CN110223477B - 一种实验室火灾爆炸预警方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
一种实验室火灾爆炸预警方法及其系统，该方法包括步骤：采集危险因素核心数据上传到运营控制中心；将危险因素分成五大类核心数据并赋值构建核心数据矢量图；根据核心数据“人”对其他核心数据的影响程度构建影响系数矢量图；根据影响系数矢量图与核心数据矢量图形成指纹图谱并判断出环境所处安全等级；根据环境所处安全等级发出安全警示系统，该系统包括安情采集系统、危情传达与识别系统、危情隔离系统、运营控制中心及智能终端，运营控制中心根据安情采集系统采集的数据进行分析、处理后将应对措施传送至危情传达与识别系统、危情隔离系统，并向智能终端发出安全警示信号。本发明相较于现有的通风智能化管理，还能将其他安全因素关联起来起到即时预警作用。
Description
技术领域
本发明涉及火灾爆炸预警技术领域，尤其涉及一种实验室火灾爆炸预警方法及其系统。
背景技术
实验室安全一直是各国政府高度重视的课题，尤其在中国，近些年随着各大高校、科研机构的火灾、爆炸事故频发，集中暴露出我国实验室普遍存在重大安全隐患。当前我国实验室存在的安全隐患主要表现以下几个方面：
(1)通风设备老旧，缺少维护与实时监测，导致通风不达标甚至没有通风，结果实验室产生的危险气体及危险粉尘得不到及时排放，不仅影响实验人员健康，还容易发生安全事故；
(2)实验室电路系统设置不专业及老化，缺少专业维护及实时监测，导致超负荷、漏电触电、火灾时有发生，既危害仪器设备同时也危及人身安全；
(3)实验室危险化学品存放管理混乱，易燃、易爆化学品存放不规范，使用得不到实时监管，安全防护意识依然薄弱，因危化品产生的事故最为频繁，包括但不限于环境污染、设备腐蚀、人员侵害、爆炸、火灾等；
(4)实验室仪器管理维护不当，没有形成常态化维护制度，长期的“重采购、轻运维”现象依然严重，导致大量仪器带病工作，特别是高温、高压等危险级别高的仪器，容易引起爆炸和火灾，例如分析实验室常用的微波消解仪，容易产生爆炸；
(5)实验室人员培训没有形成体系，特别是实验室安全培训在国内依然处于起始阶段、不规范阶段，大量的实验室根本就没有安全培训，安全防范与管理意识差，尤其对实验室新手特别是学生，缺乏必要的、基础的实验室安全培训，导致仪器操作不当、危化品使用不当、实验设计存隐患、最终产生事故的案例中很多都有新手的存在，典型的案例是2018年12月北京交通大学3名学生因设计不当造成实验中发生爆炸当场死亡的惨剧。
上述的五个方面因素已构成我国实验室安全的严重威胁，科研人员工作环境存在重大挑战，从国家长远战略出发，改善实验室工作环境、提供最基本的安全工作空间，已刻不容缓。
针对上述存在的安全隐患，目前行业提供的解决方案主要是从通风上来解决，出现了众多所谓的“智慧实验室管理系统”，侧重于通风的智能化管理，在通风的在线精准监控方面提供了出色的解决方案，可以精确到每个实验室、每个通风口的风速、风量的调控和实时监测而防范安全事故的发生。但是现有方案并未将通风与实验室其他安全因素关联起来，因此即使出现危险状况，现有技术并不能起到即时预警和防范作用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所解决的技术问题是现有技术如何结合实验室其他安全因素防范火灾爆炸事故的发生。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种实验室火灾爆炸预警方法，包括以下具体步骤：
(一)数据采集系统采集实验室的危险因素核心数据并上传到运营控制中心；
(二)运营控制中心将采集的危险因素分成五大类核心数据并赋值计分构建核心数据矢量图，具体分步骤如下：
(1)将危险因素按照属性分为“空”、“电”、“化”、“仪”、“人”五大类核心数据，其中：
所述“空”指室内空气状态，包括室内易燃易爆气体浓度、室内温度、室内湿度、粉尘浓度；通过在线气体传感器监测室内易燃易爆气体浓度、通过在线温度传感器监测室内温度、通过在线湿度传感器监测室内湿度、通过在线尘埃粒子传感器监测粉尘浓度；
所述“电”指实验室各种用电设备及线路，包括电流负荷点分布及其温度，通过仪器猫在线电流监测装置监测电流状况，通过在线温度传感器监测插座、线路温度变化情况；
