面向化工园区毒气泄漏事故的人员逃生路径规划方法研究
发布时间：2021-09-24 06:29
近年来,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。化工园区企业类型复杂,涉及化学品大多数具有毒有害等特性。在人员众多的化工园区内,一旦发生毒气泄漏事故,将会造成十分严重的后果。因此,对人员逃生路径规划方法进行研究,使得毒气泄漏事故发生后,能够根据事故实时态势为人员提供合理的逃生路径,对于减少人员伤亡以及财产损失,具有重要意义。本论文分别针对化工园区毒气瞬时泄漏和持续泄漏事故后人员逃生路径规划方法进行研究,提出了毒气泄漏非定点目标逃生路径规划方法和基于人员行为分析的毒气泄漏最优逃生路径规划方法。同时开发了一套基于B/S的化工园区安全监控系统,将提出的方法工程化实现,并且实现了对化工园区安全参数的实时监控。针对毒气瞬时泄漏事故发生后化工园区无固定安全避难所的问题,提出了一种毒气泄漏非定点目标逃生路径决策方法。在计算气体空间浓度场时,利用地面粗糙度,对传统的由P-G扩散曲线确定气体的水平扩散系数和垂直扩散系数方法进行修正,使得改进后的高斯扩散模型适用于化工园区复杂地形的气体浓度计算。然后根据气体空间浓度场,提出了一种离散化的毒气对人体伤害量化方法,并将其与气体浓度相结合,确...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
墨卡托投影坐标系地理信息集合中的∈{(1,1),(2,2):(1,1,2,2)∈}是边集，由空间节点
杭州电子科技大学硕士学位论文12图2.2地面笛卡尔坐标系气体空间浓度场需要根据化工设备泄漏孔在地面投影和风向建立的地面笛卡尔坐标系中的坐标进行计算，因此，需要对化工园区地理信息集合=(,)中的节点集和边集进行坐标转化，求出节点集和边集在地面坐标系中的坐标。假设在墨卡托投影坐标系中，发生泄漏的化工设备坐标为(,)。墨卡托投影坐标系属于二维坐标系，地理信息集合中节点集所包含的节点只有经纬度坐标，无高度坐标。忽略泄漏孔在化工设备上的偏移，可以将发生泄漏设备的坐标(,)视为泄漏孔在地面的投影坐标，并以(,)为原点建立地面笛卡尔坐标系。因此在将墨卡托投影坐标转化为地面坐标的过程中，只需将墨卡托投影坐标下的经纬度转化为地面坐标系中的坐标。本文研究的发生泄漏的化工装置均位于北半球本初子午线以东方向，在墨卡托投影坐标系中等同于传统笛卡尔坐标系的第一象限。将地面坐标系在地面的投影与墨卡托投影坐标比较，已知泄漏化工装置的墨卡托投影坐标和风向时，可以计算出原墨卡托投影坐标系中的节点在地面坐标系中的坐标值。如图2.3所示，泄漏化工装置在墨卡托投影坐标系中的坐标为(,)，作为地面坐标系的原点，坐标为(0,0)，风向与正东方向的夹角为。墨卡托投影坐标系中某一节点的坐标表示为(,)，设该节点在地面坐标系中的坐标为(,)，可以通过几何转换的方式计算和的值。地面坐标系可以看作原墨卡托坐标系首先向x轴正方向平移，再向y轴正方向平移，最后旋转角度得到，整个平移旋转的过程如图2.4所示。
杭州电子科技大学硕士学位论文13图2.3墨卡托投影坐标系中的地面坐标系图2.4坐标系平移旋转过程经过两次平移后节点坐标(1,1)的计算公式如下：1=(2.1)1=(2.2)旋转后节点坐标(,)的计算公式为：=1cos+1sin(2.3)=1cos1sin(2.4)综合平移与旋转的坐标计算公式可以得出，原墨卡托投影坐标系坐标(,)在地面坐标系中坐标(,)的计算公式为：=()cos+()sin(2.5)=()cos()sin(2.6)对整个化工园区进行数学抽象以及坐标转化后，可以得出整个化工园区的地理信息集合，而地理信息集合是计算气体空间浓度场的地理数据基矗2.2.2考虑地面粗糙度的高斯烟团扩散模型毒气泄漏后逃生路径规划的重点在于明确气体的空间浓度场，即泄漏气体在不同坐标点的浓度，计算气体空间浓度场需要使用气体扩散模型。对于气体瞬时泄漏，可以使用经典的高斯烟团模型进行计算。上文得到的化工园区地理信息集合可以计算出化工园区内各点的坐标，根据传统
