基于加氢站应急处置流程分析的petri网建模方法

1.本技术属于应急救援技术领域，尤其涉及一种基于加氢站应急处置流程分析的petri网建模方法。


背景技术：

2.由于氢气泄漏具有突发性和不确定性，以及氢气具备最小点火能低、爆炸极限范围宽等特点，使得加氢站一旦发生氢气泄漏则会很容易引发火灾甚至爆炸等严重事故。因此，需要提高加氢站的应急处置效率以使泄漏事故的发展尽快得到控制并减少损失。
3.目前，可以利用petri网实现多种事故的应急处置流程分析。其中，申请号为202210658107x的专利申请公开了一种基于真实场景应急处置流程分析的petri建模方法，具体通过流程设计、建模初始化、petri网模型构建和定义属性值等步骤构建出一种能够高度复现铁路真实运输生产环境的petri网模型，从而可以针对不同车站站型和调度中心路网结构进行灵活变更。
4.但是，具体的应急处置流程研究中，由于该petri网模型根据各个路局应急处置流程进行一体化流程设计，使得针对不同事故类型和等级的处置流程和行动一体化，不仅容易使得基于应急处置流程的处置行动出现遗漏，不利于针对处置效率的分析研究；而且容易使得petri网模型庞大复杂，容易出现状态组合爆炸的问题，不适用于构建大规模的模型。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种基于加氢站应急处置流程分析的petri网建模方法，解决现有petri网建模方法容易造成应急处置流程的处置行动遗漏，以及出现状态组合爆炸的技术问题。
6.为了实现上述目的，本技术的技术方案是：
7.本技术的第一方面提供一种基于加氢站应急处置流程分析的petri网建模方法，所述方法包括如下步骤：
8.s1：根据加氢站监测数据确定事故类型和邻近单元危险性，并根据所述事故类型和邻近单元危险性研判预警等级；
9.s2：根据所述预警等级设计应急处置流程；
10.s3：确定所述应急处置流程中各环节与随机petri网模型的对应关系，得到构建petri网模型的库所和变迁、状态的输出和输入关系之后，将非正常作业流程抽象为peri网模型；
11.s4：对加氢站的应急处置流程进行细化，并基于细化的应急处置流程构建petri网层次化模型之后，对所述petri网层次化模型的各元素进行属性定义，同时确定应急处置流程中库所和变迁含义以及变迁激发条件。
12.优选的实现方式中，所述邻近单元危险性的研判方法包括：
13.基于加氢站的泄漏事故，根据事故影响程度确定事故单元及其邻近单元的危险性；其中，所述事故影响程度包括火灾热辐射量的计算结果、爆炸事故的破坏程度以及初始事故单元的布置情况。
14.优选的实现方式中，获取所述火灾热辐射量的计算结果包括：
15.根据公式(i)计算点热源的热辐射通量：
16.q＝ηq0h
c (i)
17.公式(i)中，q为点热源热辐射通量，单位为w；η-效率因子，取0.35；q
0-泄漏速度，单位为kg/s；h
c-燃烧热，单位为j/kg；
18.以及，根据公式(ii)计算某点热源到距离该点x处的热辐射强度，从而确定邻近单元接收的热辐射强度大小：
[0019][0020]
公式(ii)中，ii为点热源ⅰ至目标点x处的热辐射强度，单位为w/m2；q为点热源热辐射通量，单位为w；r为大气穿透因子，喷射火为0.2；x为点源热源到目标点的距离，单位为m。
[0021]
优选的实现方式中，获取所述爆炸事故的破坏程度包括：
[0022]
根据公式(iii)计算气体的爆破能量，并将所得气体的爆破能量转化成爆炸程度；
[0023][0024]
公式(iii)中，eg为气体的爆破能量，单位为kj；p为容器内气体的绝对压力，单位为mpa；v为容器的容积，单位为m3；k为气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。
[0025]
优选的实现方式中，所述预警等级的研判方法包括：
[0026]
当出现以下至少一种情形时，预警等级为ⅰ级红色预警
[0027]
①
空气中氢含量达到2％及以上；
[0028]
②
邻近单元接收到入射通量大于37.5kw/m2；
[0029]
③
爆炸造成邻近单元的破坏；
[0030]
当出现以下至少一种情形时，预警等级为ⅱ级橙色预警
[0031]
①
空气中氢含量达到1％，但未达到2％；
[0032]
②
事故单元内接收的入射通量大于37.5kw/m2，邻近单元接收到入射通量小于37.5kw/m2；
[0033]
当出现以下至少一种情形时，预警等级为iii级黄色预警
[0034]
①
预警系统发出警报，但空气中氢含量小于1％；
[0035]
②
事故单元内接收的入射通量小于37.5kw/m2；
[0036]
当出现以下情形时，预警等级为iv级蓝色预警
[0037]
设备监测系统中的压力表、温度传感器出现报警。
[0038]
优选的实现方式中，所述应急处置流程包括：
[0039]
一、信息监测异常；
[0040]
二、预警；
[0041]
三、信息上报；
[0042]
四、启动应急响应；
[0043]