所述“化”指实验室中的危化品，包括试剂柜及危险化学品柜中的试剂及气瓶柜中的危险气体，通过在线温度传感器、在线气体传感器、网络摄像头和试剂耗品管理系统来实时监测柜中的环境和存放领用情况；
所述“仪”指有火灾、爆炸潜在可能的仪器，包括热源性仪器和危险仪器，所述热源性仪器是指直接用于加热或者温控的设备，包括开放式的热源设备和封闭式热源设备，其中所述开放式的热源设备在失去监控的情况下容易因开放加热过度产生干烧、溢出、过温情况引起火灾，所述封闭式热源设备容易在仪器老化的情况下，温控系统故障导致加热过度引发火灾；所述危险仪器是接直接产生危险因素的仪器，包括直接产生氢气的气体发生器，其在连接故障的情况下极易发生气体泄漏；
所述“人”包括安全考核或专业考核不过关、陌生人闯入，对“空”、“电”、“化”、“仪”四大核心数据产生影响，可增加或降低低核心数据数值，具体影响指标包括专业背景、仪器操作、同类实验室工作年限、当日实验室工作时长、实验室工作所处时间段、当日实验室进出次数、当日身体状态、本实验室考核成绩、过往事故记录及实验室进入总人数；
(2)对危险因素赋值并计算分值，构建危险因素影响系数矢量图；
“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的矢量其包含的影响因子不同，所以最大矢量数值不同，每个影响因子代表一个安全点，每一个安全点都有可能导致最终的火灾或爆炸，必须得到及时有效的监控；核心数据中每个因子分值10分，报警即产生10分；核心数据没有上限，因子越多分值就可能越高，每个用户单位可以根据自己单位的实际情况选择影响因子；
“人”对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数最大值为100分，为单个核心数据的最大值即该超标预警或安全事故产生完全由人影响的，最小值为零；其中，考核未通过、陌生闯入，影响系数瞬间达到最大值100分，并发出警示；
将四个核数形成的四维矢量图用于计算四个方向的核心数据矢量，每个矢量之间的角度相同，即矢量间互为垂直，每个核数中的具体项目称为因子，某个核数的因子数量越大其矢量越大，四维矢量图可以整体反应影响实验室安全的构成要素，且形象直观，便于判断；
(三)运营控制中心根据“人”对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数构建影响系数矢量图，具体分步骤如下：
(1)将“人”对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数赋值计分，具体过程如下：
“人"对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数分为通用系数和对应系数，所述通用系数指的是该影响系数若产生则对每个核心数据都产生矢量，所述对应系数指系数产生时只对对应的核心数据产生矢量，分值产生标准如下：
通用系数：同类实验室满3年工作经验，低于加10分；当日实验室工作时长小于等于8小时，高于加10分；实验室所处时间段为非下半夜即0点-6点，下半夜加10分；当日门禁记录进出次数小于等于10次，大于加10分；当日身体发烧加10分；实验室进入总人数密度超过10人/百平米加10分；有事故经历的加10分，无论几人所有影响因子直接加10分；
对应系数：物理、电子、精密仪器即机械、化学分别对应气、电、仪、化四核心数据，不对应的加10分；熟悉10种以上仪器，低于加10分；本实验室考核对应科目扣分超3分的相应核心数据加10分；
每个单项加分总和除以人数为该单项最后加分；
对实验室安全评价系数计算公式如下：
物环安全危害系数W＝(W1+W3)(W2+W4)/10(N1-3+N2-4)；
实验人员安全危害系数R＝(R1+R3)(R2+R4)/(W1+W3)(W2+W4)；
则实验室安全危害系数S＝W+R；
上述式中，W为物环安全危害系数，R为实验人员安全危害系数，W1为核心数据“空”的值，W2为核心数据“电”的值，W3为核心数据“仪”的值，W4为核心数据“化”的值，N1-3为“空”核心数据与“仪”核心数据因子总数，N2-4为“电”核心数据与“化”核心数据因子总数，R1为“人”X“空”系数，R2为“人”X“电”系数，R3为“人”X“仪”系数，R4为“人”X“化”系数；
