CN113821993A - 设备的伤害感知方法、装置及存储介质 - Google Patents

设备的伤害感知方法、装置及存储介质 Download PDF

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CN113821993A CN202010561422.1A CN202010561422A CN113821993A CN 113821993 A CN113821993 A CN 113821993A CN 202010561422 A CN202010561422 A CN 202010561422A CN 113821993 A CN113821993 A CN 113821993A
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张卫华
夏涛
袁纪武
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Beijing University of Chemical Technology
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China Petroleum and Chemical Corp
Beijing University of Chemical Technology
Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
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Abstract

本发明提供一种设备的伤害感知方法、装置及存储介质，属于安全工程技术与信息技术领域。所述伤害感知方法包括：建立用于仿真所述设备的设备模型，并在该设备模型中配置设备的工艺数据、事故数据和环境数据；当任意一个或多个设备通过各自的设备模型引发事故现象时，建立用于仿真所述设备模型引发的事故现象的事故模型；获取触发所述事故模型进行事故现象仿真产生的灾害场数据；以及根据灾害场数据获取对应灾害场对设备的伤害情况。本发明针对事故模型仿真的事故现象进行灾害场计算，使得设备可以感知到灾害场的伤害，从而可以很好地演示出“事故多米诺”现象，并完善了安全仿真的要素，提高了设备运行的安全性和稳定性。

Description

设备的伤害感知方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及安全工程技术与信息技术领域，具体地涉及一种设备的伤害感知方法、装置及存储介质。
背景技术
目前，在石油、化工及冶金等行业中，构建过程仿真系统越来越受到重视，已成为行业安全工程中的重要组成部分。其中，过程设备仿真建模是构建过程仿真系统的基石，针对出现的每一个实体设备，都应该有一个直接描述实体设备的仿真数学模型(以下简称设备模型)与之对应。
但是，目前的设备建模方案中，往往只针对各个设备描述该设备自身的参数变化情况及自身可能引发的事故，并不考虑不同设备之间以及不同设备引发的事故之间的关联。而实际的设备运行场景中，往往是存在事故多米诺现象的，即可能会有在时间发生的顺序上依次排列的一连串事故，例如一个事故的发生是前一个事故发生的结果，而这一个事故的发生又将导致下一个事故的发生，事故一个依赖一个，构成一个系列，犹如一系列前后靠近竖立的骨牌，第一块骨牌倒下将导致整个系列骨牌的连续倒下。
因此，本申请发明人在实现本发明方案的过程中发现，受事故多米诺现象的影响，某一事故的后果可能会对设备产生新的伤害，而现有技术中只考虑设备自身的参数变化情况的建模方案并不能准确地描述该设备受到伤害的情况。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种设备的伤害感知方法、装置及存储介质，用于解决现有设备建模方案不能准确描述设备因事故多米诺现象受到的伤害的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种设备的伤害感知方法，包括：针对每一设备，建立用于仿真所述设备的设备模型，并在该设备模型中配置设备的工艺数据、事故数据和环境数据；当任意一个或多个设备通过各自的设备模型引发事故现象时，建立用于仿真所述设备模型引发的事故现象的事故模型；获取触发所述事故模型进行事故现象仿真产生的灾害场数据，其中所述灾害场数据是指用于描述事故现象的后果的数据；以及针对每一设备，根据所述灾害场数据获取对应灾害场对所述设备的伤害情况。
