基于AE的化工厂有毒气体扩散应急系统的设计与实现.doc

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1、 本 科 生 毕 业 论 文（申请学士学位）论文题目 基于AE的化工厂有毒气体扩散应急系统的 设计与实现 作者姓名 汤 小 露 所学专业名称 地理信息科学 指导教师 邓 凯 年 月 日学 生： （签字）学 号： 论文答辩日期： 年 月 日指 导 教 师： （签字）目 录摘要1Abstract:11 引言21.1研究背景和意义21.1.1研究背景21.1.2 研究意义21.2 国内外研究现状31.2.1有毒气体扩散模型的国内外研究现状31.2.2有毒气体泄露事故应急的国内外研究现状41.3 论文主要研究内容41.4 论文技术路线41.5 论文章节安排52 相关原理及技术62.1常见毒气扩散模型6

2、2.2高斯烟团模型62.3 AE组件开发技术123 系统总体设计143.1设计目标143.2数据库设计143.3系统总体结构设计153.4系统功能模块设计164 系统功能实现184.1系统主界面184.2地图操作功能184.3基本信息管理功能184.4应急指挥功能194.4.1毒气扩散模拟功能194.4.2疏散路径分析功能214.5应急信息功能225 成果与讨论23附 录：关键程序代码26滁州学院本科毕业论文1基于AE的化工厂有毒气体扩散应急系统的设计与实现摘要：随着社会经济的发展，人类生活环境的周围都分布着各种各样的化工厂。这些化工厂要是发生有毒气体的泄露而没有采取有效的措施，将可能会对人员

3、及财产造成极大的影响，甚至会造成毁灭性的灾难。对气体的泄漏能够及时的做出判断，在泄漏事故还没有扩大之前及时采取措施，可以有效的避免安全事故发生。气体扩散模型可以描述泄漏物体在大气中的扩散行为，本论文对泄漏源和气体扩散模型进行了简要介绍。论文选择了高斯模型来对化工厂有毒气体扩散的模拟分析，实现对化工厂有毒气体的实时监控。应用系统案例分析了一定气象条件、地理条件、泄露源强、气体类型和泄露方式下，有毒气体泄漏之后浓度的分布情况，一方面便于平时应急预案制定，又可以为即时的应急指挥给予辅助决策。关键词：化工厂，有毒气体，扩散模型，GISDesign of Chemical Plant Toxic Gas

4、 Monitoring and Early Warming Information System Based on AEAbstract: With the development of community economy, there are varieties of chemical factories around the environment of human life. Without any measure the poisonous gas, there will be damages, even peoples lives once the occurrence there

5、are toxic and harmful gases in a chemical factory. If we can judge leakage of poisonous gas earlier, and take measures before accident enlarge, we can avoid misadventure.The diffusion model can be used to describe the diffusion behavior of the gas leakage in atmosphere, the theory of leakage source

6、and gas diffusion model were briefly introduced. The paper selects Gauss model to simulate and analyze the leakage of toxic and harmful gases, which makes it true to monitor the toxic timely. The system for the three-dimensional simulation and visualization of incident consequence, which could well

7、predict the emission concentration distribution and make the coverage, extent of injury and development tendency open-and-shut, was exploited successfully. The system was applied for an example with controlled condition to analyze the concentration distribution after the incident took place. The sys

8、tem is not just convenient for drawing up critical situation prearranged planning, but could offer timely assistant decision for emergency command.Key words: chemical plant; toxic gases; GIS; diffusion model1 引言1.1研究背景和意义1.1.1研究背景有毒气体的泄漏是生活中常有的化学品事故。近年来，经济的快速发展不仅带动了化工业发展，危险化学产品在我国工业之中也被普遍的应用，同时在生产、储

9、运等环节又有着大量不规范行为，不可避免的导致有毒气体的泄漏事故年发生一直偏高1。泄漏的介质进入大气后会伴随着周围的空气运动，产生大面积的危险区域。在这样事故处置的过程中，要是了解到泄漏介质的影响范围和运动规律，对警戒区的营救具有重大的意义。目前有较为完善的数学模型(例如高斯模型)可对气云的分散情况进行叙述，但其结果通常是以数据形式给出，可视性比较差，在救援中应用比较困难。利用GIS能够较好解决以上问题，GIS能够通过综合分析和管理的地理空间数据，模拟和表达现实世界空间，以为可视化的模拟危险化工品的气体扩散情况。1.1.2 研究意义随着国家经济的不断发展，企业工厂等经济产业集中地的聚集，也带来了