(3)构建(2)“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据相对于“人”的核心数据的影响系数四维矢量图，具体过程如下：
根据“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据形成的的四维矢量图用于计算四个方向的核心数据矢量，每个矢量之间的角度相同，即矢量间互为垂直，每个核心数据中的具体项目称为因子，某个核心数据的因子数量越大其矢量越大，四维矢量图可以整体反应影响实验室安全的构成要素且形象直观，便于判断，在“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的中心，向着核心数据的方向即“人"对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数构成一个新的四维核心数据矢量图；
在四核数的中心，向着核数的方向，由人对四核数的影响系数构成一个新的四维矢量图，该四维图直观的反应人对于这四个核心安全数值的影响；
(四)运营控制中心根据影响系数矢量图与核心数据矢量图共同形成指纹图谱并判断出实验室环境所处安全等级；
指纹图谱可直观反映实验室的安全全貌，数据实时监测收集，指纹图谱每天形成一次，每月或每季度形成的叠加图谱用于分析实验室的安全走向和潜在的风险；
(五)由运营控制中心根据实验室环境所处安全等级向智能终端发出安全警示。
为解决上述技术问题，本发明提供的另一个技术方案是一种实验室火灾爆炸预警系统，包括安情采集系统、危情传达与识别系统、危情隔离系统、运营控制中心及智能终端，所述安情采集系统、危情传达与识别系统、危情隔离系统分别通过网络向所述运营控制中心传递数据及接收命令，所述运营控制中心通过网络对所述智能终端传递和接收信号，所述运营控制中心包括可进行数据交互的服务器及策略中心，所述智能终端包括电脑和移动设备，所述运营控制中心根据所述安情采集系统采集来的数据进行分析、处理后将应对措施传送至所述危情传达与识别系统、危情隔离系统，并向所述智能终端发出安全警示信号。
所述安情采集系统通过采集装置对影响实验室安全的因素进行数据采集，并将采集的数据通过网络传输至所述运营控制中心；所述采集装置包括设置在实验室的气体传感器、温度传感器、湿度传感器、尘埃粒子传感器；所述气体传感器包括氢气传感器、乙炔传感器、甲烷传感器；
所述危情传达与识别系统接收来自所述运营控制中心传来的危情信息；所述危情传达与识别系统包括设在实验室的安装危情识别装置，用于直观快捷展示实验室的安全等级及便于实验室现场工作人员即时掌握实验室安全状况；
所述危情隔离系统包括危情隔离装置接收来自所述运营控制中心的控制命令信号对危险因素采取控制动作，所述危情隔离装置包括智能气路阀、智能电源控制器、智能门禁；
所述危险因素包括室内易燃易爆气体浓度、室内温度、室内湿度、粉尘浓度、热源分布及温度、电流负荷点分布及其温度、危险仪器、试剂柜、气瓶柜及人为因素；
进一步，所述易燃易爆气体包括氢气、甲烷、乙炔，所述热源分布及温度包括开放式热源及封闭式热源，所述电流负荷点分布及其温度包括插座及各类用电仪器，所述危险仪器包括易燃易爆气体的仪器、高温高压仪器、激光发射仪器、危化品生产和使用仪器，所述试剂柜包括危险化学品柜，所述气瓶柜包括易燃易爆气瓶柜，所述人为因素包括安全考核或专业考核不过关、陌生人闯入；
再进一步，所述开放式热源包括电加热炉、接种针灭菌器；所述封闭式热源包括培养箱、气相色谱仪，所述易燃易爆气体的仪器包括氢气发生器，所述高温高压仪器包括微波消解仪、高压灭菌锅，所述危化品生产和使用仪器包括反应釜；
所述运营控制中心包括可进行数据交互的服务器和策略中心，负责对所述安情采集系统传来的安情数据进行存储、精准筛选、汇总、分析、计算；其中，所述服务器用于存储安情数据，所述策略中心要用于完成对安情数据进行精准筛选、汇总、分析、计算策略；
所述智能终端向所述运营控制中心发出控制命令并接收来自所述运营控制中心的警示信号。
与现有技术相比，本发明相较于现有技术的通风智能化管理，还能将其他安全因素关联起来起到即时预警和防范作用。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为实验室危险因素影响系数矢量图；
图3为“空”、“电”、“化”、“仪”矢量示意图；
