（安全技术及工程专业论文）火灾、爆炸安全评价技术分析与软件开发研究.pdf

a n a l y s i so f i u s ka s s e s s m e n t 1 e c h n i q u e sf o r f i r ea n d e x p l o s i o n a n dt h ed e v e i o p m e n to fs o f t w a r e ( m sg r a d u a t e ：y o ud as u p e r v i s o r ：p r o f w uc h a o ) a b s t r a c t t h i sd i s s e n a t i o n m a i l l l y f o c u s e so nm e 丘e q u e n to c c u r r e n c e so fm a j o r 矗r e e x p l o s i o na c c i d e n t s ，h i c h 谢l ls 1 1 r e l yp u th m a l lb e i n g sa 1 1 dw e a l t l li nd a n g e ro v e r t l l ew o r l d c a t e r i n gt 1 1 ei n t e m a t i o n a lt e n d e n c yo fs a f c t ya s s e s s m e n t ，t h ea u m o rc a r r i e s o u tt h es t u d yo f m e 印p l i c a t i o no fc o m p u t e ri ns a f 宅t ya s s e s s m e n t ，p r m c i p a l l ya c l l i e v e s c o m p u t e r sa u t o m a t i cd i s c r i m i n a t i o no fd 谢v a t i o no fs e r i o u sh a z a r d ，e v a l u a t i o no f s e r i o u sh a 删，e v a l u a t i o no fc o r l s e q u e n c ea n dm i m i c r yo fc o n s e q u e n c eb yc o m 口u t e r p r o c e d i 】r e w i 血t h er e s u na 1 1 da p p l i c a t i o no f t l l ed a 协b a s et e c h n i q u eo f g e o g r a p h y i n f o r i n a t i o ns y s t c m ，协ea u m o re s t a b l i s h e sac o m p l e t ed a t a _ b a s e ，l m o w l e d z eb a s ew i 血 a c c i d e n ti n s t a n c e ，a n dt l l e nd e v e l o p sap a c k a g eo fs o f b r a r cn 锄e d “f i r ee x p l o s i o n a n dp o i s o n 王u s ka s s e s s m e m ( f e p r a s ) ”，w h j c hm a k e s s a f e t ya s s e s s m e mm o r e c o n v e n i e n t l ya 1 1 df 如t c o n s i d e r i n gt h ea p p l i e dr e s u l t s ，血e a u t h o rm a k e s 也ec o m p l i c a t e d p r o c e s s o f p 猢e t e rs e l e c t i o ni n t o 衔c n d l yi m e r f b e 劬c t i o n c u s t o m e rc a ns e l e c te a s i l v v a r i o u se v a l u a t i o np a r 锄e t e r sb yt h eg u i d eo ft l l es o r w a r e ，s o “s i m p l i f i e st h es a f 色t y e v a l