CN110001499A - 一种危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统及其运行工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统及其运行工艺。该系统包括侦测装置、车载网关、喷淋装置、车载终端、手持终端、报警装置和专家辅助决策平台；车载网关与侦测装置之间通过电缆连接；车载网关与车载终端和专家辅助决策平台之间通过无线通信方式实现数据交换；喷淋装置的水箱与喷头之间通过水管连接，水箱与车载网关的控制模块通过电缆连接。系统的侦测装置对现场进行泄漏侦测，将数据传输至车载网关和专家辅助决策平台，监测到泄漏后自动开启喷淋装置实施喷淋作业，同时专家辅助决策平台根据泄漏现场实际情况自动生成应急预案，并发送至手持终端。本发明控制智能、安全可靠。

Description

一种危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统及其 运行工艺

技术领域

本发明涉及一种智能侦测、报警及应急处置系统，尤其涉及一种危化品运输车辆在运输过程中发生危化品泄漏时的泄漏侦测、报警及应急处置的综合系统及其运行工艺。

背景技术

危化品的运输一直是安全监察的重点。近年来，随着我国公路建设的高速发展，各类危险化学品的物流采用汽车运输方式也逐年迅增。这些危化品运输车辆往往行驶于人口密集的城市公路，一旦发生泄漏事故将对事故区域的人民生命和财产安全构成严重的威胁。

危化品运输车辆发生危化品泄漏后，如何快速准确的侦测到泄漏气体浓度，分析出泄漏后果可能影响的范围，规划人员疏散路径，拟定应急预案和现场处置方案，指导现场人员的应急响应尤为重要。目前，对于危化品运输车泄漏侦测方面，虽然国内外已经有多家气体检测仪在市场上销售，但这些气体检测仪仅实现了气体浓度检测的单一功能，无法解决泄漏发生后事故现场数据的及时上报和预警，没有建立相应的应急管理平台与现场装置之间产生联动，无法对事故现场的应急处置提供指导。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统及其运行工艺，系统运行后自动对现场进行泄漏侦测，当泄漏气体浓度超阈值后自动开启喷淋装置，同时专家辅助决策平台根据泄漏现场实际情况提出应急预案，并自动发送至手持终端指导现场应急处理。本发明方法具有功能全面、控制智能、安全可靠的特点。

一种危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统，运行工艺如下：

1、通过布置于车辆的侦测装置，实时采集数据发送至车载网关。

2、车载网关对现场数据进行收集后分两路传输，一路通过有线或者无线通信传输至驾驶室的车载终端，实现侦测数据在车载终端的实时显示；一路通过无线通信传输至云服务器经过处理后发送至专家辅助决策平台。当危化品运输车辆出现超标泄漏时，车载网关能自动声光报警并开启喷淋装置，对泄漏部位持续喷射水雾，降低次生事故发生概率。

3、专家辅助决策平台调取基础数据模块和监测数据模块中的数据，通过事故后果模拟子模块在GIS地图上预测泄漏扩散后果和爆炸后果，智能预测事故影响范围；同时应急处置子模块根据事故影响范围，规划人员疏散路径，结合介质及车辆信息自动生成应急预案；专家辅助决策平台将应急预案（含事故影响范围预测图，人员疏散路径规划图）通过无线方式发送至手持终端，指导现场人员应急处置。

4、最后平台中的大数据挖掘分析模块通过分析设备失效的早期预警要素，建立设备失效的综合评价方法，为今后危化品车辆的安全运行预警提供支持。

一种危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统，包括侦测装置、车载网关、喷淋装置、车载终端、手持终端、报警装置和专家辅助决策平台。

车载网关与侦测装置之间通过电缆连接，实现有线数据通信传输；车载网关与车载终端和专家辅助决策平台之间通过无线通信方式实现数据交换；

喷淋装置的水箱与车载网关的控制模块通过电缆连接；

所述侦测装置包含气体浓度变送器、摄像头、温度变送器、风速风向变送器和BDS/GPS；

所述车载网关包括数据接收发送模块、数据处理模块、通信模块和控制模块；

所述喷淋装置包括水箱、水管、喷头和手动开关；

所述车载终端为驾驶室安装的防爆显示器；

所述手持终端为防爆手机；

所述报警装置为声光报警器，集成于车载网关内；

所述专家辅助决策平台为远程服务器。

优选地，侦测装置的气体浓度变送器数量是一个以上，分别安装于容器罐体前、中、后三部位以及操作箱内。摄像头分别安装于运输车头两侧，向车尾方向拍摄。温度变送器安装于操作箱内。风速风向变送器安装于运输车头顶部。BDS/GPS安装在车载网关内。

