CN110806727B - 一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工厂安全管控技术领域，具体涉及一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核系统及方法，包括数据采集单元、数据处理单元、存储器和若干个交互终端，数据采集单元与化工厂的DCS通信并读取化工厂的监控数据，交互终端包括机架、显示屏、显示屏驱动器、摄像头、语音通话装置和报警器，机架安装在化工厂员工的工作岗位附近，显示屏、摄像头、语音通话装置、报警器均固定安装在机架上，显示屏驱动器与数据处理单元通信连接，数据处理单元与通信模块通信连接。本发明的实质性效果是：能够提高培训的效果，有效提高化工厂的预案的执行效果，降低事故损失。

Description

一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核系统及方法

技术领域

本发明涉及化工厂安全管控技术领域，具体涉及一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核系统及方法。

背景技术

在现代化的工业化进程中，化工厂的规模和种类不断扩大，逐渐在工业产业中占据了较大的比重。许多工业产业都需要使用化工厂提供的原材料、产品或能量。化工厂的很多原材料、产品以及中间产物，都具有毒性、易燃、易爆或对环境有极大的影响。一旦化工厂发生安全事故，将会造成极大的经济损失，甚至带来人员的伤亡，并造成严重的环境负担。随着计算机技术和电气技术的发展，目前的化工厂生产过程的工艺参数控制实现了自动化监管，极大的提高了化工厂的生产效率和安全性。目前，化工厂工艺参数控制的中心被称为DCS的控制系统。DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System)，又称为集散控制系统。虽然目前化工厂虽然建立了应急预案制度，但预案通常为纸质版，查阅不方便。且预案内容繁多，培训和掌握困难。新员工在上岗前，需要花费大量时间学习，但由于新员工对工艺环境缺乏了解，导致安全教学效果十分有限，难以在真正发生事故时发挥作用。因而急需一种能够提高预案执行效果并降低预案培训成本和时间的技术方案。

中国专利CN106997510A，公开日2017年8月1日，一种基于规则的事故画面与应急预案推送方法:加载规则对象及规则对象的层级逻辑关系并利用规则对象解析器解析；通过数据点对象消息注册监听组件抽取规则对象中的数据点对象并对其进行消息注册；同时对规则在线提交数据点对象进行消息注册；对数据点对象状态变化响应处理，利用逻辑表达式规则评价器对规则对象的逻辑表达式规则进行评价；利用事故画面和预案资源处理组件动态创建弹出事故画面和故障预案资源以及主动调阅编辑故障预案资源。其技术方案能够辅助调度人员进行故障应急指挥。但其不能为相关岗位员工提供指示，不能为员工指示逃生路线的安全情况，也不能对员工进行培训和考核，在化工厂的安全监控中的作用有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前缺乏化工厂的预案执行效果差的技术问题。提出了一种监控、培训以及考核相结合的提高应急预案的执行效果的带有岗位指示装置的化工厂安全监管、培训和考核系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核系统，包括数据采集单元、数据处理单元、存储器和若干个交互终端，所述数据采集单元与化工厂的DCS通信并读取化工厂的监控数据，所述交互终端包括机架、显示屏、显示屏驱动器、摄像头、语音通话装置和报警器，机架安装在化工厂员工的工作岗位附近，所述显示屏、摄像头、语音通话装置、报警器均固定安装在机架上，显示屏驱动器与数据处理单元通信连接，所述数据处理单元与通信模块通信连接，所述数据采集单元、存储器、摄像头、语音通话装置以及报警器均与数据处理单元连接。数据采集单元从化工厂的DCS获取化工厂的实时监控数据，并存储，数据处理单元通过分析化工厂的实时监控数据，判断化工厂是否存在安全事故，实现化工厂安全的监控，如果出现安全事故，则将对应的处置方式显示给值班人员以及相关岗位人员。同时通过交互终端完成对应岗位人员的培训和考核，能够在日常生产过程中，随时对化工厂的员工进行预案的培训和考核，在培训和考核中，化工厂的员工操作真实的设备，能够提高培训的效果。通过显示终端上的摄像头使值班人员能够查看对应岗位的人员是否按照事故处置措施正确执行，及时发现其错误并制定对策，通过通话装置使值班人员能够指导对应岗位的人员操作，报警器能够提醒对应岗位人员查看显示终端。

作为优选，所述交互终端还包括指示器，所述指示器包括壳体、若干个指示灯、电池、无线通信模块和控制器，所述指示灯、电池、无线通信模块以及控制器均安装壳体内，所述无线通信模块与数据处理单元通信连接，所述无线通信模块以及指示灯均与控制器连接，所述电池为无线通信模块、指示灯以及控制器供电。指示器能够指示对应岗位的逃生路线的安全情况，在发生安全事故时，直到对应的员工撤离。