10、许多潜在的安全风险，时刻影响着人们的生活。化学工业地发展，生产，贮存和者使用化学品危险性种类日益增加，并转向容量的大型化。其中气体泄漏事故是当中发生频率高的突发性的污染事故。有毒气体的扩散不仅给大气环境造成极大的破坏，更严重影响着人们的生命与财产安全。怎样依靠信息技术的手段，把事故监测、预报、预警、应急救援、等信息及时有效传递给城市各部门和公众，以减轻毒气扩散的损失，将事故信息及时传递到可能涉及到地区，使能够及时迅速采用规避方法将损失减到最小，关键是建立起一个有用的事故信息的管理平台和系统并且发挥效能。基于ArcEngine化工厂的有毒气体扩散应急系统是以ArcEngine原理开发的。ArcE

11、ngine是一个分布式、动态、交互式的地理信息系统，并由服务器和客户机（应用服务器和HTTP服务器）相连所构成的。该平台系统具有开发效率高，运行速度快，界面简洁漂亮并容易部署等优点。在这个突飞猛进的信息化时代里，各种信息技术的产生以及相关行业的发展，使得GIS（地理信息系统）不再是一种简单的理解地理信息的工具，并且转变为传递地理信息的媒介。在化工厂有毒气体扩散系统应用中，GIS扮演者举足轻重的作用，使得各个部门可以得到及时有效的信息。即使各个部门用户群体和工作职责各不相同，他们都可以利用获取的事故信息以及自己的理解来辅助本部门机构采取决策，做出实际行动来参与事故救援中。GIS另外一个优点就是集

12、成各种不同数据源的有效信息，将这些信息进行可视化显示从而来提高系统的实用性。将这些信息按照GIS数据处理方法进行相应分析，得到毒气扩散可能影响范围以及造成的危害评估，从而进行相应的预防处理如人员和财产物质的转移，救灾资源的调配。通过参考城市交通建设以及医疗卫生服务点确定最佳救援路线和接待点是人员救治中的重要任务。1.2 国内外研究现状1.2.1有毒气体扩散模型的国内外研究现状气体扩散研究方法包括试风洞实验法，模型法和验法。欧美各国对气体扩散试验（如Desert Tortorise试验、Maplin试验）的研究是从上世纪七十年代开始的，许多经典的扩散模型就是从这些试验数据总结而来的其中得到广泛应

13、用的就是高斯扩散模型。随着现场泄露扩散试验研究的展开，气体扩散模型的相关研究也相继展开。80年代通过大型的扩散实验获取实验数据进而总结出一些扩散规律，但扩散实验对实验场地的要求较高,同时也需要耗费大量的财力物力，获得的实验数据也存在一定的误差。近些年来，计算机快速发展以及数值计算方法促进了研究工作，新的技术和手段被应用于研究工作中。曹春艳2认为国外的气体扩散模型可分为三代：第1代气体扩散模型是以美国的高斯扩散模型为代表；第2代气体的扩散模型包含美国AERMOD(Air Dispersion Modeling)；第3代气体扩散模型中以英国气象局Surre大学和英国剑桥环境研究公司等机构合作研究的

14、ADMS(Atmospheric Dispersion Management System)模型为代表。任建国等3觉得高斯烟团模型，高斯烟羽模型，Sutton模型，BM(Britter and McQuaid)模型，及FEM3 模型(3-D Finite Element Model，三维有限元计算模型)等，丁信伟等4在综述危险性气体扩散模型时也将这几种模型作为重点进行了介绍。近来气体扩散模型的研究一般分为两种：一是根据扩散方程和边界条件建立新的模型；二是对现有的模型进行改进。吴笑等5为了解决现有模型在动态扩散过程中的不适用性问题，往往停留在理论层面，在实际情况中的应用较少。得到较多应用的气体扩

