（安全技术及工程专业论文）基于GIS的重大危险源信息管理系统研究与应用.pdf

中北大学学位论文 s t u d ya n da p p l i c a t i o no fm a j o rh a z a r d m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do ng is a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm a r k e te c o n o m y ，t h ei n d u s t r yo fo u rc o u n t r yi sg r o w i n gr a p i d l y i nm e a n w h i l e ，al o to ff a c i l i t i e sh a v eb e e nb e i n gb u i l t ，w h e r es t o r e dag r e a td e a lo f p o i s o n o u s ，f l a m m a b l e ，e x p l o s i v ec h e m i c a l s i ft h ee n e r g ya n ds u b s t a n c ec o n t a i n e di nt h i s f a c i l i t i e sl e a ka c c i d e n t a l l y ，i tw i l lb r i n gt r e m e n d o u sl o s st ot h es o c i e t ya n d p e o p l e t h e r e f o r e ， b ya p p l y i n gg i st o t h er i s ka s s e s s m e n to fm a j o rh a z a r da n db u i l d i n gt h ee f f e c t i v e i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，t h ep r e v e n t i o na n dr i s kc o n t r o ls y s t e mo fm a j o rh a z a r da n d c a nb ee s t a b l i s h e d w h i c hi sa ni m p o r t a n ta p p r o a c ht of u l f i l lt h er e s o u r c eo p t i m i z a t i o n a r r a n g e m e n t ，a n db ei nf a v o ro fr e l a t e di n d u s t r yt oi m p r o v et h e i rs e c u r i t ym a n a g e m e n t t h ee x t e n s i v ea p p l i c a t i o no fg i si nt h em a n a g e m e n to fm a j o rh a z a r di sb a s e do nt h e d e v e l o p m e n to fg i st e c h n o l o g y i nt h ep r o c e s so fs t u d ya n dp r a c t i c ea n a l y s i s ，t h i sa r t i c l e t a k e sm a n ym e t h o d s ，s u c ha sd o c u m e n ti n v e s t i g a t i o n s ，t h e o r e t i c a lr e s e a r c h e s ，t e c h n i c a l d e s i g n sa n ds oo n b yt a k i n gm a p l n f oa se x p l o i t a t i o nb a s i s ，v i s u a lb a s i ca se x p l o i t a t i o n l a n g u a g e ，a nm a j o rh a z a r di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do ng i si sd e s i g n e d w h i c hi n c l u d i n gm a j o rh a z a r db a s i ci n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ，m a j o rh a z a r di d e n t i f i c a t i o n m o d u l e ，d e m a n dm o d u l ea n de m e r g e n tr e s c u i n gs y s t e m t h i st e x tc o n d u c t e dr i s ka s s e s s m e n to ft h em a j o rh a z a r di nm i n et