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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于地理信息系統(tǒng)的化學(xué)氣體泄露事故應(yīng)急決策支持系統(tǒng)研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 化學(xué)工業(yè)中因故障導(dǎo)致危險(xiǎn)氣體泄漏的事故時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全,給社會(huì)造成嚴(yán)重影響.而隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展,事故的危害規(guī)模也有擴(kuò)大的趨勢(shì),傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗(yàn)判斷與決策在大型事故中已無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果. 本作品基于地理信息系統(tǒng),具備"危險(xiǎn)氣體擴(kuò)散模擬"和"應(yīng)急決策支持"兩個(gè)相互整合的子系統(tǒng),旨在為突發(fā)性化學(xué)氣體泄漏事故提供精準(zhǔn)、及時(shí)、完全可視化的應(yīng)急決策支持,以降低事故的危害和損失.
- 詳細(xì)介紹：
- 化學(xué)工業(yè)中因故障導(dǎo)致危險(xiǎn)氣體泄漏的事故時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重威脅到人們的生命及財(cái)產(chǎn)安全,給社會(huì)造成嚴(yán)重影響.而隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展,事故的危害規(guī)模也有擴(kuò)大的趨勢(shì),傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗(yàn)判斷與決策在大型事故中已無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果. 經(jīng)過(guò)近30年的理論發(fā)展和近10年的實(shí)踐摸索,國(guó)際上對(duì)危險(xiǎn)氣體擴(kuò)散模擬的研究已取得一定的成果,較為成熟的理論和軟件也被用于進(jìn)行相關(guān)事故的危害預(yù)測(cè)與應(yīng)急救援,但絕大多數(shù)系統(tǒng)僅僅停留在危險(xiǎn)氣體的模擬上,沒有對(duì)應(yīng)急救援工作的展開提供更多研究.而我國(guó)在理論研究方面已漸入成熟,但軟件應(yīng)用方面較之國(guó)外還有較大差距,對(duì)進(jìn)口軟件的依賴威脅著國(guó)家信息安全. 本作品基于地理信息系統(tǒng),具備"危險(xiǎn)氣體擴(kuò)散模擬"和"應(yīng)急決策支持"兩個(gè)相互整合的子系統(tǒng),旨在為突發(fā)性化學(xué)氣體泄漏事故提供精準(zhǔn)、及時(shí)、完全可視化的應(yīng)急決策支持,以降低事故的危害和損失.其中"危險(xiǎn)氣體擴(kuò)散模擬"子系統(tǒng)采用原創(chuàng)的改進(jìn)模型進(jìn)行高效、準(zhǔn)確的模擬,結(jié)果具備良好的可視化空間分布特性和精準(zhǔn)的時(shí)間模擬特性.(相關(guān)論文An Efficient Diffusion Model for real-time gas diffusion simulation已被被4th IEEE ICCSIT國(guó)際會(huì)議收錄) .應(yīng)急決策支持子系統(tǒng)基于模擬擴(kuò)散結(jié)果,采用獨(dú)創(chuàng)的路徑調(diào)度規(guī)劃算法,借助GIS系統(tǒng)精準(zhǔn)的道路信息和專家的決策引導(dǎo)生成可視化的救援決策方案(相關(guān)論文Rapid Vehicle Scheduling for Emergency Personnel Evacuation in Disaster Rescue已被4th IEEE ICCSIT國(guó)際會(huì)議收錄). 系統(tǒng)提供多種不同部門接入(如氣象部門提供精確氣象參數(shù),事故單位提供泄漏物質(zhì)參數(shù),救援部門反饋救援狀態(tài)等).所有仿真和決策方案都將可視化地在GIS地圖中顯示,為應(yīng)急救援工作的規(guī)劃與展開提供全方位強(qiáng)有力的信息支持.