五、事态控制；
[0044]
六、处置结束。
[0045]
优选的实现方式中，所述基于细化的应急处置流程构建petri网层次化模型包括：
[0046]
基于事故处置流程构建petri网模型；
[0047]
基于事故等级研判流程构建petri网模型；
[0048]
以及，基于现场处置流程构建petri网模型。
[0049]
优选的实现方式中，所述基于事故处置流程构建petri网模型时，事故处置流程库所含义包括：
[0050]
符号为p1，内容为设备健康管理异常的库所，取值为c
p1
＝(c
11
，c
12
)，其中，c
11
表示设备压力表异常，c
12
表示设备温度传感器异常；
[0051]
符号为p2，内容为设备状态监测的库所，取值为c
p2
＝(c
21
，c
22
)，其中，c
21
表示设备故障，c
22
表示事故发生；
[0052]
符号为p3，内容为监测预警系统报警的库所，取值为c
p3
＝(0，1)，其中，1表示监测预警系统发生报警；0表示监测预警系统未发生报警；
[0053]
符号为p4，内容为设备运维优化的库所，取值为c
p4
＝(0，1)，其中，1表示设备运维优化完成；0表示设备运维优化未完成；
[0054]
符号为p5，内容为初判事故等级的库所，取值为c
p5
＝(0，1)，其中，1表示事故初判完成；0表示事故初判未完成；
[0055]
符号为p6，内容为通知值班班长的库所，取值为c
p6
＝(0，1)，其中，1表示值班班长收到通知；0表示值班班长未收到通知；
[0056]
符号为p7，内容为通知总指挥的库所，取值为c
p7
＝(0，1)，其中，1表示总指挥收到通知；0表示总指挥未收到通知；
[0057]
符号为p8，内容为事故等级研判的库所，取值为c
p8
＝(0，1)，其中，1表示事故等级研判完成；0表示事故等级研判未完成；
[0058]
符号为p9，内容为应急准备的库所，取值为c
p9
＝(0，1)，其中，1表示应急准备完成；0表示应急准备未完成；
[0059]
符号为p
10
，内容为现场处置的库所，取值为c
p10
＝(0，1)，其中，1表示现场处置完成；0表示现场处置未完成。
[0060]
应急处置流程变迁含义包括：
[0061]
符号为t1的变迁表示压力表显示异常；
[0062]
符号为t2的变迁表示温度传感器故障；
[0063]
符号为t3的变迁表示设备故障诊断；
[0064]
符号为t4的变迁表示确认事故发生；
[0065]
符号为t5的变迁表示信息上报；
[0066]
符号为t6的变迁表示预警；
[0067]
符号为t7的变迁表示应急响应；
[0068]
符号为t8的变迁表示人员组别确认；
[0069]
符号为t9的变迁表示处置结束。
[0070]
优选的实现方式中，所述基于事故等级研判流程构建petri网模型时，事故等级研判流程库所含义包括：
[0071]
符号为p
oa
，内容为事故等级研判的库所，取值为c
oa
＝(c
oa1
，c
oa2
)，其中，c
oa1
表示现场数据采集，c
oa2
表示确认事故类型；
[0072]
符号为p1，内容为泄漏浓度的库所，取值为c
p1
＝(0，1)，其中，1表示泄漏浓度确定；0表示泄漏浓度未确定；
[0073]
符号为p2，内容为设备损坏情况的库所，取值为c
p2
＝(0，1)，其中，1表示设备损坏情况确定；0表示设备损坏情况未确定；
[0074]
符号为p3，内容为热辐射量的库所，取值为c
p3
＝(0，1)，其中，1表示热辐射量确定；0表示热辐射量未确定；
[0075]
符号为p4，内容为事故单元布置情况的库所，取值为c
p4
＝(0，1)，其中，1表示确定事故单位的布置；0表示未确定事故单位的布置；
[0076]
符号为p5，内容为确定事故等级的库所，取值为c
p5
＝(0，1)，其中，1表示确定事故等级；0表示未确定事故等级；
[0077]
事故等级研判流程变迁含义包括：
[0078]
符号为t1的变迁表示数据采集；
[0079]
符号为t2的变迁表示事故类型确认；
[0080]
符号为t3的变迁表示事故后果类型确认；
[0081]
符号为t4的变迁表示邻近单元危险性确认。
[0082]
优选的实现方式中，所述基于现场处置流程构建petri网模型时，现场处置流程库所含义包括：
[0083]
符号为p
ob
，内容为现场处置的库所，取值为c
ob
＝(c
ob1
，c
ob2
，c
ob3
)，其中，c
ob1
表示发生泄漏，c
ob2
表示发生火灾，c
ob3
表示发生爆炸；
[0084]
符号为p1，内容为罐体泄漏的库所，取值为c
p1
＝(0，1)，其中，1表示发生罐体泄漏；0表示未发生罐体泄漏；
[0085]
符号为p2，内容为阀门/短管泄漏的库所，取值为c
p2
＝(0，1)，其中，1表示发生阀门/短管泄漏；0表示未发生阀门/短管泄漏；
[0086]
符号为p3，内容为火灾的库所，取值为c
p3
＝(0，1)，其中，1表示加氢站发生火灾；0表示加氢站未发生火灾；
[0087]
符号为p4，内容为人员紧急疏散的库所，取值为c