u a t i o np r o c e s sa n da v o i d sm ef k t i t i o u s n e s se r r o ri np a m m e t e rs e l e c t i o na i l d c o m p m 砒i o n t h cs o m v a r e c a na s s e s st om e1 a t e n tn r e ，e x p l o s i o n ，p o i s o ni np r o j e c t s ( e n g i n e e r i n g ) i ns p e c i a l i z e de v a l u a t i o nmd a i l g c r o u sg o o d s ，t h ep r e s e n ts a f cc o n d i t i o n i nb u s i n e s s e n t e r p r i s e a n dt h e d a l l g e r o u sa s s e s s m e mi n a r e ae t c ，i th a se x t e n s i v e a p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：f i r ee x p l o s i o n ；m 勾o rh a z a r di n s t a l l 砒i o n ；h a z a r di d e n t i f i c a t i o n ；s 疵t y a s s e s s m e m ；c o m p m e ra s s e s s m e n t ；g e o g r 印h i ci b m l a t i o n ；c o n s e q u e n c es i m u l a t i o n 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南 大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本 研究所作的贡献均己在在论文中作了明确的说明。 作者签名：_ i ：豪l 立日期：艘年立月单日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文；学校可根 据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名： 盔耋：兰生导师签名作者签名：1 19 ：兰生一导师签名日期：丝垫年上月且日 坝i 学位论义 绗论 1 1 课题背景 第一章绪论 1 1 1 安全评价的发展与现状 1 、国外安全评价概况 安全评价技术起源于2 0 世纪3 0 年代，是随着保险业的发展而发展起来的 【1 刊。安全评价技术在2 0 世纪6 0 年代得到很大的发展，最先使用于美国军事工 业。1 9 6 4 年美国道( d o w ) 化学公司根据化工生产的特点，首先开发出著名的 “火灾、爆炸危险指数评价法”，用于对化工装置进行安全评价，现已发展到第七 版【4 刊，由于该评价方法日趋科学、合理、切合实际，在世界工业界得到一定的 应用，引起各国的广泛研究、探讨，推动了评价方法的发展。如1 9 7 4 年英国帝 国化学公司( i c i ) 蒙德( m o n d ) 部在道化学公司评价方法的基础上引进了毒性 概念，并发展了某些补偿系数，提出了“蒙德火灾、爆炸、毒性指标评价法”；1 9 7 4 年美国原子能委员会在没有核电站事故先例的情况下，应用系统安全工程分析方 法，提出了著名的核电站风险报告( w a s h 一1 4 0 0 ) ，并被后来发生的核电站 事故所证实；1 9 7 6 年日本劳动省颁布了“化工厂安全评价六阶段法”，主要应用 于化工产品的制造和贮存过程中的火灾爆炸危险性评价 叫。在世界各国，安全 评价工作也越来越普及和专业化，据统计，美国各公司共雇用了3 0 0 0 名左右的 风险评价和管理人员从事安全风险评估事务。美国、加拿大等国就有5 0 多家专 门从事安全评价的“安全评价咨询公司”，且业务繁忙【l “。当前，大多数工业发 达国家己将安全评价作为工厂设计和选址、系统设计、工艺过程、事故预防措施 及制定应急计划的重要依据。 2 、国内安全评价现状 我国对安全评价技术的研究起步比较晚。