可选的，所述灾害场数据包括灾害场类型、灾害相关地理信息以及灾害场变化情况，并且所述获取触发所述事故模型进行事故现象仿真产生的灾害场数据包括：根据事故类型确定灾害场类型，其中所述灾害场类型包括对应于火灾事故的温度场、对应于爆炸事故的能量场以及对应于毒气事故的毒气场；通过GIS(Geographic Information System，地理信息系统)获取所述灾害相关地理信息，其中所述灾害相关地理信息包括设备位置信息、设备几何尺寸和事故发生地的地形地貌信息；以及采用CFD(Computational FluidDynamics，计算流体动力学)仿真技术进行灾害场景的模拟计算，得到灾害场变化情况。
可选的，所述采用计算流体动力学CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算包括：对灾害场景进行网格划分，并基于根据每一网格采用CFD仿真技术对所述灾害场景进行计算，再基于预设的运算效率要求来对计算结果进行简化处理，以获得最终示出灾害场实时变化情况的计算结果。
可选的，所述根据所述灾害场数据获取对应灾害场对所述设备的伤害情况包括：针对每一设备建立伤害感知模型，该伤害感知模型用于仿真事故发生后的灾害触发、灾害动态演化过程以及当前灾害场对所述设备的伤害情况，其中所述伤害情况包括伤害类型、伤害区域及伤害程度；其中，所述事故模型还用于仿真由所述伤害感知模型所感知的灾害场所引发的事故现象。
可选的，在所述获取触发所述事故模型进行事故现象仿真产生的灾害场数据之后，所述伤害感知方法还包括：基于设备对应的救援基础数据建立设备的救援模型；触发所述救援模型进行仿真以得到对应的救援数据；以及基于所述救援数据更新所述灾害场数据。
可选的，在所述根据所述灾害场数据获取对应灾害场对所述设备的伤害情况之后，所述伤害感知方法还包括：根据设备自身或其他设备的灾害场对每一设备的所述伤害情况，确定对应设备模型是否会引发新的事故现象，并针对该新的事故现象建立对应的新的事故模型，以重复获取所述灾害场数据及所述伤害情况的步骤。
可选的，所述设备模型为储罐模型，所述事故模型包括：响应于由所述储罐模型自身进行仿真而建立的液池模型、常规池火模型和/或火炬模型；以及响应于所述新的事故现象而建立的以下中的任意一者或多者：由储罐周围的温度场引起的超压爆炸模型、由储罐罐内爆炸的能量场引起的受损爆炸模型以及由储罐爆炸形成的液池引起的残液池火模型。
另一方面，本发明实施例还提供一种设备的伤害感知装置，包括：设备建模单元，用于针对每一设备，建立用于仿真所述设备的设备模型，并在该设备模型中配置设备的工艺数据、事故数据和环境数据；事故建模单元，用于当任意一个或多个设备通过各自的设备模型引发事故现象时，建立用于仿真所述设备模型引发的事故现象的事故模型；灾害场处理单元，用于获取触发所述事故模型进行事故现象仿真产生的灾害场数据，其中所述灾害场数据是指用于描述事故现象的后果的数据；以及伤害感知单元，用于针对每一设备，根据所述灾害场数据获取对应灾害场对所述设备的伤害情况。
可选的，所述灾害场数据包括灾害场类型、灾害相关地理信息以及灾害场变化情况，并且灾害场处理单元包括：类型确定模块，用于根据事故类型确定灾害场类型，其中所述灾害场类型包括对应于火灾事故的温度场、对应于爆炸事故的能量场以及对应于毒气事故的毒气场；GIS模块，用于获取所述灾害相关地理信息，其中所述灾害相关地理信息包括设备位置信息、设备几何尺寸和事故发生地的地形地貌信息；以及CFD模块，用于采用CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算，得到灾害场变化情况。
可选的，所述CFD模块采用CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算包括：对灾害场景进行网格划分，并基于根据每一网格采用CFD仿真技术对所述灾害场景进行计算，再基于预设的运算效率要求来对计算结果进行简化处理，以获得最终示出灾害场实时变化情况的计算结果。