优选地，喷淋装置的水箱安装于危化品运输车辆后挡泥板上方，喷头安装于危化品运输车操作箱内，水箱与喷头之间通过水管和防爆水泵连接，水箱与车载网关的控制模块通过防爆电缆连接。

优选地，专家辅助决策平台包含基础数据模块、监测数据模块、事故模拟及应急处置模块、大数据挖掘分析模块。

基础数据模块包含使用单位基本信息、危化品车辆基本信息，危险介质理化性质信息、传感器信息、车辆维修维保及事故信息。

监测数据模块需能在平台界面上显示GIS地图信息，罐车实时位置信息，应急物资储备信息，现场气体侦测数据信息、报警信息。报警信息包括驾驶员主动报警、气体（液体）超标报警、水幕开闭状态报警，并能够主动发送到手持终端提示驾驶员。

事故模拟及应急处置模块分为事故后果模拟子模块和应急处置子模块。

事故后果模拟子模块又分为泄漏扩散后果预测和爆炸后果预测。泄漏扩散包含两个预测模型，一是基于高斯的连续泄漏扩散基本模型，二是基于现场采集数据实时修正的改进模型。改进模型通过多个气体浓度变送器、温度变送器、风速风向变送器得到的浓度数据，修正了基本模型中泄漏源的预估信息，有效提高了预测精度，对现场应急救援更具指导意义。爆炸模型基于TNT当量模型。以上结果能够在GIS地图上显示泄漏和爆炸的影响范围和程度，并发送给手持终端。

应急处置模块内置各类介质和设备的专家应急预案。决策时，专家辅助决策平台可以建立应急预案与危化品介质、设备种类的对应关系，当现场危化品车辆发生事故以后，能够根据现场地理环境、风速风向在GIS地图上规划人员疏散路径，通过提取运载介质和设备的专家应急预案，自动拟定现场应急预案，并发送给手持终端指导现场应急处置。

大数据挖掘分析模块可基于大量危化品车辆的历史运行数据，采用数据挖掘方法发现设备失效的早期预警要素，建立设备失效综合评价方法，为危化品车辆运行预警提供支持。

本发明的优点是：

1、功能全面。系统融合了危化品运输车发生泄漏后侦测、报警、喷淋、现场数据实时上传和应急处置功能，功能全面；

2、安全可靠。车载网关和侦测装置之间采用有线通信，保证了现场数据的稳定传输。整套系统进行防爆处理，保证系统在恶劣的环境下仍能够正常工作；

3、控制智能。系统运行后自动对现场进行泄漏侦测，发生泄漏后自动开启喷淋装置实施喷淋作业，专家辅助决策平台根据泄漏现场实际情况提出应急处置预案，并自动将预案发送至手持终端指导现场应急处理。

附图说明

图1是一种危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统工作原理图；

图2是一种危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统结构示意图；

图3是一种危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统侦测装置布置俯视图；

图4是专家辅助决策平台运行流程图。

其中，1、危化品运输车辆，2、车载终端，3、风速风向变送器，4、摄像头，5、罐体，6、气体变送器，7、操作箱，8、温度变送器，9、喷头，10、水管，11、易泄漏部位，12、水箱，13、手动开关，14、车载网关，15、声光报警器，16、防爆电缆，17、专家辅助决策平台，18、移动通信基站，19、手持终端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例1

危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统，如图2和图3所示。包括侦测装置、车载网关14、喷淋装置、车载终端2、手持终端19、报警装置15和专家辅助决策平台17。

侦测装置包括摄像头4、气体变送器6、温度变送器8和风速风向变送器3。风速风向变送器3安装于运输车头顶部，温度变送器8安装于操作箱7内，2个摄像头分别安装于运输车头两侧，且向车尾方向拍摄。系统共设置7个气体变送器6，其中6个分三组分别安装于LNG罐体5前、中、后三部位，安装高度位于罐体中间位置，1个变送器安装于操作箱7内，当危化品气体介质密度高于空气密度时，变送器设在罐体5下部，反之在上部。

车载网关14包括数据接收和发送模块、数据处理模块、通信模块和控制模块。车载网关14与侦测装置之间通过防爆电缆16连接。车载网关14与车载终端2和专家辅助决策平台17之间通过无线通信方式实现数据交换。

