危險化學品事故預警和應急決策系統(tǒng)研究

崔世宏，許蘭娟，張 晨

(濱州學院 資源與環(huán)境工程學院，山東 濱州 256603)

危險化學品事故預警和應急決策系統(tǒng)研究

崔世宏，許蘭娟，張 晨

(濱州學院 資源與環(huán)境工程學院，山東 濱州 256603)

危險化學品具有易燃、易爆、有毒、腐蝕的特性，一旦發(fā)生事故，可能導致巨大的人員傷亡、財產損失、和環(huán)境破壞。本文根據企業(yè)事故應急的需要，設計了危險化學品事故預警和應急決策系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括信息查詢、事故預警、事故應急決策三部分。系統(tǒng)接收來自現場傳感器的數據，并進行快速地分析和判斷，一旦相關指標超過安全限值，即可以聲、光、文字等多種形式進行預警。事故發(fā)生后，還可以根據事故類型和涉及的危險化學品種類，提供科學、有效的消防措施、應急處置措施和安全防護用品說明。通過應用此系統(tǒng)，可大大降低危險化學品生產、儲存、使用等環(huán)節(jié)發(fā)生事故的可能性，并有效減少事故所導致的人員傷亡和財產損失。

危險化學品；事故預警；應急決策；應急處置

危險化學品是指具有毒害、腐蝕、爆炸、燃燒、助燃等性質，對人體、設施、環(huán)境具有危害的劇毒化學品和其他化學品。

事故預警與應急決策具有重大意義，若在事故早期未能預警和應對，可能導致事故后果擴大。如2015年8月12日，位于天津市濱海新區(qū)天津港的瑞海國際物流有限公司危險品倉庫發(fā)生爆炸，至165人遇難，直接經濟損失68.66億元。事故起因是硝化棉積熱自燃，導致堆放于運抵區(qū)的硝酸銨等危險化學品爆炸，消防人員卻不知道現場存在硝酸銨，用水滅火，沒有用沙土，導致連續(xù)兩次劇烈爆炸。在事故過程中，如果設有有效的應急響應系統(tǒng)，則消防人員就可在第一時間正確救援，避免因為救援措施不當而導致104名消防人員遇難的悲劇發(fā)生，因此，做好危險化學品的事故預警和應急決策系統(tǒng)的工作顯得尤為重要。

1 事故預警與決策系統(tǒng)的發(fā)展概況

在美國、歐盟、日本等國家都已建立運行良好的應急救援管理體制，包括應急救援法規(guī)、管理機構、指揮系統(tǒng)、應急隊伍、資源保障和公民知情權等方面，形成了比較完善的應急救援系統(tǒng)，逐漸向建立標準化應急管理體系方向發(fā)展，使整個應急管理工作更加科學、規(guī)范和高效[1-3]。在美國，有危險化學品事故信息通報通信體系(CUBE)[4-5]在事故發(fā)生后僅兩分鐘，災害通報通信體系就把災害從會員組織的電腦或負責人攜帶的通訊工具中顯示，同時電腦馬上顯示被縮小的受災區(qū)域，該區(qū)域的水庫、發(fā)電廠、送電網、高速公路等狀況一目了然。所以，政府機構可以在災害發(fā)生4min后就指示開設緊急對策總部。英國在哈威爾(Harwell)設有全國化學事故應急中心，具有24h存取的計算機數據庫，有化學家可提供有關化學品性質、危險與應對的信息。該數據庫被稱作HAZFILE，它可以與消防總部的計算機直接聯系[6]。我國的上海市和大連市已建立緊急事故應急計劃。大連市的系統(tǒng)在國內己處于最高水平，但仍有缺陷。如該系統(tǒng)較適合監(jiān)控氣體異常造成的事故，還不能監(jiān)控由于液體泄漏和生物污染物等造成的事故。

與國外相比，目前我國在工業(yè)園區(qū)危險化學品事故應急管理方面存在的問題主要表現在：

(1)我國在事故應急方面的工作通常主要集中在應急預案的編寫上，對于應急響應系統(tǒng)的研究尚不成熟，導致事故發(fā)生后的響應效率低下，救災能力差，救援效率和信息傳遞的速度低。

(2)未形成針對危險化學品事故應急決策的有效的事故專家處理系統(tǒng)，對危險源的辨識和管理不到位，對危險源的監(jiān)控自動化程度底，導致對計算機應急系統(tǒng)的研究缺乏基礎數據支持。