可选的，所述伤害感知单元根据所述灾害场数据获取对应灾害场对所述设备的伤害情况包括：针对每一设备建立伤害感知模型，该伤害感知模型用于仿真事故发生后的灾害触发、灾害动态演化过程以及当前灾害场对所述设备的伤害情况，其中所述伤害情况包括伤害类型、伤害区域及伤害程度；其中，所述事故模型还用于仿真由所述伤害感知模型所感知的灾害场所引发的事故现象。
可选的，所述伤害感知装置还包括：救援建模单元，用于基于设备对应的救援基础数据建立设备的救援模型；以及数据更新单元，用于触发所述救援模型进行仿真以得到对应的救援数据，并基于所述救援数据更新所述灾害场数据。
可选的，所述伤害感知装置还包括：联动处理单元，用于根据设备自身或其他设备的灾害场对每一设备的所述伤害情况，确定对应设备模型是否会引发新的事故现象，若是则联动所述事故模块单元、所述灾害场处理单元和所述伤害感知单元以处理该新的事故现象。
可选的，所述设备模型为储罐模型，所述事故模型包括：响应于由所述储罐模型自身进行仿真而建立的液池模型、常规池火模型和/或火炬模型；以及响应于所述新的事故现象而建立的以下中的任意一者或多者：由储罐周围的温度场引起的超压爆炸模型、由储罐罐内爆炸的能量场引起的受损爆炸模型以及由储罐爆炸形成的液池引起的残液池火模型。
另一方面，本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的伤害感知方法。
通过上述技术方案，本发明实施例将设备模型与事故模型分离开，并针对事故模型仿真的事故现象进行灾害场计算，使得设备可以感知到受到自身或其他设备的灾害场的伤害，从而可以很好地演示出“事故多米诺”的发生和发展过程，使得安全仿真的要素不仅包括设备和事故，还包括事故引发的灾害及灾害对设备的伤害，完善了安全仿真的要素，使得仿真更为接近现场，从而有助于分析事故原因、制定应急预案及进行人员培训等，提高了设备运行的安全性和稳定性。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施例的一种设备的伤害感知方法的流程示意图；
图2是本发明另一实施例的一种设备的伤害感知装置的结构示意图；以及
图3是本发明实施例中以储罐为例的应用例的原理示意图。
附图标记说明
210 设备建模单元 220 事故建模单元
230 灾害场处理单元 240 伤害感知单元
310 储罐模型 321 液池模型
322 常规池火模型323 火炬模型
324 超压爆炸模型325 受损爆炸模型
326 残液池火模型
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
实施例一
图1是本发明实施例一的一种设备的伤害感知方法的流程示意图，该设备可以是石油、化工及冶金装置中出现的每一个实体设备。如图1所示，该伤害感知方法可以包括以下步骤：
步骤S110，针对每一设备，建立用于仿真所述设备的设备模型，并在该设备模型中配置设备的工艺数据、事故数据和环境数据。
其中，设备建模是常用仿真技术，相关领域技术人员可基于设备的基础参数(包括仿真需要的设备运行信息、场景信息、物料信息等)，结合严谨的化学工程相关理论和可靠的数值分析等实现对设备建模及模型简化。
另外，所述工艺数据例如设备中的温度、压力、流量、物料信息及液位等数据，其用于反映动态的化工过程中涉及的物料在各个设备(如换热器、罐、塔、反应器等)中的流入、流出以及累积；事故是由于设备自身的风险或外界条件的变化而引发的设备运行状态的改变，所述事故数据例如设备发生火灾、爆炸、泄漏、堵塞、避雷失效、材料失效、强度失效结构失效等事故时的相关数据，其用于反映设备可能导致的事故现象；所述环境数据即设备周边的天气、温度、湿度等数据。
在本发明实施例中，在设备模型中配置了设备的工艺数据、事故数据和环境数据，使得本发明实施例的设备模型可以准确描述设备的工艺参数、可能发生的事故及环境参数。
需说明的是，在无特定说明的情况下，本发明实施例所述的事故是指技术人员触发设备模型进行事故仿真所引发的事故，而并非实际设备发生的事故。
步骤S120，当任意一个或多个设备通过各自的设备模型引发事故现象时，建立用于仿真所述设备模型引发的事故现象的事故模型。