p4
＝(0，1)，其中，1表示人员紧急疏散完成；0表示人员紧急疏散未完成；
[0088]
符号为p5，内容为紧急放散的库所，取值为c
p5
＝(0，1)，其中，1表示紧急放散完成；0表示紧急放散未完成；
[0089]
符号为p6，内容为消除点火源的库所，取值为c
p6
＝(0，1)，其中，1表示加氢站不存在点火源；0表示加氢站存在点火源；
[0090]
符号为p7，内容为泄漏信息上报的库所，取值为c
p7
＝(0，1)，其中，1表示泄漏信息上报完成；0表示泄漏信息上报未完成；
[0091]
符号为p8，内容为人员到达现场的库所，取值为c
p8
＝(0，1)，其中，1表示救援人员到达现场；0表示救援人员未到达现场；
[0092]
符号为p9，内容为现场处置结束的库所，取值为c
p9
＝(0，1)，其中，1表示现场处置结束；0表示现场处置未结束；
[0093]
符号为p
10
，内容为响应升级的库所，取值为c
p10
＝(0，1)，其中，1表示升级响应级别完成；0表示升级响应级别未完成。
[0094]
现场处置流程变迁含义包括：
[0095]
符号为t1的变迁表示判断泄漏位置；
[0096]
符号为t2的变迁表示判断着火情况；
[0097]
符号为t3的变迁表示确认发生爆炸事故；
[0098]
符号为t4的变迁表示打开阀门；
[0099]
符号为t5的变迁表示关闭紧急切断阀；
[0100]
符号为t6的变迁表示水雾冷却；
[0101]
符号为t7的变迁表示浓度监测；
[0102]
符号为t8的变迁表示呼叫救援人员；
[0103]
符号为t9的变迁表示善后处理；
[0104]
符号为t
10
的变迁表示现场救援；
[0105]
符号为t
11
的变迁表示恢复运行；
[0106]
符号为t
12
的变迁表示处置失效。
[0107]
与现有技术相比，本技术的优点或有益效果至少包括：
[0108]
本技术提供的petri网建模方法，通过根据加氢站事故类型和邻近单元危险性研判预警等级，并根据预警等级设计各个应急处置流程之后，利用petri网建模技术对各个应急处置流程进行层次化重构，从而得到层次化的应急处置流程的petri网模型。其中，一方面根据加氢站事故类型和邻近单元危险性研判预警等级增加了事故影响程度的考量，能够使得基于预警等级的应急处置流程的处置行动更加全面完整地描述，更符合加氢站泄漏事故的真实情况，从而有利于提高针对加氢站泄漏事故的处置效率的分析研究；另一方面利用petri网建模技术对各个应急处置流程进行层次化重构，使得处置流程环节细化分析，从而能够减少petri网建模的状态组合爆炸问题。因此，本技术构建的petri网对加氢站泄漏燃爆事故不同情景和大小均有较高的适配性，可以很好的适用于加氢站发生的不同等级及类型的事故的应急处置流程分析。
附图说明
[0109]
为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0110]
图1为本技术实施例提供的基于加氢站应急处置流程分析的petri网建模流程图；
[0111]
图2为本技术实施例提供的加氢站监测系统的结构示意图；
[0112]
图3为本技术实施例提供的加氢站泄漏事故应急处置流程图；
[0113]
图4为本技术实施例提供的事故处置流程的初始模型图；
[0114]
图5为本技术实施例提供的事故等级研判流程的初始模型图；
[0115]
图6为本技术实施例提供的现场处置流程的初始模型图；
[0116]
图7为本技术实施例提供的事故处置流程的petri网模型；
[0117]
图8为本技术实施例提供的事故等级研判流程的petri网模型；
[0118]
图9为本技术实施例提供的现场处置流程的petri网模型。
具体实施方式
[0119]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0120]
在本实施例以下描述中，术语“和/或”用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b和同时存在a和b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0121]
在本实施例以下描述中，术语“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b或c中的至少一项(个)”，或，“a，b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a-b(即a和b)，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。
[0122]
本领域技术人员应当理解，在本技术实施例以下描述中，序号的先后并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0123]
在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0124]