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 化學(xué)工業(yè)中因故障導(dǎo)致危險(xiǎn)氣體泄漏的事故時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全,給社會(huì)造成嚴(yán)重影響.隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展,事故的危害規(guī)模也有擴(kuò)大趨勢(shì),傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗(yàn)判斷與決策在大型事故中已無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果. 【創(chuàng)新點(diǎn)】 1.獨(dú)創(chuàng)的氣體擴(kuò)散模擬算法:采用了獨(dú)創(chuàng)的模型和算法進(jìn)行氣體擴(kuò)散的濃度分布預(yù)測(cè),在保證準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上具備極高的運(yùn)算效率和空間分布特性,利用Gauss-Kruger投影體系將擴(kuò)散模擬的結(jié)果在GIS地圖上直觀呈現(xiàn),為后續(xù)救援決策的展開提供強(qiáng)有力保障. 2.獨(dú)創(chuàng)的路徑規(guī)劃算法：采用了獨(dú)創(chuàng)性的調(diào)度疏散算法，對(duì)危險(xiǎn)氣體泄露影響的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)先級(jí)分析,具備良好的實(shí)時(shí)性與并行執(zhí)行能力,能很好的滿足應(yīng)急反應(yīng)的需要,為緊急救援提供逼真的模擬效果. 3.全過(guò)程可視化:基于GIS系統(tǒng),所有仿真、救援決策信息都將在地圖上以可視化的方式呈現(xiàn),為決策者和執(zhí)行者提供直觀參考,易于理解,節(jié)省寶貴的救援時(shí)間. 此外,本系統(tǒng)還創(chuàng)新地采用了DSS決策支持模式、B/S架構(gòu)和多部門聯(lián)動(dòng)模式,為應(yīng)急救援工作提供了一套完整、簡(jiǎn)約、高效的解決方案. 【適用性】 1.危險(xiǎn)氣體模擬子系統(tǒng)主要針對(duì)非重氣擴(kuò)散模擬，重氣的擴(kuò)散將被等效于小風(fēng)情況的非重氣擴(kuò)散(在重氣擴(kuò)散過(guò)程中風(fēng)速對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域范圍的影響將被大幅削弱,等效具備一定的參考意義,但與實(shí)際情況還有一定差距). 2.系統(tǒng)對(duì)GIS地圖信息有較高的依賴(如道路信息、道路流量等).因中國(guó)GIS地圖需購(gòu)買,故本系統(tǒng)演示中采用了免費(fèi)開源的美國(guó)地圖.
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 國(guó)內(nèi)對(duì)于危險(xiǎn)氣體擴(kuò)散模擬和應(yīng)急救援決策的研究還停留在理論研究階段,雖有一定量的論文文獻(xiàn),但鮮有考慮其應(yīng)用特性. 國(guó)外對(duì)于危險(xiǎn)氣體和擴(kuò)散模擬的研究較為成熟,并在此基礎(chǔ)上推出了很多仿真模擬軟件(如SLAB View等),但鮮有軟件能夠提供包括應(yīng)急救援方案支持等關(guān)鍵性整合功能,無(wú)法形成一套完整的預(yù)測(cè)、決策制定系統(tǒng),不利于決策方案的制定和救援工作的迅速展開. 本作品參考了大量國(guó)外理論研究文獻(xiàn),并根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的需求和特點(diǎn),在危險(xiǎn)氣體擴(kuò)散模擬和救援規(guī)劃上分別發(fā)展了獨(dú)創(chuàng)的模型和算法,在保證準(zhǔn)確性的同時(shí)充分考慮了實(shí)時(shí)性和可視化特性. 本作品較之同類產(chǎn)品還具備多部門聯(lián)動(dòng)、全過(guò)程可視化、靈活的決策調(diào)整、B/S架構(gòu)(無(wú)需客戶端安裝)等特點(diǎn),將系統(tǒng)化的決策思想滲入了應(yīng)急救援工作開展的每個(gè)方面.