l 静o u g hm a j o rh a z a r d r i s ka s s e s s m e n tb a s e do ng i s b ya p p l y i n gt h ed a t ao b t a i n e db e f o r et or i s ka s s e s s m e n t ，h a z a r d r a n ka r eg a i n e d a f t e rt h a t ，o nt h eb a s i so fa s s e s s m e n tc o n s e q u e n c e ，p r e v e n t i o nm e t h o d sa r e c o n c l u d e d t h i sp a p e rt a k ef i r ea c c i d e n ti nc h e m i c a lp l a n tf o re x a m p l e a c c o r d i n gt ot h ef i r e d a m a g em o d e lf o r m u l aa n dt h es i m u l a t i o no fm a j o rh a z a r di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m b a s e do ng i st oc a l c u l a t et h ed e a t hr a d i u sa n dg r i e v o u sb o d i l yi n j u r yr a d i u s ，t h i st e x tc a n o f f e rh e l pt ot h ed e c i s i o n - m a k i n go fa c c i d e n tp r e v e n t i o na n da c c i d e n te m e r g e n c yr e s c u ea n d 中北大学学位论文 t h ed e c r e a s eo ft h ed e a t ha n dp o s s e s s i o nl o s s f o rt h es a f e t yo fl i f ea n dp r o p e r t y , i tw i l lb ea s i g n i f i c a n tt h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a lm e a n i n g k e yw o r d s ：m a j o rh a z a r d ，g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s ) ，i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m ，p r e v e n t i o n ，e v a l u a t i o n 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名： 日期： 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括： 学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可 以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学 位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位 论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内容( 保密学位论文在解密 后遵守此规定) 。 签名： 导师签名：垒! 竺 e l 期： e ti 莓i ：兰耸：苎：三7 2 一 中北大学学位论文 1 1 选题依据 1 引言 随着我国社会经济的高速发展、生活方式的复杂多变、生产经营活动的空前活跃， 有毒和易燃易爆特性的重大危险源也不断增加，因此，我国安全生产形势十分严峻。据 统计，我国每年由于安全生产事故引发的损失高达数百亿元，特别是一些易燃、易爆或 有毒物质的重大恶性突发事故屡屡发生，给整个国家、社会、个人造成的经济损失和负 面影响相当严重。 重大危险源是影响社会经济生活水平的一个重要因素，对重大危险源的规划和整治 是提高社会安全水平的一个重要途径。由于我国许多工业基础还相对薄弱，对于重大危 险源的监管存在设备本身安全水平低、设备检测控制水平低、事故后处理水平低以及安 全信息管理混乱等现状。 基于g i s 的重大危险源信息管理系统是集计算机数据管理、多媒体、地理信息系统 于一身，能为有关部门及时、直观、形象地提供重大危险源信息以及发生事故后抢险、 救援信息，有利于有关领导及时、准确地进行决策，最大限度地减少发生事故的可能性， 降低事故损失，故有效利用地理信息系统来加强对重大危险源的管理，具有重要的现实 意义。 l 1 2 研究现状 1 2 1 重大危险源的研究现状 2 0 世纪7 0 年代以来，预防工业事故己成为各国社会、经济和技术发展的重点研究对 象之一。