一种化工厂安全监管、在岗培训和考核方法及系统

摘要

本发明涉及化工厂安全管控技术领域，具体涉及一种化工厂安全监管、在岗培训和考核方法，包括以下步骤：A）获取视频监控；B）建立预案表，将预案表与GIS模型关联，建立协同表；C）周期性的将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，发出报警，将分级预案内容展示给值班人员以及岗位员工；D）更新协同表的状态；在执行步骤C‑D的同时，执行以下步骤：E）周期性模拟触发预案表，并显示给培训目标；F）分析培训目标是否执行分级预案内容。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，提高由正常工作转换到执行预案的能力，持续对预案执行能力进行检验，提高化工厂的安全性。

权利要求

1.一种化工厂安全监管、在岗培训和考核方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)建立数据获取单元，与化工厂的DCS通信，获取化工厂的监控数据，在化工厂区域内设置若干个监控点位，获取化工厂岗位区域和通道区域的视频监控；

B)建立若干个预案表，获取化工厂的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，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；

C)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；

D)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C‑D的同时，执行以下步骤：E)周期性模拟触发预案表，并将该预案表的分级预案内容显示给培训目标；

F)周期性读取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，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；

步骤B中所建立的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，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；

步骤B中所建立的预案表还包括预案表还包括推演时间T和延期关联变量；

步骤F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：

F1)周期性通过视频监控获取培训目标的位置；

F2)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；

F3)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；

步骤F1中，获得培训目标的位置的方法包括：F11)周期性获得化工厂岗位区域以及通道区域无人员时每个监控点位的图像，并存储为参照图像；

F12)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；

F13)将监控点位中像素对应的化工厂GIS模型中的位置关联；

F14)若步骤F12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；

步骤D还包括：推算第(n+N)个周期T1时全部子区域的状态数据，n表示本次更新距离气体发生泄漏时刻的周期T1数量，N表示气体发生泄漏时刻后的周期T1数量，作为延期状态数据，列举与事故发生前的状态相比，变化不超过预设安全阈值的子区域，作为延期安全子区域，依次从每个员工岗位位置开始不断寻找延期安全子区域，若无法找到延期安全子区域到达安全出口，则发出报警并显示给值班人员；

步骤D中，根据监控数据更新协同表的状态的方法包括：D1)根据监控数据更新具有邻接设备的协同表状态；D2)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D1包括：D11)若邻接设备未发生事故，则维持子区域的状态信息；D12)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；D13)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ωA＝δn·ωE，其中ωA为子区域的危险气体浓度，ωE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，δn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＜nmax时，δn随n的增大而增大，n≥nmax时，δn＝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ωA＝ωE|(n‑1)。

2.根据权利要求1所述的一种化工厂安全监管、在岗培训和考核方法，其特征在于，步骤C1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≤Ds/vw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Ds为预案对象区域与火情区域的距离，vw为风速，距火情发生时间t＞Ds/vw内时，预案表的关联变量的温度值为Cm，

Cm＝βCt，β∈[0.6，1]

Ct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。

3.根据权利要求1所述的一种化工厂安全监管、在岗培训和考核方法，其特征在于，步骤C2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δr，r∈[1，16]，则预案表的关联变量的危险气体浓度Qy＝δu·Q，其中δu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。

4.根据权利要求3所述的一种化工厂安全监管、在岗培训和考核方法，其特征在于，确定危险气体在十六个方位的流量比例δr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。

5.一种化工厂安全监管、在岗培训和考核系统，用于执行如权利要求1至4任一项所述的一种化工厂安全监管、在岗培训和考核方法，其特征在于，包括数据获取单元、数据处理单元、存储器、视频监控子系统和若干个交互终端，所述数据获取单元与化工厂的DCS通信，获取化工厂的监控数据并存储到存储器中，若干个所述交互终端分别安装在化工厂人员的工作岗位处，所述视频监控子系统监控化工厂人员的工作岗位区域以及化工厂的通道区域，若干个所述交互终端、存储器以及视频监控子系统均与数据处理单元连接。