15、散模型一般具有自身的局限性，成立条件过于理想化，与实际的应用环境不符，为提高模拟精度，拓宽应用范围，需对气体扩散模型进行改进。在常用的气体扩散模型中，除高斯扩散模型具有计算简单、物理意义明显的特点外，其它模型在实际应用过程中都涉及到大量的数据分析和处理，不借助计算机程序难以完成6。Regis Briant等7对高斯烟羽模型进行了修正并将其应用于道路交通排放气体污染物的浓度监测中,降低了模型在风速与路面不垂直的情况下的计算误差。Arystanbekova NK8用笛卡尔坐标系代替单个直角坐标系，将高斯烟羽模型应用于复合点源的浓度计算中，同时修正了烟云的有效高度。孙东亮等9对液氨储罐孔洞的泄露实际

16、工况，考虑泄露和因为泄露导致的液氨闪蒸产生压力变化和储罐许压力，修改了高斯烟团模型。何宁10从事故救援的角度，提出了这种基于高斯模型的有毒气体泄露扩散方法。张斌才等11通过坐标变换方法达到了基于高斯烟羽模型的多元释放模型。蒋军成等12觉得高斯模型稳定条件是假设在正式场景下的难以成立，对地形因素的思考也很简化，针对上述坚信开发出了变气象条件下的改进高斯烟团叠加模型。张梦瑶等13提出基于高斯扩散模型的但用于风向改变毒气扩散模型。1.2.2有毒气体泄露事故应急的国内外研究现状在工业革命早期，工业发达的国家就开始看重应急指挥的问题。伴随着经济的发展与社会的进步，应急工作已成为国家危机应对重构组成部分。

17、特别是进入90 年代以后，很多工业国家把应急工作作为维护社会的稳定，促进经济的增展，维护人民的生活水平重要工作内容14。应急指挥已成为国家管理能够运行重要的支撑体系之一，都建立运行较好应急体制，包含应急的指挥法规，指挥系统，应急队伍，公民知情权，管理机构等方面，较完善应急体系，成为社会工作中的重要政策支柱15。1.3 论文主要研究内容本化工厂有毒气体监视和预警信息系统基于VS2008+ArcEngine10.0开发，采用高斯烟团扩散模型。本系统以滁州市为例，将滁州市的信息分为几个数据集，例如：交通、化工厂、医院等等。在地图上先找出相应的化工厂，并通过ArcGIS在滁州市的底图图上标志出来，作为

18、本系统所要研究的基本信息点。借助高斯烟团扩散模型对具体气象条件下与空间现象的点源毒气扩散过程有了直观，形象的模拟，体现出毒气扩散空间性，可以给应急救援工作提供直观，科学，有效的数据，为应急救援工作提供支持，从而减少因有毒气体扩散造成的经济损失。1.4 论文技术路线论文技术路线如图1-1所示：图1-1 系统技术图1.5 论文章节安排本文共有五个章节，各章的内容和组织如下第一章是引言，主要论述论文的选题背景、选题依据、研究内容和大致的技术流程。第二章是对系统开发原理及关键技术阐述，详细介绍了高斯烟团模型、ArcEngine及数据库技术。第三章是对系统总体设计，首先要进行需求分析，将系统设计的目标展

19、现出来以及对系统进行总体的结构体系和详细的能模块的设计。第四章是系统功能的实现，主要对系统实现的功能进行操作展示，并贴出系统的各个功能演示图。第五章是系统研究成果和讨论，对论文研究成果来进行总结，提出系统研究过程中存在的不足，并且对系统下一步继续研究工作有展望。2 相关原理及技术2.1常见毒气扩散模型（1）Sutton 模型该模型应用在物质湍流扩散的问题上，依据是凭借湍流扩散来统计理论，Sutton模型在环保领域中有了了广泛的应用。缺点：该模型不适合应用在可燃气体泄漏扩散，要不然会产生较大误差。（2）IsesT3模型IsesT3是美国EAP开发的针对工业污染物扩散模式，已经成为大多数的国家局空

20、气评析的推荐模型，该模型在在国内的使用从上世纪末开始，主要应用研究方向包括：电厂脱硫后对大气环境的影响，北京机动车污染物的排放和分担率模拟，北京市宣城区的大气TSP浓度的模拟，北京市城区大气污染源的暴露效率的模拟。缺点：缺少考虑烟羽的特性即随着污染物排放特性以及气象条件时刻发生着变化，可使用范围小。（3）CALPUFF模型CALPUFF模型是扩散模型的一种，可以模拟随时间变化污染物的清除过程出以及三维流场随空间和输送转化这个区域的污染物的扩散模式分成CALMET CALPUFF CALPOST，三部分CALMET输入高空植被数据，以及气象和地形数据，并可以计算出CALPUFF需要的水平垂直风场

