[发明专利]一种化工园区毒气泄露逃生路径规划方法

说明书

本发明提出了一种化工园区毒气泄露逃生路径规划方法。本发明先获取泄漏源点地理坐标，并以泄漏源为原点建立笛卡尔坐标系，将化工园区转化为节点网络图；采用改进后的高斯扩散模型计算出气体泄漏后大范围的有害气体浓度；通过气体扩散范围以及国家安全标准提出了一种计算出毒气泄漏后的安全区域的方法，并且提出一种改进的毒负荷量的计算方法量化人体所受伤害，采用Dijkstra最短路径算法，以毒负荷量为权重，规划出疏散人员到安全区域的最优路径。本发明及时为不同区域的人员规划出适合的安全避难所，避免了避难所拥挤情况，且简易计算方法，提高了运算速度，根据毒气对人体的量化找到一条通向避难所的最优路径。

技术领域

本发明属于化工安全规划领域，涉及到自动化技术，特别是涉及一种化工园区安全路径规划优化方法。

背景技术

化工园区作为化学工业发展的主流，是近些年我国化学工业发展的新型模式。作为化工厂聚集地，化工园区在促进当地经济发展的同时，也存在不容忽视的安全隐患。化工园区内企业类型复杂，涉及化学品品种众多并且绝大多数具有易燃易爆，有毒有害等特性。并且化工园区内人员众多，人口密度较大，一旦工厂发生爆炸或者毒气泄漏，将会造成十分严重的后果。对于化工园区，最容易发生同时造成后果影响范围最为广泛的就是毒气泄漏。毒气泄漏一旦发生，不仅仅会对人体造成直接伤害，还会进一步引发爆炸，燃烧等灾害性事故。另外，在风速等气象条件的影响下受到毒气泄漏影响的范围会不断扩大，会对化工园区的居民人身安全产生巨大威胁。因此，在发生毒气泄漏事件时，必须为受到毒气影响的人员规划一条通向安全区域的路线，避免造成人员的重大伤亡。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种化工园区毒气泄露逃生路径规划方法，本发明的目标是在毒气泄露后，为化工园区不同区域的人员选择适合的安全区域，并且针对疏散人员规划处最优的逃生路径，使人员在疏散过程中受到的伤害最小。

本发明的技术方案是采用GIS技术将整个化工园区抽象为节点网络图，通过改进的高斯烟羽扩散模型计算园区内各个点的毒气浓度。使用改进后的分段计算方式计算毒负荷量，即每条道路上毒气对人体伤害的量化。利用相关安全规定为化工园区疏散人员选取合适的安全避难所，采用Dijkstra算法，将Dijkstra算法中的长度权重转化为毒负荷量，就可以计算出通向目标点的最优路径。

本发明的具体步骤是：

步骤1根据高斯烟羽模型，确定毒气泄露后各点的毒气浓度。

首先确定危险品泄漏模型。根据危险化学品相态的不同，当危险化学品从储罐中泄漏时，相应的泄漏模型也有所不同，本发明采用气体经小孔泄漏模型。针对小孔泄露模型，当压强关系满足

泄漏气体为音速流动，危险化学品的泄露速度为:

其中Q表示危险化学品的泄漏速度，单位为kg/s；M表示气体分子量，单位为kg/mol；R表示气体常数，为8.314J/mol·K；C_d表示孔流系数，当小孔为圆形时C_d＝1.00，当小孔为三角形时C_d＝0.95，当小孔为长方形时C_d＝0.95；A表示小孔的面积，单位为m²；T表示气体的分度，单位为K；p₀表示环境压强，单位是Pa；p表示容器内的绝对压力，单位为Pa；r为泄露气体的绝热指数。

在确定了危险品泄漏模型后，确定气体扩散模型。本发明使用的气体扩散模型为高斯烟羽扩散模型，并且对气体扩散模型进行了修正，使得模型能够适用于大范围的气体浓度计算。高斯烟羽模型以泄漏源为原点，下风向作为x轴正方向建立笛卡尔坐标系，从而计算每点的气体浓度，使用高斯烟羽扩散模型计算出的各点的气体浓度为：