喷淋装置包括水箱12、水管10、喷头9和手动开关13。喷淋装置的水箱12安装于危化品运输车辆后挡泥板上方，喷头9安装于危化品运输车操作箱7内，手动开关13设置于车载网关14上，水箱12与喷头9之间通过水管10连接，水箱12与车载网关14的控制模块通过防爆电缆16连接。水箱12大小需根据车辆整备质量选择，为保证后续救援有充足的时间，喷淋雾化用水需满足30分钟喷淋时间。当危化品运输车辆出现泄漏时，车载网关14能自动声光报警并开启喷淋，对泄漏部位11持续喷射水雾。处于安全性考虑，喷淋装置的手动开关13设置于车载网关14内，现场人员可直接在车载网关14或驾驶室的车载终端2手动控制。

车载终端2为固定安装于危化品运输车辆驾驶室内的防爆显示器。手持终端19为防爆手机，由现场操作人员随身携带。报警装置为声光报警器15，设置于车载网关14内与车载网关14融为一体。

一种危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统，工作原理图如图1所示。系统通过布置于车辆的侦测装置，实时采集数据发送至车载网关。车载网关14对现场数据进行收集后分两路传输，一路通过有线或者无线通信传输至驾驶室的车载终端2，实现侦测数据在车载终端2的实时显示；一路通过无线通信传输至云服务器经过处理后发送至应急处置专家辅助决策平台（下称专家辅助决策平台17）。当危化品运输车辆出现超标泄漏时，车载网关14能自动声光报警并开启喷淋装置，对泄漏部位持续喷射水雾，降低次生灾害发生概率。同时，专家辅助决策平台17中的决策系统能够根据现场采集到的数据进行智能分析，预测危化品泄漏和爆炸事故的影响后果范围，规划人员疏散路径，及时拟定现场应急处置方案，通过无线通信发送至手持终端19指导现场应急处置。

即，系统的工作原理包括泄漏侦测和应急处置：

（1）泄漏侦测过程

布置于危化品运输车辆固定位置的气体变送器6、温度变送器8和风速风向变送器3实时采集环境中危险气体的浓度、环境温度以及采集点风速、风向等现场数据信息。设置于危化品运输车驾驶室两侧的摄像头4实时采集车辆两侧的实时视频和图像信息。现场采集的气体浓度、温度、风速、风向和图像视频信息通过防爆电缆16实时传送至车载网关14。车载网关14接收到数据后，对数据进行汇总集成，通过移动通信基站18以无线传输方式将现场数据信息发送至专家辅助决策平台17和车载终端2，专家辅助决策平台17和车辆驾驶人员都能实时查看车辆运行过程中的现场信息。车载网关14在接收侦测装置现场采集数据的同时，将现场采集到的危险气体浓度数据与设定阈值进行比较，如果浓度数据大于设定阈值则认为该数据来源的传感器部位危化品运输车辆发生了泄漏，系统将启动发生泄漏的应急处置程序；如果浓度数据小于设定阈值，则认为危化品运输车辆安全，侦测装置继续保持监控。

（2）应急处置过程

侦测装置监测到危化品发生泄漏后，车载网关14自动启动应急处置，包括开启声光报警和开启喷淋作业。喷淋装置开启后，设置于操作箱7内的喷头9向泄漏发生部位11持续喷射水雾对泄漏气体进行稀释，喷射持续时间不低于30分钟。喷淋装置除可通过车载网关14自动控制之外，还可以通过现场人员操作手动开关13控制其开启和关闭，也可以通过车载终端2和手持终端19手动控制喷淋装置的开启和关闭。

专家辅助决策平台17搭建了事故模拟模块和应急处置模块，并建立应急预案和介质、预案和模型的对应关系。侦测过程中，车载网关14通过数据比对，判定传感器周围气体浓度超标后，专家辅助决策平台17调取基础数据模块和监测数据模块中的数据，通过事故后果模拟子模块在GIS地图上预测泄漏扩散后果和爆炸后果，智能预测事故影响范围；同时应急处置子模块根据事故影响范围，规划人员疏散路径，结合介质及车辆信息自动生成应急预案；专家辅助决策平台17将应急预案（含事故影响范围预测图，人员疏散路径规划图）通过无线方式发送至手持终端，指导现场人员应急处置。最后平台中的大数据挖掘分析模块通过分析设备失效的早期预警要素，建立设备失效的综合评价方法，为今后危化品车辆的安全运行预警提供支持。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的方法，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统，其特征在于，包括侦测装置、车载网关、喷淋装置、车载终端、手持终端、报警装置和专家辅助决策平台；

