置氢气泄漏3D应急仿真模拟处置的设计方法，其步骤为：
A、构建应急处置管理模块：任一角色按照苯加氢装置氢气泄漏应急演练预案中分配的指令任务，独立完成氢气泄漏的应急处置，系统对相关数据进行记录存储；
B、构建评价管理模块：氢气泄漏处置仿真应急处置完成后，评价管理模块根据任务完成情况与已内置于系统的标准处理流程比对，对角色的处置情况自动给出客观评价，内容包括：处置步骤、装备使用、动作准确度、信息沟通及作业环境识别等。
进一步地，还包括C、构建角色管理模块：对苯加氢氢气泄漏事故应急处置过程设定多角色参加，实现多角色同时进行集成交互仿真演练，不同类型角色的行为控制通过Unity所支持的不同类型状态机以及Animator控制器实现，角色如：班长、中控人员、巡检人员、检修人员、消防员、医护人员等。
进一步地，还包括D、构建场景管理模块：对苯加氢主装置区域氢气泄漏场景按照1:1建立三维仿真模型，采用以Unity3D引擎为核心开发工具和编程语言相结合设计的一套3D应急演练操作系统，在Max3D、Maya等软件的基础上1:1还原苯加氢主装置区域真实场景，具体包括蒸发器、氢气管线、设备阀门、氢气介质、应急救援器材与消防器材等可视物品，模拟氢气泄漏事故发生及处置场景，并在系统内同步角色的动作与所对应的场景，氢气泄漏区域相关设备、工艺管线的精细度可根据实际需求达到可操作的程度。
进一步地，还包括E、构建评价管理模块：主要用于系统对苯加氢装置煤气泄漏参演人员任务完成情况进行评分，系统演练结束后会自动生成WORD格式的报告文档，包括所有煤气泄漏演练信息，每个角色的任务完成情况，评分情况等。
进一步地，还包括F、构建应急救援管理模块：基于Unity3D引擎为核心开发工具结合苯加氢装置氢气泄漏应急处置流程，实现平台化的苯加氢氢气泄漏应急演练方案配置，可以灵活的对氢气泄漏应急演练的各项任务、环节进行合理的配置等。
进一步地，可在时间与空间上发现氢气泄漏应急演练的缺陷，实现应急演练的自优化。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
1)本系统可以3D可视化：根据苯加氢装置真实场景1：1的建立氢气泄漏灾害场景和人物模型，具体管线、设备的精细度可根据实际需求达到可操作的程度，模拟真实的氢气泄漏、火灾、爆炸等粒子特效。
2)苯加氢氢气泄漏应急演练工作的常态化：通过多人配合演练氢气泄漏预案，熟悉氢气泄漏的处置方式，将氢气泄漏演练常态化。通过反复开展氢气泄漏应急预案演练，查找应急预案中存在的问题，进而完善应急预案，提高氢气泄漏应急预案的实用性和可操作性。
3)以安全考核提高员工的应急预防处置能力：通过所有人员参加氢气泄漏应急演练，考核参演人员的熟练程度、对氢气泄漏相关知识的熟悉程度。每个角色设定固定的任务和必答题。通过考核找出应急演练过程中的薄弱环节。
安全效益：在不影响正常生产秩序的情况下，通过电脑推演，接近真实。通过系统进行氢气泄漏应急仿真演练，不仅可以避免传统实地演练对正常的生产工作所造成的影响，更加重要的是能够反复多次的进行氢气泄漏仿真演练，提高广大员工的应急预防处置能力，强化苯加氢装置氢气泄漏事故应急演习机制，降低安全事故所带来的经济损失。
社会效益：利用先进科技手段，建立数字化、现代化的化工样板工厂，通过反复多次的三维仿真应急演练提高广大员工的应急预防处置能力，进一步规范企业安全生产行为，从而有效防范和遏制事故的发生，保障广大职工生命健康和切身利益。
附图说明
图1为本发明的苯加氢装置氢气泄漏3D应急仿真模拟处置过程流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述：
针对化工行业氢气泄漏事故频发现状，本发明提供了数字化氢气泄漏应急演练的解决方案，即利用三维仿真和虚拟现实技术建设苯加氢的数字化工厂模型，可以灵活的对苯加氢氢气泄漏应急演练的各项任务、环节进行合理的配置，实现氢气泄漏应急预案的演练和培训，将氢气泄漏预案演练和培训工作常态化。
实施例1
苯加氢装置氢气泄漏情况下的三维应急仿真处置
1)三维仿真演练客户端启动，选择“氢气泄漏应急演练”。仿真演练开始。