图4为实验室安全指纹图谱2周叠加示意图；
图5为人对四核数的影响系数矢量示意图；
图6为本发明系统结构示意图；
图7为安情采集系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但不是对本发明的限定。
图1示出了本发明方法流程，一种实验室火灾爆炸预警方法，包括以下具体步骤：
(一)数据采集系统采集实验室的危险因素核心数据并上传到运营控制中心；
(二)运营控制中心将采集的危险因素分成五大类核心数据并赋值计分构建核心数据矢量图，如图2所示，其中中心圆点代表“人”的坐标位置，影响系数矢量与核数矢量均不显示，只显示矢量各矢量构建的四维矢量图，带三角号线段构建的四边形表示影响系数矢量图，不带三角号的线段构建的四边形表示核数矢量图，具体分步骤如下：
(1)将危险因素按照属性分为“空”、“电”、“化”、“仪”、“人”五大类核心数据，其中：
所述“空”指室内空气状态，包括室内易燃易爆气体浓度、室内温度、室内湿度、粉尘浓度；通过在线气体传感器监测室内易燃易爆气体浓度、通过在线温度传感器监测室内温度、通过在线湿度传感器监测室内湿度、通过在线尘埃粒子传感器监测粉尘浓度；
所述“电”指实验室各种用电设备及线路，包括电流负荷点分布及其温度，通过仪器猫在线电流监测装置监测电流状况，通过在线温度传感器监测插座、线路温度变化情况；
所述“化”指实验室中的危化品，包括试剂柜及危险化学品柜中的试剂及气瓶柜中的危险气体，通过在线温度传感器、在线气体传感器、网络摄像头和试剂耗品管理系统来实时监测柜中的环境和存放领用情况；
所述“仪”指有火灾、爆炸潜在可能的仪器，包括热源性仪器和危险仪器，所述热源性仪器是指直接用于加热或者温控的设备，包括开放式的热源设备和封闭式热源设备，其中所述开放式的热源设备在失去监控的情况下容易因开放加热过度产生干烧、溢出、过温情况引起火灾，所述封闭式热源设备容易在仪器老化的情况下，温控系统故障导致加热过度引发火灾；所述危险仪器是接直接产生危险因素的仪器，包括直接产生氢气的气体发生器，其在连接故障的情况下极易发生气体泄漏；
所述“人”包括安全考核或专业考核不过关、陌生人闯入，对“空”、“电”、“化”、“仪”四大核心数据产生影响，可增加或降低低核心数据数值，具体影响指标包括专业背景、仪器操作、同类实验室工作年限、当日实验室工作时长、实验室工作所处时间段、当日实验室进出次数、当日身体状态、本实验室考核成绩、过往事故记录及实验室进入总人数；
(2)对危险因素赋值并计算分值，构建危险因素影响系数矢量图；
“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的矢量其包含的影响因子不同，所以最大矢量数值不同，每个影响因子代表一个安全点，每一个安全点都有可能导致最终的火灾或爆炸，所以必须得到及时有效的监控；核心数据中每个因子分值10分，报警即产生10分；
“人”对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数最大值为100分，为单个核心数据的最大值即该超标预警或安全事故产生完全由人影响的，最小值为零；其中，考核未通过、陌生闯入，影响系数瞬间达到最大值100分，并发出警示；
将四个核数形成的四维矢量图用于计算四个方向的核心数据矢量，每个矢量之间的角度相同，即矢量间互为垂直，如图3所示，图中，“仪”值为20，“电”值为30，“空”值为80，“化”值为50；
每个核数中的具体项目称为因子，某个核数的因子数量越大其矢量越大，四维矢量图可以整体反应影响实验室安全的构成要素，且形象直观，便于判断；
(三)运营控制中心根据“人”对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数构建影响系数矢量图，如图3所示，具体分步骤如下：
(1)将“人”对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数赋值计分；
“人”对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数分为通用系数和对应系数，所述通用系数指的是该影响系数若产生则对每个核心数据都产生矢量，所述对应系数指系数产生时只对对应的核心数据产生矢量，具体分值产生标准如下：
