智慧消防在煤化工行業應急救援中的應用

王曉光

摘要：我國煤化工行業在近些年得到了長足的發展，企業數量增加、產品品目繁多、企業規模越來越大、生產工藝越來越復雜。但煤化工行業的高危險性要求其配套的消防安全工作必須符合企業的發展需求，因此，文章以智慧消防為切入點，從煤化工行業及其火災危險性出發，深入研究了三維模擬培訓系統和應急救援輔助決策系統的各個功能模塊，提出了在煤化工行業引入智慧消防這一大膽設想，以提高煤化工行業消防應急救援能力，為煤化工安全生產保駕護航。

關鍵詞：煤化工;智慧消防;三維模擬;輔助決策

隨著國民經濟和科學技術的發展，煤化工行業在我國國民經濟建設中占據了越來越重要的地位，煤化工產品的應用已滲透到人們生產生活的各個領域。但是，煤化工生產企業由于其特殊性，存在著眾多的安全隱患，在生產、運輸和儲存過程中具有高溫高壓或低溫低壓、易燃易爆的特點，極易發生嚴重的火災和爆炸危險事故，所以加強煤化工火災的滅火救援技戰術研究，以減少火災爆炸事故的損失，對消防安全管理有十分重要的意義。

文章根據煤化工的工藝特點和危險性，結合目前消防技術中三維模擬培訓系統和應急救援輔助決策系統的實際應用，淺談智慧消防在煤化工應急救援中的應用。

一、三維模擬培訓系統

三維模擬培訓及演練評估系統以二三維一體化平臺為基礎，通過建設企業三維虛擬場景，實現基礎理論知識、消防車及消防裝備操作規程、典型化工事故案例和化工事故消防應急演練及評估等培訓工作，可為員工全面普及應急消防安全管理知識，提高員工的風險防范意識和自救互救等災害應對能力，做到快速識別應急資源需求，明確相關單位和人員的應急職責，改善其協調問題，將會全面提升企業應急處理能力。

（一）三維虛擬仿真平臺功能

三維虛擬仿真平臺支持對企業三維場景進行瀏覽展示，提供多種操作模式，包括：地球模式（即第三人稱操作模式）、跟蹤球模式、第一人稱操作模式。三維虛擬仿真平臺共包含數字地球模塊、三維地形模塊、三維場景模塊、數據維護工具模塊4個模塊，設計了強大的三維GIS功能，其中三維空間量算工具包含坐標量測、水平距離量測、垂直高度量測、直線距離量測、地表距離量測、投影面積量測、挖方量測。GIS常用分析工具有視域分析、通視分析、斷面分析等，方便在應急救援工作中對災害事故量化分析，做出準確判斷。

（二）桌面推演

桌面推演系統支持多人/多機構的桌面推演功能，需要完成角色選擇、個人防護裝備及工具的選擇、人員和車輛進入路線選擇、滅火資源數量設置、實時消息對話通信、滅火力量估算、災情類型和大小設定、資源庫存計算、過程記錄存儲及回放、氣象信息設定、現場動態標記、災后處置、應急措施方案、災后評估、推演標注等功能。

以2萬立方米油罐火災為例，推演啟動，推演人員選擇推演用戶角色，在推演前需要對各種主要參數進行設定。設定燃燒介質（石腦油/柴油/汽油），不同的介質用不同的顏色表示;設定是否爆炸，如爆炸，則場景中展示一次爆炸動畫。系統利用各種模型進行模擬，對于爆炸、泄漏、擴散等情況進行量化模擬;設置泄漏點，并在三維場景中實時表現對應介質泄露粒子動畫;設定氣象條件參數，包括風速、風向、溫度、濕度等，這些將對火勢發展方向、速度，爆炸后的煙塵擴散速度，撲滅火災所需的滅火設備數量產生相應的影響;檢查固定滅火設備是否完好，對滅火劑儲量進行實時顯示，結合滅火劑用量計算功能，判定是否需要從外部調用滅火資源。在推演過程中，參加推演人員根據系統設定的火災模型情形，設置工藝處置方案、工藝處置時間等。消防力量在廠區各地部署需要如何調配，陣地選擇、救援方案、力量部署等如何安排，滅火劑、個人防護裝備在系統儲量下進行選擇并消耗，系統根據推演人員作出的選擇而在三維場景中呈現出不同的表現。有權限的用戶（如管理員）可以看到所有桌面推演參與人員推演畫面，同時可推送突發情況，如火勢因風勢加大而迅速擴散蔓延等，可以在三維場景中實時展示。

通過對典型事故形態的可視化、事故應急預案的三維數字化、事故應急演練、企業員工標準化操作培訓等關鍵技術的研究，開發了基于網絡的多人多角色共同參與的三維事故應急演練與標準化作業培訓系統。它能夠真實生動地展示煤化工企業的三維場景、直觀地展示企業消防滅火預案、模擬各種突發事故，結合企業實際情況，提高企業應急水平與能力。為煤化工企業員工應急演練及作業培訓提供了現代化手段的技術支撐。

二、應急救援輔助決策系統

將智慧消防應用于煤化工企業管理中，可進行良好的火災風險評估工作。在開展該工作時，通過智慧消防所建立的多點數據聯系體系，便可以打破原有消防數據在發展中所呈現出的孤島信息狀態，借助智慧網絡系統整合消防工作中的相關數據，使煤化工作業中的火災風險評估更加全面。以陽江煤化工企業為例，借助智慧消防網絡系統可以對作業區域中的廠房防火屏障、物料存放信息、消防隔離信息、動作防火作業信息等進行動態收集，并且將這些信息匯總到系統的集成平臺中開展整合分析，從而確定內部廠房各個區域及主要結構區域的火災承載負荷，判斷煤化工作業區突發火災所能承受的火災荷載程度，進而綜合評判煤化工廠房區域存在的火災風險大小，避免人為主觀因素在其中出現的錯誤判斷。