【参考文献】：
期刊论文
[1]LNG储罐区围堰对天然气泄漏扩散影响的数值模拟[J]. 林梓荣,霍杰鹏,李星. 工业安全与环保. 2019(05)
[2]基于Gauss烟团模型的大气扩散数据同化方法[J]. 黎岢,梁漫春,苏国锋. 清华大学学报(自然科学版). 2018(11)
[3]液化和压缩气体半球形扩散模型集的构建和应用[J]. 王林元,林红. 安全与环境学报. 2017(02)
[4]基于CA的有毒气体泄漏事故风险动态评估[J]. 曹欢,范体军,李淑霞. 系统工程理论与实践. 2016(01)
[5]基于CFD的城镇天然气管道泄漏扩散研究[J]. 杨奇睿,王岳,官学源,邵慧龙,牛冉. 石油化工自动化. 2015(05)
[6]液氨泄漏事故伤害范围模拟及人员疏散研究[J]. 李高艳,业成,支有冉,宋前甫. 工业安全与环保. 2015(04)
[7]基于动态聚类的瓦斯浓度高斯预测模型[J]. 魏林,张冲,刘永超,付华,尹玉萍. 计算机工程与应用. 2015(24)
[8]浅谈化工园区安全影响因素与评价方法[J]. 温海飞. 黑龙江科技信息. 2014(14)
[9]拉格朗日烟团模型的大气扩散系数自适应修正[J]. 谈文姬,王德忠,马元巍,吉志龙. 原子能科学技术. 2014(03)
[10]氯气泄漏事故区域应急疏散研究——以西安某化工厂氯气储罐为例[J]. 赵江平,田海啸,宋倩文,张浩. 中国安全科学学报. 2014(01)
博士论文
[1]突发公共事件应急管理研究[D]. 张江华.复旦大学 2008
硕士论文
[1]合成氨企业液氨泄漏机理与防控技术研究[D]. 李文.武汉工程大学 2016
[2]单源点危化品应急疏散问题的算法研究[D]. 张腾.山东大学 2016
[3]城市燃气管网泄漏事故应急疏散路径优选研究[D]. 张博.中国石油大学(北京) 2016
[4]危化品泄漏模拟分析及扩散模型优化研究[D]. 王志宪.大连理工大学 2016
[5]化工园区应急疏散及避难所选址优化研究[D]. 祝恺.中国科学技术大学 2015
[6]埋地燃气管道泄漏量计算及扩散规律研究[D]. 韩光洁.重庆大学 2014
[7]氨泄漏扩散危险性分析及三维动态仿真技术研究[D]. 张媛媛.中国矿业大学 2014
[8]基于压差原理的泄漏检测方法研究及系统开发[D]. 曾成洲.浙江大学 2012
[9]城市工业区毒气泄漏及应急疏散的研究[D]. 杨晓璐.西安建筑科技大学 2009
[10]环境风险评价中危险气体扩散模式计算方法研究[D]. 吴琦.东北林业大学 2008
本文编号：3407272
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
墨卡托投影坐标系地理信息集合中的∈{(1,1),(2,2):(1,1,2,2)∈}是边集，由空间节点
杭州电子科技大学硕士学位论文12图2.2地面笛卡尔坐标系气体空间浓度场需要根据化工设备泄漏孔在地面投影和风向建立的地面笛卡尔坐标系中的坐标进行计算，因此，需要对化工园区地理信息集合=(,)中的节点集和边集进行坐标转化，求出节点集和边集在地面坐标系中的坐标。假设在墨卡托投影坐标系中，发生泄漏的化工设备坐标为(,)。墨卡托投影坐标系属于二维坐标系，地理信息集合中节点集所包含的节点只有经纬度坐标，无高度坐标。忽略泄漏孔在化工设备上的偏移，可以将发生泄漏设备的坐标(,)视为泄漏孔在地面的投影坐标，并以(,)为原点建立地面笛卡尔坐标系。因此在将墨卡托投影坐标转化为地面坐标的过程中，只需将墨卡托投影坐标下的经纬度转化为地面坐标系中的坐标。本文研究的发生泄漏的化工装置均位于北半球本初子午线以东方向，在墨卡托投影坐标系中等同于传统笛卡尔坐标系的第一象限。将地面坐标系在地面的投影与墨卡托投影坐标比较，已知泄漏化工装置的墨卡托投影坐标和风向时，可以计算出原墨卡托投影坐标系中的节点在地面坐标系中的坐标值。如图2.3所示，泄漏化工装置在墨卡托投影坐标系中的坐标为(,)，作为地面坐标系的原点，坐标为(0,0)，风向与正东方向的夹角为。墨卡托投影坐标系中某一节点的坐标表示为(,)，设该节点在地面坐标系中的坐标为(,)，可以通过几何转换的方式计算和的值。地面坐标系可以看作原墨卡托坐标系首先向x轴正方向平移，再向y轴正方向平移，最后旋转角度得到，整个平移旋转的过程如图2.4所示。