本技术实施例提供一种基于加氢站应急处置流程分析的petri网建模方法。参阅图1所示，该建模方法包括如下步骤s1-s4。
[0125]
s1：根据加氢站监测数据确定事故类型和邻近单元危险性，并根据所述事故类型和邻近单元危险性研判预警等级；
[0126]
s2：根据所述预警等级设计应急处置流程；
[0127]
s3：确定所述应急处置流程中各环节与随机petri网模型的对应关系，得到构建petri网模型的库所和变迁、状态的输出和输入关系之后，将非正常作业流程抽象为peri网模型；
[0128]
s4：对加氢站的应急处置流程进行细化，并基于细化的应急处置流程构建petri网层次化模型之后，对所述petri网层次化模型的各元素进行属性定义，同时确定应急处置流程中库所和变迁含义以及变迁激发条件。
[0129]
其中，库所表示应急处置流程中的可能发生的状态或事情发展的状态；变迁是从一个库所到另外一个库所的转化过程，表示应急处置的行动，体现动态决策的过程。
[0130]
需要说明的是，加氢站监测数据一般通过加氢站监测系统采集获得，加氢站监测系统根据本领域一般的配备要求设置，本技术实施例对此不作特别的限定。具体地，根据图
2所示，加氢站监测系统主要由设备监测系统和监控预警系统组成，其中，设备监测系统由压力表、温度传感器两个设备监测仪器和报警器组成，主要用于加氢站设备系统压力表压力值和温度的监测；监控预警系统由气体报警监测器、报警器和火灾报警监测器组成，气体报警监测器包括具有多个监测探头的氢气监测仪，能够对加氢站内出现氢气泄漏异常情况进行监测；火灾报警监测器包括具有多个监测探头的红外火焰探测器，可以很好的排除其他干扰因素形成的假火警信号，实现对火焰信号的快速响应和识别。
[0131]
需要说明的是，在加氢站预警等级的常规划分中，一般通过根据氢气泄漏浓度、火焰和设备损坏情况确定事故类型之后，基于事故类型造成的生产安全事故等级确定预警等级。然而，由于加氢站泄漏引发的事故类型较多，但造成的人员伤亡人数相对较少，从而容易忽略泄漏事故的多米诺效应，使得确定的预警等级与加氢站现实情况存在差异，导致预警等级不合理。因此，本技术实施例首先根据加氢站监测数据确定事故类型和邻近单元危险性，然后根据所述事故类型和邻近单元危险性研判预警等级，由于结合邻近单元危险性能够对事故影响程度实现更全面完整的考量，从而可以使得预警等级的研判标准更符合加氢站现实情况，有利于提高应急处置流程分析的真实性和可靠性。
[0132]
本技术实施例提供一种邻近单元危险性的研判方法，所述方法优选包括：
[0133]
基于加氢站的泄漏事故，根据事故影响程度确定事故单元及其邻近单元的危险性，其中，所述事故影响程度包括火灾热辐射量的计算结果、爆炸事故的破坏程度以及初始事故单元的布置情况。
[0134]
本技术实施例通过对火灾热辐射量计算的结果、爆炸事故的破坏程度以及初始事故单元的布置情况确定事故单元甚至邻近单元的危险性，并基于包括邻近单元的危险性确定预警等级。其中，增加火灾热辐射量计算的结果、爆炸事故的破坏程度以及初始事故单元的布置情况能够全面完整地描述邻近单元的危险性，因而能够使得预警等级的的研判划分更加符合加氢站现实情况。
[0135]
在具体实施例中，获取火灾热辐射量的计算结果优选包括：
[0136]
根据公式(i)计算点热源的热辐射通量：
[0137]
q＝ηq0h
c (i)
[0138]
公式(i)中，q为点热源热辐射通量，单位为w；η-效率因子，取0.35；q
0-泄漏速度，单位为kg/s；hc为燃烧热，单位为j/kg；
[0139]
以及，根据公式(ii)计算某点热源到距离该点x处的热辐射强度，从而确定邻近单元接收的热辐射强度大小：
[0140][0141]
公式(ii)中，ii为点热源ⅰ至目标点x处的热辐射强度，单位为w/m2；q为点热源热辐射通量，单位为w；r为大气穿透因子，喷射火为0.2；x为点源热源到目标点的距离，单位为m。
[0142]
其中，通过上述公式(i)和公式(ii)的计算能够确定邻近单元接收的热辐射强度大小，从而有助于确定危险性等级。
[0143]
在具体实施例中，获取爆炸事故的破坏程度包括：
[0144]
根据公式(iii)计算气体的爆破能量，并将气体的爆破能量转化成爆炸程度；
[0145][0146]
公式(iii)中，eg为气体的爆破能量，单位为kj；p为容器内气体的绝对压力，单位为mpa；v为容器的容积，单位为m3；k为气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。
[0147]
其中，通过公式(iii)的计算能够确定邻近单元接收的的破坏程度大小，从而有助于确定危险性等级。
[0148]
需要说明的是，将气体的爆破能量转化成爆炸程度通过本领域已知的常规方法，例如本技术实施例可以将爆炸当量q转换成tnt当量q
tnt
，具体包括：
[0149]
由于1kg的tnt爆炸放出的爆破能量通常为4230-4836kj/kg，一般取平均爆炸能量4500kj/kg，故可以利用公式(iv)转化：