火災風險防控工作在智慧消防的介入下，可以在第一時間消除現場火災隱患，同時借助智慧消防系統所進行的火災風險評估功能，提高化工廠開展滅火救援的效率，并將現代化的智慧消防技術引入到當前化工廠現有的滅火救援流程管理中。以陽江煤化工廠為例，該化工廠在生產中借助智慧消防系統中的火災報警信號作為相應的機組MCR接警裝置和轉報警信號塔臺，這樣便可以在第一時間聯系專職消防隊和醫療救援隊。當應急救援小組到達現場后，可以直接根據智慧消防系統所評估出的現場火情，進行人員傷亡情況鑒定、固定滅火設施開啟、防排煙設施啟動等工作。參與現場救援的運行響應人員在進行信息交接后，便可以第一時間配合專職消防隊進行滅火救援，同時可以根據現場火災指揮部的要求，進行門禁解鎖、保衛邊界管控等工作。現場應急救援輔助決策系統以二三維地理信息系統平臺為基礎，通過建立企業及其周邊地理信息數據、應急資源數據、危化品信息，整合事故現場影像語音數據、氣象信息、現場氣體實時監測數據，快速查詢和調取有效的應急資源;通過事故模擬軟件計算結果，模擬分析事故現場發展態勢，實時掌握氣體擴散影響范圍，以電子地理信息系統為基礎，實現事件的可視化應急資源調配、滅火劑及救援力量計算等功能，為指揮者提供應急指揮輔助決策。

（一）地理信息子系統

建設一套以煤化工廠區為中心，半徑為50公里的1：10000比例的GIS地圖及廠區1：2000精度的衛片或航拍圖，能夠集成應急資源管理系統數據及實時災害模擬分析模型數據，為用戶提供圖形化直觀的查詢分析結果。

（二）危險化學品數據庫查詢子系統

建設一套危險化學品數據查詢子系統，能夠對危險化學品的化學品及企業標識信息、成分和組成信息、危險性概述信息、急救措施、消防措施、泄漏應急處理、操作處置與存儲、接觸控制與個體防護、理化特性、穩定性和反應活性、毒理學資料、生態學資料、廢棄處置辦法、運輸信息進行查詢、維護、統計匯總分析。

（三）應急資源數據庫查詢子系統

建設一套應急資源數據庫查詢子系統，主要包括對以下信息的查詢、維護和圖形化展示：應急物資儲備點、應急物資、企業消防隊、應急救援專家、社會應急救援力量、周邊信息（居民、學校、醫院）。

系統提供管理、查詢和維護界面，使用戶能夠根據事故類型，快速地篩選出需要的應急物資、應急專家、消防救援力量，在此基礎上，結合地理信息系統將物資儲備點、應急物資、企業消防隊人員及周邊人口、學校、醫院等分布情況在地圖上分布展示，當發生應急搶險事故后，便于用戶根據事故類別、等級，選擇相應的應急物資和救援力量，制定切實、可行、有效的救援方案。同時，用戶在電子地圖上根據相關圖標即可查看該圖標對應的基本信息，如人員配置、資源占有、應急人員資質以及應急專家和應急機構等情況。

（四）實時災害模擬分析子系統

建設一套實時災害模擬分析子系統，通過集成第三方采集、傳輸事故現場氣象信息、氣體濃度監測信息等，依托災害分析模型軟件的計算結果，實時掌握事件的擴散影響范圍，為應急指揮提供輔助決策功能。系統以電子地理信息系統為基礎，利用燃燒分析模型、氣體擴散模型和超壓爆炸模型等為指揮員提供應急指揮輔助決策功能。

（五）滅火劑用量計算

滅火劑用量計算主要包含三類計算：第一，利用火災模擬模型計算出所模擬火災所需滅火劑用量，并進行展示。第二，系統提供操作簡單、界面友好的實際用水量計算界面，計算出現場救援滅火劑實際用量并進行展示。第三，系統根據火災所需滅火劑用量與消防滅火劑儲量進行對比評估，提前判斷是否需要請求外部消防力量進行支援。

三、結論

文章基于煤化工事故預案，利用計算機網絡技術、數據庫技術、無線通信技術和WebGIS技術等研制的煤化工應急管理和救援指揮輔助決策系統，實現了事故響應、救災和應急管理的智能化處理和決策，應急資源的日常監控和應急調度共享，從而提高災害事故應急處理和綜合研判能力，保障應急響應及時和搶救工作迅速有效，減少事故發生所造成的人身傷害和財產損失;通過集成“六大系統”和隱患排查等系統的信息，為救援指揮提供綜合研判的輔助支持;利用日常演練系統，完善應急預案的知識庫，強化工人的安全生產意識，提高應急反應和處置的能力。

通過文章的研究探索了利用信息化實現煤化工事故應急救援系統的可行方法，為煤化工應急管理和應急響應以及日常應急管理提供了新型的信息化、智能化輔助決策平臺。

參考文獻：

[1]康茹.消防隊員作業安全事故原因分析及對策研究[D].北京：中國礦業大學，2018.

[2]林媛.福建省危險化學品安全生產監管研究[D].福州：福建農林大學，2017.