杭州电子科技大学硕士学位论文13图2.3墨卡托投影坐标系中的地面坐标系图2.4坐标系平移旋转过程经过两次平移后节点坐标(1,1)的计算公式如下：1=(2.1)1=(2.2)旋转后节点坐标(,)的计算公式为：=1cos+1sin(2.3)=1cos1sin(2.4)综合平移与旋转的坐标计算公式可以得出，原墨卡托投影坐标系坐标(,)在地面坐标系中坐标(,)的计算公式为：=()cos+()sin(2.5)=()cos()sin(2.6)对整个化工园区进行数学抽象以及坐标转化后，可以得出整个化工园区的地理信息集合，而地理信息集合是计算气体空间浓度场的地理数据基矗2.2.2考虑地面粗糙度的高斯烟团扩散模型毒气泄漏后逃生路径规划的重点在于明确气体的空间浓度场，即泄漏气体在不同坐标点的浓度，计算气体空间浓度场需要使用气体扩散模型。对于气体瞬时泄漏，可以使用经典的高斯烟团模型进行计算。上文得到的化工园区地理信息集合可以计算出化工园区内各点的坐标，根据传统
【参考文献】：
期刊论文
[1]LNG储罐区围堰对天然气泄漏扩散影响的数值模拟[J]. 林梓荣,霍杰鹏,李星. 工业安全与环保. 2019(05)
[2]基于Gauss烟团模型的大气扩散数据同化方法[J]. 黎岢,梁漫春,苏国锋. 清华大学学报(自然科学版). 2018(11)
[3]液化和压缩气体半球形扩散模型集的构建和应用[J]. 王林元,林红. 安全与环境学报. 2017(02)
[4]基于CA的有毒气体泄漏事故风险动态评估[J]. 曹欢,范体军,李淑霞. 系统工程理论与实践. 2016(01)
[5]基于CFD的城镇天然气管道泄漏扩散研究[J]. 杨奇睿,王岳,官学源,邵慧龙,牛冉. 石油化工自动化. 2015(05)
[6]液氨泄漏事故伤害范围模拟及人员疏散研究[J]. 李高艳,业成,支有冉,宋前甫. 工业安全与环保. 2015(04)
[7]基于动态聚类的瓦斯浓度高斯预测模型[J]. 魏林,张冲,刘永超,付华,尹玉萍. 计算机工程与应用. 2015(24)
[8]浅谈化工园区安全影响因素与评价方法[J]. 温海飞. 黑龙江科技信息. 2014(14)
[9]拉格朗日烟团模型的大气扩散系数自适应修正[J]. 谈文姬,王德忠,马元巍,吉志龙. 原子能科学技术. 2014(03)
[10]氯气泄漏事故区域应急疏散研究——以西安某化工厂氯气储罐为例[J]. 赵江平,田海啸,宋倩文,张浩. 中国安全科学学报. 2014(01)
博士论文
[1]突发公共事件应急管理研究[D]. 张江华.复旦大学 2008
硕士论文
[1]合成氨企业液氨泄漏机理与防控技术研究[D]. 李文.武汉工程大学 2016
[2]单源点危化品应急疏散问题的算法研究[D]. 张腾.山东大学 2016
[3]城市燃气管网泄漏事故应急疏散路径优选研究[D]. 张博.中国石油大学(北京) 2016
[4]危化品泄漏模拟分析及扩散模型优化研究[D]. 王志宪.大连理工大学 2016
[5]化工园区应急疏散及避难所选址优化研究[D]. 祝恺.中国科学技术大学 2015
[6]埋地燃气管道泄漏量计算及扩散规律研究[D]. 韩光洁.重庆大学 2014
[7]氨泄漏扩散危险性分析及三维动态仿真技术研究[D]. 张媛媛.中国矿业大学 2014
[8]基于压差原理的泄漏检测方法研究及系统开发[D]. 曾成洲.浙江大学 2012
[9]城市工业区毒气泄漏及应急疏散的研究[D]. 杨晓璐.西安建筑科技大学 2009
[10]环境风险评价中危险气体扩散模式计算方法研究[D]. 吴琦.东北林业大学 2008
本文编号：3407272
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