一種油氣管道事故仿真系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模擬仿真領(lǐng)域，尤其涉及一種油氣管道事故仿真系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]造成長輸管道失效的原因有很多，人們往往通過調(diào)查事故發(fā)生后留下的痕跡和相關(guān)信息推測(cè)事故的發(fā)生原因。通過對(duì)事故發(fā)生原因的解釋，人們只是得到了調(diào)查的結(jié)果，卻沒有對(duì)事故發(fā)生的過程有一個(gè)形象和清晰的認(rèn)識(shí)。
[0003]而且，人們通常是在事故發(fā)生之后才意識(shí)到或者暴露出存在的安全隱患和問題，無法提前指定各種應(yīng)急預(yù)案，也無法有針對(duì)性的對(duì)可能存在的管道泄漏問題進(jìn)行模擬演練。
[0004]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種油氣管道事故仿真系統(tǒng)及方法，通過對(duì)油氣管道事故進(jìn)行模擬仿真，有利于還原事故過程、制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案、培訓(xùn)人員等。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種油氣管道事故仿真系統(tǒng)，包括:
數(shù)據(jù)輸入模塊，用于接收用戶輸入的基礎(chǔ)參數(shù)，所述基礎(chǔ)參數(shù)包括用于運(yùn)行機(jī)理仿真模塊的運(yùn)行參數(shù)、用于表示油氣管道事故發(fā)生地的位置參數(shù)和用于建立仿真場(chǎng)景的場(chǎng)景參數(shù)；
機(jī)理仿真模塊，用于根據(jù)所述運(yùn)行參數(shù)，對(duì)油氣管道可能發(fā)生的泄露、擴(kuò)散、火災(zāi)、爆炸以及事故后果進(jìn)行模擬，實(shí)時(shí)輸出數(shù)值仿真結(jié)果；
實(shí)景渲染仿真模塊，用于根據(jù)場(chǎng)景參數(shù)建立事故場(chǎng)景的三維模型，并將數(shù)值仿真結(jié)果通過三維渲染的方式動(dòng)態(tài)演示出來;根據(jù)所述位置參數(shù)和數(shù)值仿真結(jié)果，在地圖上顯示事故的危害區(qū)域。
[0007]所述的油氣管道事故仿真系統(tǒng)中，所述機(jī)理仿真模塊包括:
泄漏源模型，用于根據(jù)輸入的運(yùn)行參數(shù)，模擬油氣管道輸送介質(zhì)的溢出的過程，并實(shí)時(shí)輸出數(shù)值仿真結(jié)果；
擴(kuò)散模型，用于模擬泄漏的油品蒸發(fā)后形成的蒸汽或泄漏的天然氣隨風(fēng)向傳輸和消散達(dá)到某一濃度的過程，并實(shí)時(shí)輸出數(shù)值仿真結(jié)果；
火災(zāi)和爆炸模型，用于模擬地表形成的液池遇到明火發(fā)生火災(zāi)、對(duì)人體造成熱輻射傷害的過程；以及油品蒸發(fā)或泄露的天然氣形成蒸氣云遇明火發(fā)生爆炸，火球造成熱輻射傷害、沖擊波傷害和拋射物傷害的過程，并實(shí)時(shí)輸出數(shù)值仿真結(jié)果；
事故后果模型，用于根據(jù)泄漏源模型、擴(kuò)散模型、火災(zāi)和爆炸模型模擬的結(jié)果，模擬對(duì)事故場(chǎng)景中的人體和環(huán)境的影響，并實(shí)時(shí)輸出數(shù)值仿真結(jié)果； 事故干預(yù)模型，用于根據(jù)用戶輸入的應(yīng)急行動(dòng)，相應(yīng)改變事故后果模型實(shí)時(shí)輸出的數(shù)值仿真結(jié)果。
[0008]所述的油氣管道事故仿真系統(tǒng)中，所述實(shí)景渲染仿真模塊，包括:
建模單元，用于對(duì)事故場(chǎng)景中的所有對(duì)象進(jìn)行三維建模，以構(gòu)建事故場(chǎng)景三維模型的基礎(chǔ)元素；
仿真單元，用于根據(jù)所述數(shù)值仿真結(jié)果，將油氣管道的泄露、擴(kuò)散、火災(zāi)、爆炸以及事故后果通過三維渲染的方式動(dòng)態(tài)演示出來；