2)基于事故模拟和场景模块，画面中显示“有毒、可燃气体报警系统”界面出现“某一位置”出现氢气高高报警；
画面中显示DCS界面出现：氢压机氢气量400m3/h突然下降；
画面中显示DCS界面出现：加氢系统高压分离器顶部压力2.4Mpa(缓慢下降)；
3)角色选取：根据苯加氢生产现状进行角色设置，选取指挥长、班长、外操人员、内操人员、现场评议人员等。在虚拟场景中通过虚拟对讲通讯实现人机对话、指令的传送等。
4)仿真应急停工操作：基于角色模块、事故模拟和场景模块，外操人员获得系统真实模拟系统蒸发器重沸器附近发生氢气泄漏等信息；也获得指挥长、班长的指令(通过角色管理模块中人员调配)。
内操人员向分厂和调度汇报险情并请求启动相应应急预案，依次为广播疏散人群、拍下紧急停车按钮(加氢系统紧急停车按钮、放散系统紧急停车按钮及萃取系统紧急停车按钮)、控制各塔工艺参数；
外操人员进行紧急救援，依次为汇报风向、佩戴空气呼吸器、拉警戒线、打开附近消防水炮、向系统补N2进行置换、向泄漏处通N2蒸汽降温隔绝氧气、关闭泄漏处阀门、关闭氢气总阀门、关闭主装置围堰下水阀门、关闭事故水池外排阀门等操作；
5)基于应急停车操作和场景模块，在外操人员或内操人员完成全部救援动作后，画面中显示“有毒、可燃气体报警系统”界面“某一位置”出现氢气检测数值为0；
DCS界面出现：加氢系统高压分离器顶部压力0.4Mpa保持平稳；
场景模块四合一报警仪显示蒸发器重沸器附近检测氢气浓度显示为0；
场景模块声光报警仪显示停止报警；
该模块相关控制动作与动作之间以及动作与其他模块具有顺控关联。
如：内操人员拍下紧急停车按钮，外操人员依次向系统补N2进行置换、向泄漏处通N2蒸汽降温隔绝氧气、关闭泄漏处阀门后，场景模块四合一报警仪才能显示氢气泄漏值为0，同时场景模块声光报警器才能停止报警；
6)苯加氢装置氢气泄漏应急演练的评价。系统对氢气泄漏三维应急仿真演练参演人员任务完成情况依据指令发布次数和操作时长对应进行计次和计时，与系统已确定的基准处理方法和对应预设情景下的装置基准状态比对，以此评价指令准确性和动作准确性。自动生成WORD格式的报告文档，包括所有演练信息，每个角色的任务完成情况，评分情况等。
实施例2
苯加氢装置氢气泄漏情况下的三维应急仿真处置
1)三维仿真演练客户端启动，选择“氢气泄漏应急演练”。仿真演练开始。同实施例1
2)基于事故模拟和场景模块，画面中显示：同实施例1
3)角色选取：同实施例1
4)仿真应急停工操作：基于角色模块、事故模拟和场景模块，外操人员获得系统真实模拟系统蒸发器重沸器附近发生氢气泄漏等信息；也获得指挥长、班长的指令(通过角色管理模块中人员调配)。
内操人员向分厂和调度汇报险情并请求启动相应应急预案，依次为拍下紧急停车按钮(加氢系统紧急停车按钮、放散系统紧急停车按钮及萃取系统紧急停车按钮)、控制各塔工艺参数；遗漏广播疏散人群；
外操人员进行紧急救援，依次为汇报风向、佩戴空气呼吸器、拉警戒线、打开附近消防水炮、向系统补N2进行置换、向泄漏处通N2蒸汽降温隔绝氧气、关闭泄漏处阀门、关闭氢气总阀门、关闭主装置围堰下水阀门、关闭事故水池外排阀门等操作；
5)基于应急停车操作和场景模块，在外操人员或内操人员完成全部救援动作后，场景模块出现信息与实施例1不同的有：
场景模块蒸发器重沸器附近出现人员倒地；
6)苯加氢装置氢气泄漏应急演练的评价。该实施例的“任务完成情况得分”团队总得分低于实施例1，同时对内操人员的遗漏动作进行记录并得出各参演人员的个人成绩。
实施例3
苯加氢装置氢气泄漏并着火同时发生人员伤亡情况下的三维应急仿真处置
1)三维仿真演练客户端启动，选择“氢气泄漏应急演练”。仿真演练开始。同实施例1
2)基于事故模拟和场景模块，画面中显示：同实施例1
3)角色选取：同实施例1
4)仿真应急停工操作：基于角色模块、事故模拟和场景模块，外操人员获得系统真实模拟系统蒸发器重沸器附近发生氢气泄漏等信息；也获得指挥长、班长的指令(通过角色管理模块中人员调配)。
内操人员向分厂和调度汇报险情并请求启动相应应急预案，依次为请求120救援、广播疏散人群、拍下紧急停车按钮(加氢系统紧急停车按钮、放散系统紧急停车按钮及萃取系统紧急停车按钮)、控制各塔工艺参数；
