楊繼星

國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局通信信息中心

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，化工企業(yè)呈現(xiàn)大量化集中化的發(fā)展趨勢，由于化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中涉及大量易燃易爆，有毒有害物質(zhì)，很容易在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸、使用等環(huán)節(jié)發(fā)生火爆毒等嚴(yán)重事故，造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失[1]。

傳統(tǒng)的事故應(yīng)急培訓(xùn)及應(yīng)急演練往往針對特定災(zāi)害事故，以預(yù)定腳本形式開展，其培訓(xùn)演練周期長，涉及范圍廣，成本高，可重復(fù)性較差，雖然能夠起到一定效果但總體欠佳。因此，針對傳統(tǒng)培訓(xùn)及演練的不足，研究開發(fā)一套化工安全三維培訓(xùn)及模擬演練系統(tǒng)的建設(shè)方案，利用多種優(yōu)勢技術(shù)，針對化工企業(yè)典型突發(fā)事件的應(yīng)急處置流程，對相關(guān)人員進(jìn)行模擬培訓(xùn)，從而使其掌握緊急事件的處理流程、自身的職責(zé)和分工、過程中需要的溝通與協(xié)調(diào)、可采取的措施，實(shí)現(xiàn)模擬演練的目的[2]。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

三維培訓(xùn)與模擬演練系統(tǒng)以基礎(chǔ)支撐數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫和演練培訓(xùn)數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)支撐，通過與各系統(tǒng)的協(xié)作和信息交互，實(shí)現(xiàn)智能化演練與培訓(xùn)。三維培訓(xùn)與模擬演練系統(tǒng)總體架構(gòu)，如圖1。

培訓(xùn)演練是應(yīng)急工作的重要組成部分，目的在于提高應(yīng)急處置能力，為檢驗(yàn)和修改應(yīng)急預(yù)案提供參考。通過構(gòu)建突發(fā)安全生產(chǎn)事故場景，對事件進(jìn)行模擬仿真和分析，并自動記錄演練過程，對演練效果以及其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)在演練過程中的執(zhí)行情況進(jìn)行評估[3]。

2 綜合培訓(xùn)功能

綜合培訓(xùn)系統(tǒng)是針對實(shí)現(xiàn)對不同對象的知識技能、事件處置、真實(shí)案例的培訓(xùn)，并能夠以多種方式實(shí)現(xiàn)對學(xué)員的考核評價。主要功能包括培訓(xùn)課件管理、知識技能培訓(xùn)、事件處置培訓(xùn)、考核評價管理等。

圖1 三維培訓(xùn)與模擬演練系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

2.1 培訓(xùn)業(yè)務(wù)流程

培訓(xùn)模式主要采用教師講授和在線學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行，學(xué)員通過在線學(xué)習(xí)相關(guān)知識技能、演練記錄等內(nèi)容，再結(jié)合教師的具體講解，達(dá)到技能和事件處置流程全掌握。

綜合培訓(xùn)主要工作流程是，通過學(xué)習(xí)數(shù)字預(yù)案、案例、知識、流程等信息制作文案式、交互式、腳本式、實(shí)際案例式課件，根據(jù)培訓(xùn)的主要內(nèi)容和授課對象，選擇培訓(xùn)課件進(jìn)行培訓(xùn)，培訓(xùn)完成后，進(jìn)行知識技能、事件處置、實(shí)際案例的考核，形成考核結(jié)果。

培訓(xùn)課件的定制是整個業(yè)務(wù)流程的第一步，針對不同培訓(xùn)內(nèi)容，需要定制不同培訓(xùn)課件，而課件的形式又可以分為多種，包含文案式課件，體驗(yàn)式課件以及交互式課件。

2.2 培訓(xùn)邏輯流程

本系統(tǒng)針對培訓(xùn)內(nèi)容的不同，可選擇多種培訓(xùn)方式，其中培訓(xùn)課件的定制是整個培訓(xùn)進(jìn)行的基礎(chǔ)，整個培訓(xùn)功能的邏輯流程，如圖2。