2 事故預警與決策系統(tǒng)的構建

2.1 系統(tǒng)總體結構設計

本文在合理設計數據庫的基礎上，進行危險化學品事故預警和應急響應系統(tǒng)的設計。系統(tǒng)結構圖如圖1所示，采用C/S結構，客戶端可安裝在企業(yè)安全管理人員、現場操作人員等相關人員的電腦或手機上。

圖1 應急響應系統(tǒng)結構圖

通過采集現場傳感器發(fā)送的實時監(jiān)測數據，與數據庫中的安全限值進行比對，以聲音、文字、圖形圖像等方式進行事故預警，引起現場操作人員和安全管理人員的注意。同時，預警信息將傳遞給事故應急處置決策系統(tǒng)，根據事故的類型和所涉及的危險化學品種類，在客戶端顯示該危險化學品的危險特性及相應的事故應急處置措施。本系統(tǒng)的有效應用不僅有助于及時發(fā)現事故初期征兆，進行事故預警，更有助于在事故發(fā)生時提供應急決策支持，使事故得到及時、有效的處理，達到減小事故損失，保護廠區(qū)內部和鄰近企業(yè)人員生命與財產安全的目的。

2.2 數據庫設計

數據庫是系統(tǒng)有效運行的基礎，本文所設計的數據庫主要包括危險源基本信息、危險化學品安全信息、危險化學品事故應急處理措施三個主表。

(1)危險源基本信息數據表需要在對企業(yè)進行危險辨識的基礎上，明確危險源類型、所處區(qū)域及預警條件，作為事故預警的判斷依據。

(2)危險化學品安全信息數據表則以化學品安全技術說明書(MSDS，Material Safety Data Sheet)為基礎，主要用于存儲化學品的消防措施、泄漏處理及急救措施等信息，表1為環(huán)氧丙烷的安全信息簡表。

表1 危險化學品安全信息數據表(MSDS)

(3)危險化學品事故應急處理措施數據表包括化學品名稱、事故類型和應急措施。該表的作用是根據不同的事故類型和涉及的危險化學品信息，提出有效的事故應急措施，為事故應急處置提供依據。

3 應用實例分析

3.1 事故預警功能

事故預警功能的核心是通過對事故早期征兆和誘因進行檢測、識別、分析、判斷，以聲、光、文字等手段來提醒人們注意到生產、儲存、使用等過程中的危險狀態(tài)，及時采取措施，防止發(fā)展為事故。

本文中的預警功能設計如圖3所示，以環(huán)氧丙烷為例，系統(tǒng)與可遠傳記錄的安全閥、壓力表、液位計、溫度計相連，若環(huán)氧丙烷處于危險狀態(tài)，危險部位在顯示屏上紅色閃爍，發(fā)出警報聲，與相關負責人手機相連，發(fā)出語音提示，以便人們及時發(fā)現問題并作出相應措施。

圖2 預警功能設計

3.2 應急決策功能

危險化學品應急決策是在事故發(fā)生后根據事先設定好的判定原則生成最優(yōu)處置方案。它實現的基礎包括預警機制、以往類似事故的經驗教訓、以及事先編好并經政府審核合格的應急救援預案等。

事故發(fā)生后，由計算機對數據處理，顯示出現場救援措施、安全防護用品、應急處置措施等建議，實現資源共享。共享機構可包括應急指揮機構、現場應急救援機構、消防機構、公安機關、醫(yī)療機構、新聞媒體機構及氣象臺。系統(tǒng)應急決策功能包括以下方面：

(1)生成安全防護用品說明

系統(tǒng)以危險化學品安全信息數據表為基礎，為進入事故現場的相關作業(yè)人員提供安全防護用品說明。以環(huán)氧丙烷泄漏事故為例，系統(tǒng)提供安全防護用品說明如下：

①呼吸系統(tǒng)防護：佩戴自吸過濾式防毒面具，緊急營救或撤離時佩戴正壓自給式空氣呼吸器。

②眼睛防護：佩戴化學安全防護眼鏡。

③身體防護：穿戴防毒、防靜電工作服。

④手防護：戴耐油橡膠手套。

(2)生成現場急救措施

現場急救是事故應急處置的重要部分，以環(huán)氧丙烷泄漏為例，系統(tǒng)提供以下現場急救措施：

①吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處，保持呼吸暢通，如呼吸困難，給氧；如呼吸停止，立即進行人工呼吸。

②食入：用水漱口，給飲牛奶或蛋清。

③皮膚接觸：立即脫去污染的衣著，用大量流動清水清洗至少15min。

④眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水沖洗至少15min。

(3)消防措施

若事故類型為火災，系統(tǒng)根據涉及危險化學品類型，提供消防措施。如環(huán)氧丙烷的消防措施包括：

①滅火方法：盡可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻，直至滅火結束。處在火場中的容器若已變色或從安全泄壓裝置中產生聲音，必須馬上撤離。