重大危险源的概念，起源于2 0 世纪工业迅猛发展的欧美国家，但是，最早系统 地研究重大危险源控制技术的国家却是英国。1 9 7 4 年6 月，费利克斯巴勒( f l i x b o r o u g h l 爆炸事故发生后，英国卫生与安全委员会设立了重大危险咨询委员会( 简称a c m h ) ，专 门负责研究重大危险源的辨识、评价技术和控制措施，随后，英国卫生与安全监察局( h s e ) 专门设立了重大危险管理处。1 9 7 6 年，a c m h 首次向英国卫生与安全监察局提交了重大 中北大学学位论文 危险控制技术的研究报告。由于a c m h 极富成效的开创性工作，英国政府于1 9 8 2 年和 1 9 8 4 年分别颁布了关于报告处理危害物质设施的报告规程和重大工业事故控制规 程，并促使欧共体在1 9 8 2 年6 月颁布工业活动中重大事故危险法令( e c cd i r e c t i v e 8 2 5 0 1 ，简称塞韦索法令) 。为了实施塞韦索法令，英国、荷兰、德国、法国、 意大利和比利时等欧共体成员国都颁布了有关重大危险源控制的规程。 1 9 8 7 年，我国才开展重大工业事故预防的研究工作，起步同欧美国家有一定的差距。 “八五”期间原劳动部主持完成了重大危险源的评价和宏观控制技术研究，提出了一 套基本适合我国国情，适用于各行业的易燃、易爆、有毒、危险建( 构) 筑物重大危险源 辨识、评价和分级方法及安全监察管理措施，为我国开展重大危险源的普查、评价、分 级监控和管理提供了一定的技术依托【l 】。 1 2 2地理信息系统的研究现状 地理信息系统的概念是伴随着计算机的发展而出现的，它起源于2 0 世纪6 0 年代加拿 大和美国学者在土地和交通方面的地理信息研究。1 9 6 2 年，加拿大测量学家、前加拿大 地理师协会主席r f t o m l i n s o n 提出用电子计算机处理和分析地籍数据并建议加拿大联 邦地质调查局研发地理信息系统；1 9 6 3 年由r f t o m l i n s o n 组织，经过地理学家、计算机 学家和其他领域科学家的共同努力，成功的研发了计算机地理分析系统，正式命名为加 拿大地理信息系统( c a n a d ag e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称c g i s ) ，这个系统用 于自然资源的管理和规划。而几乎在同一时期，美国西北大学的d u a n ef m a r b l e 在研究 城市交通过程中，也提出了建立地理信息系统的思想。而数字地球、地球信息科学等概 念的提出和理论上的探讨，更将地理信息系统的发展推向一个崭新的高度。1 9 9 8 年1 月 3 1 日，美国前副总统戈尔在加利福尼亚科学中心的一次讲演正式提出了数字地球的概 念。戈尔在其讲话中提到的数字地球指的是一个内嵌海量地理信息、三维、多分辨率的 地球的数字表示【2 】。 1 9 9 6 年，美国环境系统研究所在加利福尼亚卅i r e d l a n d s 市成立，是世界上最大的地 理信息系统技术提供商。目前，世界上出现的地理信息系统软件已达4 0 0 多种，它们大 小不一、风格各异。国外较著名的g i s 软件有a r c v i e w 、a r c l n f o 、m a p l n f o 等；国内较著 名的有m a p g i s 、g e o s t a r 和s u p e r m a p 等。虽然地理信息系统技术比其它技术起步较晚， 2 中北大学学位论文 但它发展速度很快，目前已成功地应用到一百多个领域【3 】。 地理信息系统软件的研究应用，归纳概括起来有两种情况：一是利用g i s 系统来处 理用户的数据；二是在g i s 的基础上，利用它的开发函数库二次开发出用户专用的地理 信息系统软件。在美国、日本等发达国家，地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保 护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来，随着我国经 济建设的飞速发展，地理信息系统技术在城市规划管理、交通运输、环保、农业、制图 等领域也发挥了重要的作用，先后开发出众多基于g i s 的防震减灾、地质灾害预测、城 市安全防范等信息管理系统，取得了良好的经济和社会效益【4 j 。 地理信息系统这门新兴的学科在短短的4 0 年里，其研究对象从专注于自然环境和 资源扩展到了人类社会经济和生活的方方面面，其研究领域从地表扩展到了地下和地外 空间，并伴随着人类探索地外空间的活动而不断拓展，其技术手段融合了卫星遥感和定 位、互联网、数据库、虚拟现实、人工智能等各个领域的最新成果，在理论层次上突破 了地理的范畴，其深度和广度都有了惊人的发展【5 j 。 1 2 3时空地理信息系统研究现状 1 9 8 3 年a l l e nj f 提出不同时间间隔的知识维护问题；1 9 8 8 年a r m s t r o n g ，m p 提出关 系数据库的时变问题，g a d i a ，s k 和c s y e u n g 提出时间关系数据库的通用模型，l a n g r a n 和c h r i s m a n 提出时间地理信息的框架体系；1 9 9 2 年l a n g r a n 提出状态、事件和证据是时间 地理信息系统主要实体；1 9 9 3 年s e g e v 和s h o s h a n i 提出基于时间序列的时间数据模型； 1 9 9 5 年p e u q u e t 矛l d u a n 提出基于事件的时空数据模型；1 9 9 6 年国际地理信息科学协会 ( u c g i s ) 将时变地理信息系统作为“地理描述扩展”的一部分列入地理信息科学优先研 究领域之列【6 】 。 