在培訓(xùn)課件定制的基礎(chǔ)之上，系統(tǒng)培訓(xùn)功能可以針對不同的事故類型進(jìn)行知識技能的培訓(xùn)以及事件處理的培訓(xùn)，分別從知識層面以及實(shí)際操作層面對人員進(jìn)行培訓(xùn)。對于知識技能培訓(xùn)，可以采取文案式培訓(xùn)以及交互式培訓(xùn)，其中交互式培訓(xùn)是以交互式課件為素材，主要實(shí)現(xiàn)推送信息的制作、信息推送、信息反饋等功能。根據(jù)培訓(xùn)需要，推送相關(guān)信息（問題、任務(wù)等）給受訓(xùn)人員，受訓(xùn)人員通過系統(tǒng)客戶端及時收取推送信息，并對信息進(jìn)行應(yīng)答，反饋信息至系統(tǒng)，最后予以點(diǎn)評[4]。

而對于事件處置培訓(xùn)，是以數(shù)字化的預(yù)案、案例、知識等為素材，以培訓(xùn)課件為基礎(chǔ)，對受訓(xùn)人員進(jìn)行分階段、分角色、分場景的培訓(xùn)，同時通過角色扮演，實(shí)現(xiàn)扮演式的培訓(xùn)。

圖2 綜合培訓(xùn)邏輯示意圖

3 模擬演練功能

模擬演練系統(tǒng)針對危險化學(xué)品重要生產(chǎn)、儲存及裝卸場所單元環(huán)節(jié)，針對不同的演練對象和不同的階段、場景，結(jié)合數(shù)字預(yù)案、數(shù)字案例、數(shù)字處置方案、數(shù)字知識、數(shù)字流程等，通過構(gòu)建災(zāi)害場景，多方協(xié)同參演。

3.1 模擬演練流程

模擬演練主要可分為預(yù)定式演練和隨機(jī)性演練，主要工作流程為：

（1）預(yù)定式模擬演練：依據(jù)制定的演練培訓(xùn)計(jì)劃，運(yùn)用模型對事故模擬進(jìn)行分析。根據(jù)制定的數(shù)字演練腳本，解釋演練腳本，啟動演練活動，執(zhí)行模擬演練。演練過程中相關(guān)人員能夠?qū)^程進(jìn)行控制干預(yù)、進(jìn)行過程記錄，演練結(jié)束后進(jìn)行演練總結(jié)和評估[5]。

（2）隨機(jī)式模擬演練：依據(jù)制定的演練培訓(xùn)計(jì)劃，運(yùn)用模型對事故模擬進(jìn)行分析。設(shè)定演練事故，啟動演練活動，執(zhí)行模擬演練。參演人員根據(jù)情況自行進(jìn)行討論分組，自行判斷進(jìn)行事故處置，演練過程中相關(guān)人員能夠?qū)^程進(jìn)行控制干預(yù)、進(jìn)行過程記錄，演練結(jié)束后，進(jìn)行演練總結(jié)和評估。

3.2 事故類型的模擬和預(yù)測分析

在數(shù)字腳本制定之前，系統(tǒng)可以針對要模擬的事故場景進(jìn)行模擬并且對事故所造成的影響進(jìn)行預(yù)測分析，其中事故場景模擬是在二維、三維條件下進(jìn)行，通過變換事發(fā)地點(diǎn)、事件類型、事件參數(shù)等內(nèi)容，模擬事件的發(fā)生發(fā)展過程，動態(tài)展現(xiàn)，疊加多媒體信息（音頻、視頻），設(shè)定事發(fā)地點(diǎn)（通過在三維場景中定位事發(fā)地點(diǎn)，如某個生產(chǎn)裝置、儲罐、裝卸區(qū)、庫房、車輛等）、事件類型（如危化品泄漏、著火、爆炸等）、事件參數(shù)（泄露物質(zhì)、泄漏量、裝置類型、天氣環(huán)境、場所環(huán)境等）智能生成演練事故場景腳本信息，為腳本制作提供支撐。