具体地，设备模型可以描述事故数据，从而可以实现对事故本身的仿真，但该事故仿真与设备仿真结合在同一模型中，而实际中的设备与其引发的事故现象是独立的，从而使得事故仿真与实际的物理现象不符，且不能脱离设备仿真进行独立复用。因此，该步骤S120中基于事故数据，在设备发生相关事故后，对引发的事故现象进行独立建模，将“设备事故”与“事故建模”分离开，使得“事故”作为一个独立的仿真模块存在，这样一方面符合实际的物理现象，另一方面也实现了“事故模型”的复用。
步骤S130，获取触发所述事故模型进行事故现象仿真产生的灾害场数据。
具体地，触发设备模型可引发事故而进一步触发事故模型运行，事故模型进行事故现象仿真以输出相应仿真结果，该仿真结果中包括有灾害场数据。其中，所述灾害场数据是指用于描述事故现象的后果的数据，其包括灾害场类型、灾害相关地理信息以及灾害场变化情况等等。本发明实施例中，灾害场数据的引入旨在应对石油、化工及冶金行业所存在的事故多米诺现象。举例而言，发生事故的最终结果包括燃烧、爆炸和有毒气(液)体泄漏等，故而可以对应将事故的后果描述“温度场”、“能量场”和“毒气团”，而这些事故的后果又会对相关设备及现场人员产生新的伤害，从而形成事故多米诺现象。
在优选的实施例中，获取触发所述事故模型进行事故现象仿真产生的灾害场数据的方法可以包括：
1)根据事故类型确定灾害场类型，举例而言，所述灾害场类型包括对应于火灾事故的温度场、对应于爆炸事故的能量场以及对应于毒气事故的毒气场等。此外，灾害场类型还可以包括浓度场。
2)通过GIS获取灾害相关地理信息，其中所述灾害相关地理信息包括设备位置信息、设备几何尺寸和事故发生地的地形地貌信息等。
3)采用CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算，得到灾害场变化情况。
在更为优选的实施例中，采用CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算可以包括：对灾害场景进行网格划分，并基于根据每一网格采用CFD仿真技术对所述灾害场景进行计算，再基于预设的运算效率要求来对计算结果进行简化处理，以获得最终示出灾害场实时变化情况的计算结果。其中，网格越小，计算结果越准确，但计算工作量大，耗时更长，故而可预设运算效率要求以满足计算的实时要求或超实时要求。
步骤S140，针对每一设备，根据所述灾害场数据获取对应灾害场对所述设备的伤害情况。
结合上文可知，事故多米诺现象的存在可能会使一些设备受到本身引发的事故或其他设备引发的事故所产生的新的伤害。对此，该步骤S140通过计算出的灾害场数据，使得每一设备可以感知到相关的伤害。在优选的实施例中，具体的感知方法可以包括步骤：针对每一设备建立伤害感知模型，该伤害感知模型用于仿真事故发生后的灾害触发、灾害动态演化过程以及当前灾害场对所述设备的伤害情况。
举例而言，伤害感知模型对设备周边的泄漏、扩散、火灾、爆炸等事故现象进行响应以仿真事故现象的后果形成的温度场、能量场、毒气场。
其中，所述灾害场数据同样可包括灾害场类型、灾害相关地理信息以及灾害场变化情况。所述伤害情况包括伤害类型、伤害区域及伤害程度。
举例而言，根据灾害场类型可确定受到的伤害类型，例如受到温度场的伤害；根据仿真结果中示出的灾害相关地理信息可确定伤害区域，例如设备被伤害的位置；根据仿真结果中示出的CFD计算的灾害场变化情况，可得到设备的伤害程度。
进一步地，所述事故模型还用于仿真由所述伤害感知模型300所感知的灾害场所引发的事故现象。
综上所述，本发明实施例的伤害感知方法将设备模型与事故模型分离开，并针对事故模型仿真的事故现象进行灾害场计算，使得设备可以感知到受到自身或其他设备的灾害场的伤害，从而使得安全仿真的要素不仅包括设备和事故，还包括事故引发的灾害及灾害对设备的伤害，完善了安全仿真的要素，使得仿真更为接近现场，从而有助于分析事故原因、制定应急预案及进行人员培训等，提高了设备运行的安全性和稳定性。
实施例二
本发明实施例二还提供了一种设备的伤害感知方法，其在前述实施例一的步骤S110-步骤S140的基础上，还包括：基于设备对应的救援基础数据建立设备的救援模型；触发所述救援模型进行仿真以得到对应的救援数据；以及基于所述救援数据更新所述灾害场数据。