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1."危險(xiǎn)氣體擴(kuò)散模擬"子系統(tǒng)和"應(yīng)急決策支持"子系統(tǒng)的原創(chuàng)模型和算法論文(2篇)已被4th IEEE ICCSIT 2011國(guó)際會(huì)議錄用.該會(huì)議論文可被EI檢索. 2.第十二屆挑戰(zhàn)杯 校內(nèi)賽 一等獎(jiǎng) 3.第十二屆挑戰(zhàn)杯 上海賽區(qū) 二等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 已完成 V1.0版本，實(shí)現(xiàn)全部功能
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 1.軟件演示（現(xiàn)部署于軟件實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器） 2.視頻演示 3.PPT 4.截圖展示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 【適用范圍】 本系統(tǒng)適用于建立化學(xué)工業(yè)事故應(yīng)急決策體系,用以進(jìn)行預(yù)測(cè)事故規(guī)模、氣體擴(kuò)散特征、制定和調(diào)整相應(yīng)的救援決策方案,并以可視化的形式展現(xiàn).系統(tǒng)需部署于服務(wù)器端,不同部門的用戶通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器訪問系統(tǒng),執(zhí)行相應(yīng)職能的操作. 【局限性】 1. 危險(xiǎn)氣體模擬子系統(tǒng)主要針對(duì)非重氣擴(kuò)散模擬，重氣的擴(kuò)散將被等效于小風(fēng)情況的非重氣擴(kuò)散(在重氣擴(kuò)散過(guò)程中風(fēng)速對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域范圍的影響將被大幅削弱,等效具備一定的參考意義,但與實(shí)際情況還有一定差距).這將是我們下一階段研究改進(jìn)的重點(diǎn). 2. 系統(tǒng)對(duì)GIS地圖信息有較高的依賴(如道路信息、道路流量等).因中國(guó)GIS地圖需購(gòu)買,故本系統(tǒng)演示中采用了免費(fèi)開源的美國(guó)地圖. 【市場(chǎng)前景】 本系統(tǒng)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域軟件的空白,相較與國(guó)外同類軟件具備更優(yōu)的分布式特性、更靈活的方案調(diào)整功能、更強(qiáng)的整合性和針對(duì)性、更高的運(yùn)算速度、更低廉的價(jià)格等優(yōu)勢(shì),具備較高的市場(chǎng)應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益.
同類課題研究水平概述
- 國(guó)內(nèi):同類課題研究起步較晚,對(duì)危險(xiǎn)氣體泄漏與擴(kuò)散模擬及擴(kuò)散影響的理論研究較為全面,但缺乏應(yīng)用層面的系統(tǒng)開發(fā). 國(guó)外:在擴(kuò)散模擬仿真方面,國(guó)外具備較為完善的理論體系和研究環(huán)境,發(fā)展了許多成熟的理論體系,并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了各種仿真軟件（如SLAB View,SAFER）.但存在一些不足：地圖不夠精細(xì)，無(wú)法為應(yīng)急救援提供完整直觀的信息；部分軟件無(wú)封堵泄漏源后的擴(kuò)散模擬，不利于救援決策的制定；大范圍擴(kuò)散運(yùn)算速度較慢，修改因素后重新計(jì)算需要一定時(shí)間；區(qū)域繪制不夠精密，具有明顯的鋸齒；采用C/S構(gòu)架，導(dǎo)致其分布式特性較差，不同用戶（部門）間數(shù)據(jù)同步易發(fā)生因版本差異造成的致命錯(cuò)誤。在GIS地圖可視化和事故救援決策支持系統(tǒng)方面，國(guó)外有接近二十年的研究。1993年，Lepofsky和Abkowitzt將GIS引入了危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸?shù)臎Q策支持系統(tǒng)；P．H．Martin、E．J．Leboeuf等人提出了一個(gè)基于地理信息系統(tǒng)、風(fēng)險(xiǎn)管理的溢出管理信息系統(tǒng)(Spill Management Information System，SMIS)；2000年，EN．de Silva等人設(shè)計(jì)了一個(gè)空間決策支持系統(tǒng)原型，將模擬技術(shù)與具有空間信息顯示與存儲(chǔ)能力的GIS相結(jié)合，來(lái)制定危險(xiǎn)化學(xué)品事故的應(yīng)急疏散方案。2004年，K．GZografos等人又提出的決策支持系統(tǒng)功能模塊及一些基本原則。但總體來(lái)說(shuō)，這些研究比較單一，集中在最佳疏散計(jì)劃的制定上，而缺乏對(duì)應(yīng)急決策整體上的研究與細(xì)致分析。并且，大多決策方案比較粗略，缺少人機(jī)交互的修正界面，也沒有細(xì)致內(nèi)容，缺乏對(duì)整個(gè)決策過(guò)程細(xì)致的指導(dǎo)。