传统的g i s 应用只涉及地理信息的两个方面：空间维度和属性维度，因此也叫 s g i s ( s t a t i cg i s ) 。而能够同时处理时间维度的g i s n q t g i s ；t g i s 数据模型特点是语义更 丰富、对现实世界的描述更准确。 迄今为止主要的t g i s 模型包括：序列快照模型、空间时间复合体模型、空间时间 对象模型和基图修正模型等【7 1 。 ( 1 ) 序列快照模型 中北大学学位论文 1 9 8 8 年，a r m s t r o n g 提出，每层都是一个专题的均一时间显示，层内时间无变化， 而层与层之间的时间间隔可以不同。如图11 所示。 姜隧 阉瞪 图i2 空间一时间复合体模型 ( 3 ) 空间时间对象模型 每个时空对象由二维空间加z 轴的时间构成，可以模拟时空的同时变化。图1 3 所示。 中北大学学位论文 l l |l a rnl 1 1j l 、 小 l g 、 奁 一一 ( 彳。 力 文 号 q 图1 3 空间时间对象模型 1 2 4 利用地理信息系统研究重大危险源的现状 重大危险源的空间分布以及发生泄漏、扩散、爆炸等事故时的危害范围都具有明显 的地理特征，因而开发重大危险源地理信息系统具有十分重要的现实意义，利用地理信 息系统来加强对重大危险源的管理，可以更有效的防范事故的发生。 我国对重大危险源地理信息系统分析管理方面的应用尚处于探索研究阶段。当前， 对重大危险源的研究应用，主要集中在两个方面： ( 1 ) 事故管理：利用g i s 作为用户界面，建立综合的管理系统，把分析模型、危险源 的数据库信息、人口和建筑物分布信息以及专家系统等有机结合起来，采用多媒体技术 进行紧急事故处理，代表着未来风险管理的发展方向【8 】。 ( 2 ) 土地规划：目前一些发达国家，在进行土地规划时，已从简单的安全距离法转 变到通过风险定量评价( 考虑事故发生后的实际后果) 来进行土地规划，这里考虑到了事 故的空间影响作用。 针对城市或地区的重大危险源的管理问题，各国都很重视，并开发了一些基于g i s 的管理评价软件，例如r i s k a t ，g r i b s ，r i s w a r e 等。但g i s 在这方面的应用主要 集中在事后处理方面，即事故风险图显示或图层分析，基于g i s 进行实时动态模拟分析 和事故处理的软件较少【引。 岫 晦心哂画 中北大学学位论文 1 3 主要研究内容 本论文通过查阅大量重大危险源的相关理论知识，结合g i s 技术和v b 语言，提出了 将g i s 技术运用到重大危险源信息管理中，并对基于g i s 的重大危险源信息管理系统进行 了设计开发，本论文研究的主要内容是： ( 1 ) 通过查阅相关资料，分析了建立基于g i s 的重大危险源信息管理系统的必要性， 并对重大危险源和地理信息系统的基本理论进行了概括。 ( 2 ) 研究了利用m a p i n f o 伟1 作电子地图的方法，并解决了制作中的一些关键技术。 ( 3 ) 利用m a p l n f o 和v i s u a lb a s i c 软件，实现了基于g i s 的重大危险源信息管理系统的 设计。 ( 4 ) 以煤矿为例，利用重大危险源风险评价公式对其重大危险源进行评价与分析， 并建立了基于g i s 的煤矿重大危险源风险评价系统。 ( 5 ) 以化工厂为例，根据火灾伤害模型公式，利用基于g i s 的重大危险源信息管理 系统，模拟计算出了它的伤害范围，并提出了预防措施。 6 中北大学学位论文 2 基于g i s 的重大危险源管理系统开发理论基础 2 1g i s 的概述 2 1 1g i s 的定义 地理信息系统( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，g i s ) 是一种能够用于采集、处理、 存储、管理、查询检索、分析、表达和应用地理空间数据的计算机信息系统，也称为空 间数据的管理系统。它通过对空间和时间数据信息的组织管理和处理分析，可以来满足 使用者对研究对象的分析、评价和决策。它广泛应用于土地利用、资源管理、环境监测、 交通运输、城市规划、科研、教育和国防等领域，为不同规模的复杂问题提供综合分析 和决策支持平台【l o 】。 2 1 2地理信息系统的组成 一个完整的地理信息系统主要由四部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、 空间数据、系统管理人员和用户。其核心部分是计算机系统软、硬件，空间数据反映g i s 的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。如图2 1 所示。 图2 1 地理信息系统的组成 7 中北大学学位论文 ( 1 ) 硬件 计算机硬件系统是计算机系统中实际物理装置的总称，是地理信息系统实现的物理 外壳。它主要由计算机和计算机外部连接的设备组成，系统的核心是计算机，主要功能 是完成数据的加工、处理和分析。