具体地，操作人员在发现灾害之后，例如火灾，可能会操作救援模型仿真以进行一些救援措施，例如进行灭火器灭火的仿真，如此可知救援人员进行救援所产生的救援数据会对灾害场产生影响，例如通过灭火降低了火焰温度。因此，该实施例二进一步基于救援数据来实时更新并观察灾害场数据，以准确反映灾害场数据的变化。
据此，本发明实施例进一步结合了救援模型，既实现了救援仿真，又更能保证灾害场仿真的准确性，并还可以为制定应急预案提供救援数据支持，使得安全仿真的要素还能包括救援要素，从而更加促进了全要素仿真的实现。
实施例三
本发明实施例三还提供了一种设备的灾害感知方法，其在前述实施例一的步骤S110-步骤S140或实施例二的基础上，还包括：根据设备自身或其他设备的灾害场对每一设备的所述伤害情况，确定对应设备模型是否会引发新的事故现象，并针对该新的事故现象建立对应的新的事故模型，以重复获取所述灾害场数据及所述伤害情况的步骤。即，包括建立新的事故模型在内，该实施例三基于灾害场对设备的伤害情况是否引发新的事故现象的判断，重复执行上述的步骤S120-步骤S140，以仿真基于事故多米诺理论的事故联锁现象。
可理解地，该实施例三在实施例一实现了设备对灾害的感知的基础上，进一步利用灾害感知的结果仿真了“事故多米诺”的发生和发展过程。
举例而言，对于事故产生，先是基于初始事件的。该初始事件也称为导火索事件，是最开始发生的事件(或事故)，即所谓的触发事件。若事故模型仿真引发的事故是“事故多米诺”的初始事件，则该事件发生后，可能产生一个事故现象，如泄漏、着火或爆炸等，也可能引起了设备运行参数的变化。初始事件发生后，产生了一定的事故现象，进而触发了其周边设备的设备模型中“伤害感知机制”的计算，导致了周边某个设备进入了事故状态，产生了新的事故现象，该实施例三即是针对这一新的事故现象建立新的事故模型。这一过程中，由初始事件通过某种能量扩散或质量扩散作用方式引发的现场和临近设备及周围人员发生的事件(或事故)可称为二次事件。依次类推，事件一个依赖一个，构成一个系列的事故模型，从而完整仿真了“事故多米诺”的发生和发展过程。
实施例四
图2是本发明实施例四的一种设备的伤害感知装置的结构示意图，该伤害感知装置与上述伤害感知方法基于相同的发明思路。如图2所示，所述伤害感知装置可以包括：设备建模单元210，用于针对每一设备，建立用于仿真所述设备的设备模型，并在该设备模型中配置设备的工艺数据、事故数据和环境数据；事故建模单元220，用于当任意一个或多个设备通过各自的设备模型引发事故现象时，建立用于仿真所述设备模型引发的事故现象的事故模型；灾害场处理单元230，用于获取触发所述事故模型进行事故现象仿真产生的灾害场数据，其中所述灾害场数据是指用于描述事故现象的后果的数据；以及伤害感知单元240，用于针对每一设备，根据所述灾害场数据获取对应灾害场对所述设备的伤害情况。
其中，所述灾害场数据包括灾害场类型、灾害相关地理信息以及灾害场变化情况，并且所述灾害场处理单元230优选为包括：类型确定模块，用于根据事故类型确定灾害场类型，其中所述灾害场类型包括对应于火灾事故的温度场、对应于爆炸事故的能量场以及对应于毒气事故的毒气场；GIS模块，用于获取所述灾害相关地理信息，其中所述灾害相关地理信息包括设备位置信息、设备几何尺寸和事故发生地的地形地貌信息；以及CFD模块，用于采用CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算，得到灾害场变化情况。
更为优选地，所述CFD模块采用CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算包括：对灾害场景进行网格划分，并基于根据每一网格采用CFD仿真技术对所述灾害场景进行计算，再基于预设的运算效率要求来对计算结果进行简化处理，以获得最终示出灾害场实时变化情况的计算结果。
进一步地，在优选的实施例中，所述伤害感知单元240根据所述灾害场数据获取对应灾害场对所述设备的伤害情况包括：针对每一设备建立伤害感知模型，该伤害感知模型用于仿真事故发生后的灾害触发、灾害动态演化过程以及当前灾害场对所述设备的伤害情况，其中所述伤害情况包括伤害类型、伤害区域及伤害程度；其中，所述事故模型还用于仿真由所述伤害感知模型所感知的灾害场所引发的事故现象。