作为优选，所述指示器的指示灯排列为两排，每排指示灯的数量相同且位置对应。分别指示对应指示灯的当前安全状态和T时间后的安全状态，能够为逃生人员提供具有前瞻性的参考，使其掌握基本的事态发展情况，不至于慌乱，造成不必要的损失。

作为优选，所述交互终端还包括温度传感器、风速传感器、风向传感器和危险气体探测器，所述温度传感器、风速传感器、风向传感器以及危险气体探测器均安装在壳体上，所述危险气体探测器探测交互终端附近区域内危险气体的浓度，所述温度传感器、风速传感器、风向传感器以及危险气体探测器均与控制器连接。

一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核方法，包括以下步骤：A)与化工厂的DCS通信，获取化工厂的监控数据；B)建立若干个预案表，所述预案表包括预案对象、等级、分级触发条件、分级预案内容和解除条件，所述预案对象信息包括对象名称、对象类型以及对象区域，分级触发条件为触发预案对应等级时监控数据需满足的条件，分级预案内容为对应等级下的事故处置方法，解除条件为预案解除时监控数据需满足的条件；C)获取化工厂GIS模型，将预案表与其预案表对象的GIS模型关联，为化工厂GIS模型中未关联预案表的设备和区域划分为若干个子区域，为每个子区域建立协同表，所述协同表包括协同对象、邻接设备、邻接区域、状态和状态阈值；D)周期性的将从化工厂的DCS获取的化工厂的监控数据依次与预案表对比，若满足分级触发条件，则触发对应预案表，将预案表等级设为对应等级，发出报警，将等级对应的分级预案内容展示给值班人员以及分级预案内容涉及的化工厂岗位员工，若满足解除条件，则解除报警并停止分级预案内容的显示；E)根据监控数据更新协同表的状态，将状态超过状态阈值的协同表显示给值班人员；在执行步骤D-E的同时，执行以下步骤：F)周期性模拟触发预案表，并将该预案表的分级预案内容通过交互终端显示给培训目标；G)周期性读取化工厂监控数据以及摄像头的视频监控，分析培训目标是否执行分级预案内容，若培训目标未按分级预案内容执行，则通过交互终端提示，直到培训目标按分级预案内容执行完成；若培训目标未触发交互终端提示即按分级预案内容执行完成，则判定培训目标在该预案表的对应等级上考核通过，反之，判定考核不通过。

作为优选，步骤B中所建立的预案表还包括关联变量、关联触发条件、推演时间T和延期关联变量，关联变量包括预案表对象所在区域的温度、危险气体种类和危险气体浓度，关联触发条件为触发预案表时关联变量需满足的条件。关联变量反映了在安全事故的影响下，每个预案表对应的预案对象区域的温度以及危险气体情况，起到跟踪安全事故事态发展的作用，从一开始就预计出空窗期T后事故的范围和强度，能够使事故的处置更有针对性。

作为优选，步骤C中，划分子区域的方法包括：C11)去除管道以及体积小于设定阈值的设备；C12)建立设备的外接长方体；C13)在外接长方体与化工厂建筑之间填充长方体区域，使长方体区域满足：紧邻至少一个外接长方体的面，且具有与紧邻的外接长方体的面中面积最小的面重叠的面；C14)将步骤C13所填充的长方体区域视为设备的外接长方体，重复步骤C13，直到化工厂被外接长方体和长方体区域充满，将所得的长方体区域，作为所划分的子区域；C15)设定边长阈值，将存在边长大于边长阈值的子区域划分为若干个子区域，使其边长均小于边长阈值。采用本优选方案划分出的子区域，能够使每个设备最多有6个邻接子区域，即能够覆盖化工厂区域，由不至于产生过多的子区域，且每个子区域最少对应一个完整的设备侧面，能够完整的跟踪该设备侧的状态，具有较高的综合效率。子区域内部视为状态处处相同，通过设定边长阈值，避免子区域过大，导致不准确。

作为优选，步骤C15中，所述边长阈值包括第一边长阈值和第二边长阈值，所述第一边长阈值为化工厂区域内发生的事故为火灾事故时，在无风条件下，火源温度在T1时间内的传导距离；所述第二边长阈值为化工厂区域内发生的事故为危险气体泄漏时，在无风条件下，泄漏气体在T₁时间内蔓延的距离；分别使用边长阈值以及第二边长阈值，进行子区域的划分并分别保存；当化工厂区域出现火情时，使用边长阈值对应的子区域，当化工厂区域出现危险气体泄漏时，使用第二边长阈值对应的子区域，若同时发生火情和危险气体泄漏，则选择边长阈值和第二边长阈值中较小值对应的子区域的划分。在出现不同事故类型时，采用不同的边长阈值，能够提高事故发展模拟的准确度。