通用系数：同类实验室满3年工作经验，低于加10分；当日实验室工作时长小于等于8小时，高于加10分；实验室所处时间段为非下半夜即0点-6点，下半夜加10分；当日门禁记录进出次数小于等于10次，大于加10分；当日身体发烧加10分；实验室进入总人数密度超过10人/百平米加10分；有事故经历的加10分，无论几人所有影响因子直接加10分；
对应系数：物理、电子、精密仪器即机械、化学分别对应气、电、仪、化四核心数据，不对应的加10分；熟悉10种以上仪器，低于加10分；本实验室考核对应科目扣分超3分的相应核心数据加10分；
每个单项加分总和除以人数为该单项最后加分；
对实验室安全评价系数计算公式如下：
物环安全危害系数W＝(W1+W3)(W2+W4)/10(N1-3+N2-4)；
实验人员安全危害系数R＝(R1+R3)(R2+R4)/(W1+W3)(W2+W4)
则实验室安全危害系数S＝W+R
上述式中，W为物环安全危害系数，R为实验人员安全危害系数，W1为核心数据“空”的值，W2为核心数据“电”的值，W3为核心数据“仪”的值，W4为核心数据“化”的值，N1-3为“空”核心数据与“仪”核心数据因子总数，N2-4为“电”核心数据与“化”核心数据因子总数，R1为“人”X“空”系数，R2为“人”X“电”系数，R3为“人”X“仪”系数，R4为“人”X“化”系数；
实施例：
某高校化工实验楼，空核数因子共计40个，电核数因子共计100个，仪核数因子共计65个，化核数因子共计37个，如下表1：
表中的超标阈值可由学校根据实际情况设置，用于风险提示，超过阈值会显示超标，若实际指标超过有关标准的安全数值，会自动启动隔离系统。
根据公式：物环安全危害系数W＝(W1+W3)(W2+W4)/10(N1-3+N2-4)；
实验人员安全危害系数R＝(R1+R3)(R2+R4)/(W1+W3)(W2+W4)；则实验室安全危害系数S＝W+R。
可得出该化工实验室的物环安全危害系数W＝0.08；实验人员安全危害系数R＝0.26实验室安全危害系数S＝0.34。
结合本实验楼长期积累的数据显示，当天危害系数相对较低，原因在于近期刚完成电路系统的改造和仪器设备的维护，对于电核数和仪核数的降低起到明显作用，但空核数有待降低，提示需加强排风和检查实验室气体泄漏情况和有机试剂挥发泄漏状况。
各实验室单位可根据长期积累的数据结合实际安全状况来调整本单位实验室安全危害系数的敏感范围，即在某个数值以内实验室是安全的，超出该数值则需要采取应对措施。
(4)构建“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据相对于“人”的核心数据的影响系数四维矢量图，具体过程如下：
根据“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据形成的的四维矢量图用于计算四个方向的核心数据矢量，每个矢量之间的角度相同，即矢量间互为垂直，每个核心数据中的具体项目称为因子，某个核心数据的因子数量越大其矢量越大，四维矢量图可以整体反应影响实验室安全的构成要素且形象直观，便于判断，在“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的中心，向着核心数据的方向即“人”对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数构成一个新的四维核心数据矢量图；
在四核数的中心，向着核数的方向，由人对四核数的影响系数构成一个新的四维矢量图，如图5所示，图中人X仪值为30，人X电值为20，人X空值为70，人X化值为80；
该四维图直观的反应人对于这四个核心安全数值的影响，比如危化品存放及领用不规范将严重影响“化”的数值，其影响系数越高，该矢量越大，当系数矢量大于等于核数矢量时，即意味着人为因素导致的安全隐患超过物品和环境产生的危害程度；
(四)运营控制中心根据影响系数矢量图与核心数据矢量图共同形成指纹图谱并判断出实验室环境所处安全等级；
指纹图谱可直观反映实验室的安全全貌，数据实时监测收集，指纹图谱每天形成一次，每月或每季度形成的叠加图谱用于分析实验室的安全走向和潜在的风险；
(五)由运营控制中心根据实验室环境所处安全等级向智能终端发出安全警示。