g i s 所需的计算机外部连接设备是：输入设备( 包括 扫描仪、数字化仪、解析测图仪和全站仪等) 、输出设备( 包括显示屏、绘图仪和打印 机) 、存储设备( 包括硬盘、光盘和磁带机) 、网络设备( 包括网卡、路由器、网桥及一 些小附件) 。运行g i s 的计算机包括大型、中型、小型工作站以及微机几种系列，由于 计算机硬件的飞速发展，微机也可作为小型g i s 软件系统的服务器。一个良好的计算机 硬件系统是一个优秀的地理信息系统实现的必要条件。 ( 2 ) 软件 计算机软件系统是指系统必需的各种程序，根据层次划分，g i s 软件可分为系统软 件和应用软件。系统软件是由计算机厂家直接提供的、为用户使用计算机提供方便的程 序系统，一般包括操作系统、设备驱动软件、网络软件、编程语言和数据库管理系统等； 应用软件包括基本功能软件、接口软件和专业软件等。 从广义上讲可将g i s 的软件分成数据采集、转换系统、地理数据库系统、图形图像 系统、空间分析、空间查询系统、专家系统和输出系统等，其中地理数据库系统是核心。 数据采集及转换系统是针对不同输入设备，通过接口软件将数字化数据输入到地 理数据库，或将其它系统的数据转换成g i s 可以接受的数据格式，转入g i s 地理数据库中。 地理数据库系统是对地理数据进行存储和管理，目前，市场上流行的g i s 平台大多采 用空间数据与属性数据分开管理的形式，但一个有发展前途的数据模型可能是面向对象 数据模型，它既可以管理图形数据又可以有效地管理属性数据。g i s 图形图像处理系 统主要功能是进行图形编辑和图像处理能力及文本操作等。空间分析、空间查询系统 支持由图到属性和由属性到图的双向查询和一些复杂的拓扑查询。专家系统是研究模 拟专家的推理思维过程，将相关领域专家的知识和经验以知识库的形式录入计算机，由 计算机进行推理和决策的系统。输出系统主要是在不同的设备上输出地图、图像、报 表、文件【1 1 1 。如图2 2 所示。 8 中北大学学位论文 图2 2 地理信息系统软件的功能 ( 3 ) 空间数据 是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会、人文经济数据，它可以以地图、影 像、表格、文档等多种形式表示。g i s 中的数据类型很多，概括起来主要有以下四种： 图形数据，指地形图、各种专题图形和各种实测地理几何数据。影像数据，主要指 卫星影像数据和航空影像数据。属性数据，指调查的文字报告、统计数据等，用来描 述空间实体的非空间数据。地形数据包括数字化地形图( 等高线、高程点) 、数字高 程模型、数字地形表面等。 ( 4 ) 管理和操作人员 地理信息系统不同于一般的图形图像处理系统，也不同于一幅地图，而是一个动态 的客观进行的空间模型，仅从系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，需要 人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用 地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。地理信息系统的组织应由各种技术人 员混合组成，一个地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理 的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户【1 2 】。 2 1 3 地理信息系统开发的一般方式 ( 1 ) 基础开发 9 中北大学学位论文 在软件的开发过程中，开发者不依赖于任何g i s 工具软件，而是直接利用计算机程 序设计语言对空间数据进行采集、编辑和处理分析，采用相关的算法进行独立设计。该 方式的优点是减少开发成本，缺点是设计和实现比较复杂，需要大量人力和财力，并且 在功能上很难与商业化g i s 工具软件相比【13 1 。 ( 2 ) 借助g i s 工具进行二次开发 目前大多数g i s 软件商都向开发者提供了利用自己的g i s 软件进一步开发的宏语 言。例如，e s r i 公司的a r ev i e w 提供有a v e n u e 语言；m a p l n f o 公司的m a p l n f op r o f e s s i o n a l 有m a pb a s i c 语言；i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i a 等。用户利用这些宏语言可以方便地进 行二次应用。但是由于宏语言功能极其有限，不利于将信息管理系统的面向对象方法引 入g i s 应用中【1 4 】。 ( 3 ) 集成二次开发 集成二次开发是指利用专业的g i s 工具软件( 如m a p l n f o ，a r c v i e w 等) 实现g i s 的基本功能，利用可视化开发工具，如d e l p h i ，v i s u a lc 抖，v i s u a lb a s i cp o w e rb u i l d e r 等为开发平台，进行二者的集成开发，目前主要有以下两种方式： 利用g i s 组件技术。组件式g i s ，也称为嵌入式g i s ，是目前g s i 软件领域的 一个前沿技术。