说明书

一种化工厂安全监管、在岗培训和考核方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及化工厂安全管控技术领域，具体涉及一种化工厂安全监管、在岗培训和考核方法。

背景技术

[0002] 在现代化的工业化进程中，化工企业对社会经济发展，乃至生产生活产生的促进作用。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。然而，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。但化工厂的安全管理，仍停留在纸质管理阶段，效率十分低下。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，被员工正确执行。严重制约了化工厂的安全生产和进一步
的发展，该化工厂企业带来了沉重的负担和风险。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。

[0003] 中国专利CN107168216A，公开日2017年9月15日，一种用于化工厂的安全监控系统，包括相互连接的监控单元和调配单元；所述监控单元包括网络监控单元、火灾监控单
元、泄露监控单元、设备监控单元、电力监控单元；所述调配单元包括控制中心单元、事故处
理单元和报警单元。该系统将可能出现安全问题的环节集中起来，通过对各个环节进行实
时监控，各个环节的查找单元发现上述故障后立即通知给控制中心单元，控制中心单元启
动报警单元，接着事故处理单元根据数据反映的位置。但其不能对员工提供培训和实时指
导，难以保证化工厂的安全。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是：目前化工厂的安全预案执行效率低的技术问题。提出了一种自动展示预案内容的提高化工厂安全的化工厂安全监管、在岗培训和考核方法及
系统。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种化工厂安全监管、在岗培训和考核方法，包括以下步骤：A)建立数据获取单元，与化工厂的DCS通信，获取化工厂的监
控数据，在化工厂区域内设置若干个监控点位，获取化工厂岗位区域和通道区域的视频监
控；B)建立若干个预案表，获取化工厂的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，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；C)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；D)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C‑D的同
时，执行以下步骤：E)周期性模拟触发预案表，并将该预案表的分级预案内容显示给培训目
标；F)周期性读取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，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。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，训练
其由正常工作转换到执行预案的能力，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
案的执行效率和质量，提高化工厂的安全性，降低事故造成的财产和人员损失。

[0006] 作为优选，步骤B中所建立的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，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。

[0007] 作为优选，步骤B中所建立的预案表还包括预案表还包括推演时间T和延期关联变量。在安全事故发生后，处置措施开始实施前，有一段空窗期T，这段时间事故会持续发展变
化。因而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。

[0008] 作为优选，步骤B中，在建立协同表前，将化工厂及其周边区域划分子区域，为每个子区域建立协同表；所述状态包括温度、危险气体浓度、危险气体种类、风向和风力；划分子
区域的方法包括：B11)去除管道以及体积小于设定阈值的设备；B12)建立设备的外接长方
体；B13)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；B14)将步
骤B13所填充的长方体区域视为设备的外接长方体，重复步骤B13，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；B15)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。

[0009] 作为优选，步骤B15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。设置边长最大阈值，且
通过去除体积小于阈值的设备后，能够保证子区域的边长在一个与设备相当的范围内，在
发生火情且无风时，每个周期T1内温度传递一个子区域，以此近似模拟温度场的变化，提供
对温度变化的跟踪。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。

[0010] 作为优选，步骤C还包括：C1)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；C2)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；C3)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。

[0011] 作为优选，步骤D中，根据监控数据更新协同表的状态的方法包括：D1)根据监控数据更新具有邻接设备的协同表状态；D2)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D1包括：D11)若邻接设备未发生事故，则维持子区域的状态信息；D12)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；D13)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ωA＝δn·ωE，其中ωA为子区域的危险气体浓度，ωE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，δn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＜nmax时，δn随n的增大
而增大，v≥nmax时，δn＝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ωA＝ωE|(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。

[0012] 作为优选，步骤D2)中，根据已更新状态的协同表的状态更新剩余协同表的状态的方法包括：D21)列举全部已更新状态的子区域的邻接区域，将列举出的子区域视为其邻接
区域的邻接设备，而后执行步骤D12至D13；D22)重复执行步骤D21，直至全部子区域的状态
均被更新。

