爆炸應(yīng)急演練模擬系統(tǒng)及模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種爆炸應(yīng)急演練模擬系統(tǒng)及模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全世界各大產(chǎn)油國(guó)幾乎都含有H2S氣藏，含硫化氫氣井的開采是具有高度危險(xiǎn)性的作業(yè)，在含硫氣井開采過程中，井噴事故的發(fā)生層出不窮。不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外公眾利益也在油氣開發(fā)生產(chǎn)過程中需要得到充分保護(hù)。因此在保證人員安全的前提條件下盡可能的模擬真實(shí)爆炸事故的產(chǎn)生、處置、及后續(xù)工作安排過程是至關(guān)重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種爆炸應(yīng)急演練模擬系統(tǒng)及模擬方法。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:爆炸應(yīng)急演練模擬系統(tǒng)，它包括主控計(jì)算機(jī)、PLC控制柜、環(huán)境模擬裝置、人員定位裝置和井控設(shè)備監(jiān)控裝置，所述的主控計(jì)算機(jī)的開關(guān)量輸出點(diǎn)和模擬量輸出點(diǎn)均與PLC控制柜連接，PLC控制柜的輸出端與環(huán)境模擬裝置連接；主控計(jì)算機(jī)接收來自井控設(shè)備監(jiān)控裝置的操作狀態(tài)信號(hào)；所述的人員定位裝置包括多個(gè)有源電子標(biāo)簽、多個(gè)傳感器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；所述的有源電子標(biāo)簽設(shè)置于應(yīng)急演練人員身上，所述的傳感器的信號(hào)覆蓋整個(gè)監(jiān)控區(qū)域，所述的主控計(jì)算機(jī)為導(dǎo)入整個(gè)監(jiān)控區(qū)域多維地圖的主控計(jì)算機(jī)，所述的主控計(jì)算機(jī)為導(dǎo)入多個(gè)傳感器的位置數(shù)據(jù)、仰角數(shù)據(jù)和偏角數(shù)據(jù)的主控計(jì)算機(jī)；所述的傳感器的接收端接收來自有源電子標(biāo)簽發(fā)送的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行解碼，所述的傳感器的發(fā)送端將解碼得到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合并給出判定結(jié)果。
[0005]所述的解碼得到的數(shù)據(jù)包括有源電子標(biāo)簽的二維角度，包括方位角和仰角。
[0006]所述的環(huán)境模擬裝置包括大功率煙霧機(jī)，所述的大功率煙霧機(jī)包括與PLC控制柜連接的開關(guān)量輸入接口和模擬量輸入接口、油泵、加熱裝置、煙油、指示燈、電源和煙油噴嘴，所述的加熱裝置包括加熱芯；大功率煙霧機(jī)通過PLC控制柜接收來自主控計(jì)算機(jī)的開關(guān)量輸入和模擬量輸入；當(dāng)電源接通并且接受到主控計(jì)算機(jī)的信號(hào)控制，油泵工作，煙油被抽到加熱裝置中，然后加熱芯開始加熱，當(dāng)加熱芯達(dá)到煙油霧化所需溫度時(shí)，指示燈亮，煙油通過噴嘴噴射出來。
[0007]所述的環(huán)境模擬裝置包括電子鞭炮，所述的電子鞭炮通過PLC控制柜接收來自主控計(jì)算機(jī)的信號(hào)控制；所述的電子鞭炮為能夠模擬爆炸聲音的電子鞭炮，所述的電子鞭炮為隨著響聲發(fā)出閃光的電子鞭炮。
[0008]所述的井控設(shè)備監(jiān)控裝置包括監(jiān)控井控設(shè)備操作狀態(tài)的傳感器，所述的操作狀態(tài)包括打開、關(guān)閉和半開；當(dāng)井控設(shè)備的操作狀態(tài)發(fā)生變化，井控設(shè)備監(jiān)控裝置將變化的操作狀態(tài)發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)。
[0009]所述的井控設(shè)備監(jiān)控裝置包括設(shè)置于閘閥上的直滑電位器；應(yīng)急演練人員開關(guān)閘閥時(shí)，直滑電位器反饋電信號(hào)，向主控計(jì)算機(jī)反饋長(zhǎng)行程連續(xù)信號(hào)。