在事故影響預(yù)測分析過程中，利用事故災(zāi)害模型，通過在二、三維場景中進(jìn)行模型分析（爆炸分析、火災(zāi)分析、危化品泄露、有害氣體擴(kuò)散等），能夠?qū)κ鹿实某掷m(xù)時間、影響范圍、影響目標(biāo)、次生衍生事件、事件后果等進(jìn)行智能的預(yù)測和分析，生成分析數(shù)據(jù)，為制定演練腳本提供分析依據(jù)[6]。

3.3 事故場景的展現(xiàn)

在整個演練場景展示的過程中，系統(tǒng)可以根據(jù)演練不同階段和不同角色的需要，基于二維GIS疊加展現(xiàn)事故點(diǎn)、事故發(fā)展動態(tài)、救援部署動態(tài)等場景信息；根據(jù)演練不同階段和不同角色的需要，基于三維仿真進(jìn)行場景展現(xiàn)，綜合疊加展現(xiàn)影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程信息、角色人物、文本信息、標(biāo)繪信息、災(zāi)害動態(tài)模擬場景、救援動態(tài)場景、設(shè)備設(shè)施仿真模型、道路建筑仿真模型等；在演練過程中，通過點(diǎn)擊二三維場景中的關(guān)鍵部位，能夠?yàn)g覽該部位的360度全景照片，并能夠?qū)崿F(xiàn)二維GIS、三維仿真與三維實(shí)景的動態(tài)關(guān)聯(lián)；也能夠在二維GIS、三維仿真系統(tǒng)中展示視頻監(jiān)控點(diǎn)分布，在演練過程中，通過點(diǎn)擊三維場景中的視頻監(jiān)控點(diǎn)，能夠展示該部位的實(shí)時視頻監(jiān)控圖像。

3.4 事故模擬的干預(yù)控制

隨著模擬演練的進(jìn)行，模擬事故發(fā)展也逐漸展開，通過在二、三維場景中設(shè)定災(zāi)害裝置、位置，設(shè)定災(zāi)害類型，選定災(zāi)害模型，并輸入模型參數(shù)，在場景中能夠模擬并直觀展現(xiàn)災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展過程；同時，演練過程中，可以通過改變風(fēng)向、風(fēng)速等環(huán)境因素、周邊環(huán)境信息，調(diào)整災(zāi)害的模擬過程，進(jìn)而干預(yù)演練的執(zhí)行。在執(zhí)行任務(wù)時，需要掌握處置要點(diǎn)、生產(chǎn)的工藝流程，才能確保執(zhí)行的合理性和正確性；用戶執(zhí)行某任務(wù)之前，點(diǎn)擊三維場景中的裝置，便能夠以圖片或文字提示的方式，掌握設(shè)備的工藝流程。而通過綜合利用位置服務(wù)、GPS、RFID等定位技術(shù)，基于二維、三維場景實(shí)現(xiàn)人員、車輛、監(jiān)控點(diǎn)等的定位、分布等信息展示[7]。

3.5 演練評估與總結(jié)

系統(tǒng)能夠建立科學(xué)的評估模型和評估指標(biāo)體系，能夠?qū)ρ菥氝^程、演練活動、演練效果進(jìn)行智能評估評判，同時，能夠結(jié)合相關(guān)專家的意見，實(shí)現(xiàn)模型評估與專家意見融合的綜合評估，最終形成評估報(bào)告。

4 結(jié)束語

本文從目前我國化工企業(yè)安全生產(chǎn)實(shí)際角度出發(fā)，研究開發(fā)出一套基于多種先進(jìn)技術(shù)及功能的化工企業(yè)三維培訓(xùn)與模擬演練系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過三維培訓(xùn)以及對特定事故場景進(jìn)行三維模擬演練，提高受訓(xùn)人員或參與模擬演練人員的應(yīng)急知識，提高相關(guān)人員對突發(fā)事故的應(yīng)急處置能力及熟練程度，該系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，可模擬不同類型的突發(fā)事故，模擬效率高，并且可重復(fù)性強(qiáng)，大大提高化工企業(yè)的安全生產(chǎn)管理水平，節(jié)約培訓(xùn)及模擬演練成本。