其基本思想是把g i s 的各大功能模块划分为若干控件，每个控件完成不 同的功能，各个g i s 控件之间，以及g i s 控件与其它非g i s 控件之间，可以方便地通 过可视的软件开发工具集成起来，形成最终的g i s 应用。目前g i s 功能组件有很多种， 例如m a p l n f o 公司的m a p x 、e s r i 的m a po b j e c t s ，开发者可以利用自己所熟悉的常用 编程工具，直接将g i s 功能嵌入其中，可以实现地理信息系统的各种功能。 采用o l e d d e 技术。采用o l e ( o b j e c tl i n k i n ga n de m b e d d i n g ，对象链接与嵌 入) 自动化技术或利用d d e ( d y n a m i cd a t ae x c h a n g e ，动态数据交换) 技术，用软件 开发工具开发前台可执行应用程序，以o l e 自动化方式或d d e 方式启动g i s 工具软件 在后台执行，利用回调( c a l l b a c k ) 技术动态获取其返回信息，实现应用程序中的地理 信息处理功能【15 1 。 2 1 4 地理信息系统的应用 人类的信息中有8 0 与地理位置和空间分布有关，因此地理信息系统必将发挥越来 l o 中北大学学位论文 越重要的作用。经过四十多年的发展，g i s 已经在不同规模的问题上得到了广泛的应用， 其应用领域从几公顷或一个单一的城市街区发展到全球数据库储存的地理区域。g i s 已 经应用到许多学科领域，在资源开发、环境保护、城市规划建设、土地管理、农作物调 查、交通、能源、通讯、地图测绘、林业、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、 保险、石油与天然气、军事、犯罪分析、运输与导航、“l1 0 ”报警系统、公共汽车调度 等方面展现了广阔的应用前景。实际上，g i s 的应用将加速深入到人们的工作和生活的 各个方面【1 6 】。例如： ( 1 ) 城市规划 在城市建设规划过程中涉及的因素非常多，改建旧城要拆迁安置，开发新城要征用 土地，同时需要基础设施、公共服务设施的配套。在开发建设活动中，如果不注意各工 程项目之间的协调，就有可能造成混乱，而采用地理信息系统对各种信息进行分析、管 理和辅助决策，可以有效地防止这种混乱局面的出现。另外，由于城市在不断地建设发 展，所以城市基础数据库需要随时更新，这就要求应用g i s 管理日常城市建设活动，以 保证信息的时效性【17 1 。 ( 2 ) 地震灾害 利用地理信息系统对地震灾害以及地震次生灾害的发生进行有效监控和评估，通过 存储和分析地质构造信息，可以预测地震发生的“场景”，并估计该区域由于地震引发的 潜在损失。此外，g i s 也提供了有力的工具使得在地震实际发生时，分析灾害严重程度 的空间分布，帮助政府分配紧急救援资源。因此，地理信息系统在地震灾害应用中具有 重要的作用【1 8 】。 ( 3 ) 日常生活 近几年来，随着g s m 移动通信技术的发展，g i s 的应用范围迅速扩展到人们日常 生活的各个方面。集成g i s 、g p s 、g s m 的技术己开始广泛应用于车辆安全防范系统和 调度系统，为人们提供车辆反劫防盗、报警、道路指引、医疗救护以及在此系统平台基 础上扩展各种电子商务增值服务。如果在车辆移动目标、家居固定点目标、重点保护单 位甚至路灯上都安装了g p s 、g s m 或其他无线通信设备，那么我们在城市生活中，无 论是开车、行走或者是在单位、在家里，都可以通过由g i s 、g p s 、互联网以及无线通 中北大学学位论文 信技术构成的综合服务系统获得急救、报警和各种商务服务，真正使我们处于立体的、 全方位的数字化生活中，体验数字空间高科技价值【1 9 1 。 2 2 重大危险源概述 2 2 1 重大危险源的定义 ( 1 ) 危险物质( h a z a r d o u ss u b s t a n c e ) ：一种物质或若干种物质的混合物，由于它的化 学、物理或毒性特性，使其具有易导致火灾、爆炸或中毒的危险。 ( 2 ) 单元( u n i t ) ：指一个( 套) 生产装置、设施或场所，或同属一个工厂的且边缘距 离小于5 0 0 m 的几个( 套) 生产装置、设施或场所。 ( 3 ) 临界量( t h r e s h o l dq u a n t i t ) ：指对于某种或某类危险物质规定的数量，若单元中的 物质数量等于或超过该数量，则该单元定为重大危险源。 ( 4 ) 重大事故( m a j o ra c c i d e n t ) - 工业活动中发生的重大火灾、爆炸或毒物泄漏事故， 并给现场人员或公众带来严重危害，或对财产造成重大损失，对环境造成严重污染。 ( 5 ) 重大危险源( m a j o rh a z a r di n s t a l l a t i o n s ) ：长期地或临时地生产、加工、搬运、使 用或储存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。 ( 6 ) 生产场所( w o r ks i t e ) ：指危险物质的生产、加工及使用等的场所，包括生产、 加工使用等过程中的中间贮罐存放区及半成品、成品的周转库房。