本发明涉及化工厂安全监控技术领域，具体涉及一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示系统及方法。
背景技术：
随着生活水平的提高，人们越来越重视生活和环境的质量。随着我国近年来国民经济和工业的发展，化工行业对于国民经济的促进作用越来越显著。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。化工厂的很多原材料、产品以及中间产物，都具有毒性、易燃、易爆或对环境有极大的影响。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。虽然目前化工厂虽然建立了应急预案制度，但是在实际的操作过程中，由于工作人员对于很多知识的不熟练，缺乏正确的操作规程，所以使得有些时候安全事故频出。由于预案通常为纸质版，查阅不方便。且预案内容繁多，培训和掌握困难。导致事故发生时，预案难以被有效执行。
化工厂的工艺控制目前基本采用dcs的形式，dcs是分布式控制系统的英文缩写(distributedcontrolsystem)，又称为集散控制系统。dcs的主要特点是“分散控制”和“集中管理”。dcs通常采用若干个控制器，即过程站对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。生产控制操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。dcs从结构上划分包括过程级、操作级和管理级。管理级指工厂管理信息系统，从dcs的管理级能够获取化工厂的监控数据。
虽然化工厂的工艺控制采用了dcs，实现了自动化和智能化的控制，然而化工厂的安全监控，却仍然停留在纸质的预案上，难以胜任化工厂的安全监控，保障化工厂的安全或者降低在事故中的损失。
虽然中国专利cn104298225b，公开日2017年7月4日，公开了一种化工过程异常工况因果关系推理模型建模与图形化展示方法，主要解决现有技术中异常工况根原因判断不准确、图形化展示效果差的问题。其采集控制系统的实时数据，建立与异常工况判断过程密切相关的专家规则模型，根据发生异常工况的根原因分析的模式，建立异常工况根原因分析的故障树逻辑推理模型，采用智能计算方法，通过对关键安全技术参数的阈值判断与特征提取，与建立的专家规则模型与故障树分析模型进行特征匹配，实现对生产工艺过程异常工况智能监测预警与根原因分析的技术方案较好地解决了上述问题，可用于化工过程异常工况的处理中。但其建立异常情况下的专家模型，需要大量的同类型同异常的数据进行专家模型的训练，在其投入使用前需要长期的数据积累，导致化工厂在数据积累期间得不到有效的安全保障。专家模型具有一定的准确率，即投入使用中，其结果可能不收敛或得出错误的结果。且当出现新的异常类型或部署新的化工厂时，需要重新积累数据，不便于移植推广，难以适应目前工艺技术仍在发展中的化工厂的安全保障。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：目前缺乏有效监控化工厂的安全状态并指导事故处置系统的技术问题。提出了一种建立简单、移植方便的化工厂事故处置指导及逃生路线的指示系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示系统，包括数据采集单元、数据处理单元、存储器、交互终端、若干个显示终端和若干个路线指示机，所述数据采集单元与化工厂的dcs通信并读取化工厂的监控数据，所述交互终端安装在化工厂的监控值班室内，若干个显示终端分别位于化工厂员工的工作岗位处，若干个所述路线指示机安装在化工厂通道处，所述路线指示机包括外壳、若干个路线指示灯、通信模块、mcu和电源模块，所述路线指示灯安装在外壳上，所述通信模块、mcu以及电源模块安装在外壳内，所述路线指示灯以及通信模块均与mcu连接，所述电源模块为路线指示灯、通信模块以及mcu供电，所述数据处理单元与通信模块通信连接，所述数据采集单元、存储器、交互终端以及显示终端均与数据处理单元连接。数据采集单元从化工厂的dcs获取化工厂的实时监控数据，并存储，数据处理单元通过分析化工厂的实时监控数据，判断化工厂是否存在安全事故，实现化工厂安全的监控，如果出现安全事故，则将对应的处置方式显示给值班人员以及相关岗位人员，若需要人员撤离，则通过逃生路线沿途的路线指示机指示逃生路线，避免人员撤离时慌乱或走错路线。
作为优选，所述显示终端包括机架、显示屏、显示屏驱动器、指示器和控制器，机架安装在化工厂员工的工作岗位附近，显示屏和指示器均固定安装在机架上，显示屏驱动器与数据处理单元通信连接，所述指示器包括壳体、若干个指示灯、电池和无线通信模块，所述指示灯、电池、无线通信模块以及控制器均安装壳体内，所述无线通信模块与数据处理单元通信连接，所述无线通信模块以及指示灯均与控制器连接，所述电池为无线通信模块、指示灯以及控制器供电。当出现安全事故时，通过显示终端显示应对措施。
作为优选，所述路线指示机还包括温度传感器、风速传感器、风向传感器和危险气体探测器，所述温度传感器、风速传感器、风向传感器以及危险气体探测器均安装在外壳上，所述危险气体探测器探测路线指示机附近区域内危险气体的浓度，所述温度传感器、风速传感器、风向传感器以及危险气体探测器均与mcu连接。路线指示机能够采集逃生路线沿线的风速、风向以及危险气体的浓度，提供给数据处理单元。数据处理单元根据收到的数据，分析该路线指示机附近区域是否安全，进而判断相关的逃生路线是否安全。