[0010]爆炸應(yīng)急演練模擬系統(tǒng)包括一個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器，所述的數(shù)據(jù)服務(wù)器用于存儲(chǔ)主控計(jì)算機(jī)、PLC控制柜、環(huán)境模擬裝置、人員定位裝置和井控設(shè)備監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)。
[0011]所述的多個(gè)傳感器包括一個(gè)主傳感器和至少一個(gè)從傳感器，所述的從傳感器的時(shí)間同步接口通過時(shí)間同步線與主傳感器的時(shí)間同步接口連接，所述的從傳感器的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送接口和主傳感器的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送接口均通過網(wǎng)線連接至網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；所述的傳感器的發(fā)送端還將時(shí)間差數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)；所述的傳感器處于絕對(duì)水平位置；
所述的多個(gè)傳感器的位置數(shù)據(jù)為包括以其中一臺(tái)傳感器為坐標(biāo)原點(diǎn)、確定一個(gè)橫向方向?yàn)閄軸、面向橫向方向的為Y軸、垂直于水平面方向?yàn)閆軸的所建立的坐標(biāo)系，以及所有傳感器在所述坐標(biāo)系所處的坐標(biāo)。
[0012]所述的人員定位裝置還包括一個(gè)DHCP服務(wù)器，所述的DHCP服務(wù)器用于給傳感器動(dòng)態(tài)分配IP地址，并且分配和主控計(jì)算機(jī)相同的子網(wǎng)和子網(wǎng)掩碼，所述的DHCP服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接。
[0013]所述的有源電子標(biāo)簽為發(fā)送超寬帶無線電脈沖的有源電子標(biāo)簽；所述的有源電子標(biāo)簽包括用于識(shí)別的LED燈、用于激活標(biāo)簽的震動(dòng)傳感器和用于觸發(fā)事件的按鈕；所述的傳感器為高精度超寬帶傳感器，所述的傳感器包括一組天線陣列和一個(gè)超寬帶無線接收器；所述的傳感器與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間通過超5類網(wǎng)線連接。
[0014]爆炸應(yīng)急演練模擬方法，它包括爆炸前模擬步驟和爆炸后模擬步驟，所述的爆炸前模擬步驟包括以下子步驟:
511:主控計(jì)算機(jī)通過PLC控制器控制大功率煙霧機(jī)制造煙霧，實(shí)現(xiàn)煙霧效果，模擬爆炸前的事故現(xiàn)場(chǎng)；
512:應(yīng)急演練人員發(fā)現(xiàn)煙霧后，關(guān)斷相應(yīng)開關(guān)；
513:開關(guān)上的傳感器對(duì)開關(guān)的操作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，在發(fā)生改變后，將改變狀態(tài)發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)；
S14:主控計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)存入至數(shù)據(jù)服務(wù)器中，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷應(yīng)急演練人員對(duì)井控設(shè)備的操作是否正確；
所述的爆炸后模擬步驟包括以下子步驟:
521:主控計(jì)算機(jī)通過PLC控制器控制電子鞭炮模擬爆炸聲，隨著響聲發(fā)出閃光，實(shí)現(xiàn)聲光效果，模擬爆炸現(xiàn)場(chǎng)；
522:應(yīng)急演練人員聽到爆炸或者看到閃光后，進(jìn)行逃生；
S23:傳感器組接收設(shè)置于應(yīng)急演練人員身上的有源電子標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)；
524:主控計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，包括以下子步驟:
5241:整體匹配:首先提取兩條路徑的特征點(diǎn)，獲取路徑的整體信息，利用特征點(diǎn)之間的距離矩陣進(jìn)行匹配，確定候選的匹配區(qū)域；
5242:局部匹配:然后通過比較曲線段的曲率進(jìn)行精確匹配；
5243:轉(zhuǎn)換:最后根據(jù)匹配的對(duì)應(yīng)點(diǎn)集計(jì)算變換矩陣；
525:主控計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)服務(wù)器，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷應(yīng)急演練人員逃生路線是否正確。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:(1)本發(fā)明通過煙機(jī)及電子鞭炮產(chǎn)生模擬爆炸效果，利用井控設(shè)備傳感器采集及主控計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和超寬帶室外人員定位技術(shù)可以準(zhǔn)確的記錄學(xué)員的逃生情況及現(xiàn)場(chǎng)處置情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況實(shí)時(shí)調(diào)整煙霧大小及爆炸狀態(tài)，從而完成整個(gè)應(yīng)急演練；(2)本發(fā)明在應(yīng)急演練人員身上安裝有源電子標(biāo)簽，通過傳感器對(duì)有源電子標(biāo)簽進(jìn)行定位之后，將數(shù)據(jù)上傳至主控計(jì)算機(jī)機(jī)進(jìn)行擬合，實(shí)現(xiàn)定位及跟蹤；(3)采用主傳感器與從傳感器配合使用的蜂窩系統(tǒng)，一個(gè)小的單元由幾個(gè)協(xié)同工作的傳感器組成，大的區(qū)域由多個(gè)類似的小單元構(gòu)成，數(shù)千個(gè)傳感器可集成到系統(tǒng)中用于監(jiān)控廣闊的區(qū)域中存在的成千上萬個(gè)標(biāo)簽，并且傳感器可通過不同的方式連接到一起，滿足設(shè)備成本及定位精度；(4)當(dāng)傳感器連接到POE交換機(jī)后，大多數(shù)POE交換機(jī)支持軟開關(guān)功能，這對(duì)管理傳感器供電來講將會(huì)很方便，對(duì)于供電不是很方便的環(huán)境如倉(cāng)庫(kù)屋頂就可以采用POE交換機(jī)供電，工程部署將會(huì)很方便；(5)主從傳感器結(jié)構(gòu)相同，使得在購(gòu)買的時(shí)候更加方便；(6)采用激光測(cè)距儀測(cè)量坐標(biāo)位置，更加快速精確；(7)采用超寬頻的標(biāo)簽和傳感器，而使用超寬頻可以從反射信號(hào)中識(shí)別出直接的路徑信號(hào)，使得精確的定位脈沖變得簡(jiǎn)單；(8)通過對(duì)煙機(jī)和電子鞭炮的改造，實(shí)現(xiàn)通過主控計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制，安全并且高效，實(shí)現(xiàn)整個(gè)爆炸眼簾的作業(yè)流程聯(lián)動(dòng)；(9)通過大功率煙霧機(jī)實(shí)現(xiàn)煙霧效果，模擬爆炸前的事故現(xiàn)場(chǎng)，學(xué)員發(fā)現(xiàn)煙霧后應(yīng)關(guān)斷相應(yīng)開關(guān)，進(jìn)行應(yīng)急處置；同時(shí)通過電子鞭炮模擬爆炸背景音，通過該項(xiàng)目訓(xùn)練，可以使受訓(xùn)學(xué)員掌握井場(chǎng)爆炸后的滅火方法，逃生方法等應(yīng)急處置流程。
【附圖說明】
[0016]圖1為傳統(tǒng)方法中大功率煙霧機(jī)結(jié)構(gòu)模塊圖；
圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為人員定位裝置模塊圖；
圖4為爆炸前模擬步驟流程圖；
圖5為爆炸后模擬步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案:
本實(shí)施例應(yīng)用于室外鉆井應(yīng)急演練現(xiàn)場(chǎng)，分別在鉆井平臺(tái)和防噴管線兩個(gè)爆炸點(diǎn)。
[0018]如圖2所示，爆炸應(yīng)急演練模擬系統(tǒng)，它包括主控計(jì)算機(jī)