在其他优选的实施例中，所述伤害感知装置还可以包括：救援建模单元，用于基于设备对应的救援基础数据建立设备的救援模型；以及数据更新单元，用于触发所述救援模型进行仿真以得到对应的救援数据，并基于所述救援数据更新所述灾害场数据。
在优选的实施例中，所述伤害感知装置还包括：联动处理单元，用于根据设备自身或其他设备的灾害场对每一设备的所述伤害情况，确定对应设备模型是否会引发新的事故现象，若是则联动所述事故模块单元220、所述灾害场处理单元230和所述伤害感知单元240以处理该新的事故现象。
所述伤害感知装置的具体实施细节及效果，可参考前述关于伤害感知方法的实施例一至实施例三，在此不再进行赘述。
在优选的实施例中，所述伤害感知装置可以包括处理器和存储器，上述设备建模单元210、事故建模单元220、灾害场处理单元230、伤害感知单元240等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现伤害感知。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
实施例五
该实施例五是一个应用例。下面结合具体场景介绍本发明实施例的伤害感知方法及装置的应用例，该应用例涉及的设备以储罐为例。
图3是本发明实施例中以储罐为例的应用例的原理示意图。如图3所示，首先建立储罐模型310，再随着储罐模型310引发的事故现象，建立液池模型321、常规池火模型322、火炬模型323、超压爆炸模型324、受损爆炸模型325、残液池火模型326等多个事故模型。结合图3及事故多米诺理论，本应用例中可能涉及以下两类事故：
(1)风险事故
其中，风险事故为设备本身引发的事故，又可以包括以下两类事故：
(a)罐底泄漏
当发生罐底泄漏，泄漏量注入液池模型321，该液池模型321根据物料的组分和状态计算液池表面积逐步扩大的情况。
当液池内的物料发生燃烧后，液池会将燃料气化量传送给常规池火模型322，常规池火模型322计算火焰的相关数据。
(b)罐顶泄漏
当发生罐顶泄漏时，如果泄漏的为可燃气体，则将泄漏量注入火炬模型323，由火炬模型323计算相关数据。
其中，该风险事故可理解为上述提及的初始事件。
(2)灾害场事故
即，储罐基于已引发的初始事件(或事故)，激发了新的二次事件(或事故)，产生了可以影响储罐自身或其他设备的灾害场。
(a)罐内爆炸
当储罐附近发生火灾后，储罐处于一个温度场中，辐射热会导致罐内的液相蒸发量增大，液相向气相传质，气相摩尔浓度增加，温度上升，进而导致气相压力上升。当气相压力超过一定范围后，形成爆炸。这个爆炸模型采用的是罐内的超压爆炸模型324，其输入量为罐内气体部分的参数。
(b)罐体爆炸
罐内爆炸发生后，该爆炸的能量场的相关数据只能由该储罐感知，储罐模型的“伤害感知”计算部分获取的爆炸当量，引发受损爆炸模型325运行，并将该爆炸当量作为输入，由受损爆炸模型325计算该爆炸的当量及罐体碎片的信息。
(c)罐体残留
当储罐发生爆炸后，该储罐残留部分变成了一个液池，设置该液池可以引发池火，所以将液池的相关数据和另外一个池火模型(图中的残液池火模型326)的相关数据连接。
其中，以液池引发池火为例，储罐的伤害感知可描述为以下的过程：
1)储罐的法兰发生泄漏，泄漏液体形成一个无围堰液池。
2)随着泄漏量增加，液池面积逐步扩大。其中，可根据池内物料的物性确定液池厚度，进而获得液池面积。
3)如果液池中的物料可燃且温度在燃点之上，则形成池火，根据池火的物性确定池火面积、池火火焰高度及火焰温度。
4)根据池火面积、池火火焰高度及火焰温度，确定池火周边温度场分布。
5)确定不同设备距离池火的距离。具体地，可根据传热计算相关公式，获取距离池火火焰一定距离处的设备的辐射强度计算公式为：
Figure BDA0002546221720000151
式中，Af表示辐射源表面积/火焰表面积，其中辐射源是指池火火焰中心；Ax表示距离辐射源x距离处所有辐射能量通过的面积；Ex表示距离辐射源x距离处的辐射强度，单位为W/m2；E为火焰表面的辐射强度，单位为W/m2；ε为火焰辐射发射率；δ为史蒂芬-玻尔兹曼常数，1.380649*10-23J/K；Tf为火焰温度，单位为K。
利用上述式(1)可以计算出吸收辐射的设备在其一定的表面积吸收的辐射能Qx,a为：
Qx，a＝FExAa (2)
式中，Aa表示被辐射物体的一定的表面积，单位为m2；F为角系数。