21、和地面参数CALPUFF模式利用空气的污染物的排放量数据以及风场数据，计算空气污染物扩散情况CALPOST部分将CALPUFF计算结果来进行可视化处理。缺点：缺乏对毒气源相关参数的考虑。2.2高斯烟团模型（1）模型简介高斯烟团模型是高斯扩散模型中的一种。高斯烟团扩散模型在50年代被广泛的用来研究物质扩散浓度分布。在平原地区，大气环境的气流，风速是趋于稳定的，三维空间中除了地表之外可以看做无边界的大容器，在这样的大气条件下进行扩散首先是沿着盛行风向来做运动，然后再向每个方向做扩散，扩散出来的粒子位移的概率是正态分布的高斯分布，这些就是高斯模型的理论基础。由于该模型利用统计方法进行核算，适用点源扩

22、散的物质泄漏模式。高斯模型适用于和空气密度相近的气体种类又或者在短时间内和空气混合后和空气的密度相近的气体16，在实际情况中，泄露发生后气体的扩散过程比较复杂，被污染区域在地理条件、大气环境、泄露强度、气体自身理化性质等众多因素的影响下，将高斯模型应用于某些重气(如氯气、液化石油气)扩散过程在理论上也是可行的。（2）高斯烟团模型公式 （2-1）其中：C任意点污染物浓度() Q源强(单位时间污染物的排放量，) u平均风速() t时间（s） 、X，Y，Z方向的扩散参数 、烟团中心坐标（3）高斯烟团模型影响因子：图2-1 高斯烟团模型影响因子l 毒气源参数：图2-2 毒气源参数 毒气源参数的设置：

23、此参数的设置包括工厂信息与毒气源信息： .事故点信息：事故点坐标获取、毒气泄漏口内径、泄漏口风速及泄漏出口浓速。 .毒气源信息：毒气名称、释放速率、排放温度及排放时间。 通过上述参数的设定及相应环境大气温度、大气压力来求出毒气排放的几何高度， 为求有效排放高度提供基础。主要公式：实际排烟率： （2-2） 烟气释放热率： （2-3）霍兰德公式： （2-4）几何高度公式： （2-5）其中：毒气出口流速()； D泄漏口内径(m)； ，泄漏口处的泄漏温度,环境温度(C)； Q毒气释放速率()； 大气压强(k)； 大气扩散参数，这里取1； X米处的毒气含量；l 环境参数：图2-3 环境参数图 环境参数的

24、设置：此参数主要包括：实测风速，实测风速高度，环境温度，大气压强，大气稳定度，风向，安全浓度，事发地点。通过上述及此些参数的设置，我们可求出相应的平均风速、有效源高、大气稳定度的设置及扩散参数的选取。 .平均风速的廓线模式大气扩散的主要原因是风的作用。风速的廓线是随高度而变化的。风速数学表达式被称做风速的廓线模式。在大气的扩散中，要掌握烟囱出口处和烟囱的有效高度处的平均风速。风速的廓线模式是由地面的风速计算算，从而采用的是，幂函数的风速的廓线模式。幂函数的风速线模式是基于在中性层，近地层，平坦的下垫面条件下推算出来的。这种模式的应用范围较广，可以达到300米高度甚至更高，且伴随着高度的增加而精

25、度下降。我国规定的制定地方大气污染物排放标准的技术原则和方法提供的相应计算公式如下：a：当 （2-6） b：当 （2-7）其中： u烟囱出口处的环境平均风速，； 烟囱出口处的风速，； 邻近气象站的侧风仪所在的高度（），常为10m； 烟囱出口处的高度（m）； m见下表2-1;表2-1 不同区域稳定类型划分标准参数(GB/T1301-91)区域稳定类型ABCDEF城市0.100.150.200.250.300.30乡间0.070.070.100.150.250.25.泄漏源的有效高度（烟云抬升高度）泄漏源的有效高度是泄漏气体气云基本上形成水平状气云中心的时候离地的高度。事实上，泄漏源的有效高度是等