图6示出了本发明系统结构示意，一种实验室火灾爆炸预警系统，包括安情采集系统101、危情传达与识别系统102、危情隔离系统103、运营控制中心20及智能终端30，所述安情采集系统101、危情传达与识别系统102、危情隔离系统103分别通过网络向所述运营控制中心20传递数据及接收命令，所述运营控制中心20通过网络对所述智能终端30传递和接收信号，所述运营控制中心20包括可进行数据交互的服务器201及策略中心202，所述智能终端30包括电脑301和移动设备302，所述运营控制中心20根据所述安情采集系统101采集来的数据进行分析、处理后将应对措施传送至所述危情传达与识别系统102、危情隔离系统103，并向所述智能终端30发出安全警示信号。
所述安情采集系统101通过采集装置对影响实验室安全的因素进行数据采集，并将采集的数据通过网络传输至运营控制中心20；所述采集装置包括设置在实验室10的气体传感器1011、温度传感器1012、湿度传感器1013、尘埃粒子传感器1014；所述气体传感器1011包括氢气传感器10111、乙炔传感器10112、甲烷传感器10113，如图7所示；
所述危情传达与识别系统102接收来自所述运营控制中心20传来的危情信息；所述危情传达与识别系统102包括设在实验室10的安装危情识别装置，用于直观快捷展示实验室的安全等级及便于实验室现场工作人员即时掌握实验室安全状况；
所述危情隔离系统103包括危情隔离装置，接收来自运营控制中心20的控制命令信号对危险因素采取控制动作，所述危情隔离装置包括智能气路阀、智能电源控制器、智能门禁；
所述危险因素包括室内易燃易爆气体浓度、室内温度、室内湿度、粉尘浓度、热源分布及温度、电流负荷点分布及其温度、危险仪器、试剂柜、气瓶柜及人为因素；
进一步，所述易燃易爆气体包括氢气、甲烷、乙炔，所述热源分布及温度包括开放式热源及封闭式热源，所述电流负荷点分布及其温度包括插座及各类用电仪器，所述危险仪器包括易燃易爆气体的仪器、高温高压仪器、激光发射仪器、危化品生产和使用仪器，所述试剂柜包括危险化学品柜，所述气瓶柜包括易燃易爆气瓶柜，所述人为因素包括安全考核或专业考核不过关、陌生人闯入；
再进一步，所述开放式热源包括电加热炉、接种针灭菌器；所述封闭式热源包括培养箱、气相色谱仪，所述易燃易爆气体的仪器包括氢气发生器，所述高温高压仪器包括微波消解仪、高压灭菌锅，所述危化品生产和使用仪器包括反应釜；
所述运营控制中心20包括可进行数据交互的服务器201和策略中心202，负责对所述安情采集系统101传来的安情数据进行存储、精准筛选、汇总、分析、计算；其中，所述服务器201用于存储安情数据，所述策略中心202用于完成对安情数据进行精准筛选、汇总、分析、计算策略；
所述智能终端30向所述运营控制中心20发出控制命令并接收来自所述运营控制中心20的警示信号。
与现有技术相比，本发明相较于现有技术的通风智能化管理，还能将其他安全因素关联起来起到即时预警和防范作用。
以上结合附图对本发明的实施方式做出了详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，对这些实施方式进行各种变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种实验室火灾爆炸预警方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
（一）数据采集系统采集实验室的危险因素核心数据并上传到运营控制中心；
（二）运营控制中心将采集的危险因素分成五大类核心数据并赋值计分构建核心数据矢量图；
（三）运营控制中心根据“人”对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数构建影响系数矢量图；
（四）运营控制中心根据影响系数矢量图与核心数据矢量图共同形成指纹图谱并判断出实验室环境所处安全等级；
（五）由运营控制中心根据实验室环境所处安全等级向智能终端发出安全警示；
其中，步骤（二）具体分步骤如下：
（1）将危险因素按照属性分为“空”、“电”、“化”、“仪”、“人”五大类核心数据，其中：
所述“空”指室内空气状态，包括室内易燃易爆气体浓度、室内温度、室内湿度、粉尘浓度；通过在线气体传感器监测室内易燃易爆气体浓度、通过在线温度传感器监测室内温度、通过在线湿度传感器监测室内湿度、通过在线尘埃粒子传感器监测粉尘浓度；