[0150][0151]
公式(iv)中，e为爆炸能量，单位为kj。
[0152]
进一步地，实验表明不同数量的同类炸药发生爆炸时，如果r与r0之比与q与q0之比的三次方根相等，则所产生的冲击波超压相同，若则爆炸的破坏程度可以表示为公式(v)：
[0153][0154]
公式(v)中，r为目标与爆炸中心距离，单位为m；r0为目标与集中爆炸中心的相当距离，单位为m；q0为基准tnt炸药量，单位为kg；q为爆炸时产生的冲击波所消耗的tnt炸药量，单位为kg；δp为目标处的超压，单位为mpa；δp0为基准目标处的超压，单位为mpa；α为炸药爆炸试验的模拟比。
[0155]
基于上文所述的事故类型和邻近单元危险性，本技术实施例提供一种预警等级的研判方法，所述方法优选包括：
[0156]
s101：当出现以下至少一种情形时，预警等级为ⅰ级红色预警
[0157]
①
空气中氢含量达到2％及以上；
[0158]
②
邻近单元接收到入射通量大于37.5kw/m2；
[0159]
③
爆炸造成邻近单元的破坏；
[0160]
s102：当出现以下至少一种情形时，预警等级为ⅱ级橙色预警
[0161]
①
空气中氢含量达到1％，但未达到2％；
[0162]
②
事故单元内接收的入射通量大于37.5kw/m2，邻近单元接收到入射通量小于37.5kw/m2；
[0163]
s103：当出现以下至少一种情形时，预警等级为iii级黄色预警
[0164]
①
预警系统发出警报，但空气中氢含量小于1％；
[0165]
②
事故单元内接收的入射通量小于37.5kw/m2；
[0166]
s104：当出现以下情形时，预警等级为iv级蓝色预警
[0167]
设备监测系统中的压力表、温度传感器出现报警。
[0168]
为更清楚、全面的表示预警等级的研判条件，本技术实施例对预警等级的研判条件通过表1进行进一步描述：
[0169]
表1-预警等级的研判方法
[0170][0171][0172]
需要说明的是，根据不同的预警等级，采用不同的应急处置方法，具体包括：ⅳ、ⅲ级预警主要为当班工作人员能够及时处置和控制的事件；ⅱ级预警为利用站内的资源没有能力进行有效处置，应利用相关部门的资源进行紧急应对，请求总经理启动预案；ⅰ级预警为超出公司应急能力，需要寻求政府的支援，同时要向总经理报告。
[0173]
本技术实施例提供一种应急处置流程，根据图3所示，所示应急处置流程优选包括：
[0174]
s201：信息监测异常
[0175]
巡检人员发现气流声或监测设备报警并确认设备正常。其中，当监测探头出现异常时，确认异常位置并排除故障；当发生事故时，启动事故处置流程。
[0176]
s202：预警
[0177]
根据事故的严重程度和影响范围确定事故的预警等级，并报告相关负责人。其中，预警形式包括现场呼喊、拨打固定电话等。
[0178]
s203：信息上报
[0179]
工作人员上报上级指挥人员，确认事故的发生。具体包括：通知企业应急指挥部总指挥、单位负责人等。
[0180]
s204：启动应急响应
[0181]
①ⅳ
、ⅲ级应急响应程序
[0182]
当班班长负责现场指挥，当事故险情消除、现场状况稳定、无安全隐患的情况下，当班班长宣布结束ⅳ、ⅲ级应急响应，并通知当班所有人员恢复正常生产；如果当班人员无法处置，且事态继续扩大，当班班长立即向值班领导报告，进行ⅱ级预警状态。
[0183]
②ⅱ
级应急响应程序
[0184]
总指挥接到事故汇报后，批准启动ⅱ级应急响应。成立应急指挥部，确认现场指挥和各应急小组的负责人，进行现场应急处置。当事故险情消除、现场状况稳定、无安全隐患的情况下，现场指挥请示总指挥批准结束ⅱ级应急响应，并通知全体员工；如果现场无法处置，事态继续扩大，现场指挥立即向总指挥报告，进行ⅰ级预警状态。
[0185]
③ⅰ
级应急响应程序
[0186]
总指挥接到事故汇报后，批准启动ⅰ级应急响应，并向有关单位包括消防队、医院等请求支援，以及向当地有关单位发出通知、预警；同时现场指挥继续组织各应急小组开展能力范围内的应急处置；当政府支援人员到达后，接受政府的指挥和调动，协助政府部门工作，提供相关资料和现场信息；当事故险情消除、现场状况稳定、无安全隐患的情况下，由政府部门应急总指挥根据事故现场情况批准ⅰ级应急响应程序终止，并通知所以应急部门、队伍和周边企业。
[0187]
s205：事态控制
[0188]
当现场处置失效时则升级应急预警等级，可以报相关行政部门、安监、消防部门以及医疗机构技术支援。
[0189]
s206：处置结束
[0190]
当确定事故现场得到控制，导致次生、衍生事故的隐患已经消除后，可以宣布现场处置结束。
[0191]
具体实施例中，基于细化的应急处置流程构建petri网层次化模型优选包括：
[0192]
s401：基于事故处置流程构建petri网模型；
[0193]
s402：基于事故等级研判流程构建petri网模型；
[0194]
s403：基于现场处置流程构建petri网模型。
[0195]