其中，车载网关与侦测装置之间通过电缆连接；车载网关与车载终端以及专家辅助决策平台之间通过有线或者无线通信方式实现数据交换；

所述喷淋装置包括水箱、水管、喷头和手动开关；

喷淋装置的水箱与喷头之间通过水管连接，水箱与车载网关的控制模块通过电缆连接，喷淋装置的开关的同时设置在车载终端和车载网关。

2.权利要求1所述的危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统，其特征在于，所述侦测装置包含气体浓度变送器、摄像头、温度变送器、风速风向变送器和BDS/GPS；

所述车载网关包括数据接收/发送模块、数据处理模块、通信模块和控制模块；

所述车载终端为驾驶室安装的防爆显示器；

所述手持终端为防爆手机；

所述报警装置为声光报警器，集成于车载网关内；

所述专家辅助决策平台为远程服务器。

3.权利要求2所述的危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统，其特征在于，侦测装置的气体浓度变送器数量是一个以上，分别安装于容器罐体前、中、后三部位以及操作箱内；

摄像头分别安装于运输车头两侧，向车尾方向拍摄；

温度变送器安装于操作箱内；

风速风向变送器安装于运输车头顶部；BDS/GPS安装在车载网关内。

4.权利要求2所述的危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统，其特征在于，喷淋装置的水箱安装于危化品运输车辆后挡泥板上方，喷头安装于危化品运输车操作箱内。

5.权利要求2所述的危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统，其特征在于，专家辅助决策平台包含基础数据模块、监测数据模块、事故模拟及应急处置模块和大数据挖掘分析模块；

其中，基础数据模块包含使用单位基本信息、危化品车辆基本信息、危险介质理化性质信息、传感器信息、车辆维修维保及事故信息；

监测数据模块能在平台界面上显示GIS地图信息、罐车实时位置信息、应急物资储备信息、现场气体侦测数据信息和报警信息；其中，报警信息包括驾驶员主动报警、气体或者液体超标报警和水幕开闭状态报警；

事故模拟及应急处置模块分为事故后果模拟子模块和应急处置子模块；

应急处置子模块内置不同介质和设备的专家应急预案；

大数据挖掘模块基于大量危化品车辆的历史运行数据，采用数据训练方法发现设备失效的早期预警要素，建立设备失效综合评价方法，为危化品车辆运行预警提供支持。

6.权利要求5所述的危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统，其特征在于，所述的事故后果模拟子模块分为泄漏扩散后果预测和爆炸后果预测；

泄漏扩散后果包含两个预测模型，一是基于高斯的连续泄漏扩散基本模型，二是基于现场采集数据实时修正的改进模型；

改进模型通过多个气体浓度变送器、温度变送器、风速风向变送器得到的浓度数据，修正基本模型中泄漏源的预估信息。

7.权利要求1所述的危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统的运行工艺，其特征在于，步骤如下：

步骤一、系统通过布置于车辆的侦测装置，实时采集数据发送至车载网关；

步骤二、车载网关对现场数据进行收集后分两路传输，一路通过有线或者无线通信传输至驾驶室的车载终端，实现侦测数据在车载终端的实时显示；一路通过无线通信传输至云服务器经过处理后发送至应急处置专家辅助决策平台；

步骤三、当危化品运输车辆出现泄漏时，现场侦测装置自动判断危险气体浓度有无超过报警阈值，浓度超标后车载网关自动声光报警并开启喷淋，对泄漏部位持续喷射水雾，降低次生事故发生概率；专家辅助决策平台调取基础数据模块和监测数据模块中的数据，通过事故后果模拟子模块在GIS地图上预测泄漏扩散后果和爆炸后果，智能预测事故影响范围；同时应急处置子模块根据事故影响范围，规划人员疏散路径，结合介质及车辆信息自动生成应急预案；专家辅助决策平台将应急预案通过无线方式发送至手持终端，指导现场人员应急处置；

步骤三、平台中的大数据挖掘分析模块通过分析设备失效的早期预警要素，建立设备失效的综合评价方法，为今后危化品车辆的安全运行预警提供支持。

8.权利要求7所述的危化品运输车辆泄漏侦测及应急处置智能决策系统的运行工艺，其特征在于，所述专家辅助决策平台的应急案包含事故影响范围预测图以及人员疏散路径规划图。