②滅火劑: 抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。用水滅火無效。

(4)泄漏處置

若事故類型為泄漏，系統(tǒng)將根據涉及危險化學品類型，提供泄漏處置措施。如環(huán)氧丙烷的泄漏處置措施包括：消除所有點火源，根據液體流動和蒸氣擴散的影響區(qū)域劃定警戒區(qū)，無關人員從側風、上風向撤離至安全區(qū)；作業(yè)時所使用的全部設備應接地；禁止接觸和跨越泄漏物；盡可能切斷泄漏源；防止泄漏物進入下水道、水體或密閉性空間。

①小量泄漏: 用砂土或其它不燃材料吸收。使用潔凈的無火花工具收集吸收材料。

②大量泄漏: 構筑圍堤或挖坑收容; 用石灰粉吸收大量液體。用抗溶性泡沫覆蓋，減少蒸發(fā)，降低蒸氣災害。噴霧狀水冷卻和稀釋蒸氣、保護現場人員、把泄漏物稀釋成不燃物。用防爆泵轉移至槽車或專用收集器內。

4 結論

本文根據企業(yè)危險化學品事故應急需要，建立危險化學品事故預警和應急響應系統(tǒng)。系統(tǒng)在危險源辨識的基礎上，建設包含危險源基本信息、危險化學品安全信息和危險化學品事故應急處置措施在內的后臺數據庫，設計危險化學品信息管理子系統(tǒng)、事故預警子系統(tǒng)和決策支持子系統(tǒng)，為及時發(fā)現、分析和判斷事故征兆，快速、準確進行事故處置和應急救援提供技術支持。本系統(tǒng)在實際應用過程中的有效性受后臺數據完善程度的限制，因此，數據庫要及時添加新事故案例，且信息須真實完整，使數據庫不斷完善，以使應急響應系統(tǒng)更加高效準確。

[1] 丁 輝.世界危險化學品應急技術的發(fā)展狀況與思考[J].安全, 2003, 24(2):4-6.

[2] 孫維生.化學事故應急救援[M].北京:化學工業(yè)出版社,2008.

[3] 韓世奇,韓燕暉.危險化學品生產安全與應急救援[M].北京:化學工業(yè)出版社,2008.

[4] Porter San, wetting Jurgen. Policy issues on the control of major accident hazards and the new Seveso II directive 1[J].Journal of Hazardous Materials, 1999, 65(1-2):1-14.

[5] Zografos K G, Androutsopoulos K N. A decision support system for integrated hazardous materials routing and emergency response decisions[J].Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 2008,16(6): 684-703.

[6] 史承偉.基于GIS的企業(yè)化學事故應急系統(tǒng)研究[D].山東：中國海洋大學，2008.

[7] 周 榮.企業(yè)安全事故風險預警體系研究[D].武漢:武漢理工大學,2008.

(本文文獻格式：崔世宏，許蘭娟，張 晨.危險化學品事故預警和應急決策系統(tǒng)研究[J].山東化工，2017，46(10)：182-184.)

Research on Early Warning and Emergency DecisionSystem for Hazardous Chemical Emergency

CuiShihong,XuLanjuan,ZhangChen

(Department of Resource and Environment, Binzhou University, Binzhou 256603，China)

Hazardous chemicals are usually flammable, explosive, toxic or corrosive. Once an accident due to hazardous chemicals occur, there may be large numbers of casualties, huge losses of property, and sever environmental damage. According to the needs of emergency response, an early warning and decision-making system is designed for hazardous chemical accidents.The system consists of three main parts: information inquiry, accident warning and emergency decision.The system receives data from sensors installed on the work site,and then analyzes the data to make a quickly judgment. Once a parameter exceeds its safety limit, the system will give alarms in the form of sound, light, text and so on.If an accident does happen, the system will provide scientific and effective measures for fire fighting and emergency disposal, as well as suggestions for wearing protective equipment according to type of the accident and characteristics of hazardous chemicals involved. Through the application of this system, not only can the possibility of accidents in the production, storage, usage and other processes of hazardous chemicals, but also the casualties and property damages caused by these accidents be reduced significantly.

hazardous chemical; accident warning; emergency decision; emergency disposal

2017-03-23

國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(編號：201610449063)

崔世宏(1997—)，主要從事安全工程專業(yè)相關研究。

X937

A

1008-021X(2017)10-0182-03