26、于泄漏烟云抬升的高度加上泄漏源的几何高度。 影响烟云的抬升高度因素有许多，包括：泄漏气体初始速度和方向，泄露直径，大气压强及环境，初始温度，环境温度及大气稳定度。有效源高： 泄漏源几何架高；其中，烟云抬升高度。实验表明，泄漏源抬升高度可以借助以下公式进行近似计算：式中：气云释放速度（）；泄漏出口直径（m）；V环境风速（）；.大气稳定度划分根据云况，云量，太阳辐射状况和地面风速等常规气象资料，可以将大气划分为A、B、C、D、E、F六个等级。其中A极不稳定，B不稳定，C微不稳定，D中性，E微稳定，F稳定。表2-2大气稳定度分类高度10m风速v/（）白天（太阳辐射）夜晚（云景）强中弱多云无云6DDD

27、DD我国修订了国家标准(GB/T 13201-91)，规定了相应的技术相应路线为：根据位置，时间确定，日倾角，太阳高度角，利用天气条件等来划分辐射的等级，然后借助风速以及辐射等级来确定大气的稳定度。如下图： 太阳高度角 （地理纬度，倾角） 辐射等级 稳定度 （加地面风） 云量图2-4大气稳定度的推导表2-3为大气稳定度的等级总云量/低云量夜间太阳高度角153535654/4-2-1+1+2+357/4-10+1+2+38/4-100+1+17/570000+18/800000表2-4太阳辐射登记划分地面风速/太阳辐射等级+3+2+10-1-21.9AABBDEF22.9ABBCDEF34.9B

28、BCCDEE55.9CCDDDDD6CDDDDD .扩散系数的选取与排放高度有关的扩散参数（；）国际原子能机构（IAEA）根据原联邦德国于利希核中心和卡尔斯鲁厄核中心在气象铁塔上惊醒的高架放示踪实验数据，推荐一个适用于大粗糙度和高架源（1m）的弥散系数公式（如下表），借助此来计算出得到相应的扩散参数。由下表可知，当知道污染烟气排放的有效高度和排放时的大气稳定度时，可查出回归系数、用于计算相应的扩散系数、； 表2-5 不同距离的扩散范围释放高度回归系数扩散范围ABCDEF50m1.5030.8760.6590.6400.8011.2940.8330.8230.8070.7840.7540.718

29、0.1510.1270.1650.2150.2640.2411.2191.1080.9960.8850.7740.662100m0.1700.3240.4660.5040.4110.2531.2961.0250.8660.8180.8821.0570.0510.0700.1370.2650.4870.7171.3171.1510.9850.8180.6520.486180m0.6710.4150.2320.2080.3450.6710.9030.9030.9030.9030.9030.9030.02450.03300.1040.3070.5460.4840.5001.3200.9970.734

30、0.5570.500（4）核心算法步骤图2-5模型核心算法流程高斯模型不能够全面反映有毒气体扩散特征。对于此本模拟在借助高斯烟团模型的基础上，也充分的考虑了毒气演变的空间性以及时序性，提出了算法：通常情况下，在气体泄漏事件的抢救过程中，人们更关注地面危险气体最大浓度。假设C(x，y，0)表示在下风向地面坐标为(x，y)处的危险毒气浓度。t为时间因子，x为风向距离，假设泄漏点在地面附近，则Z=0得到公式9： （2-8）据资料表明，毒气一旦扩散甚至在几千米内都会导致致命伤害。为此计算事故后，伴随着时间的变化X方向的最大浓度值，x的初值为1，这表示事故点的发生地，x方向上的每间隔1 m，通过循环判断

31、出语句计算出污染的最大浓度值。 第一步是计算出各个等浓度曲线代表浓度值，公式如下： =安全浓度+ (最大浓度-安全浓度) （2-9） 其中，i = 0 to n等级划值，n为等级值； 第二步计算浓度等值点。将公式2进行逆算，同时在X方向下，按一定的步长变化建立X与时间t的关系，获得x，y坐标值，由此获得等浓度点集。第三步将获取的点集进行坐标转换。第四步将点集转换成面，然后获取等浓度边界值，最后按浓度绘制图形并在地图上显示。2.3 AE组件开发技术AE是一个面向开发者的二次开发功能组件包，所以被定位为一套嵌入式的GIS产品。AE是由两个产品构成：使应用程序可以通过运行的可以再发布的程序运行的环境