2 0 世纪8 0 年代初，安全系统引入 我国，通过消化、吸收国外安全检查表和安全分析的方法，机械、冶金、化工、 航空、航天等行业的有关企业开始应用安全分析评价方法，如安全检查表( s c l ) 、 事故树分析( f 1 a ) 、故障类型及影响分析( f m e a ) 、事件树分析( e t a ) 、预先 危险性分析( p h a ) 、危险与可操作性研究( h a z o p ) 、作业条件危险性评价( l e c ) 等【1 扣”】。为推动和促进安全评价方法在我国企业安全管理中的实践和应用，1 9 8 6 年原劳动人事部分别向有关科研单位下达了机械工厂危险程度分级、化： 厂危险 程度分级、冶金工厂危险程度分级等科研项目。1 9 8 7 年原机械电子部首先提出 了在机械行业内开展机械工厂安全评价，并于1 9 8 8 年1 月l 同颁布了第一个部 颁安全评价标准机械工厂安全性评价标准，标志着我国机械工业安全管理工 作进入了一个新的阶段。原化工部劳动保护研究所在吸收道化学公司“火灾、爆 炸危险指数评价法”的基础上，又提出的化工厂危险程度分级方法。除了上述危 险分级方法外，我国有关部门还颁布了医药工业企业安全性评价通则、航空 航天工业工厂安全性评价规程、石化企业安全性综合评价办法、电子企业安 全性评价标准、兵器工业机械工厂安全性评价方法和标准等【l “”j 。在“八五” 和“九五”期间，劳动部劳动保护科学研究所等单位还进行过“易燃、易爆、有毒 重大危险源辨识、评价技术研究”等专题研究，提出了一种定性和定量相结合的 重大危险源辨识和评价方法。然而在理论、技术手段上，我国安全评价方法与发 绪论 达国家相比，仍有较大的差距，加入w t o 以后，国际标准趋向同一性，建立在 高技术含量基础上的政府决策、越来越大的社会评价需求，将对安全评价和安全 中介组织的发展提出了更高更新的要求。 3 、国内外安全法律保障体系日渐完备 在西欧，一些安全专家认为，有效防止事故发生的前提是对危险做出正确分 析和评价。世界范围频发的重大恶性事故造成巨大伤亡和财产损失促使各国政 府、议会立法或颁布规定，规定工程项目、技术开发项目都必须进行安全评价， 并对安全设计提出明确要求。比如日本的劳动安全卫生法规定由劳动基准监 督署对建设项目实行事先审查和许可证制度；美国对重要工程项目的竣工、投产 都要求进行安全评价；英国政府规定，凡未进行安全评价的新建企业不准开工； 欧共体1 9 8 2 年颁布了关于工业活动中重大危险源的指令；国际劳工缀织( i l 0 ) 也先后公布了1 9 8 8 年的重大事故控制指南、1 9 9 0 年的重大工业事故预防 实用规程和1 9 9 2 年的工作中安全使用化学品实用规程，对安全评价提出了 要求f 2 1 2 2 1 。 在国内，安全评价也成为企业安全管理和政府决策的科学依据，并逐渐走上 规范化、法制化的轨道。1 9 9 4 年劳动部颁发了重大事故隐患管理规定，要求 有关部门对特大、重大事故隐患进行安全评估。1 9 9 6 年劳动部颁发了建设项 目( 工程) 劳动安全卫生监察规定，要求凡符合下列情况之一的，必须进行劳 动安全卫生预评价【2 3 也5 】： 大中型和限额以上的建设项目： 火灾危险陛生产类别为甲类的建设项目： 爆炸危险场所等级为特别危险场所和高度危险场所的建设项目： 大量生产或使用i 级、i i 级危害程度的职业性接触毒物的建设项目； 大量生产或使用石棉粉料或含有1 0 以上的游离二氧化硅粉料的建设项 目； 劳动行政部门确定的其他危险、危害因素大的建设项目。 1 9 9 8 年2 月5 日，( 原) 劳动部颁布了“建设项目( 工程) 劳动安全卫生预 评价单位资格认可与管理规则”和“建设项目( 工程) 劳动安全卫生预评价管理办 法”两都法规，对建设项目劳动安全卫生与评价工作又进一步做了详尽的规定。 1 9 9 9 年国家经贸委颁布的职业安全卫生管理体系试行标准要求：申请认证 的组织应建立和保持危害辨识、危险评价和必要控制措施的实施程序。2 0 0 2 年6 月2 9 目中华人民共和国第7 0 号主席令颁布了中华人民共和国安全生产法规 定：“生产经营单位新建、改建、扩建工程项目的安全设施必须与主体工程同时 设计、同时施工、同时投入生产和使用。”这从国家立法上明确了“三同时”含义， 体现了“安全第一、预防为主”的方针【2 ”。 1 1 2 安全评价系统软件的发展概述 安全评价技术在国外常扩展为过程系统安全评价技术。过程系统安全评价技 术属于系统安全工程领域。系统安全工程是采用系统工程方法，识别、分析、评 价系统中的危险，调整工艺、设备、控制、操作、管理、生产周期和投资等因素， 使系统可能发生的事故减至最小并达到安全状态的科学方法和技术。