GIS處理單元，用于根據(jù)所述位置參數(shù)和數(shù)值仿真結(jié)果，調(diào)用GIS數(shù)據(jù)庫，在地圖上顯示事故的危害區(qū)域。
[0009]所述的油氣管道事故仿真系統(tǒng)中，所述建模單元還用于根據(jù)用戶的指令和位置參數(shù)，調(diào)取GIS數(shù)據(jù)庫中預(yù)先存儲(chǔ)的事故發(fā)生地的場(chǎng)景參數(shù)，建立事故發(fā)生地的三維模型。
[0010]所述的油氣管道事故仿真系統(tǒng)中，所述對(duì)象包括事故對(duì)象、氣象對(duì)象、外力作用物、環(huán)境場(chǎng)模型和人模型。
[0011 ] —種油氣管道事故仿真方法，包括步驟:
A、數(shù)據(jù)輸入模塊接收用戶輸入的基礎(chǔ)參數(shù)，所述基礎(chǔ)參數(shù)包括用于運(yùn)行機(jī)理仿真模塊的運(yùn)行參數(shù)、用于表示油氣管道事故發(fā)生地的位置參數(shù)和用于建立仿真場(chǎng)景的場(chǎng)景參數(shù)；
B、機(jī)理仿真模塊根據(jù)所述運(yùn)行參數(shù)，對(duì)油氣管道可能發(fā)生的泄露、擴(kuò)散、火災(zāi)、爆炸以及事故后果進(jìn)行模擬，實(shí)時(shí)輸出數(shù)值仿真結(jié)果；
C、實(shí)景渲染仿真模塊根據(jù)場(chǎng)景參數(shù)建立事故場(chǎng)景的三維模型，并將數(shù)值仿真結(jié)果通過三維渲染的方式動(dòng)態(tài)演示出來;根據(jù)所述位置參數(shù)和數(shù)值仿真結(jié)果，在地圖上顯示事故的危害區(qū)域。
[0012]所述的油氣管道事故仿真方法中，所述步驟B包括:
B1、泄漏源模型根據(jù)輸入的運(yùn)行參數(shù)，模擬油氣管道輸送介質(zhì)的溢出的過程，并實(shí)時(shí)輸出數(shù)值仿真結(jié)果；
B2、擴(kuò)散模型模擬泄漏的油品蒸發(fā)后形成的蒸汽或泄漏的天然氣隨風(fēng)向傳輸和消散達(dá)到某一濃度的過程，并實(shí)時(shí)輸出數(shù)值仿真結(jié)果；
B3、火災(zāi)和爆炸模型模擬地表形成的液池遇到明火發(fā)生火災(zāi)、對(duì)人體造成熱輻射傷害的過程；以及油品蒸發(fā)或泄露的天然氣形成蒸氣云遇明火發(fā)生爆炸，火球造成熱輻射傷害、沖擊波傷害和拋射物傷害的過程，并實(shí)時(shí)輸出數(shù)值仿真結(jié)果；
B4、事故后果模型根據(jù)泄漏源模型、擴(kuò)散模型、火災(zāi)和爆炸模型模擬的結(jié)果，模擬對(duì)事故場(chǎng)景中的人體和環(huán)境的影響，并實(shí)時(shí)輸出數(shù)值仿真結(jié)果；
B5、事故干預(yù)模型根據(jù)用戶輸入的應(yīng)急行動(dòng)，相應(yīng)改變事故后果模型實(shí)時(shí)輸出的數(shù)值仿真結(jié)果。
[0013]所述的油氣管道事故仿真方法中，所述步驟C包括:
Cl、建模單元對(duì)事故場(chǎng)景中的所有對(duì)象進(jìn)行三維建模，以構(gòu)建事故場(chǎng)景三維模型的基礎(chǔ)元素；
C2、仿真單元根據(jù)所述數(shù)值仿真結(jié)果，將油氣管道的泄露、擴(kuò)散、火災(zāi)、爆炸以及事故后果通過三維渲染的方式動(dòng)態(tài)演示出來；
C3、GIS處理單元根據(jù)所述位置參數(shù)和數(shù)值仿真結(jié)果，調(diào)用GIS數(shù)據(jù)庫，在地圖上顯示事故的危害區(qū)域。
[0014]所述的油氣管道事故仿真方法中，所述步驟Cl還包括:建模單元根據(jù)用戶的指令和位置參數(shù)，調(diào)取GIS數(shù)據(jù)庫中預(yù)先存儲(chǔ)的事故發(fā)生地的場(chǎng)景參數(shù)，建立事故發(fā)生地的三維模型。
[0015]根據(jù)權(quán)利要求8所述的油氣管道事故仿真方法中，所述對(duì)象包括事故對(duì)象、氣象對(duì)象、外力作用物、環(huán)境場(chǎng)模型和人模型。