32、与构建软件所用的开发工具包。AE可以为用户提供基础制图以及综合动态GIS应用的软件。通过开发包以及运行时工具可以构建二次开发系统。ArcGIS Engine由5个功能层次组成：(1) 基本服务：是由ArcObjects构成。(2) 数据存取：对于很多矢量和栅格格式的数据ArcGIS Engine都能对其存取以及包括地理数据库。(3) 地图表达：不论是创建以及显示带有符号体系和标注功能的地图的ArcObjects，还是构建具有专题图功能的自定义程序它都能够实现。(4) 开发组件：可应用于快速应用程序的开发的高级用户接口控件以及高效开发的综合帮助系统。(5) 运行时选项：运行过程中能够同标准功能以

33、及其他高级功能同时部署。3 系统总体设计3.1设计目标为了提高对化工厂有毒气体泄露的模拟分析以及应急处置能力，本文针对滁州一些化工厂有毒气体的扩散问题，以高斯烟团模型为理论基础，应用VS2008为开发环境进行气体扩散模拟分析。针对于发生毒气泄漏的事故，系统可以提供基于GIS的模拟分析，将事故或许影响的范围在地图上直观的，实时的显示出来，为企业相关管理部门形象，直观的提供有关数据，系统的模拟分析功能便于领导做出一个科学的决策。3.2数据库设计所谓数据库其实就是一种包含了数据之间关系和运算的集合题，其中还包含了它们之间的关系。一个数据库中，不仅包括了许多记录(Record)，每条记录都是由很多个字

34、段(Field)组成的，不同字段有着不同数据。本系统数据采用的是表结构的数据组织形式，数据库的主要内容是待模拟的化工厂的以及消防队的相应信息，系统可对化工厂、消防队的相关信息进行查询，以便更好的了解使用本系统。数据库设计表：表3-1 化工厂信息表序号英文名中文名类型长度允许为空主键1Name名称Varchar10否是2Address地址Varchar50否3XLkj泄漏口径Float否4Chemical毒气源Varchar10否5Linkman联系人Varchar10否6Telnumber联系号码String否7Hospital医院Varchar10否8Fire消防队Varchar10否表3-

35、2 消防队信息表序号英文名中文名类型长度允许为空主键1Name名称Varchar20否是2Address地址Varchar20否3Linkman联系人Varchar20否4Telnumber联系号码String20否表3-3 事故信息表序号英文名中文名类型长度允许为空主键1Name名称Varchar20否是2Address地址Varchar20否3Chemical毒气源Varchar10否4Hospital医院Varchar10否5Fire消防队Varchar10否3.3系统的总体结构设计本化工厂有毒气体监视和预警信息系统的总体结构设计使用三层体系结构，C/S模式，主要包括表示层、组件层和数据

36、访问层，表示层包括地图基本操作、基础设施管理、和系统菜单导航界面等；应用层主要包括毒气泄漏信息基础平台和毒气泄漏应急服务平台；组件层主要包括Microsoft visual studio2008 C#和ArcGIS Engine组件；数据访问层主要包括矢量数据、化工厂信息数据库、应急信息数据库，系统体系结构如图3-1所示：图3-1 系统的总体结构设计3.4系统功能模块设计基于AE的化工厂有毒气体监视和预警信息系统是为化工厂毒气泄漏事故提供应急救援辅助决策的系统，其主要的功能分为五个方面：基本地图操作、地图管理、基本信息管理、应急指挥和应急信息。本系统的主要功能模块如图3-2所示：图3-2 系统

37、功能模块图4 系统功能实现4.1系统主界面系统的主界面主要由文件、毒气扩散分析、救援分析、人员撤离，信息查询等功能组成，系统主界面清晰明了，易于掌握。所有的功能都能够在主界面上进行演示。图4-1 系统主界面4.2地图操作功能鉴于本系统目的是用于化工厂有毒气体扩散预测监视和应急，从而为提高系统的预测监视和应急功能的效率，所以首先系统必须拥有GIS一般的功能，也是一个软件所需要的基本功能，如图所示，本系统基本功能包括放大、缩小、漫游、要素属性、地图注记、打开文件，保存文件等一些基本功能。图4-2 系统基本功能4.3基本信息管理功能 本系统的主要目的是针对化工厂的毒气扩散做监视和预警的作用，通过这个