作为优选，步骤D还包括：D1)若存在事故种类为火情的预案表被触发，则推导并更新每个预案表的关联变量的温度值，推导T₁时间后每个预案表的关联变量的温度值，并更新延期关联变量的温度值；D2)若存在事故种类为危险气体泄漏的预案表被触发，则推导并更新每个预案表的关联变量的危险气体浓度，推导T₁时间后每个预案表的关联变量的危险气体浓度，并更新延期关联变量的危险气体浓度，关联变量以及延期关联变量中的危险气体种类均为对应泄漏种类；D3)显示关联变量变化最大的若干个预案表以及延期关联变量变化最大的若干个预案表。

作为优选，步骤E中，根据监控数据更新协同表的状态的方法包括：E1)根据监控数据更新具有邻接设备的协同表状态；E2)根据已更新状态的协同表的状态更新剩余协同表的状态；其中步骤E1包括：E11)若邻接设备未发生事故，则维持子区域的状态信息；E12)若邻接设备发生火灾事故，则更新子区域的温度，具体为：若无风，则按热传导规律更新子区域的温度，若有风且子区域位于该邻接设备的上风口，则维持子区域的温度，若有风且子区域位于该邻接设备的下风口，则将子区域的温度设定为该邻接设备在上一个周期T₁时的监测温度；E13)若邻接设备发生危险气体泄漏事故，则更新子区域的危险气体浓度和危险气体种类，具体为：若无风，则ω_A＝δ_n·ω_E，其中ω_A为子区域的危险气体浓度，ω_E为泄漏源附近距离l区域内的危险气体浓度均值，n表示本次更新距离气体发生泄漏时刻的周期T₁数量，δ_n表示第n个周期T₁更新时的系数，其值由预设的表格查询获得，n＜n_max时，δ_n随n的增大而增大，n≥n_max时，δ_n＝1；若有风且子区域位于该邻接设备的上风口，则维持子区域的危险气体浓度；若有风且子区域位于该邻接设备的下风口，则ω_A＝ω_E|(n-1)。采用该方案能够快速的更新子区域的状态信息，避免计算耗时太长，影响事态跟进的时效性。

作为优选，步骤G中，通过化工厂监控数据以及视频监控，分析培训目标是否执行分级预案内容的方法为：G1)周期性通过视频监控获取培训目标的位置；G2)若分级预案内容包括改变化工厂生产工艺参数，则通过化工厂的DCS获得化工厂的监控数据，判断对应生产工艺参数是否正确改变，若对应生产工艺参数正确改变，则判断培训目标执行了分级预案内容，若对应生产工艺参数未正确改变，则通过交互终端提示；G3)若分级预案内容包括要求培训目标转移，则在后续t1时间内，周期性根据视频监控获得培训目标的位置，若t1时间内培训目标按照分级预案内容移动，则判断培训目标执行了分级预案内容，反之，作为优选，步骤G1中，获得培训目标的位置的方法包括：G11)周期性获得化工厂岗位区域无人员时每个监控点位的图像，并存储为参照图像；G12)周期性获取培训目标对应的监控点位的实时监控图像，将监控图像与参照图像对比，将二者同位置像素相差低于或等于设定阈值的像素填充为白色，将二者同位置像素相差高于设定阈值的像素填充为黑色；G13)将监控点位中像素对应的化工厂GIS模型中的位置关联；G14)若步骤G12中获得的黑色像素不与监控图像下边界抵接，则将黑色像素最下方的像素对应的GIS模型位置作为培训目标的位置。通过本优选方案，能够在准确识别培训目标位置的前提下，降低计算量，降低对硬件的要求。

作为优选，步骤D1中，推导每个预案表的关联变量的温度值的方法为：若预案表的预案对象与火情区域的气流通道隔绝或气流通道的气流阻力大于设定阈值，则预案表的关联变量的温度值保持不变；若预案表的预案对象与火情区域的气流通道阻力小于或等于设定阈值，则判断气流通道区域是否无风，若无风，则按空气热传导规律获得预案表的关联变量的温度值，若气流通道区域有风，则判断预案表的预案对象是否在下风口，若在下风口，则距火情发生时间t≤D_s/v_w内时，按空气热传导规律获得预案表的关联变量的温度值，其中D_s为预案对象区域与火情区域的距离，v_w为风速，距火情发生时间t＞D_s/v_w内时，预案表的关联变量的温度值为C_m，

C_m＝βC_t，β∈[0.6，1]

C_t为火情区域的边缘的温度值，β为调整系数，预案对象区域与火情区域距离越小，或预案对象区域与火情区域的气流通道阻力越小时，β取更大值，若预案表的预案对象在上风口，则按空气热传导规律获得预案表的关联变量的温度值。