例如：具有火灾、爆 炸、中毒危险的生产场所；工业危险建( 构) 筑物；压力管道；锅炉；压力容器。 ( 7 ) 储存区( t o r ea r e a ) ：专门用于储存危险物质的储罐或仓库组成的相对独立的区 域。例如：易燃、易爆、有毒物质的储罐区( 储罐) ；易燃、易爆、有毒物质的库区( 库) 【2 0 1 。 2 2 2 重大危险源的辨识与申报 ( 1 ) 辨识依据： 重大危险源的辨识依据是物质的危险特性及其数量。单元内存在单一品种的危险 物质，该物质的数量即为单元内危险物质的总量，若等于或超过相应的临界量，则定为 重大危险源。单元内存在多品种的危险物质，则按下面计算公式： 1 2 中北大学学位论文 蚤+ 蚩一+ 蚤型 c 式2 g鲛q 其中，q l ，q 2 q 一每种危险物质实际存在量，t ； q l ，q 2 q 。一与各危险物质相对应生产场所或储存区的临界量，t 。 适用范围：本标准适用于危险物质的生产、使用、储存和经营等各企业或组织。不 适用于：核设施和军事设施、危险物质的运输和采掘业【2 1 l 。 ( 2 ) 重大危险源申报登记范围 根据国家标准重大危险源辨识( g b l 8 2 1 8 - 2 0 0 0 ) 的规定，以及实际工作的需要， 重大危险源申报登记的类型如下：储罐区( 储罐) 、库区( 库) 、生产场所、压力管道、 锅炉、压力容器、煤矿( 井工开采) 、金属非金属地下矿井、尾矿库【2 2 】。 2 2 3 重大危险源的分类 重大危险源分为生产场所重大危险源和储存区重大危险源两种。 ( 1 ) 生产场所重大危险源 根据物质不同的特性，生产场所重大危险源有分为以下4 类物质：爆炸性物质、易 燃物质、活性化学物质和有毒物质。 ( 2 ) 贮存区重大危险源 贮存区重大危险源的确定方法与生产场所重大危险源基本相同，只是因为工艺条件 较为稳定，临界量数值较大。 四类物质的名称及其临界量如下表2 1 2 4 所示【2 3 1 。 爆炸性物质名称及临界量见表2 1 。 序号 中北大学学位论文 表2 1 爆炸性物质名称及临界量 物质名称 1 雷( 酸) 汞 硝化丙三醇 二硝基重氮酚 二乙二醇二硝酸酯 脒基亚硝氨基脒基四氮烯 迭氮( 化) 钡 迭氮( 化) 铅 三硝基间苯二酚铅 六硝基二苯胺 2 ，4 ，6 三硝基苯酚 2 ，4 ，6 一三硝基苯甲硝胺 2 ，4 ，6 三硝基苯胺 三硝基苯甲醚 2 ，4 ，6 三硝基苯甲酸 二硝基( 苯) 酚 环三次甲基三硝胺 2 ，4 。6 三硝基甲苯 季戊四醇四硝基酯 硝化纤维素 硝酸铵 1 ，3 ，5 一三硝基苯 2 ，4 ，6 三硝基氯( 化) 苯 2 ，4 ，6 三硝基间苯二酚 环四次甲基四硝胺 六硝基1 ，2 二苯乙烯 临界量t 生产场所 储存区 l l l 】 l l 1 1 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 1 0 0 2 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 硝酸乙酯5 5 0 1 4 l 1 1 1 l l 1 l ： 仉 n n m 仉 仉 n m 5 5 5 5 5 5 5 5 5 加 筋 5 5 5 5 5 5 2 3 4 5 6 7 8 9 o 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 1 l l l l l 1 l l l 2 2 2 2 2 2 2 中北大学学位论文 易燃物质名称临界量见表2 2 。 表2 2 易燃物质名称临界量 序号类别物质名称 临界量t 生产场地储存区 1 5 中北大学学位论文 活性化学物质名称及临界量见表2 3 。 表2 3 活性化学物质名称及临界量 有毒物质名称及临界量见表2 4 。 1 6 中北大学学位论文 表2 4 有毒物质名称及临界量 1 7 中北大学学位论文 续表2 4 有毒物质名称及临界量 1 8 中北大学学位论文 2 2 。4 重大危险源的管理 企业应对其工厂的安全生产负全面责任。在对重大危险源辨识和评价后，应对每一 个重大危险源制定出一套严格的安全管理制度，通过技术措施( 包括设施的设计、建造、 运转、维修、检查和化学品的选用等) 和组织措施( 包括对人员的培训与指导、安全责任 制的落实、以及对外部合同工和现场临时工的管理) ，对重大危险源进行严格控制和管 理。另外，企业应在规定的期限内，对已辨识和评价的重大危险源向政府主管部门提交 安全报告【2 4 1 。 重大危险源管理的目标是减少和控制危害，减少和控制事故，尽量避免由于重大危 险源的管理不善所造成的人身伤害、财产损失、环境污染以及其他损失。我国对重大危 险源管理的法律法规要求：( 1 ) 除运输工具加油站、加气站外，危险化学品的生产装置和 储存数量构成重大危险源的储存设施，与一些场所、区域的距离必须符合国家标准或者 国家有关规定。( 2 ) 储存单位应当将储存剧毒化学品以及构成重大危险源的其他危险化学 品的数量、地点以及管理人员的情况，报当地公安部门和负责危险化学品安全监督管理 综合工作的部门备案。( 3 ) 危险化学品生产、储存企业以及使用剧毒化学品和数量构成重 大危险源的其他危险化学品单位，应当向国务院经济贸易综合管理部门负责危险化学品 登记的机构办理危险化学品登记。危险化学品登记的具体办法由国务院经济贸易综合管 理部门制定【2 5 l 。 