38、系统我们能够实现在整个毒气扩散以及应急处理中所需要的两项重要信息，也就是化工厂毒气源以及相应的政府部门也就是消防队的信息，通过对这两项信息的掌握，我们能过很好的预测以及应对化工厂的毒气扩散，其信息查询效果如下图所示： 图4-3政府部门信息查询 图4-4 化工厂信息查询4.4应急指挥功能4.4.1毒气扩散模拟功能化工厂毒气扩散是造成城市空气环境破坏的重要原因，其扩散范围影响区域主要是由毒气源参数和环境参数这两方面原因决定的，考虑到这点，本系统将采取高斯烟团模型。分析并掌握化工厂有毒气体扩散，对于城市环境卫生问题有着重要的意义。其主要影响因子以及影响结果如下图所示：图4-3 毒气源参数图4-4 环

39、境参数输入相应的毒气源和环境参数，点击开始模拟，就能得到这个化学毒气工厂的毒气扩散显示图，扩散结果呈扇形向外扩散，浓度由内向外越来越小，模拟扩散结果如下图所示：图4-5 毒气扩散结果图4.4.2救援路径分析功能毒气扩散应急救援路线的优化可以实现在毒气扩散救援时提供辅助决策功能，使得消防，救援力量的合理调度，为及时消灭毒气源争取时间，减少了因为传统毒气扩散救援弊端带来的损失，在应急救援路线优化功能模块输入火灾发生点和消防救援点，点击最短路径即可得到最优救援路线。应急救援优化路径如图所示：图4-6 救援路径分析4.5应急信息功能在这个功能模块里面主要包括应急组织机构信息和应急物资，当某一处化工厂发

40、生有毒气体泄漏扩散时，相应的医疗机构、政府部门会做出相应的应对措施，我们可事先对这个每个医院，消防队的服务范围做出相应的分析、判断，做出预警信息的作用，这样，在化工厂有毒气体扩散时可以及时的做出相应的应对措施，其效果图如下所示：图4-7 应急组织服务范围图4-8 医院信息查询5 成果与讨论伴随着GIS技术的高速发展，GIS技术在消防应急系统的应用所占的比重也会越来越大。本论文的化工厂有毒气体监视和预警信息系统利用了GIS的空间和属性数据的综合分析，实现了有毒气体的蔓延模拟分析和应急救援路径的优化，对城市环境监测有着重要的作用，基本实现了预期的功能，但由于时间和技术力量限制等原因。同时本论文系统

41、不够完善，例如在实现医院和消防队的服务范围时由于实际情况更加复杂，使得系统运行出来的服务范围与实际情况并不是特别的吻合。所以还得加强功能的细化和深化。随着消防信息系统的不断建设和发展，使得消防指挥调度更加合理化、自动化、科学化，增强消防作战能力，将最大限度的减少因有毒气体扩散带来的损失，保护人民和学生的生命财产安全。参考文献1 潘旭海，蒋军成重(特)大泄漏事故统计分析及事故模式研究J化学工业与工程，2002，19(3): 248 2642 曹春艳.环境空气质量管理模式研究进展J.工业安全与环保,2007,33(12):32-35.3 任建国,鲁顺清.气体扩散数学模型在安全评价方面的应用J.中国

42、安全科学报2006,16(3):12-16.4 丁信伟,王淑兰,徐国庆.可燃及毒性气体泄露扩散研究综述J.化学工业与工程, 1999,16(2):118-122.5 吴笑,龙长江.安全评价中的气体扩散模型及应用J.工业安全与环保,2005,31(8):50-51.6 潘旭海,蒋军成.化学危险性气体泄漏扩散模拟及其影响因素.南京化工大学学报(自然科学版),20017 Briant R,Korsakissok I,Seigneur C.An improved ine source model for air pollutiondispersion from roadway traffic. Atmospheric Environment 2011; 45: 4099-4107.8 Arystanbekova NK. Application of Gaussian plume models mathematics and computers in simulation at instantaneous emissions. Mathematics and computers in simulation 2004; 67:45