作为优选，所述显示终端还包括摄像头、语音通话装置和报警器，所述交互终端包括语音交互设备，所述摄像头、语音通话装置以及报警器均安装在机架上，所述摄像头、语音通话装置以及报警器均与数据处理单元连接。通过显示终端上的摄像头使值班人员能够查看对应岗位的人员是否按照事故处置措施正确执行，及时发现其错误并制定对策，通过通话装置使值班人员能够指导对应岗位的人员操作，报警器能够提醒对应岗位人员查看显示终端。
作为优选，所述指示器的指示灯排列为两排，每排指示灯的数量相同且位置对应。分别指示对应指示灯的当前安全状态和t时间后的安全状态，能够为逃生人员提供具有前瞻性的参考，使其掌握基本的事态发展情况，不至于慌乱，造成不必要的损失。
一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示方法，适用于如前述的一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示系统，包括以下步骤：a)通过交互终端输入若干个电子预案，所述电子预案包括预案对象、等级、分级触发条件、分级预案内容、关联变量、关联触发条件、推演时间t、延期关联变量和解除条件，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，关联变量包括电子预案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电子预案时关联变量需满足的条件；b)获取化工厂的gis模型，为每个岗位建立若干个逃生路线，将电子电子预案与其预案对象的gis模型关联，将逃生路线上的路线指示机以及电子电子预案与逃生路线关联，将化工厂gis模型中未关联电子电子预案的设备和区域划分子区域，为每个子区域建立协同表，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)读取化工厂的监控数据，依次与每个电子预案的分级触发条件对比，若监控数据满足分级触发条件，则触发该电子预案并发出报警，将等级设为被触发的分级触发条件对应的等级，通过交互终端为监控值班室人员显示分级预案内容，通过显示终端为分级预案内容涉及的化工厂岗位员工显示分级预案内容，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)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；e)根据电子电子预案以及协同表，判断每个路线指示机所指示的若干条路线是否安全，将安全路线对应的指示灯设为指示安全，将不安全路线对应的指示灯设为指示不安全；f)周期性执行步骤c-e。通过周期性读取和分析化工厂的监控数据，实现化工厂安全状态的实时监控，能够及时发现化工厂的安全事故，并显示对应的电子预案，通过关联变量和协同表能够推断出发生事故的设备或区域，对周围设备或区域的影响，追踪事故的发展，为事故的处置提供参考，使事故的处置策略更加具有针对性。通过延期关联变量推导t时间后的事故状态，为值班人员制定事故处置策略提供具有前瞻性的参考。
作为优选，步骤b中，将化工厂设备之间及设备与建筑之间的区域划分子区域的方法包括：b11)导入化工厂gis模型，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完全重合的面；b14)将步骤b13所填充的长方体区域视为外接长方体，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。
作为优选，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火情时，在无风条件下，火源温度在t时间内的传导距离，所述第二边长阈值为化工厂区域内出现气体泄漏时，在无风条件下，泄漏中心在t时间内蔓延的距离，分别使用第一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，使用第一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，则选择第一边长阈值和第二边长阈值中较小值对应的子区域。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。
作为优选，步骤c还包括：c1)根据化工厂的监控数据更新每个电子电子预案的关联变量以及延期关联变量，并将关联变量与其关联触发条件对比，若关联变量符合关联触发条件则触发该电子电子预案；c2)根据电子电子预案的延期关联变量推演t时间后每个协同表的状态，根据t时间后协同表的状态以及延期关联变量的值，判断t时间后化工厂各区域的安全性，进而判断t时间后每条逃生的安全性；c3)显示终端的每个指示灯指示一条逃生路线的安全性，两排显示灯位置对应的两个指示灯指示同一条逃生路线的安全性，第一排指示灯指示逃生路线当前的安全状态，第二排指示灯指示逃生路线t时间后的安全性。判断t时间后每条逃生的安全性的方法为：若关联变量或协同表的状态超过安全阈值，则判断对应的区域不安全，反之，则判断该区域安全，若逃生路线所经过的区域均安全则判断该逃生路线安全，若逃生路线所经过的区域存在不安全的区域，则判断该逃生路线不安全。