到目前为 止，安全评价技术经历了3 个发展阶段【2 7 ：大致分为2 0 世纪7 0 至8 0 年代人工 安全评价阶段、9 0 年代计算机辅助安全评价阶段和9 0 年代后期计算机辅助与定 性、定量动态仿真结合的安全评价阶段。由于人工进行安全评价在方法上无统一 的模式，而且评价本身是一个创造性很强的工作，因此人工评价存在着难于克服 绪论 的缺点，主要表现为：人工评价即使有专家参与也难免漏评不少事故或危险剧情； 对于比较复杂的生产过程，口头讨论的评价方式不严格，常出现概念上的混乱： 人工评价费时、费力、成本高；人工评价得出的分析结果文件和说明事后很难看 懂。随着计算机技术的普及，技术发达国家从上世纪7 0 年后期就开始致力于采 用计算机辅助危险识别。2 0 多年来，基于计算机的危险识别和分析方法取得了 许多成果，现简述如下： 早期的计算机辅助方法在安全分析方法上没有突破，主要用于辅助人工分析 方法，用计算机程序生成危险和可操作性分析( h a z a r da n do p e r a b i l 岭s t u d y ， h a z o p ) 的结果说明文本。例如，c a f o s 就是这类软件，它可以产生关于h a z o p 的文字说明，采用了广泛使用的文字处理技术。基于微型机的软件有s a n d o c 、 h a z o p p c 等商品化软件，可以用于工业危险分析，采用了h a z o p 方法进行 h a z o p 分析时，软件可记录分析结果，软件具备语句文字处理能力，还能编辑 检查表及计算风险值。2 0 世纪7 0 年代的软件开发比较成功的方面是计算机辅助 绘制故障树和编辑故障树，但是没有任何智能化的自动建立故障树模型的功能。 8 0 年代后期人工智能技术得到迅速发展。将专家系统引入故障树计算机辅助构 建方面产生了前景。1 9 9 2 年由意大利、丹麦和芬兰三国合作开发的s t a r s 计 划采用专家系统自动建立故障树和事件树。将专家系统用于辅助危险识别方面的 另外一大领域是自动实现危险与可操作性分析。s h j m a d a 等开发了一个专家系统 用于h a z o p 。该系统由4 个知识库和1 个推理机组成。知识库中存储有工厂工 艺流程结构、工厂参数说明、化学物质说明和工厂部件的特性及h a z 0 p 的关键 词等专家系统的知识。如果该专家系统输入了一个关键词或指令，推理机就会从 知识库查询后果并得出结论。相似的系统还有h a z e xp e r t 、p s a i s 、h a z o p e x 。 在安全评价和危险识别领域目前应用最多的是商品化的专家系统“外壳”g 2 ，它 是g e n s y m 公司的产品，该软件具有清晰的知识库结构、强大且实时的推理机， 为用户提供了一个理想的专家系统支撑平台i z 。 随着微型机的计算能力、容量和多媒体功能日新月异，特别是大众化的 w i n d o w s 9 5 推出以后，使得2 0 世纪9 0 年代后期计算机仿真技术，尤其是动态仿 真技术和计算流体动力学技术从科学家的殿堂走进大众化的工程技术应用，取得 了突破性的进展。其中著名的计算流体力学商品化软件是英国a e a 公司的 c f x 一4 多相流、燃烧化学反应软件、c f x 一5 复杂几何内外流传热软件及 c f x t a s cn o w 旋转机械、燃烧、多相流软件。在此基础上，壳牌石油公司推出 了p i p e s 管道危险和风险评估软件、s c o p e 气体泄漏爆炸预测软件和p r t 过程 系统厂区危险评估软件。 1 2 课题的意义 l 、国际重大火灾、爆炸、中毒事故触目惊心 2 0 世纪7 0 年代以后世界范围内发生了许多震惊世界的火灾、爆炸、有毒物 质泄漏事故【2 9 q0 1 。例如： 1 9 7 4 年英国夫利克斯保罗化工厂发生的环己烷蒸气爆炸事故，死亡2 9 人、 受伤1 0 9 入，直接经济损失达7 0 0 万美元； 1 9 7 5 年荷兰国营矿业公司1 0 万吨乙烯装置中的烃类气体逸出，发生蒸气爆 炸，死亡1 4 人，受伤1 0 6 人，毁坏大部分设备； 1 9 7 8 年西班牙巴塞罗那市之间的通道上，一辆丙烷槽车因充装过量发生爆 炸，当时正有8 0 0 多人在风景区度假，烈火浓烟造成1 5 0 人被烧死、1 2 0 多人被 坝i 学位论义绗论 烧伤、1 0 0 多辆汽车和1 4 幢建筑物被烧毁的惨剧； 1 9 8 4 年墨西哥城液化石油气供应中心站发生爆炸，事故中约有4 9 0 人死亡、 4 0 0 0 多人受伤、另有9 0 0 多人失踪，供应站内所有设施毁损殆尽； 1 9 8 4 年1 2 月3 号印度博帕尔农药厂发生一起甲基异氰酸酯泄漏的恶性中毒 事故，有2 5 0 0 多人中毒死亡，2 0 余万人中毒，是世界上绝无仅有的大惨案。 