所述“电”指实验室各种用电设备及线路，包括电流负荷点分布及其温度，通过仪器猫在线电流监测装置监测电流状况，通过在线温度传感器监测插座、线路温度变化情况；
所述“化”指实验室中的危化品，包括试剂柜及危险化学品柜中的试剂及气瓶柜中的危险气体，通过在线温度传感器、在线气体传感器、网络摄像头和试剂耗品管理系统来实时监测柜中的环境和存放领用情况；
所述“仪”指有火灾、爆炸潜在可能的仪器，包括热源性仪器和危险仪器，所述热源性仪器是指直接用于加热或者温控的设备，包括开放式的热源设备和封闭式热源设备，其中所述开放式的热源设备在失去监控的情况下容易因开放加热过度产生干烧、溢出、过温情况引起火灾，所述封闭式热源设备容易在仪器老化的情况下，温控系统故障导致加热过度引发火灾；所述危险仪器是接直接产生危险因素的仪器，包括直接产生氢气的气体发生器，其在连接故障的情况下极易发生气体泄漏；
所述“人”包括安全考核或专业考核不过关、陌生人闯入，对“空”、“电”、“化”、“仪”四大核心数据产生影响，可增加或降低低核心数据数值，具体影响指标包括专业背景、仪器操作、同类实验室工作年限、当日实验室工作时长、实验室工作所处时间段、当日实验室进出次数、当日身体状态、本实验室考核成绩、过往事故记录及实验室进入总人数；
（2）对危险因素赋值并计算分值，构建危险因素影响系数矢量图；
“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的矢量其包含的影响因子不同，所以最大矢量数值不同，每个影响因子代表一个安全点，每一个安全点都有可能导致最终的火灾或爆炸，必须得到及时有效的监控；核心数据中每个因子分值 10分，报警即产生 10 分；核心数据没有上限，因子越多分值就可能越高，每个用户单位可以根据自己单位的实际情况选择影响因子；
“人”对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数最大值为 100 分，为单个核心数据的最大值即为超标预警或安全事故产生完全由人影响的，最小值为零；其中，考核未通过、陌生闯入，影响系数瞬间达到最大值 100 分，并发出警示；
将四个核数形成的四维矢量图用于计算四个方向的核心数据矢量，每个矢量之间的角度相同，即矢量间互为垂直，每个核数中的具体项目称为因子，某个核数的因子数量越大其矢量越大，四维矢量图可以整体反应影响实验室安全的构成要素，且形象直观，便于判断。
2.根据权利要求1所述的实验室火灾爆炸预警方法，其特征在于，步骤（三）具体分步骤如下：
（1）将“人”对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数赋值计分，具体过程如下：
“人"对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数分为通用系数和对应系数，所述通用系数指的是该影响系数若产生则对每个核心数据都产生矢量，所述对应系数指系数产生时只对对应的核心数据产生矢量，分值产生标准如下：
通用系数：同类实验室满 3 年工作经验，低于加 10 分；当日实验室工作时长小于等于 8 小时，高于加 10 分；实验室所处时间段为非下半夜即0 点-6 点，下半夜加 10 分；当日门禁记录进出次数小于等于 10 次，大于加 10 分；当日身体发烧加 10 分；实验室进入总人数密度超过 10 人/ 百平米加 10 分;有事故经历的加 10 分，无论几人所有影响因子直接加 10分；
对应系数：物理、电子、精密仪器即机械、化学分别对应气、电、仪、化四核心数据，不对应的加10 分；熟悉 10 种以上仪器，低于加 10 分；本实验室考核对应科目扣分超 3 分的相应核心数据加 10 分；
每个单项加分总和除以人数为该单项最后加分；
对实验室安全评价系数计算公式如下：
物环安全危害系数 W=（W1+W3）（W2+W4）/10（N1-3+ N2-4） ；
实验人员安全危害系数 R=（R1+R3）（R2+R4） /（W1+W3）（W2+W4）；
则实验室安全危害系数 S =W+R；
上述公式中，W为物环安全危害系数，R为实验人员安全危害系数， W1为核心数据“空”的值， W2为核心数据“电”的值， W3为核心数据“仪”的值，W4为核心数据“化”的值， N1-3为“空”核心数据与“仪”核心数据因子总数， N2-4为“电”核心数据与“化”核心数据因子总数，R1为“人 ”X “空”系数， R2为“人 ”X “电”系数 ，R3为“人” X “仪”系数，R4为“人” X “化”系数；