作为优选，步骤d中，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；e12)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)。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。
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。
作为优选，步骤c1中，更新每个电子电子预案的关联变量的方法包括：c11)若存在事故种类为火情的电子预案被触发，则推导并更新每个电子预案的关联变量的温度值，推导t1时间后每个电子预案的关联变量的温度值，并更新延期关联变量的温度值，c12)若存在事故种类为危险气体泄漏的电子预案被触发，则推导并更新每个电子预案的关联变量的危险气体浓度，推导t1时间后每个电子预案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。
作为优选，步骤c11)中，推导每个电子预案的关联变量的温度值的方法为：若电子预案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，则电子预案的关联变量的温度值保持不变；若电子预案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电子预案的关联变量的温度值，若气流通道区域有风，则判断电子预案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电子预案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，电子预案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，若电子预案的预案对象在上风口，则按空气热传导规律获得电子预案的关联变量的温度值。
作为优选，推导每个电子预案的关联变量的危险气体浓度的方法为：若电子预案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，则电子预案的关联变量的危险气体浓度保持不变；若电子预案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]，则电子预案的关联变量的危险气体浓度qy＝δu·q，其中δu表示电子预案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。
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。
本发明的实质性效果是：本发明通过电子电子预案实现化工厂安全的在线监管，根据已有的纸质预案以及化工厂的工艺数据，就可以方便的制定电子电子预案，且本发明独立于化工厂的dcs系统，移植和推广成本低、部署快；通过路线指示机能够指示逃生路线，避免突发事件时的慌乱；通过关联变量和协同表跟踪事态的发展，辅助事故处置，通过延期关联变量，为事故处置提供前瞻性的参考，使事故处置策略更优针对性，降低事故损失。
附图说明
图1为实施例一系统结构示意图。
图2为实施例一显示终端结构示意图。
图3为实施例一路线指示机结构示意图。
图4为实施例一流程框图。
图5为实施例一划分子区域流程框图。
图6为实施例一更新协同表状态流程框图。
其中：100、化工厂dcs，200、显示终端，201、显示屏，202、壳体，203、指示灯，204、摄像头，205、语音通话装置，206、机架，300、数据采集单元，400、存储器，500、数据处理单元，600、路线指示机，601、外壳，602、温度传感器，603、路线指示灯。
具体实施方式
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。
实施例一：
一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示系统，如图1所示，本实施例包括数据采集单元300、数据处理单元500、存储器400、交互终端、若干个显示终端200和若干个路线指示机600，数据采集单元300与化工厂dcs100通信并读取化工厂的监控数据，当化工厂dcs100较繁忙时，可以降低获取化工厂监控数据的频率，交互终端安装在化工厂的监控值班室内，供监控值班室的值班人员使用，化工厂存在事故时，事故对应的处置预案会显示在交互终端上，供值班人员参考。若干个显示终端200分别位于化工厂员工的工作岗位处，如图2所示，显示终端200包括机架206、显示屏201、显示屏201驱动器、指示器、摄像头204、语音通话装置205、报警器和控制器，机架206安装在化工厂员工的工作岗位附近，显示屏201和指示器均固定安装在机架206上，显示屏201驱动器与数据处理单元500通信连接，指示器包括壳体202、若干个指示灯203、电池和无线通信模块，指示灯203、电池、无线通信模块以及控制器均安装壳体202内，无线通信模块与数据处理单元500通信连接，无线通信模块以及指示灯203均与控制器连接，电池为无线通信模块、指示灯203以及控制器供电。显示终端200用于与岗位人员进行交互，提示在事故发生时，对应岗位的员工应当进行的操作。指示器的指示灯203排列为两排，每排指示灯203的数量相同且位置对应。分别指示对应指示灯203的当前安全状态和t时间后的安全状态，交互终端包括语音交互设备，摄像头204、语音通话装置205以及报警器均安装在机架206上，摄像头204、语音通话装置205以及报警器均与数据处理单元500连接。通过显示终端200上的摄像头204使值班人员能够查看对应岗位的人员是否按照事故处置措施正确执行，及时发现其错误并制定对策，通过通话装置使值班人员能够指导对应岗位的人员操作，报警器能够提醒对应岗位人员查看显示终端200。