[0013] 作为优选，步骤F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：F1)周期性通过视频监控获取培训目标的位置；F2)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；F3)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。通过本优选方案，能够准确的判断培训目标
是否按照预案表执行，对其进行提示训练，并自动判定培训结果，提高训练效果并节省训练
时间。

[0014] 作为优选，步骤F1中，获得培训目标的位置的方法包括：F11)周期性获得化工厂岗位区域以及通道区域无人员时每个监控点位的图像，并存储为参照图像；F12)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；F13)将监控点位中像素对应的化工厂GIS模型中的位置关联；F14)若步骤
F12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。

[0015] 作为优选，步骤D还包括：推算第(n+N)个周期T1时全部子区域的状态数据，作为延期状态数据，列举与事故发生前的状态相比，变化不超过预设安全阈值的子区域，作为延期
安全子区域，依次从每个员工岗位位置开始不断寻找延期安全子区域，若无法找到延期安
全子区域到达安全出口，则发出报警并显示给值班人员。本优选方案提供具有预见性的事
故状态预测，能够及时发现存在撤离危险的员工，及时报警并通知该员工，使其能够及时撤
离，有效避免人员伤亡。

[0016] 作为优选，步骤C1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≤Ds/vw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
Ds为预案对象区域与火情区域的距离，vw为风速，距火情发生时间t≤Ds/vw内时，预案表的
关联变量的温度值为Cm，

[0017] Cm＝βCt，β∈[0.6，1]

[0018] Ct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。

[0019] 作为优选，步骤C2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δr，r∈[1，16]，则预案表的关联变量的危险气体浓
度Qy＝δu·Q，其中δu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。

[0020] 作为优选，确定危险气体在十六个方位的流量比例δr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。

[0021] 一种化工厂安全监管、在岗培训和考核系统，用于执行如前述的一种化工厂安全监管、在岗培训和考核方法，包括数据获取单元、数据处理单元、存储器、视频监控子系统和
若干个交互终端，所述数据获取单元与化工厂的DCS通信，获取化工厂的监控数据并存储到
存储器中，若干个所述交互终端分别安装在化工厂人员的工作岗位处，所述视频监控子系
统监控化工厂人员的工作岗位区域以及化工厂的通道区域，若干个所述交互终端、存储器
以及视频监控子系统均与数据处理单元连接。

[0022] 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，训练其由正常工作转换到
执行预案的能力，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率和质
量，提高化工厂的安全性，降低事故造成的财产和人员损失。

附图说明

[0023] 图1为实施例一流程框图。

[0024] 图2为实施例一划分子区域方法的流程框图。

[0025] 图3为实施例一协同表状态更新方法流程框图。

[0026] 图4为实施例一关联变量温度值推导方法流程框图。

[0027] 图5为实施例一关联变量危险气体浓度推导方法流程框图。

[0028] 图6为实施例一安全监管、在岗培训和考核系统结构示意图。

[0029] 其中：100、化工厂DCS，200、数据获取单元，300、数据处理单元，400、存储器，500、交互终端，600、视频监控子系统。

具体实施方式

[0030] 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。

[0031] 实施例一：

[0032] 一种化工厂安全监管、在岗培训和考核方法，如图1所示，本实施例包括以下步骤：A)建立数据获取单元200，与化工厂DCS 100通信，获取化工厂的监控数据，在化工厂区域内
设置若干个监控点位，获取化工厂岗位区域和通道区域的视频监控。

[0033] B)建立若干个预案表，获取化工厂的GIS模型，将预案表与其预案表对象的GIS模型关联，步骤B中所建立的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、推演时间T、延期关联变量、关联触发条件和解除条件，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。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。
在安全事故发生后，处置措施开始实施前，有一段空窗期T，这段时间事故会持续发展变化。
因而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。

[0034] 将化工厂及其周边区域划分子区域，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。状态包括温度、危险气体浓度、危险气体种类、风
向和风力。如图2所示，划分子区域的方法包括：B11)去除管道以及体积小于设定阈值的设
备；B12)建立设备的外接长方体；B13)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；B14)将步骤B13所填充的长方体区域视为设备的外接长方体，重复步骤
B13，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；B15)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。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。