从上述式(2)可以看出，对同一个温度场，每个设备可以根据自身受到的辐射面积及角系数的不同而计算出不同的吸收热量，吸收的热量不同又必然使得各个设备所受的伤害不同，从而准确地反映了灾害场对设备的不同伤害情况。
上述五种不同的事故状态，引发机制不同，可以看到该储罐的“罐底泄漏”和“罐顶泄漏”事故是操作人员操作事故模型引发，而另外三种事故是通过每一设备对灾害场的伤害感知引发的。
据此，通过本发明实施例的方案，可以很好地演示出储罐的事故多米诺的发生和发展过程，相对于原有只能仿真设备及事故的方案，增加了对灾害场的仿真，完善了储罐的仿真要素。
本发明实施例还提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述设备的伤害感知方法。
本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述设备的伤害感知方法。
本发明实施例提供了一种计算设备，计算设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现上述伤害感知方法的步骤。在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。本文中的计算设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下上述关于灾害感知方法的方法步骤的程序。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本发明实施例而已，并不用于限制本发明实施例。对于本领域技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种设备的伤害感知方法，其特征在于，所述伤害感知方法包括：
针对每一设备，建立用于仿真所述设备的设备模型，并在该设备模型中配置设备的工艺数据、事故数据和环境数据；
当任意一个或多个设备通过各自的设备模型引发事故现象时，建立用于仿真所述设备模型引发的事故现象的事故模型；
获取触发所述事故模型进行事故现象仿真产生的灾害场数据，其中所述灾害场数据是指用于描述事故现象的后果的数据；以及
针对每一设备，根据所述灾害场数据获取对应灾害场对所述设备的伤害情况。
2.根据权利要求1所述的伤害感知方法，其特征在于，所述灾害场数据包括灾害场类型、灾害相关地理信息以及灾害场变化情况，并且所述获取触发所述事故模型进行事故现象仿真产生的灾害场数据包括：
根据事故类型确定灾害场类型，其中所述灾害场类型包括对应于火灾事故的温度场、对应于爆炸事故的能量场以及对应于毒气事故的毒气场；
通过地理信息系统GIS获取所述灾害相关地理信息，其中所述灾害相关地理信息包括设备位置信息、设备几何尺寸和事故发生地的地形地貌信息；以及
采用计算流体动力学CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算，得到灾害场变化情况。
3.根据权利要求2所述的伤害感知方法，其特征在于，所述采用计算流体动力学CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算包括：
对灾害场景进行网格划分，并基于根据每一网格采用CFD仿真技术对所述灾害场景进行计算，再基于预设的运算效率要求来对计算结果进行简化处理，以获得最终示出灾害场实时变化情况的计算结果。
4.根据权利要求1所述的伤害感知方法，其特征在于，所述根据所述灾害场数据获取对应灾害场对所述设备的伤害情况包括：
针对每一设备建立伤害感知模型，该伤害感知模型用于仿真事故发生后的灾害触发、灾害动态演化过程以及当前灾害场对所述设备的伤害情况，其中所述伤害情况包括伤害类型、伤害区域及伤害程度；
其中，所述事故模型还用于仿真由所述伤害感知模型所感知的灾害场所引发的事故现象。
5.根据权利要求1所述的伤害感知方法，其特征在于，在所述获取触发所述事故模型进行事故现象仿真产生的灾害场数据之后，所述伤害感知方法还包括：
基于设备对应的救援基础数据建立设备的救援模型；
触发所述救援模型进行仿真以得到对应的救援数据；以及