若干个路线指示机600安装在化工厂通道处，如图3所示，路线指示机600包括外壳601、若干个路线指示灯603、通信模块、mcu、温度传感器602、风速传感器、风向传感器、危险气体探测器和电源模块，路线指示灯603安装在外壳601上，通信模块、mcu以及电源模块安装在外壳601内，路线指示灯603以及通信模块均与mcu连接，电源模块为路线指示灯603、通信模块以及mcu供电，数据处理单元500与通信模块通信连接，数据采集单元300、存储器400、交互终端以及显示终端200均与数据处理单元500连接。温度传感器602、风速传感器、风向传感器以及危险气体探测器均安装在外壳601上，危险气体探测器探测路线指示机600附近区域内危险气体的浓度，温度传感器602、风速传感器、风向传感器以及危险气体探测器均与mcu连接。数据采集单元300从化工厂dcs100获取化工厂的实时监控数据，并存储，数据处理单元500通过分析化工厂的实时监控数据，判断化工厂是否存在安全事故，实现化工厂安全的监控，如果出现安全事故，则将对应的处置方式显示给值班人员以及相关岗位人员，若需要人员撤离，则通过逃生路线沿途的路线指示机600指示逃生路线，避免人员撤离时慌乱或走错路线。路线指示机600能够采集逃生路线沿线的风速、风向以及危险气体的浓度，提供给数据处理单元500。数据处理单元500根据收到的数据，分析该路线指示机600附近区域是否安全，进而判断相关的逃生路线是否安全。
一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示方法，适用于如前述的一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示系统，如图4所示，包括以下步骤：a)通过交互终端输入若干个电子预案，电子预案包括预案对象、等级、分级触发条件、分级预案内容、关联变量、关联触发条件、推演时间t、延期关联变量和解除条件，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，关联变量包括电子预案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电子预案时关联变量需满足的条件。
b)获取化工厂的gis模型，为每个岗位建立若干个逃生路线，将电子电子预案与其预案对象的gis模型关联，将逃生路线上的路线指示机600以及电子电子预案与逃生路线关联，将化工厂gis模型中未关联电子电子预案的设备和区域划分子区域。如图4所示，将化工厂设备之间及设备与建筑之间的区域划分子区域的方法包括：b11)导入化工厂gis模型，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完全重合的面；b14)将步骤b13所填充的长方体区域视为外接长方体，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。
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火情时，在无风条件下，火源温度在t时间内的传导距离，第二边长阈值为化工厂区域内出现气体泄漏时，在无风条件下，泄漏中心在t时间内蔓延的距离，分别使用第一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，使用第一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，则选择第一边长阈值和第二边长阈值中较小值对应的子区域。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。
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。
c)读取化工厂的监控数据，依次与每个电子预案的分级触发条件对比，若监控数据满足分级触发条件，则触发该电子预案并发出报警，将等级设为被触发的分级触发条件对应的等级，通过交互终端为监控值班室人员显示分级预案内容，通过显示终端200为分级预案内容涉及的化工厂岗位员工显示分级预案内容，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)根据化工厂的监控数据更新每个电子电子预案的关联变量以及延期关联变量。更新每个电子电子预案的关联变量的方法包括：c11)若存在事故种类为火情的电子预案被触发，则推导并更新每个电子预案的关联变量的温度值，推导t1时间后每个电子预案的关联变量的温度值，并更新延期关联变量的温度值，c12)若存在事故种类为危险气体泄漏的电子预案被触发，则推导并更新每个电子预案的关联变量的危险气体浓度，推导t1时间后每个电子预案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。步骤c11)中，推导每个电子预案的关联变量的温度值的方法为：若电子预案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，则电子预案的关联变量的温度值保持不变；若电子预案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电子预案的关联变量的温度值，若气流通道区域有风，则判断电子预案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电子预案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，电子预案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，若电子预案的预案对象在上风口，则按空气热传导规律获得电子预案的关联变量的温度值。