作为优选，步骤D2中，推导每个预案表的关联变量的危险气体浓度的方法为：若预案表的预案对象与危险气体泄漏区域的气流通道隔绝或气流通道的气流阻力大于设定阈值，则预案表的关联变量的危险气体浓度保持不变；若预案表的预案对象与危险气体泄漏区域的气流通道阻力小于或等于设定阈值，则以泄漏源为中心沿水平方向均匀划分八个方位，沿垂直方向划分上、下两个方位，根据化工厂的厂房布局、危险气体密度、风向及风速，判断危险气体在十六个方位的流量比例δ_r，r∈[1，16]，则预案表的关联变量的危险气体浓度Q_y＝δ_u·Q，其中δ_u表示预案表的预案对象区域在泄漏源的方位，Q为泄漏源处的危险气体浓度。通过本优选方案，分类进行温度影响的计算，为事故事态发展的跟踪提供了更为准确的跟踪方案。

作为优选，确定危险气体在十六个方位的流量比例δ_r的方法为：确定水平方向的流量比：根据化工厂的厂房布局，选定某个气流通道作为参照通道，进而确定水平其余七个方位的气流通道阻力相对参照通道的阻力比，若某个方向无气流通道，则气流通道阻力比为无穷大，以每个方向的阻力比的倒数作为权重，若泄漏区域有风，则下风向的若干个方位按权重分配确定流量比例，其余方位流量比例为0，若泄漏区无风，则水平方向上的八个方位按权重分配确定流量比例；确定垂直方向的流量比：若危险气体为重气，则上方位的流量比例为0，下方位的八个方向的流量比例等于水平方向所确定的流量比例，若危险气体密度与空气相当，则上、下方位的流量比例分别等于水平方向所确定的流量比例的一半，若危险气体密度小于空气密度，则下方位的流量比例为0，上方位的八个方向的流量比例等于水平方向所确定的流量比例。根据化工厂的设备、建筑布局，判断每个预案表对应的设备与泄露源之间的气流通道情况，能够提供更准确的气体扩散预测，为危险气体泄露事故的处置提供更为准确的参考。

本发明的实质性效果是：将化工厂的安全监控和培训考核系统合并执行，能够在日常生产过程中，随时对化工厂的员工进行预案的培训和考核，在培训和考核中，化工厂的员工操作真实的设备，能够提高培训的效果，持续对员工的预案执行能力进行检验，能够有效保证员工在遇到突发事故时，能够正确、及时的按照预案内容进行动作，有效提高化工厂的预案的执行效果，降低事故损失。

附图说明

图1为实施例一系统结构示意图。

图2为实施例一交互终端结构示意图。

图3为实施例一流程框图。

图4为实施例一划分子区域流程框图。

图5为实施例一关联变量温度值推导方法流程框图。

图6为实施例一关联变量危险气体浓度推导方法流程框图。

其中：100、化工厂DCS，200、交互终端，201、显示屏，202、壳体，203、指示灯，204、摄像头，205、语音通话装置，206、机架，300、数据采集单元，400、存储器，500、数据处理单元。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核系统，如图1所示，包括数据采集单元300、数据处理单元500、存储器400和若干个交互终端200，数据采集单元300与化工厂DCS 100通信并读取化工厂的监控数据，如图2所示，交互终端200包括机架206、显示屏201、显示屏201驱动器、摄像头204、语音通话装置205、指示器、温度传感器、风速传感器、风向传感器、危险气体探测器和报警器，机架206安装在化工厂员工的工作岗位附近，显示屏201、摄像头204、语音通话装置205、报警器均固定安装在机架206上，显示屏201驱动器与数据处理单元500通信连接，数据处理单元500与通信模块通信连接，数据采集单元300、存储器400、摄像头204、语音通话装置205以及报警器均与数据处理单元500连接，指示器包括壳体202、若干个指示灯203、电池、无线通信模块和控制器，指示灯203、电池、无线通信模块以及控制器均安装壳体202内，无线通信模块与数据处理单元500通信连接，无线通信模块以及指示灯203均与控制器连接，电池为无线通信模块、指示灯203以及控制器供电。指示器的指示灯203排列为两排，每排指示灯203的数量相同且位置对应。温度传感器、风速传感器、风向传感器以及危险气体探测器均安装在壳体202上，危险气体探测器探测交互终端200附近区域内危险气体的浓度，温度传感器、风速传感器、风向传感器以及危险气体探测器均与控制器连接。数据采集单元300从化工厂DCS 100获取化工厂的实时监控数据，并存储，数据处理单元500通过分析化工厂的实时监控数据，判断化工厂是否存在安全事故，实现化工厂安全的监控，如果出现安全事故，则将对应的处置方式显示给值班人员以及相关岗位人员。同时通过交互终端200完成对应岗位人员的培训和考核，能够在日常生产过程中，随时对化工厂的员工进行预案的培训和考核，在培训和考核中，化工厂的员工操作真实的设备，能够提高培训的效果。通过显示终端上的摄像头204使值班人员能够查看对应岗位的人员是否按照事故处置措施正确执行，及时发现其错误并制定对策，通过通话装置使值班人员能够指导对应岗位的人员操作，报警器能够提醒对应岗位人员查看显示终端。分别指示对应指示灯203的当前安全状态和T时间后的安全状态，能够为逃生人员提供具有前瞻性的参考，使其掌握基本的事态发展情况，不至于慌乱，造成不必要的损失。