[0035] 步骤B15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。设置边长最大阈值，且通过去除体积小于阈值的
设备后，能够保证子区域的边长在一个与设备相当的范围内，在发生火情且无风时，每个周
期T1内温度传递一个子区域，以此近似模拟温度场的变化，提供对温度变化的跟踪。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。

[0036] C)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，C1)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；如图4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≤Ds/vw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Ds为预案对象区域与火情区域的距离，vw为风速，距火情发生时
间t＞Ds/vw内时，预案表的关联变量的温度值为Cm，

[0037] Cm＝βCt，β∈[0.6，1]

[0038] Ct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。

[0039] 如图5所示，步骤C2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δr，r∈[1，16]，则预案表的关联变量的危险气
体浓度Qy＝δu·Q，其中δu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。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。

[0040] 确定危险气体在十六个方位的流量比例δr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。C2)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；C3)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。

[0041] D)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。如图2所示，根据监控数据更新协同表的状态的方法包括：D1)根据监控数据更新具有邻
接设备的协同表状态；D2)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D1包括：D11)若邻接设备未发生事故，则维持子区域的状态信息；D12)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；D13)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ωA＝δn·ωE，其中ωA为子区域的危险气体浓度，ωE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，δn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＜nmax时，δn随n的增大而增大，n≥nmax时，
δn＝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ωA＝ωE|(n‑1)。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。

[0042] 步骤D2)中，根据已更新状态的协同表的状态更新剩余协同表的状态的方法包括：D21)列举全部已更新状态的子区域的邻接区域，将列举出的子区域视为其邻接区域的邻接
设备，而后执行步骤D12至D13；D22)重复执行步骤D21，直至全部子区域的状态均被更新。推
算第(n+N)个周期T1时全部子区域的状态数据，作为延期状态数据，列举与事故发生前的状
态相比，变化不超过预设安全阈值的子区域，作为延期安全子区域，依次从每个员工岗位位
置开始不断寻找延期安全子区域，若无法找到延期安全子区域到达安全出口，则发出报警
并显示给值班人员。提供具有预见性的事故状态预测，能够及时发现存在撤离危险的员工，
及时报警并通知该员工，使其能够及时撤离，有效避免人员伤亡。

[0043] 在执行步骤C‑D的同时，执行以下步骤：E)周期性模拟触发预案表，并将该预案表的分级预案内容显示给培训目标。

[0044] F)周期性读取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，若培训目标未按分级预案内容执行，则通过交互终端500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500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。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，训练其由正常工作转换到执行预案的能力，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率和质量，提高化工厂的安全性，降低事故造成的财产和人员损失。

[0045] 分析培训目标是否执行分级预案内容的方法为：F1)周期性通过视频监控获取培训目标的位置；获得培训目标的位置的方法包括：F11)周期性获得化工厂岗位区域以及通
道区域无人员时每个监控点位的图像，并存储为参照图像；F12)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；F13)将监控点位中像素对应的化工厂GIS模型中的位置关联；F14)若步骤F12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。F2)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500提示；F3)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500提示培训目标按照分级预案内容移
动。能够准确的判断培训目标是否按照预案表执行，对其进行提示训练，并自动判定培训结
果，提高训练效果并节省训练时间。

[0046] 一种化工厂安全监管、在岗培训和考核系统，用于执行如前述的一种化工厂安全监管、在岗培训和考核方法，如图6所示，包括数据获取单元200、数据处理单元300、存储器
400、视频监控子系统600和若干个交互终端500，数据获取单元200与化工厂DCS 100通信，
获取化工厂的监控数据并存储到存储器400中，若干个交互终端500分别安装在化工厂人员
的工作岗位处，视频监控子系统600监控化工厂人员的工作岗位区域以及化工厂的通道区
域，若干个交互终端500、存储器400以及视频监控子系统600均与数据处理单元300连接。

[0047] 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。