基于所述救援数据更新所述灾害场数据。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的伤害感知方法，其特征在于，在所述根据所述灾害场数据获取对应灾害场对所述设备的伤害情况之后，所述伤害感知方法还包括：
根据设备自身或其他设备的灾害场对每一设备的所述伤害情况，确定对应设备模型是否会引发新的事故现象，并针对该新的事故现象建立对应的新的事故模型，以重复获取所述灾害场数据及所述伤害情况的步骤。
7.根据权利要求6所述的伤害感知方法，其特征在于，所述设备模型为储罐模型，所述事故模型包括：
响应于由所述储罐模型自身进行仿真而建立的液池模型、常规池火模型和/或火炬模型；以及
响应于所述新的事故现象而建立的以下中的任意一者或多者：由储罐周围的温度场引起的超压爆炸模型、由储罐罐内爆炸的能量场引起的受损爆炸模型以及由储罐爆炸形成的液池引起的残液池火模型。
8.一种设备的伤害感知装置，其特征在于，所述伤害感知装置包括：
设备建模单元，用于针对每一设备，建立用于仿真所述设备的设备模型，并在该设备模型中配置设备的工艺数据、事故数据和环境数据；
事故建模单元，用于当任意一个或多个设备通过各自的设备模型引发事故现象时，建立用于仿真所述设备模型引发的事故现象的事故模型；
灾害场处理单元，用于获取触发所述事故模型进行事故现象仿真产生的灾害场数据，其中所述灾害场数据是指用于描述事故现象的后果的数据；以及
伤害感知单元，用于针对每一设备，根据所述灾害场数据获取对应灾害场对所述设备的伤害情况。
9.根据权利要求8所述的伤害感知装置，其特征在于，所述灾害场数据包括灾害场类型、灾害相关地理信息以及灾害场变化情况，并且灾害场处理单元包括：
类型确定模块，用于根据事故类型确定灾害场类型，其中所述灾害场类型包括对应于火灾事故的温度场、对应于爆炸事故的能量场以及对应于毒气事故的毒气场；
GIS模块，用于获取所述灾害相关地理信息，其中所述灾害相关地理信息包括设备位置信息、设备几何尺寸和事故发生地的地形地貌信息；以及
CFD模块，用于采用CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算，得到灾害场变化情况。
10.根据权利要求9所述的伤害感知装置，其特征在于，所述CFD模块采用CFD仿真技术进行灾害场景的模拟计算包括：对灾害场景进行网格划分，并基于根据每一网格采用CFD仿真技术对所述灾害场景进行计算，再基于预设的运算效率要求来对计算结果进行简化处理，以获得最终示出灾害场实时变化情况的计算结果。
11.根据权利要求8所述的伤害感知装置，其特征在于，所述伤害感知单元根据所述灾害场数据获取对应灾害场对所述设备的伤害情况包括：
针对每一设备建立伤害感知模型，该伤害感知模型用于仿真事故发生后的灾害触发、灾害动态演化过程以及当前灾害场对所述设备的伤害情况，其中所述伤害情况包括伤害类型、伤害区域及伤害程度；
其中，所述事故模型还用于仿真由所述伤害感知模型所感知的灾害场所引发的事故现象。
12.根据权利要求8所述的伤害感知装置，其特征在于，所述伤害感知装置还包括：
救援建模单元，用于基于设备对应的救援基础数据建立设备的救援模型；以及
数据更新单元，用于触发所述救援模型进行仿真以得到对应的救援数据，并基于所述救援数据更新所述灾害场数据。
13.根据权利要求8至12中任意一项所述的伤害感知装置，其特征在于，所述伤害感知装置还包括：
联动处理单元，用于根据设备自身或其他设备的灾害场对每一设备的所述伤害情况，确定对应设备模型是否会引发新的事故现象，若是则联动所述事故模块单元、所述灾害场处理单元和所述伤害感知单元以处理该新的事故现象。
14.根据权利要求13所述的伤害感知装置，其特征在于，所述设备模型为储罐模型，所述事故模型包括：
响应于由所述储罐模型自身进行仿真而建立的液池模型、常规池火模型和/或火炬模型；以及
响应于所述新的事故现象而建立的以下中的任意一者或多者：由储罐周围的温度场引起的超压爆炸模型、由储罐罐内爆炸的能量场引起的受损爆炸模型以及由储罐爆炸形成的液池引起的残液池火模型。
15.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述权利要求1至7中任意一项所述的伤害感知方法。
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