一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核方法，如图3所示，包括以下步骤：A)与化工厂DCS 100通信，获取化工厂的监控数据。

B)建立若干个预案表，预案表包括预案对象、等级、分级触发条件、分级预案内容、关联变量、关联触发条件、推演时间T、延期关联变量和解除条件，预案对象信息包括对象名称、对象类型以及对象区域，分级触发条件为触发预案对应等级时监控数据需满足的条件，分级预案内容为对应等级下的事故处置方法，解除条件为预案解除时监控数据需满足的条件。关联变量包括预案表对象所在区域的温度、危险气体种类和危险气体浓度，关联触发条件为触发预案表时关联变量需满足的条件。

C)获取化工厂GIS模型，将预案表与其预案表对象的GIS模型关联，为化工厂GIS模型中未关联预案表的设备和区域划分为若干个子区域，如图4所示，划分子区域的方法包括：C11)去除管道以及体积小于设定阈值的设备；C12)建立设备的外接长方体；C13)在外接长方体与化工厂建筑之间填充长方体区域，使长方体区域满足：紧邻至少一个外接长方体的面，且具有与紧邻的外接长方体的面中面积最小的面重叠的面；C14)将步骤C13所填充的长方体区域视为设备的外接长方体，重复步骤C13，直到化工厂被外接长方体和长方体区域充满，将所得的长方体区域，作为所划分的子区域；C15)设定边长阈值，将存在边长大于边长阈值的子区域划分为若干个子区域，使其边长均小于边长阈值。采用本优选方案划分出的子区域，能够使每个设备最多有6个邻接子区域，即能够覆盖化工厂区域，由不至于产生过多的子区域，且每个子区域最少对应一个完整的设备侧面，能够完整的跟踪该设备侧的状态，具有较高的综合效率。子区域内部视为状态处处相同，通过设定边长阈值，避免子区域过大，导致不准确。步骤C15中，边长阈值包括第一边长阈值和第二边长阈值，第一边长阈值为化工厂区域内发生的事故为火灾事故时，在无风条件下，火源温度在T₁时间内的传导距离；第二边长阈值为化工厂区域内发生的事故为危险气体泄漏时，在无风条件下，泄漏气体在T₁时间内蔓延的距离；分别使用边长阈值以及第二边长阈值，进行子区域的划分并分别保存；当化工厂区域出现火情时，使用边长阈值对应的子区域，当化工厂区域出现危险气体泄漏时，使用第二边长阈值对应的子区域，若同时发生火情和危险气体泄漏，则选择边长阈值和第二边长阈值中较小值对应的子区域的划分。在出现不同事故类型时，采用不同的边长阈值，能够提高事故发展模拟的准确度。

为每个子区域建立协同表，协同表包括协同对象、邻接设备、邻接区域、状态和状态阈值。

D)周期性的将从化工厂DCS 100获取的化工厂的监控数据依次与预案表对比，若满足分级触发条件，则触发对应预案表，将预案表等级设为对应等级，发出报警，将等级对应的分级预案内容展示给值班人员以及分级预案内容涉及的化工厂岗位员工，若满足解除条件，则解除报警并停止分级预案内容的显示。D1)若存在事故种类为火情的预案表被触发，则推导并更新每个预案表的关联变量的温度值，推导T₁时间后每个预案表的关联变量的温度值，并更新延期关联变量的温度值；D2)若存在事故种类为危险气体泄漏的预案表被触发，则推导并更新每个预案表的关联变量的危险气体浓度，推导T₁时间后每个预案表的关联变量的危险气体浓度，并更新延期关联变量的危险气体浓度，关联变量以及延期关联变量中的危险气体种类均为对应泄漏种类；D3)显示关联变量变化最大的若干个预案表以及延期关联变量变化最大的若干个预案表。

如图5所示，推导每个预案表的关联变量的温度值的方法为：若预案表的预案对象与火情区域的气流通道隔绝或气流通道的气流阻力大于设定阈值，则预案表的关联变量的温度值保持不变；若预案表的预案对象与火情区域的气流通道阻力小于或等于设定阈值，则判断气流通道区域是否无风，若无风，则按空气热传导规律获得预案表的关联变量的温度值，若气流通道区域有风，则判断预案表的预案对象是否在下风口，若在下风口，则距火情发生时间t≤D_s/v_w内时，按空气热传导规律获得预案表的关联变量的温度值，其中D_s为预案对象区域与火情区域的距离，v_w为风速，距火情发生时间t＞D_s/v_w内时，预案表的关联变量的温度值为C_m，