外操人员进行紧急救援，依次为汇报风向、佩戴空气呼吸器、伤员抬至上风口、心肺复苏等待救援、拉警戒线、灭火毯灭火、向系统补N2进行置换、向泄漏处通N2蒸汽降温隔绝氧气、关闭泄漏处阀门、关闭氢气总阀门、关闭主装置围堰下水阀门、关闭事故水池外排阀门等操作；
5)基于应急停车操作和场景模块，在外操人员或内操人员完成全部救援动作后，画面中显示“有毒、可燃气体报警系统”界面蒸发器重沸器附近出现氢气检测数值为0；
DCS界面出现：加氢系统高压分离器顶部压力0.4Mpa保持平稳；
场景模块四合一报警仪显示蒸发器重沸器附近检测氢气浓度显示为0；
场景模块声光报警仪显示停止报警；
该模块相关控制动作与动作之间以及动作与其他模块具有顺控关联。
如：内操人员拍下紧急停车按钮，外操人员依次灭火毯灭火、向系统补N2进行置换、向泄漏处通N2蒸汽降温隔绝氧气、关闭泄漏处阀门后，场景模块四合一报警仪才能显示氢气泄漏值为0，同时场景模块声光报警器才能停止报警；
6)苯加氢装置氢气泄漏并着火同时发生人员伤亡应急演练的评价：同实施例1。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种苯加氢装置氢气泄漏3D应急仿真模拟处置的设计方法，其特征在于：其步骤为：
A、构建应急处置管理模块：任一角色按照苯加氢装置氢气泄漏应急演练预案中分配的指令任务，独立完成氢气泄漏的应急处置，系统对相关数据进行记录存储；
B、构建评价管理模块：氢气泄漏处置仿真应急处置完成后，评价管理模块根据任务完成情况与已内置于系统的标准处理流程比对，对角色的处置情况自动给出客观评价，内容包括：处置步骤、装备使用、动作准确度、信息沟通及作业环境识别等。
2.根据权利要求1所述的一种苯加氢装置氢气泄漏3D应急仿真模拟处置的设计方法，其特征在于：还包括C、构建角色管理模块：对苯加氢装置氢气泄漏事故应急处置过程设定多角色参加，实现多角色同时进行集成交互仿真演练，不同类型角色的行为控制通过Unity所支持的不同类型状态机以及Animator控制器实现，角色如：班长、中控人员、巡检人员、检修人员、消防员、医护人员等。
3.根据权利要求1或2所述的一种苯加氢装置氢气泄漏3D应急仿真模拟处置的设计方法，其特征在于：还包括D、构建场景管理模块：对苯加氢主装置区域氢气泄漏场景按照1:1建立三维仿真模型，采用以Unity3D引擎为核心开发工具和编程语言相结合设计的一套3D应急演练操作系统，在Max3D、Maya等软件的基础上1:1还原苯加氢主装置区域真实场景，具体包括蒸发器、氢气管线、设备阀门、氢气介质、应急救援器材与消防器材等可视物品，模拟氢气泄漏事故发生及处置场景，并在系统内同步角色的动作与所对应的场景，氢气泄漏区域相关设备、工艺管线的精细度可根据实际需求达到可操作的程度。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种苯加氢装置氢气泄漏3D应急仿真模拟处置的设计方法，其特征在于：还包括E、构建评价管理模块：主要用于系统对苯加氢装置煤气泄漏参演人员任务完成情况进行评分，系统演练结束后会自动生成WORD格式的报告文档，包括所有煤气泄漏演练信息，每个角色的任务完成情况，评分情况等。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种苯加氢装置氢气泄漏3D应急仿真模拟处置的设计方法，其特征在于：还包括F、构建应急救援管理模块：基于Unity3D引擎为核心开发工具结合苯加氢氢气泄漏应急处置流程，实现平台化的苯加氢氢气泄漏应急演练方案配置，可以灵活的对氢气泄漏应急演练的各项任务、环节进行合理的配置。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种苯加氢装置氢气泄漏3D应急仿真模拟处置的设计方法，其特征在于：可在时间与空间上发现氢气泄漏应急演练的缺陷，实现应急演练的自优化。
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