2 2 5 重大危险源的监控系统 根据重大危险源安全监控、管理与监督的要求，重大危险源安全监控信息应包括： ( 1 ) 重大危险源单元的设备、设施属性及其危险物质属性、周边环境等。( 2 ) 重大危险源与 生产经营单位的关系属性以及与行政管理区域的关系属性等。重大危险源安全监控系统 可分为企业端和政府端。 企业端重大危险源安全监控系统是企业生产过程监控与调度系统的有机组成部分， 同时又具有相对独立的硬件设施和功能设计，侧重在企业现场环境监测和事故信息远程 上报，特色在于安全信息的自动采集、分析以及故障诊断与事故预警。企业对重大危险 源应当进行定期检测、评估、监管，并制定应急预案，告知从业人员和相关人员在紧急 1 9 中北大学学位论文 情况下应当采取的应急措施。企业应当按照国家有关规定将本单位重大危险源及有关安 全措施、应急措施报有关负责安全生产监督管理的部门和有关部门备案。 政府端安全监控系统是由监控计算机、服务器及网络设备、大屏幕控制计算机、通 信及视频会议系统等硬件装备及政府安全监控软件系统组成。其中监控计算机用于实时 查看参数曲线、报警信息以及视频图像等，服务器及网络设备主要用于动态i p 解析以及 重大危险源监控信息的接收和发布，大屏幕控制计算机完成图像转发及大屏幕管理。通 信及视频会议系统在日常运行中用于安全生产监督管理部门与企业的点对点通话及视 频会议，在事故状态下则可用于应急救援的调度指挥【2 6 1 。 安全监管部门通过政府端重大危险源安全监控系统不定期地检查重点企业安全监 控系统的运行情况，并对企业安全生产情况进行分析和指导。政府端重大危险源安全监 控系统的主要功能与作用如下： ( 1 ) 监管企业对重大危险源的监控行为 各级政府监控中心可以通过监控网络实时自动接收企业重大危险源的监测信号、报 警信息及处置情况，并由此了解企业的重大危险源监控和管理情况。通过对自动接收的 监测信号的简单分析，各级政府监控中心可以了解企业现场监测设备的运行情况( 如果 企业没有实施有效监控，那么政府监控中心就接收不到相关监测信号；如果监测参数多 ， 次超限报警且长期得不到处置，则说明企业没有对危险源进行有效管理) ，及时发现问 题并督促企业保持监测设备始终处于良好状态【2 7 1 。 ( 2 ) 掌握重大危险源监控系统的运行和维护情况 监控系统应保存监测信号的历史记录，通过对一定时期内监测数据、报警记录、故 障类型和频率以及处置情况的统计分析，政府监控中心可以掌握重大危险源监控系统的 运行和维护情况，并据此分别制定相应的监管措施。同时，可以在综合分析企业安全生 产状况历史趋势的基础上，动态评价企业的安全生产和安全管理水平，针对不同企业和 设备工况，确定日常监管的内容和方式【2 8 1 。 ( 3 ) 为应急救援提供技术支撑 对危险源的实时动态监控是加强安全监管的技术手段，以达到预防和控制重特大事 故的目的。重大危险源监控系统具备的事故预警功能，可以为事故应急救援提供及时准 确的事故现场情况以及事故发展的全程动态信息，从而为事故的应急救援指挥提供科学 中北大学学位论文 的决策依据2 9 1 。 ( 4 ) 为事故调查分析提供数据与资料 政府端安全监控系统的一个很重要功能就是对企业监测信号的记录和保存，尤其是 企业监控系统发生报警以后的监测数据和信号的记录和保存。一旦发生报警且企业未能 有效处置导致发生事故时，在事故调查分析阶段，事故调查分析机构可参考安全监管部 门保存的数据和信息，对事故原因进行技术分析，并划分认定责任人。 2 l 中北大学学位论文 3 基于g i s 的重大危险源信息管理系统需求分析和设计原则 3 1需求分析 需求分析的主要任务在于全面了解用户目前对系统的要求，并能够清楚的表述出 来，从而导出系统设计的目的和依据。用户需求一般分为两类功能性需求和非功能 性需求。功能性需求主要是讲系统做什么，它包括数据的输入、输出以及其间的转换； 而非功能性需求是讲系统工作时的特性，如可靠性、安全性、可维护性、可移植性等。 ( 1 ) 基于g i s 的重大危险源信息管理系统的需求特点 通过对重大危险源管理的了解与分析，基于g i s 的重大危险源信息管理系统需求特 点可归纳为以下几点： 实现重大危险源面向对象的可视化用户界面，能够及时准确地掌握重大危险源 的基本信息。 实现了基于g i s 的重大危险源信息管理系统的设计，能够对重大危险源和单位机 构等信息进行录入、更新和维护，并能够方便、快捷的进行检索、查询。 利用基于g i s 的重大危险源信息管理系统，能够对重大危险源进行风险评价、 应急救援和事故模拟。 ( 2 ) 重大危险源管理地理信息系统安全需求 系统要有严格的安全性和保密性。实行用户权限管理机制，管理员用户只能通过身 份确认来修改系统数据，以此来保证数据的安全性和数据修改的合法性。系统登录界面 设置管理员和普通用户功能，管理员凭密码进入系统。 ( 3 ) 重大危险源地理信息系统的使用需求 友好性需求界面风格统一，易学易用，适应用户的工作习惯。 3 2 设计原则 软件开发过程模型主要有两种：瀑布模型和渐增模型。瀑布型开发方法遵循软件生 命期的划分，明确规定软件计划、需求分析、软件设计、编码设计、软件测试和软件维 护六个阶段的任务，比较适合于软件需求明确、开发技术比较成熟、工程管理比较严格 中北大学学位论文 的场合下使用。软件渐增型开发方法允许从部分需求定义出发，先建立