将关联变量与其关联触发条件对比，若关联变量符合关联触发条件则触发该电子电子预案；c2)根据电子电子预案的延期关联变量推演t时间后每个协同表的状态，根据t时间后协同表的状态以及延期关联变量的值，判断t时间后化工厂各区域的安全性，进而判断t时间后每条逃生的安全性；c3)显示终端200的每个指示灯203指示一条逃生路线的安全性，两排显示灯位置对应的两个指示灯203指示同一条逃生路线的安全性，第一排指示灯203指示逃生路线当前的安全状态，第二排指示灯203指示逃生路线t时间后的安全性。判断t时间后每条逃生的安全性的方法为：若关联变量或协同表的状态超过安全阈值，则判断对应的区域不安全，反之，则判断该区域安全，若逃生路线所经过的区域均安全则判断该逃生路线安全，若逃生路线所经过的区域存在不安全的区域，则判断该逃生路线不安全。
d)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6所示，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；e12)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)。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。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。推导每个电子预案的关联变量的危险气体浓度的方法为：若电子预案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，则电子预案的关联变量的危险气体浓度保持不变；若电子预案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]，则电子预案的关联变量的危险气体浓度qy＝δu·q，其中δu表示电子预案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。
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。
e)根据电子电子预案以及协同表，判断每个路线指示机600所指示的若干条路线是否安全，将安全路线对应的指示灯203设为指示安全，将不安全路线对应的指示灯203设为指示不安全。
f)周期性执行步骤c-e。
本实施例的有益效果为：通过周期性读取和分析化工厂的监控数据，实现化工厂安全状态的实时监控，能够及时发现化工厂的安全事故，并显示对应的电子预案，通过关联变量和协同表能够推断出发生事故的设备或区域，对周围设备或区域的影响，追踪事故的发展，为事故的处置提供参考，使事故的处置策略更加具有针对性。通过延期关联变量推导t时间后的事故状态，为值班人员制定事故处置策略提供具有前瞻性的参考。
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。
1.一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示系统，其特征在于，
包括数据采集单元、数据处理单元、存储器、交互终端、若干个显示终端和若干个路线指示机，所述数据采集单元与化工厂的dcs通信并读取化工厂的监控数据，所述交互终端安装在化工厂的监控值班室内，若干个显示终端分别位于化工厂员工的工作岗位处，若干个所述路线指示机安装在逃生通道沿途及路口，所述路线指示机包括外壳、若干个路线指示灯、通信模块、mcu和电源模块，所述路线指示灯安装在外壳上，所述路线指示灯以及通信模块均与mcu连接，所述电源模块为路线指示灯、通信模块以及mcu供电，所述数据处理单元与通信模块通信连接，所述数据采集单元、存储器、交互终端以及显示终端均与数据处理单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示系统，其特征在于，所述显示终端包括机架、壳体、显示屏、显示屏驱动器、指示器和控制器，机架安装在化工厂员工的工作岗位附近，壳体、显示屏和指示器均固定安装在机架上，显示屏驱动器与数据处理单元通信连接，所述指示器包括若干个指示灯、电池和无线通信模块，所述指示灯、电池、无线通信模块以及控制器均安装壳体内，所述无线通信模块与数据处理单元通信连接，所述无线通信模块以及指示灯均与控制器连接，所述电池为无线通信模块、指示灯以及控制器供电。
3.根据权利要求1或2所述的一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示系统，其特征在于，所述路线指示机还包括温度传感器、风速传感器、风向传感器和危险气体探测器，所述温度传感器、风速传感器、风向传感器以及危险气体探测器均安装在外壳上，所述危险气体探测器探测路线指示机附近区域内危险气体的浓度，所述温度传感器、风速传感器、风向传感器以及危险气体探测器均与mcu连接。