C_m＝βC_t，β∈[0.6，1]

C_t为火情区域的边缘的温度值，β为调整系数，预案对象区域与火情区域距离越小，或预案对象区域与火情区域的气流通道阻力越小时，β取更大值，若预案表的预案对象在上风口，则按空气热传导规律获得预案表的关联变量的温度值。

如图6所示，推导每个预案表的关联变量的危险气体浓度的方法为：若预案表的预案对象与危险气体泄漏区域的气流通道隔绝或气流通道的气流阻力大于设定阈值，则预案表的关联变量的危险气体浓度保持不变；若预案表的预案对象与危险气体泄漏区域的气流通道阻力小于或等于设定阈值，则以泄漏源为中心沿水平方向均匀划分八个方位，沿垂直方向划分上、下两个方位，根据化工厂的厂房布局、危险气体密度、风向及风速，判断危险气体在十六个方位的流量比例δ_r，r∈[1，16]，则预案表的关联变量的危险气体浓度Q_y＝δ_u·Q，其中δ_u表示预案表的预案对象区域在泄漏源的方位，Q为泄漏源处的危险气体浓度。通过本优选方案，分类进行温度影响的计算，为事故事态发展的跟踪提供了更为准确的跟踪方案。

确定危险气体在十六个方位的流量比例δ_r的方法为：确定水平方向的流量比：根据化工厂的厂房布局，选定某个气流通道作为参照通道，进而确定水平其余七个方位的气流通道阻力相对参照通道的阻力比，若某个方向无气流通道，则气流通道阻力比为无穷大，以每个方向的阻力比的倒数作为权重，若泄漏区域有风，则下风向的若干个方位按权重分配确定流量比例，其余方位流量比例为0，若泄漏区无风，则水平方向上的八个方位按权重分配确定流量比例；确定垂直方向的流量比：若危险气体为重气，则上方位的流量比例为0，下方位的八个方向的流量比例等于水平方向所确定的流量比例，若危险气体密度与空气相当，则上、下方位的流量比例分别等于水平方向所确定的流量比例的一半，若危险气体密度小于空气密度，则下方位的流量比例为0，上方位的八个方向的流量比例等于水平方向所确定的流量比例。根据化工厂的设备、建筑布局，判断每个预案表对应的设备与泄露源之间的气流通道情况，能够提供更准确的气体扩散预测，为危险气体泄露事故的处置提供更为准确的参考。

E)根据监控数据更新协同表的状态，将状态超过状态阈值的协同表显示给值班人员，根据监控数据更新协同表的状态的方法包括：E1)根据监控数据更新具有邻接设备的协同表状态；E2)根据已更新状态的协同表的状态更新剩余协同表的状态；其中步骤E1包括：E11)若邻接设备未发生事故，则维持子区域的状态信息；E12)若邻接设备发生火灾事故，则更新子区域的温度，具体为：若无风，则按热传导规律更新子区域的温度，若有风且子区域位于该邻接设备的上风口，则维持子区域的温度，若有风且子区域位于该邻接设备的下风口，则将子区域的温度设定为该邻接设备在上一个周期T₁时的监测温度；E13)若邻接设备发生危险气体泄漏事故，则更新子区域的危险气体浓度和危险气体种类，具体为：若无风，则ω_A＝δ_n·ω_E，其中ω_A为子区域的危险气体浓度，ω_E为泄漏源附近距离l区域内的危险气体浓度均值，n表示本次更新距离气体发生泄漏时刻的周期T₁数量，δ_n表示第n个周期T₁更新时的系数，其值由预设的表格查询获得，n＜n_max时，δ_n随n的增大而增大，n≥n_max时，δ_n＝1；若有风且子区域位于该邻接设备的上风口，则维持子区域的危险气体浓度；若有风且子区域位于该邻接设备的下风口，则ω_A＝ω_E|(n-1)。采用该方案能够快速的更新子区域的状态信息，避免计算耗时太长，影响事态跟进的时效性。在执行步骤D-E的同时，执行以下步骤。