（2）构建“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据相对于“人”的核心数据的影响系数四维矢量图，具体过程如下：
根据“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据形成的的四维矢量图用于计算四个方向的核心数据矢量，每个矢量之间的角度相同，即矢量间互为垂直，每个核心数据中的具体项目称为因子，某个核心数据的因子数量越大其矢量越大，四维矢量图可以整体反应影响实验室安全的构成要素且形象直观，便于判断，在“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的中心，向着核心数据的方向即“人"对“空”、“电”、“化”、“仪”核心数据的影响系数构成一个新的四维核心数据矢量图；
在四核数的中心，向着核数的方向，由人对四核数的影响系数构成一个新的四维矢量图，该四维图直观的反应人对于这四个核心安全数值的影响。
3.一种应用权利要求1或2所述方法的系统，其特征在于，包括安情采集系统、危情传达与识别系统、危情隔离系统、运营控制中心及智能终端，所述安情采集系统、危情传达与识别系统、危情隔离系统分别通过网络向所述运营控制中心传递数据及接收命令，所述运营控制中心通过网络对所述智能终端传递和接收信号，所述运营控制中心包括可进行数据交互的服务器及策略中心，所述智能终端包括电脑和移动设备。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述安情采集系统通过采集装置对影响实验室安全的因素进行数据采集，并将采集的数据通过网络传输至所述运营控制中心；所述采集装置包括设置在实验室的气体传感器、温度传感器、湿度传感器、尘埃粒子传感器；所述气体传感器包括氢气传感器、乙炔传感器、甲烷传感器。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述危情传达与识别系统接收来自所述运营控制中心传来的危情信息；所述危情传达与识别系统包括设在实验室的安装危情识别装置，用于直观快捷展示实验室的安全等级及便于实验室现场工作人员即时掌握实验室安全状况。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述危情隔离系统包括危情隔离装置接收来自所述运营控制中心的控制命令信号对危险因素采取控制动作，所述危情隔离装置包括智能气路阀、智能电源控制器、智能门禁。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述危险因素包括室内易燃易爆气体浓度、室内温度、室内湿度、粉尘浓度、热源分布及温度、电流负荷点分布及其温度、危险仪器、试剂柜、气瓶柜及人为因素，所述易燃易爆气体包括氢气、甲烷、乙炔，所述热源分布及温度包括开放式热源及封闭式热源，所述电流负荷点分布及其温度包括插座及各类用电仪器，所述危险仪器包括易燃易爆气体的仪器、高温高压仪器、激光发射仪器、危化品生产和使用仪器，所述试剂柜包括危险化学品柜，所述气瓶柜包括易燃易爆气瓶柜，所述人为因素包括安全考核或专业考核不过关、陌生人闯入。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述开放式热源包括电加热炉、接种针灭菌器；所述封闭式热源包括培养箱、气相色谱仪，所述易燃易爆气体的仪器包括氢气发生器，所述高温高压仪器包括微波消解仪、高压灭菌锅，所述危化品生产和使用仪器包括反应釜。
9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述运营控制中心包括可进行数据交互的服务器和策略中心，负责对所述安情采集系统传来的安情数据进行存储、精准筛选、汇总、分析、计算；其中，所述服务器用于存储安情数据，所述策略中心要用于完成对安情数据进行精准筛选、汇总、分析、计算策略；所述智能终端向所述运营控制中心发出控制命令并接收来自所述运营控制中心的警示信号。
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