需要说明的是，本技术实施例在构建petri网层次化模型之前，先根据图4至图6所示的流程依次对事故处置流程、事故等级研判流程和现场处置流程初始建模之后，对初始模型的各元素进行属性定义，并确定应急处置流程中库所和变迁含义以及变迁激发条件，重构得到图7至图9所示的petri网。
[0196]
其中，依次对事故处置流程、事故等级研判流程和现场处置流程初始建模优选包括：
[0197]
根据图4所示的流程对事故处置流程建模，具体包括：
[0198]
当设备监测出现异常情况时，如果预警监测系统发出警报，则表示站内发生事故，否则对设备故障进行诊断维修；当中控室收到事故报警信息后，现场工作人员初步判断事故等级，然后立即对事故信息上报并预警，由现场领导对事故等级研判，确定事故等级后启动应急响应，站内人员由分为通讯组、疏散组、应急监测组、事故处理组等。对现场开展应急处置行动，在处置结束后恢复运行。
[0199]
对事故处置流程中的库所和变迁含义进行属性定义，其中，表2所述为事故处置流程中的库所含义。
[0200]
表2-事故处置流程库所含义
[0201][0202][0203]
表3所述为事故处置流程中的变迁含义。
[0204]
表3-事故处置流程变迁含义
[0205][0206]
结合图4所示的初始模型以及表2至表3所述的库所与变迁含义，利用petri网技术构建事故处置流程的petri网模型，并确定变迁激发条件，得到事故处置流程的petri网模
型，具体如图7所示。
[0207]
根据图7可知，库所p3到变迁t4中存在虚线，表示只有p3内存在token，也就是当监测预警预警系统发出报警时，变迁t4才能转换；否则，则实现变迁的转化t3，也就是设备系统出现故障，人员对其运维优化。
[0208]
根据图5所示的流程对事故等级研判流程建模，具体包括：
[0209]
利用氢气探测器确定泄漏的浓度以及设备监测系统的数据确定设备的损坏情况，得到事故类型，主要包括氢气的安全扩散、闪火、喷射火、以及物理爆炸或气云爆炸；以及，根据初始事故单元的布置情况和事故的热辐射量来确定邻近单元的危险性之后，基于事故类型和邻近单元的危险性确定加氢站泄漏燃爆事故的预警等级，并考虑人员的处置行动和流程。
[0210]
对事故处置流程中的库所和变迁含义进行属性定义，其中，表4所述为事故等级研判流程中的库所含义。
[0211]
表4-事故等级研判流程库所含义
[0212][0213]
表5所述为事故等级研判流程中的变迁含义。
[0214]
表5-事故等级研判流程变迁含义
[0215][0216]
结合图5所示的初始模型以及表4至表5所述的库所与变迁含义，利用petri网技术构建事故等级研判流程的petri网模型，并确定变迁激发条件，得到事故等级研判流程的petri网模型，具体如图8所示。
[0217]
根据图6所示的流程对现场处置流程建模，具体包括：
[0218]
加氢站发生事故后现场处置是流程中较为重要的一步，在此前确定事故类型来对事故进行处置。当罐体泄漏时则考虑对氢气进行放散，而阀门短管处泄漏则通过关闭紧急切断阀，消除点火源来进行处置。而发生着火则通过冷却附近单元，减少事故单元热辐射量对设备的损害。在发生爆炸事故后，要及时撤离人员，对现场浓度监测，随时掌握现场情况，呼救救援人员对现场实施救援。如果处置失效则提升响应等级，根据应急救援需要，协助上级应急救援指挥人员进行救援。直至现场处置完成，解除警戒，恢复正常运行。
[0219]
对现场处置流程中的库所和变迁含义进行属性定义，其中，表6所述为现场处置流程中的库所含义。
[0220]
表6-现场处置流程库所含义
[0221][0222][0223]
表7所述为现场处置流程中的变迁含义。
[0224]
表7-现场处置流程变迁含义
[0225][0226]
结合图6所示的初始模型以及表6至表7所述的库所与变迁含义，利用petri网技术构建现场处置流程的petri网模型，并确定变迁激发条件，得到现场处置流程的petri网模型，具体如图9所示。
[0227]
综合上述，本技术基于加氢站内监测预警系统及设备监测的数据，通过对事故类型和邻近单元的危险性来确定事故等级，然后基于事故等级的划分，利用petri网建模技术对加氢站泄漏燃爆事故的应急处置流程进行重构，得到层次化的petri网模型，该petri网模型对加氢站泄漏燃爆事故不同情景和大小均有较高的适配性，可以很好的适用于加氢站发生的不同等级及类型的事故。
[0228]
本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分可互相参见，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。
[0229]
以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对本技术限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术技术方案的范围。

技术特征：