F)周期性模拟触发预案表，并将该预案表的分级预案内容通过交互终端200显示给培训目标。

G)周期性读取化工厂监控数据以及摄像头204的视频监控，分析培训目标是否执行分级预案内容，包括：G1)周期性通过视频监控获取培训目标的位置；G2)若分级预案内容包括改变化工厂生产工艺参数，则通过化工厂DCS 100获得化工厂的监控数据，判断对应生产工艺参数是否正确改变，若对应生产工艺参数正确改变，则判断培训目标执行了分级预案内容，若对应生产工艺参数未正确改变，则通过交互终端200提示；G3)若分级预案内容包括要求培训目标转移，则在后续t1时间内，周期性根据视频监控获得培训目标的位置，若t1时间内培训目标按照分级预案内容移动，则判断培训目标执行了分级预案内容，反之，步骤G1中，获得培训目标的位置的方法包括：G11)周期性获得化工厂岗位区域无人员时每个监控点位的图像，并存储为参照图像；G12)周期性获取培训目标对应的监控点位的实时监控图像，将监控图像与参照图像对比，将二者同位置像素相差低于或等于设定阈值的像素填充为白色，将二者同位置像素相差高于设定阈值的像素填充为黑色；G13)将监控点位中像素对应的化工厂GIS模型中的位置关联；G14)若步骤G12中获得的黑色像素不与监控图像下边界抵接，则将黑色像素最下方的像素对应的GIS模型位置作为培训目标的位置。通过本优选方案，能够在准确识别培训目标位置的前提下，降低计算量，降低对硬件的要求。

若培训目标未按分级预案内容执行，则通过交互终端200提示，直到培训目标按分级预案内容执行完成；若培训目标未触发交互终端200提示即按分级预案内容执行完成，则判定培训目标在该预案表的对应等级上考核通过，反之，判定考核不通过。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核系统，其特征在于，

包括数据采集单元、数据处理单元、存储器和若干个交互终端，所述数据采集单元与化工厂的DCS通信并读取化工厂的监控数据，所述交互终端包括机架、显示屏、显示屏驱动器、摄像头、语音通话装置和报警器，机架安装在化工厂员工的工作岗位附近，所述显示屏、摄像头、语音通话装置、报警器均固定安装在机架上，显示屏驱动器与数据处理单元通信连接，所述数据处理单元与通信模块通信连接，所述数据采集单元、存储器、摄像头、语音通话装置以及报警器均与数据处理单元连接；

包括以下步骤：

A)与化工厂的DCS通信，获取化工厂的监控数据；

B)建立若干个预案表，所述预案表包括预案对象、等级、分级触发条件、分级预案内容和解除条件，所述预案对象的信息包括对象名称、对象类型以及对象区域，分级触发条件为触发预案对应等级时监控数据需满足的条件，分级预案内容为对应等级下的事故处置方法，解除条件为预案解除时监控数据需满足的条件；

C)获取化工厂GIS模型，将预案表与其预案表对象的GIS模型关联，为化工厂GIS模型中未关联预案表的设备和区域划分为若干个子区域，为每个子区域建立协同表，所述协同表包括协同对象、邻接设备、邻接区域、状态和状态阈值；

D)周期性的将化工厂的监控数据依次与预案表对比，若满足分级触发条件，则触发对应预案表，将预案表等级设为对应等级，发出报警，将等级对应的分级预案内容展示给值班人员以及分级预案内容涉及的化工厂岗位员工，若满足解除条件，则解除报警并停止分级预案内容的显示；

E)根据监控数据更新协同表的状态，将状态超过状态阈值的协同表显示给值班人员；

在执行步骤D-E的同时，执行以下步骤：

F)周期性模拟触发预案表，并将该预案表的分级预案内容通过交互终端显示给培训目标；

G)周期性读取化工厂监控数据以及摄像头的视频监控，分析培训目标是否执行分级预案内容，若培训目标未按分级预案内容执行，则通过交互终端提示，直到培训目标按分级预案内容执行完成；若培训目标未触发交互终端提示即按分级预案内容执行完成，则判定培训目标在该预案表的对应等级上考核通过，反之，判定考核不通过。

2.根据权利要求1所述的一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核系统，其特征在于，所述交互终端还包括指示器，所述指示器包括壳体、若干个指示灯、电池、无线通信模块和控制器，所述指示灯、电池、无线通信模块以及控制器均安装壳体内，所述无线通信模块与数据处理单元通信连接，所述无线通信模块以及指示灯均与控制器连接，所述电池为无线通信模块、指示灯以及控制器供电。

3.根据权利要求2所述的一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核系统，其特征在于，所述指示器的指示灯排列为两排，每排指示灯的数量相同且位置对应。

4.根据权利要求2或3所述的一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核系统，其特征在于，

所述交互终端还包括温度传感器、风速传感器、风向传感器和危险气体探测器，所述温度传感器、风速传感器、风向传感器以及危险气体探测器均安装在壳体上，所述危险气体探测器探测交互终端附近区域内危险气体的浓度，所述温度传感器、风速传感器、风向传感器以及危险气体探测器均与控制器连接。

5.一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核方法，其特征在于，

包括以下步骤：

A)与化工厂的DCS通信，获取化工厂的监控数据；

B)建立若干个预案表，所述预案表包括预案对象、等级、分级触发条件、分级预案内容和解除条件，所述预案对象的信息包括对象名称、对象类型以及对象区域，分级触发条件为触发预案对应等级时监控数据需满足的条件，分级预案内容为对应等级下的事故处置方法，解除条件为预案解除时监控数据需满足的条件；