1 9 8 8 年英国北海石油平台因天然气压缩发生大量泄漏而爆炸，造成工作面 上1 6 3 人死亡，使英国北海油田减产1 2 ； 2 、我国近年重特大火灾、爆炸、毒物泄漏频发 1 9 9 3 年8 月5 日，深圳市清水河地区化学危险品仓库发生特大爆炸火灾事 故，截止到8 月1 2 日，这次事故已死亡1 5 人，事故发生后，仍有1 0 1 人住院治 疗，其中重伤员2 5 人。事故造成的直接经济损失超过2 亿元。 1 9 9 7 年6 月2 7 日，北京东方化工厂储罐区发生特大爆炸和火灾事故，造成 9 人死亡，3 9 人受伤，直接经济损失达1 1 7 亿元。 1 9 9 8 年1 月6 日，陕西兴化集团有限责任公司发生特别重大爆炸事故，死 亡2 2 人、重伤6 人、轻伤5 2 人、直接经济损失约7 0 0 0 万元。 2 0 0 1 年2 月2 7 日，江苏省盐城市大丰化肥厂因氢气泄漏发生爆炸，造成5 人死亡，2 6 人受伤的重大伤亡事故。 2 0 0 1 年4 月6 日2 1 时1 4 分，陕西省铜川矿务局陈家山煤矿( 以下简称陈家 山煤矿) 四采区皮带下山延伸段发生瓦斯爆炸事故，事故波及四采区轨道下山、 四采区总回风下山及4 1 2 综采放顶煤工作面等区域造成3 8 人死亡，1 6 人受伤， 其中重伤7 人，直接经济损失1 3 6 万元。 2 0 0 3 年1 2 月2 3 日，在我国重庆开县发生天然气井喷事故，由于天然气含 有大量的硫化氢有毒气体，导致了该井周围居民数千人中毒和2 4 3 人死亡。 2 4 年1 月南京市浦口区永宁镇护国化工厂一台正在作业的钢制反应釜发 生大爆炸，一名操作工被当场炸死，另外一名工人在爆炸瞬间被巨大的火球严重 烧伤，另有五六名工人受轻伤，爆炸发生后，化工厂内燃起的浓烟发出一股刺鼻 的气味，影响附近数百名户居民。 2 0 0 4 年1 月浙江蓝天环保高科技股份有限公司哈氟分厂反应釜发生剧毒氢 氟酸泄漏事故，一名员工当场被危险化学品灼伤，送医院急救，其他一些吸入有 毒气体的员工也被送往就近的医院治疗。 3 、计算机应用是安全评价发展的趋势 采用计算机辅助安全评价是国际大趋势，优点显著。近年来，为了适应安全 评价的需要，世界各国开发了包括危险辨识、事故后果模型、事故频率分析、综 合危险定量分析等内容的商用化学安全评价计算机软件包。随着信息处理技术和 事故预防技术的进步，需要新的实用安全评价软件不断进入市场。计算机安全评 价软件可以帮助人们找出导致事故发生的主要原因，认识潜在事故的严重程度， 并确定降低危险的方法j 。 从以上安全评价系统软件的发展概述来看，我国在这个领域的发展几乎还是 一片空白，在我国安全领域建立一支计算机辅助安全的技术队伍和提高该队伍人 员技术素质已是当务之急；目前，过程系统动态仿真技术已成为计算机辅助安全 分析的新手段，并逐渐成为安全评价领域的关键技术，发展前景看好。若不加强 计算机辅助安全评价和建立动态仿真平台科研建设，我们在国际上安全评价的资 格有可能被取消。 4 、当前安全评价应用软件的局限 f ! i 学位论文绪论 尽管国内外已研究开发出几十种安全评价方法和商业化的安全评价软件包， 但由于安全评价不仅涉及自然科学，而且涉及管理学、逻辑学、心理学等社会科 学的相关知识；另外，安全评价指标及其权值的选取与生产技术水平、安全管理 水平、生产者和管理者的素质以及社会和文化背景等因素密切相关，因此，每种 评价方法都有一定的适用范围和限度p “。 目前自动生成安全评价说明、自动生成故障树，都存在不完备性和无效信息 生成及必须设法消除无效信息的问题。 当前的危险评价和诊断方法各有优缺点，尚无一种方法能解决所有的问题， 而且不同方法之间有冲突，多种方法互补和专家系统是较好的出路。 动态仿真平台是一个重要的工具，能提高建模效率、减少重复劳动，标准化、 工程化、可扩展性都好。但仿真平台建成不等于立即解决了计算机辅助安全评价 问题。过程模型建立、仿真案例研究、平台模块库的补充等工作都需要有高技术 素质的人付出巨大的劳动才能得到。 由于安全评价系统软件在重大危险源评价中是一个十分重要的内容，目前我 国这方面的商业软件很少。因此，自行开发一套基于平台的w i n d o w s 综合安全 评价软件有一定的实用价值。软件设计工作旨在己取得的大量研究成果的基础 上，依靠计算机这一现代化科技手段，为重大危险源的辨识、评价和控制等提供 一条行之有效的解决途径。 