1.一种基于加氢站应急处置流程分析的petri网建模方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：根据加氢站监测数据确定事故类型和邻近单元危险性，并根据所述事故类型和邻近单元危险性研判预警等级；s2：根据所述预警等级设计应急处置流程；s3：确定所述应急处置流程中各环节与随机petri网模型的对应关系，得到构建petri网模型的库所和变迁、状态的输出和输入关系之后，将非正常作业流程抽象为peri网模型；s4：对加氢站的应急处置流程进行细化，并基于细化的应急处置流程构建petri网层次化模型之后，对所述petri网层次化模型的各元素进行属性定义，同时确定应急处置流程中库所和变迁含义以及变迁激发条件。2.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述邻近单元危险性的研判方法包括：基于加氢站的泄漏事故，根据事故影响程度确定事故单元及其邻近单元的危险性；其中，所述事故影响程度包括火灾热辐射量的计算结果、爆炸事故的破坏程度以及初始事故单元的布置情况。3.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，获取所述火灾热辐射量的计算结果包括：根据公式(i)计算点热源的热辐射通量：q＝ηq0h
c (i)公式(i)中，q为点热源热辐射通量，单位为w；η-效率因子，取0.35；q
0-泄漏速度，单位为kg/s；h
c-燃烧热，单位为j/kg；以及，根据公式(ii)计算某点热源到距离该点x处的热辐射强度，从而确定邻近单元接收的热辐射强度大小：公式(ii)中，i
i
为点热源ⅰ至目标点x处的热辐射强度，单位为w/m2；q为点热源热辐射通量，单位为w；r为大气穿透因子，喷射火为0.2；x为点源热源到目标点的距离，单位为m。4.根据权利要求3所述的建模方法，其特征在于，获取所述爆炸事故的破坏程度包括：根据公式(iii)计算气体的爆破能量，并将所得气体的爆破能量转化成爆炸程度；公式(iii)中，e
g
为气体的爆破能量，单位为kj；p为容器内气体的绝对压力，单位为mpa；v为容器的容积，单位为m3；k为气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。5.根据权利要求4所述的建模方法，其特征在于，所述研判预警等级的方法包括：当出现以下至少一种情形时，预警等级为ⅰ级红色预警
①
空气中氢含量达到2％及以上；
②
邻近单元接收到入射通量大于37.5kw/m2；
③
爆炸造成邻近单元的破坏；
当出现以下至少一种情形时，预警等级为ⅱ级橙色预警
①
空气中氢含量达到1％，但未达到2％；
②
事故单元内接收的入射通量大于37.5kw/m2，邻近单元接收到入射通量小于37.5kw/m2；当出现以下至少一种情形时，预警等级为iii级黄色预警
①
预警系统发出警报，但空气中氢含量小于1％；
②
事故单元内接收的入射通量小于37.5kw/m2；当出现以下情形时，预警等级为iv级蓝色预警设备监测系统中的压力表、温度传感器出现报警。6.根据权利要求5所述的建模方法，其特征在于，所述应急处置流程包括：一、信息监测异常；二、预警；三、信息上报；四、启动应急响应；五、事态控制；六、处置结束。7.根据权利要求6所述的建模方法，其特征在于，所述基于细化的应急处置流程构建petri网层次化模型包括：基于事故处置流程构建petri网模型；基于事故等级研判流程构建petri网模型；以及，基于现场处置流程构建petri网模型。8.根据权利要求7所述的建模方法，其特征在于，所述基于事故处置流程构建petri网模型时，事故处置流程库所含义包括：符号为p1，内容为设备健康管理异常的库所，取值为c
p1
＝(c
11
，c
12
)，其中，c
11
表示设备压力表异常，c
12
表示设备温度传感器异常；符号为p2，内容为设备状态监测的库所，取值为c
p2
＝(c
21
，c
22
)，其中，c
21
表示设备故障，c
22
表示事故发生；符号为p3，内容为监测预警系统报警的库所，取值为c
p3
＝(0，1)，其中，1表示监测预警系统发生报警；0表示监测预警系统未发生报警；符号为p4，内容为设备运维优化的库所，取值为c
p4
＝(0，1)，其中，1表示设备运维优化完成；0表示设备运维优化未完成；符号为p5，内容为初判事故等级的库所，取值为c
p5
＝(0，1)，其中，1表示事故初判完成；0表示事故初判未完成；符号为p6，内容为通知值班班长的库所，取值为c
p6
＝(0，1)，其中，1表示值班班长收到通知；0表示值班班长未收到通知；符号为p7，内容为通知总指挥的库所，取值为c
p7
＝(0，1)，其中，1表示总指挥收到通知；0表示总指挥未收到通知；符号为p8，内容为事故等级研判的库所，取值为c
p8
＝(0，1)，其中，1表示事故等级研判完成；0表示事故等级研判未完成；
符号为p9，内容为应急准备的库所，取值为c
p9
＝(0，1)，其中，1表示应急准备完成；0表示应急准备未完成；符号为p
10
