化工园区事故情景演化重构及应急决策研究

Overall production risk of the chemical industry zone is getting higher with cluster development, the research of emergency decision-making theory and methodology in chemical industry zone is imperative. Starting from the characteristics of typical accident, the occurrence, derivation and couplings rules are summarized and then the accident scenario was portrayed hierarchically and progressively based on the scenario characteristics and evolution derivative chain. For the information is from diverse sources and it is heterogeneous, standardization treatment of the multi-source heterogeneous information was established by fusion model and the critical scenario elements and the relation of them can be expressed in formal representation by knowledge element model. Discrete model of multi-agent is designed to deduce the scenario dynamically. To all the feature set of scene knowledge, semantic similarity was analyzed by clustering analysis method and the core feature of knowledge was abstracted. The scenario similarity is obtained by the multidimensional semantic fuzzy similarity algorithm based on the set of knowledge feature. Scenario evaluation nearness is calculated by the evolution derivative chain and the core characteristics. Based on the similarity and evaluation nearness of the accident scenario, the reconstruction method was studied to realize the match of special accident scenario and scenario knowledge base. Decision-making system is programmed and the emergency response planning is provided automatically. The project can provide the theories innovation and practical support to the overall production safety and accident prevention in the chemical industry zone.

化工园区的产业集聚特性使得化工园区整体生产风险越来越高，化工园区事故应急决策理论及方法的研究势在必行。项目从典型事故类型研究入手，研究化工园区事故的发生、衍生及耦合规律，构建基于情景特征及演化衍生链的事故情景逐层递进式刻画。通过构建多源信息融合模型对来源多样且异构的信息进行规范化处理，设计知识元模型对情景要素及要素间关系进行形式化表示，并利用基于多Agent的离散模型进行情景动态推演。研究基于聚类分析方法对情景知识特征集的所有概念进行语义相似度分析，提炼核心知识特征，设计多维语义模糊相似算法计算基于知识特征集的情景相似度。对事故情景衍生链及演化特征设计相应算法进行分析计算，进而得到情景演化贴近度。研究基于情景相似度及演化贴近度的情景重构方法实现个体事故情景与情景知识库的匹配，设计开发辅助决策系统，实现应急决策方案的自动生成。项目可为化工园区整体安全生产及事故应急处置提供理论创新与实践支持。

化工园区已成为我国石油化学工业发展的主要模式。化工园区规模日益扩大，装置设施日益集中，重大危险源数量也越来越多，化工园区整体安全性受到越来越多的威胁，一旦有事故发生极易扩展造成严重后果。应急决策及处置能力的提升是遏制化工园区重特大事故的一道重要防线。项目从化工园区事故发生发展的规律入手，分析确定了化工园区事故扩展的模式，并从推动和抑制两个角度分析了影响事故情景扩展的因素；提出了基于知识元模型及分层递阶理论的事故情景刻画方法，实现了对情景要素及要素间关系的规范化表达；研究建立了情景演化的耗散结构模型，建立情景重构与系统动力学模型方程转化关系，对事件情景演化具体路径进行分析，仿真结果展示了不同应急措施及不同处置时间点对事件情景演化的干扰，可为事件的应急处置提供有益借鉴；构建了情景刻画和演化的混合Petri网模型，刻画了突发事件情景发展的离散性及连续性双重特性，为应急管理案例库的结构化提供了依据；构建应急管理知识库的本体库，为应急管理知识抽取、归纳以及推理奠定了基础。结合趋势预测方法及基于Agent思想构造的元胞自动机模型，建立了事故情景动态推演方法，完成了对事故发展情景的预测分析；在对情景属性值进行预处理和分类的基础上，利用不同的距离算法针对性改进计算目标情景属性和库情景属性间的相似度，在建立情景语义相似度及事故演化贴近度合成公式的基础上综合情景属性相似度，最终得到了事故演化链的精确相似度。通过研究设计相应流程和算法，完成化工园区事故情景分析及应急救援辅助决策系统的开发，实现面向特定事故情景的应急决策方案的自动化生成。具体包括研究动态配置方法实现对异构数据库的动态集成和信息获取，并设计知识库和表达模型实现对事故情景、应对决策知识等表达、分析与匹配。项目可为化工园区整体安全生产及事故应急处置提供理论创新与实践支持。