1 3 论文的主要研究工作 1 、应用数据库技术，建立安全评价的资料库、知识库和事故实例库，可以 使参数的选取更为方便快捷，使评价的过程和结果有类似事故做比较。 2 、编写计算机程序，使计算机自动完成三种重大危险源评价方法、七种后 果评价的评价过程。在评价过程中，对常用评价方法的参数选取的复杂过程都设 计了简单易用、界面良好的参数选定功能，用户能在软件的指导下，轻易的确定 各项评价所需参数，大大简化了安全评价过程，避免了因人为取值偏差、计算错 误等外在因素所导致的安全评价结果的系统偏差。 3 、按照我国重大危险源辨识标准g b l 8 2 1 8 2 0 0 0 重大危险源辨识，实 现计算机自动重大危险源辨识。 4 、采用地理信息系统，使评价对象( 如化工厂) 的数据信息地图化，可以 方便地了解危险源周边的环境和评估事发后对其的影响，实现了评价后果地图信 息的管理。在建厂初期也可以作为厂房安全设计的依据。 5 、应用面向对象编程开发技术、数据库技术、软件工程理论和方法和人工 智能模拟等技术，基本完整研制开发出一套“火灾、爆炸、有毒重大危险源评价 软件”。能对项目( 工程) 中潜在的火灾、爆炸、毒物泄漏、扩散等灾害事故后 果进行定量化的安全评估，在危险品专项评价、企业自身安全现状评估、罐区危 险性评估等领域得到广泛应用。 岫j j 学位论义危险计价h 算软件总体吐计 第二章危险评价计算软件总体设计 2 1 系统开发的技术背景 随着计算机应用的飞速发展及危险评价模型的曰益成熟，两者的结合已是安 全评价领域发展的趋势。本系统利用了计算机强大的数据管理分析功能和v b 数 值计算能力，使软件能自动完成危险辨识、危险评价计算、危险后果分析的整个 过程。利用m a p i n f o ，从而将评价资料地图和评价数据库完美地结合在一起，因 为m a p i n f 0 具有自己独立的编译环境和非常灵活的二次开发方式，不但支持利用 d e l p h i ，v b ，v c ，p o w e r b u i l d e r 等多种可视语言进行二次开发的函数接口，还 具有强大的数据库兼容性，可与o r a c l e ，i n f o m i x ，i n g r e s s ，a c c e s s ，d b 2 等多 种大型数据库进行数据通信和数据交换 ”。 2 2 软件开发的模型 近年来软件开发模型已提出瀑布模型、原型模型、螺旋模型、第四代技术模 型和构件组件等，但是，这些可选开发模式仍被限制在整个项目开发按定义所确 定的阶段性的系统开发方向上。混合模型把几种模型组合在一起，它允许一个项 目沿着最有效的路径发展。本系统选用此模型是基于以下两个原因【3 4 】： 1 、在瀑布模型、原型模型等模型中，开发模式十分严谨，但实际上被开发 的项目几乎不可能按上述过程一步一步地进行，这于一个项目的开发取决于众多 因素，例如，应用领域、规模、可重用控件的大小和多少、实现环境等。混和模 型是能够适应不同的项目和不同情况的需要而提出的一种灵活多样的动态的方 法，参阅图2 1 。 2 、在混合模型中，有多种开发模式。它提供了一种适用于各种具体系统、 环境和结构的灵活结构。而且混合模型的分析、综合、运行和废弃四台个阶段的 重叠为设计提出了进行的路线的选择。 2 3 系统设计的原则 1 、界面友好原则 用户界面( u s e r i m e r f a c e ) 又称人机界面( m a n c o m p u t e r i n t e r f a c e ) 是用户 与计算机之间联系的中间媒介，是系统开发人员对用户需求理解程度的具体体 现，也是应用程序中用户能见到的系统运行部分。用户界面的质量涉及到软件系 统性能能否充分发挥，用户能否高效工作。本软件系统在设计用户界面时体现下 列原则【3 5 。7 】： 简单性：系统所有菜单和对话框提示信息均采用中文方式，使屏幕显示 的信息容易理解；同时，尽量降低环境的复杂性，使用户的学习过程尽量缩短。 容忍误操作：系统尽量容忍用户操作上的失误，允许重操作，以使用户 有改正误操作的机会。 报告错误信息：因用户对系统不了解而产生误操作，并导致程序执行错 误，如参数输入错误或操作过程先后顺序错误等，系统能作出错误报告，并能给 予用户指导性的提示。 多环境帮助：无论是在系统界面上，还是在系统对话框上，用户都能联 机随时调用帮助系统，给用户以方便的帮助。 岫l 学位论文 危险计价计算软佴总体改计 2 、先进性的原则 开发采用了目前计算机软件领域最主流的开发技术，使得产品在稳定性、运 行速度等方面具有良好的性能。