C)获取化工厂GIS模型，将预案表与其预案表对象的GIS模型关联，为化工厂GIS模型中未关联预案表的设备和区域划分为若干个子区域，为每个子区域建立协同表，所述协同表包括协同对象、邻接设备、邻接区域、状态和状态阈值；

D)周期性的将化工厂的监控数据依次与预案表对比，若满足分级触发条件，则触发对应预案表，将预案表等级设为对应等级，发出报警，将等级对应的分级预案内容展示给值班人员以及分级预案内容涉及的化工厂岗位员工，若满足解除条件，则解除报警并停止分级预案内容的显示；

E)根据监控数据更新协同表的状态，将状态超过状态阈值的协同表显示给值班人员；

在执行步骤D-E的同时，执行以下步骤：

F)周期性模拟触发预案表，并将该预案表的分级预案内容通过交互终端显示给培训目标；

G)周期性读取化工厂监控数据以及摄像头的视频监控，分析培训目标是否执行分级预案内容，若培训目标未按分级预案内容执行，则通过交互终端提示，直到培训目标按分级预案内容执行完成；若培训目标未触发交互终端提示即按分级预案内容执行完成，则判定培训目标在该预案表的对应等级上考核通过，反之，判定考核不通过。

6.根据权利要求5所述的一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核方法，其特征在于，步骤B中所建立的预案表还包括关联变量、关联触发条件、推演时间T和延期关联变量，关联变量包括预案表对象所在区域的温度、危险气体种类和危险气体浓度，关联触发条件为触发预案表时关联变量需满足的条件。

7.根据权利要求5或6所述的一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核方法，其特征在于，

步骤C中，划分子区域的方法包括：

C11)去除管道以及体积小于设定阈值的设备；

C12)建立设备的外接长方体；

C13)在外接长方体与化工厂建筑之间填充长方体区域，使长方体区域满足：紧邻至少一个外接长方体的面，且具有与紧邻的外接长方体的面中面积最小的面重叠的面；

C14)将步骤C13所填充的长方体区域视为设备的外接长方体，重复步骤C13，直到化工厂被外接长方体和长方体区域充满，将所得的长方体区域，作为所划分的子区域；

C15)设定边长阈值，将存在边长大于边长阈值的子区域划分为若干个子区域，使其边长均小于边长阈值。

8.根据权利要求7所述的一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核方法，其特征在于，步骤C15中，所述边长阈值包括第一边长阈值和第二边长阈值，所述第一边长阈值为化工厂区域内发生的事故为火灾事故时，在无风条件下，火源温度在T₁时间内的传导距离；

所述第二边长阈值为化工厂区域内发生的事故为危险气体泄漏时，在无风条件下，泄漏气体在T₁时间内蔓延的距离；

分别使用边长阈值以及第二边长阈值，进行子区域的划分并分别保存；

当化工厂区域出现火情时，使用边长阈值对应的子区域，当化工厂区域出现危险气体泄漏时，使用第二边长阈值对应的子区域，若同时发生火情和危险气体泄漏，则选择边长阈值和第二边长阈值中较小值对应的子区域的划分。

9.根据权利要求5或6所述的一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核方法，其特征在于，

步骤G中，通过化工厂监控数据以及视频监控，分析培训目标是否执行分级预案内容的方法为：

G1)周期性通过视频监控获取培训目标的位置；

G2)若分级预案内容包括改变化工厂生产工艺参数，则通过化工厂的DCS获得化工厂的监控数据，判断对应生产工艺参数是否正确改变，若对应生产工艺参数正确改变，则判断培训目标执行了分级预案内容，若对应生产工艺参数未正确改变，则通过交互终端提示；

G3)若分级预案内容包括要求培训目标转移，则在后续t1时间内，周期性根据视频监控获得培训目标的位置，若t1时间内培训目标按照分级预案内容移动，则判断培训目标执行了分级预案内容，反之，通过交互终端提示培训目标按照分级预案内容移动。

10.根据权利要求9所述的一种带岗位指示的化工厂安全监管、培训和考核方法，其特征在于，

步骤G1中，获得培训目标的位置的方法包括：

G11)周期性获得化工厂岗位区域无人员时每个监控点位的图像，并存储为参照图像；

G12)周期性获取培训目标对应的监控点位的实时监控图像，将监控图像与参照图像对比，将二者同位置像素相差低于或等于设定阈值的像素填充为白色，将二者同位置像素相差高于设定阈值的像素填充为黑色；

G13)将监控点位中像素对应的化工厂GIS模型中的位置关联；

G14)若步骤G12中获得的黑色像素不与监控图像下边界抵接，则将黑色像素最下方的像素对应的GIS模型位置作为培训目标的位置。

Images