4.根据权利要求2所述的一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示系统，其特征在于，所述显示终端还包括摄像头、语音通话装置和报警器，所述交互终端包括语音交互设备，所述摄像头、语音通话装置以及报警器均安装在机架上，所述摄像头、语音通话装置以及报警器均与数据处理单元连接。
5.根据权利要求2或4所述的一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示系统，其特征在于，所述指示器的指示灯排列为两排，每排指示灯的数量相同且位置对应。
6.一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示方法，适用于如权利要求1至5任一项所述的一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示系统，其特征在于，
包括以下步骤：
a)通过交互终端输入若干个电子预案，所述电子预案包括预案对象、等级、分级触发条件、分级预案内容、关联变量、关联触发条件、推演时间t、延期关联变量和解除条件，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，关联变量包括电子预案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电子预案时关联变量需满足的条件；
b)获取化工厂的gis模型，为每个岗位建立若干个逃生路线，将电子电子预案与其预案对象的gis模型关联，将逃生路线上的路线指示机以及电子电子预案与逃生路线关联，将化工厂gis模型中未关联电子电子预案的设备和区域划分子区域，为每个子区域建立协同表，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)读取化工厂的监控数据，依次与每个电子预案的分级触发条件对比，若监控数据满足分级触发条件，则触发该电子预案并发出报警，将等级设为被触发的分级触发条件对应的等级，通过交互终端为监控值班室人员显示分级预案内容，通过显示终端为分级预案内容涉及的化工厂岗位员工显示分级预案内容，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)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；
e)根据电子电子预案以及协同表，判断每个路线指示机所指示的若干条路线是否安全，将安全路线对应的指示灯设为指示安全，将不安全路线对应的指示灯设为指示不安全；
f)周期性执行步骤c-e。
7.根据权利要求6所述的一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示方法，其特征在于，步骤b中，将化工厂设备之间及设备与建筑之间的区域划分子区域的方法包括：
b11)导入化工厂gis模型，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完全重合的面；
b14)将步骤b13所填充的长方体区域视为外接长方体，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。
8.根据权利要求7所述的一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示方法，其特征在于，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火情时，在无风条件下，火源温度在t时间内的传导距离，所述第二边长阈值为化工厂区域内出现气体泄漏时，在无风条件下，泄漏中心在t时间内蔓延的距离，分别使用第一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，使用第一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，则选择第一边长阈值和第二边长阈值中较小值对应的子区域。
9.根据权利要求6或7或8所述的一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示方法，其特征在于，
步骤c还包括：
c1)根据化工厂的监控数据更新每个电子电子预案的关联变量以及延期关联变量，并将关联变量与其关联触发条件对比，若关联变量符合关联触发条件则触发该电子电子预案；
c2)根据电子电子预案的延期关联变量推演t时间后每个协同表的状态，根据t时间后协同表的状态以及延期关联变量的值，判断t时间后化工厂各区域的安全性，进而判断t时间后每条逃生的安全性；
c3)显示终端的每个指示灯指示一条逃生路线的安全性，两排显示灯位置对应的两个指示灯指示同一条逃生路线的安全性，第一排指示灯指示逃生路线当前的安全状态，第二排指示灯指示逃生路线t时间后的安全性。
10.根据权利要求6或7或8所述的一种化工厂事故处置指导及逃生路线的指示方法，其特征在于，
步骤d中，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；
e12)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)。
技术总结