，内容为现场处置的库所，取值为c
p10
＝(0，1)，其中，1表示现场处置完成；0表示现场处置未完成。应急处置流程变迁含义包括：符号为t1的变迁表示压力表显示异常；符号为t2的变迁表示温度传感器故障；符号为t3的变迁表示设备故障诊断；符号为t4的变迁表示确认事故发生；符号为t5的变迁表示信息上报；符号为t6的变迁表示预警；符号为t7的变迁表示应急响应；符号为t8的变迁表示人员组别确认；符号为t9的变迁表示处置结束。9.根据权利要求8所述的建模方法，其特征在于，所述基于事故等级研判流程构建petri网模型时，事故等级研判流程库所含义包括：符号为p
oa
，内容为事故等级研判的库所，取值为c
oa
＝(c
oa1
，c
oa2
)，其中，c
oa1
表示现场数据采集，c
oa2
表示确认事故类型；符号为p1，内容为泄漏浓度的库所，取值为c
p1
＝(0，1)，其中，1表示泄漏浓度确定；0表示泄漏浓度未确定；符号为p2，内容为设备损坏情况的库所，取值为c
p2
＝(0，1)，其中，1表示设备损坏情况确定；0表示设备损坏情况未确定；符号为p3，内容为热辐射量的库所，取值为c
p3
＝(0，1)，其中，1表示热辐射量确定；0表示热辐射量未确定；符号为p4，内容为事故单元布置情况的库所，取值为c
p4
＝(0，1)，其中，1表示确定事故单位的布置；0表示未确定事故单位的布置；符号为p5，内容为确定事故等级的库所，取值为c
p5
＝(0，1)，其中，1表示确定事故等级；0表示未确定事故等级；事故等级研判流程变迁含义包括：符号为t1的变迁表示数据采集；符号为t2的变迁表示事故类型确认；符号为t3的变迁表示事故后果类型确认；符号为t4的变迁表示邻近单元危险性确认。10.根据权利要求9所述的建模方法，其特征在于，所述基于现场处置流程构建petri网模型时，现场处置流程库所含义包括：符号为p
ob
，内容为现场处置的库所，取值为c
ob
＝(c
ob1
，c
ob2
，c
ob3
)，其中，c
ob1
表示发生泄漏，c
ob2
表示发生火灾，c
ob3
表示发生爆炸；符号为p1，内容为罐体泄漏的库所，取值为c
p1
＝(0，1)，其中，1表示发生罐体泄漏；0表示未发生罐体泄漏；
符号为p2，内容为阀门/短管泄漏的库所，取值为c
p2
＝(0，1)，其中，1表示发生阀门/短管泄漏；0表示未发生阀门/短管泄漏；符号为p3，内容为火灾的库所，取值为c
p3
＝(0，1)，其中，1表示加氢站发生火灾；0表示加氢站未发生火灾；符号为p4，内容为人员紧急疏散的库所，取值为c
p4
＝(0，1)，其中，1表示人员紧急疏散完成；0表示人员紧急疏散未完成；符号为p5，内容为紧急放散的库所，取值为c
p5
＝(0，1)，其中，1表示紧急放散完成；0表示紧急放散未完成；符号为p6，内容为消除点火源的库所，取值为c
p6
＝(0，1)，其中，1表示加氢站不存在点火源；0表示加氢站存在点火源；符号为p7，内容为泄漏信息上报的库所，取值为c
p7
＝(0，1)，其中，1表示泄漏信息上报完成；0表示泄漏信息上报未完成；符号为p8，内容为人员到达现场的库所，取值为c
p8
＝(0，1)，其中，1表示救援人员到达现场；0表示救援人员未到达现场；符号为p9，内容为现场处置结束的库所，取值为c
p9
＝(0，1)，其中，1表示现场处置结束；0表示现场处置未结束；符号为p
10
，内容为响应升级的库所，取值为c
p10
＝(0，1)，其中，1表示升级响应级别完成；0表示升级响应级别未完成。现场处置流程变迁含义包括：符号为t1的变迁表示判断泄漏位置；符号为t2的变迁表示判断着火情况；符号为t3的变迁表示确认发生爆炸事故；符号为t4的变迁表示打开阀门；符号为t5的变迁表示关闭紧急切断阀；符号为t6的变迁表示水雾冷却；符号为t7的变迁表示浓度监测；符号为t8的变迁表示呼叫救援人员；符号为t9的变迁表示善后处理；符号为t
10
的变迁表示现场救援；符号为t
11
的变迁表示恢复运行；符号为t
12
的变迁表示处置失效。

技术总结
本申请公开了一种基于加氢站应急处置流程分析的petri网建模方法，属于应急救援领域。所示方法包括：根据事故类型和邻近单元危险性研判预警等级；根据预警等级设计应急处置流程；确定应急处置流程中各环节与随机petri网模型的对应关系，得到构建petri网模型的库所和变迁、状态的输出和输入关系之后，将非正常作业流程抽象为peri网模型；以及基于应急处置流程构建petri网层次化模型，并对petri网层次化模型的各元素进行属性定义，同时确定应急处置流程库所和变迁含义以及变迁激发条件。本申请petri网模型对加氢站泄漏事故不同情景和大小均有较高的适配性，可以很好的适用于加氢站不同等级及类型的事故。不同等级及类型的事故。不同等级及类型的事故。


技术研发人员：程方明 邓军 罗振敏 屈姣 王涛 苏畅 王郦楠 蒋萌 李卓 王彩萍
受保护的技术使用者：西安科技大学
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/9/22