本软件系统选用面向对象的可视化编程语言 s u a lb a s i c6 0 ，利用a c c e s s 实现数据库的管理，地理信息管理采用m 印i n f 0 7 o ， 图形处理选用m a p x 4 5 开发工具实现与v b 的无缝连结，保证了系统的先进性 【3 9 一圳。 图2 1 软件开发的混合模型图 2 4 软件需求分析 软件需求分析是软件生存周期中重要的一步，也是最关键的一步。只有通过 软件需求分析，才能把软件功能和性能的总体概念描述为具体的软件需求规格说 明，进而建立软件开发的基础d ”。 1 、用户分析 考虑目前国内诸多安全评价机构或单位的工作现状，本软件的用户主要是进 行安全评价工作的技术人员，他们一方面具有相应的专业理论知识，另一方面具 有一定的工程实践经验。也适用于各单位的安全管理人员，不需要具有很强的专 自动形式化和帕模型 坝j 。学位论义 危险计价| 十算揿件总体嫂汁 业技术。本软件可以为用户在安全评价技术和过程上给以支持，在评价分析和安 全决策上给以帮助，提高评价结果的科学性和可靠程度，使工程技术人员从繁杂 的安全评价日常事务中解脱出来，提高安全评价的工作效率。 2 、硬件环境分析 随着计算机技术的发展与普及，目前各部门企业都基本配备了大量的计算机 及各种外部设备，各部门的设备及技术水平均能满足一般应用软件的运行需求， 因此，本系统开发成功后具有广泛应用前景，具有推广应用的客观条件。 3 、数据需求分析 任何一个软件系统在本质上都是信息处理系统，系统必须处理的信息和系统 应该产生的信息在很大的程度上决定了系统的面貌，对软件设计有深远的影响。 下面采用美国m m 公司发展完善起来的i p o 图形工具来描绘输入数据、对数据 的处理和输出数据的关系。如图2 2 。 输入处理 输出 图2 2 数据输入、处理和输出关系图 2 5 系统的概要设计 1 、数据库设计、文件结构的设计 本软件用数据库来存储安全评价的原始数据和评价结果，采用动态数据库技 术，把各种安全评价中生成的有用数据也存储在数据库中，不同类的数据以数据 表的形式来储存，同类的数据以数据表中记录的形式来储存，不同的数据表有不 同的数据结构。由于安全评价系统的数据库相对较多，不同的评价方法，数据的 资料选取和评价的结果数据不大一样，所以数据之间的关系、结构和流向十分重 要。在设计安全评价软件的数据库时，采用了m i c r o s o f ta c c e s s 来组织数据。由 于评价过程占所需的资料比较多，评价方法不同，所需的基础数据和评价的结果 也不大一样，所以在设计数据库时，按评价方法的不同，采用了各自相对独立的 数据表，评价中调用不同的数据表。由于考虑到同一个评价单元，有时采用的评 价方法不一定是固定的，有时会采用一种以上的评价方法，所以在设计数据表的 时候按评价单元划分，采用统一的编号，方便了数据的查询。 在设计与开发数据库时，遵循面向用户的原则，尽量保证操作简便、实用和 易于维护。数据库功能与特点如下：能够方便地实现对数据库中数据的全屏幕多 记录显示、修改，记录的添加、删除、条件查询，数据报表输出，文件转换及备 份等操作；能够对安全评价数据进行处理分析，将数据处理结果送入相应的数据 坝：譬l j i 奄殳危险评价计算软件总体敬| 十 库中：能够通过地图管理系统，从数据库调入相应的数据进行计算机模拟分析、 在地图上模拟火灾、爆炸的伤害区域和毒物的扩散范围。数据库的保密性强，设 有进入打开数据库的密匙，以便数据库破坏；数据库具有良好的用户界面，所有 的操作均可由菜单选择来完成，用户能够很方便地使用；数据库中还设有操作热 键提示行，便于熟练用户的热键操作；充分采用窗口操作技术和菜单设计技术， 使系统层次清晰；此外，系统还支持鼠标操作。系统开发注重通用性、开放性要 求、使得系统易于扩展和移植。 2 、软件结构设计 软件功能设计 该软件的总体是按功能模块的思想来设计的，这样做便于调试和功能的 扩充，使小型程序的维护变得简单，高效。火灾、爆炸、有毒危险评价计算实 用软件以危险辨识、危险评价、危险控制为目标，具有安全评价、危险评估、基 础信息查询与估算、计算机模拟等功能。软件包括指数法计算方法( 道化学法、 蒙德法和我国火灾爆炸有毒重大危险源评价法) ，对有毒品在全天候下的扩散区 域的估算与模拟，常见火灾爆炸形式影响范围及后果的评估与模拟。经济损失的 计算、安全参数的估算与基础信息查询( 化学品数据库，法规数据库) ，满足安 全工作者的日常需求。 软件模块设计 根据软件的功能，适当的划分为几个模块进行设计。由于本软件各个功能之 间相对独立，所以可以把一个功能相对看作一个模块进行设计。