[0016]本發(fā)明提供一種油氣管道事故仿真系統(tǒng)及方法，所述仿真系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入模塊、機(jī)理仿真模塊和實(shí)景渲染仿真模塊。所述數(shù)據(jù)輸入模塊接收用戶輸入的基礎(chǔ)參數(shù)，所述基礎(chǔ)參數(shù)包括運(yùn)行參數(shù)、位置參數(shù)和場(chǎng)景參數(shù);機(jī)理仿真模塊根據(jù)所述運(yùn)行參數(shù)，對(duì)油氣管道可能發(fā)生的泄露、擴(kuò)散、火災(zāi)、爆炸以及事故后果進(jìn)行模擬，實(shí)時(shí)輸出數(shù)值仿真結(jié)果;實(shí)景渲染仿真模塊根據(jù)場(chǎng)景參數(shù)建立事故場(chǎng)景的三維模型，并將數(shù)值仿真結(jié)果通過三維渲染的方式動(dòng)態(tài)演示出來;根據(jù)所述位置參數(shù)和數(shù)值仿真結(jié)果，在地圖上顯示事故的危害區(qū)域。由此，只需輸入基礎(chǔ)參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣管道事故發(fā)生過程以及事故可能造成的后果的模擬。通過所述仿真系統(tǒng)，可以還原真實(shí)事故發(fā)生的過程，便于分析引起事故的原因；可以針對(duì)各種可能的事故，制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案、進(jìn)行培訓(xùn)人員等，提高了油氣管道系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明提供的油氣管道事故仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖2為本發(fā)明提供的油氣管道事故仿真方法的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明提供一種油氣管道事故仿真系統(tǒng)及方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]請(qǐng)參見圖1，本發(fā)明提供的油氣管道事故仿真系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)輸入模塊10、機(jī)理仿真模塊20和實(shí)景渲染仿真模塊30。
[0021]所述數(shù)據(jù)輸入模塊10，用于接收用戶輸入的基礎(chǔ)參數(shù)，所述基礎(chǔ)參數(shù)包括用于運(yùn)行機(jī)理仿真模塊20的運(yùn)行參數(shù)、用于表示油氣管道事故發(fā)生地的位置參數(shù)和用于建立仿真場(chǎng)景的場(chǎng)景參數(shù)。所述運(yùn)行參數(shù)具體包括與管道相關(guān)的參數(shù)如:管道壓力、溫度、管徑、壁厚、材料、埋深、管道輸送介質(zhì)的相態(tài)、燃點(diǎn)、爆炸極限等，還包括破壞位置相關(guān)的參數(shù)如:直管、彎頭、三通、法蘭等。所述場(chǎng)景參數(shù)包括地理信息如地形地勢(shì)、穿跨越、人口密度、村鎮(zhèn)分布、道路交通、敏感區(qū)域等，還包括氣象條件(如風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、雷雨等)、發(fā)生時(shí)間(白天、夜晚)等。
[0022]所述機(jī)理仿真模塊20，用于根據(jù)所述運(yùn)行參數(shù)，對(duì)油氣管道可能發(fā)生的泄露、擴(kuò)散、火災(zāi)、爆炸以及事故后果進(jìn)行模擬，實(shí)時(shí)輸出數(shù)值仿真結(jié)果。具體的，所述機(jī)理仿真模塊20根據(jù)所述運(yùn)行參數(shù)、事先構(gòu)建的模擬模型和事先預(yù)設(shè)的觸發(fā)條件，對(duì)油氣管道可能發(fā)生的泄露、擴(kuò)散、火災(zāi)、爆炸以及事故后果進(jìn)行模擬，實(shí)時(shí)輸出數(shù)值仿真結(jié)果。所述觸發(fā)條件是指引起管道事故和人員傷亡的條件，包括失