现将本软件的主 要模块描述如下 4 2 “j ： a 评价方法模块 本模块包括道化学法( 第7 版) 、蒙德法和我国火灾、爆炸、有毒指数评价 法三种评价方法的子模块，评价过程中调用数据库中的基础数据和资料，按不同 的评价方法，将评价的结果采用数值和图形的方式表示出来，并存入数据库。在 道化学法中可以自动计算出物质系数、火灾爆炸指数、暴露半径、暴露区财产价 值、危害系数、基本最大可能财产损失、安全补偿系数、实际最大可能财产损失、 最大可能停工天数和停产损失。在蒙德法中可以计算出物质系数、d o w i c i 全 体指标、火灾负荷、单元毒性指标、主毒性事故指标、爆炸指标、气体爆炸指标、 全体危险性评分、补偿系数和安全补偿后的各项指标值。我国火灾、爆炸、有毒 指数评价法可以得出事故严重度评价值、工艺、设备、容器、建筑结构抵消因子、 人员素质抵消因子、安全管理抵消因子、固有危险性、现实危险性、重大危险源 级别和单元危险控制程度级别。 b 后果评估模块 本模块通过对大量火灾爆炸毒物泄漏事故的分析，归纳出了基本事故形态， 提出了事故模型。依据国内外的有关规范、标准和一些成功的经验，对现有的模 型进行筛选和性能分析，确定了凝聚相含能材料爆炸、蒸气云爆炸、池火灾、沸 腾液体扩展为蒸气爆炸( b l e v e ) 、固体火灾、室内火灾、毒物泄漏扩散与伤害 七个事故模型子模块。整体构成了危险后果评估系统。 i 凝聚相爆炸事故模拟分析子模块 此模块能够对t n t 、硝化甘油等物质导致的凝聚相爆炸灾害事故进行定量 模拟评价，能够模拟计算出凝聚相爆炸灾害的爆炸总能量、爆炸当量半径、建筑 破坏半径、伤害半径和人数( 死亡、重伤、轻伤) 、财产损失半径和价值等指标 值。 9 坝l + 学位论文 i i 蒸汽云爆炸事故模拟分析子模块 此模块能够对可燃液体泄漏导致的蒸气云爆炸灾害事故进行定量模拟评价， 能够模拟计算出蒸气云爆炸的的火球半径、爆炸破坏半径、爆炸总能量、伤害半 径( 死亡半径、重伤半径、轻伤半径) 、财产损失半径等指标值 i i i 沸腾液体爆炸事故模拟评价系统 此模块能够对可燃液体泄漏导致的沸腾液体扩展蒸气爆炸灾害事故进行定 量模拟评价，能够模拟计算出沸腾液体扩展蒸气爆炸灾害的火球半径、爆炸破坏 半径、热辐射剂量、伤害半径( 死亡半径、重伤半径、轻伤半径) 、财产损失半 径等指标值。系统能够自动生成沸腾液体扩展蒸气爆炸灾害后果及严重度模拟评 价结果报表和沸腾液体扩展蒸气爆炸产生的热辐射剂量在空间的分布曲线及爆 炸灾害影响范围图。 i v 池火灾灾害事故模拟分析予模块 此子模块能够对可燃液体泄漏导致的池火灾灾害事故进行定量模拟评价，能 够模拟计算出池火灾的火焰高度、火灾持续时间、热辐射通量、伤害半径和人数 ( 死亡、重伤、轻伤) 、财产损失半径和价值等指标值。 v 固体火灾事故模拟分析子模块 该子模块适用于固体点火源的火灾事故模拟分析，可以计算出热通量与至火 源距离之间的关系，由此可以划出死亡、重伤、轻伤的半径。 v i 室内火灾事故模拟分析子模块 该子模块主要是通过计算室内人员的疏散时间来确定人员的伤亡。还可以估 计财产损失。 v i i 毒物泄漏扩散与伤害分析模型 该子模块是根据毒物泄漏的不同方式，确定出毒物在大气中的释放量，结合 毒物的致死浓度，划出人员的伤害区域。 数据库管理模块模拟分析子模块 这个模块主要完成以下三大功能： a 评价资料的输入、编辑与查询；评价结果数据的贮存、查询与调用。 b 化学品或危险品的基础数据查询，用于满足指数法和风险评估计算的需 要，包括化学品或危险品的安全技术说明书、安全标签的管理以及基本的安全法 规标准查询。 c 提供了事故案例管理模块，可供用户不断完善补充，可进行检索、查询 并可打印。 重大危险源辨识 此系统包括两个子模块：生产场所重大危险源辨识和贮存区重大危险源辨识 子模块，对单品种危险物质或多品种危险物质同时进行辨识，使用方便快捷。 地图信息管理模块 采用了标准地理信息平台( m a p i n f o ) 技术，将地理信息( 地图) 和属性( 如 危险物品数据) 有机结合起来，实现了地图信息化管理，为危险评估提供工作平 台。 在线帮助模块 能随时调用在线( o n - 1 i n eh e l p ) 帮助系统，提供用户以方便的帮助。 3 、输入输出设计 作为交互式界面的应用软件，软件的输入输出设计是决定软件是否友好的关 键。由于本软件采用了m d i 编程技术，界面十分友好，便于同用户进行信息交 坝l j 学位论义 危险评价计算软件总体漩计 流。数据输入有如下两中方法：在软件运行前把原始数据输入到数据库或通过对 话框在程序运行中输入数据。数据输出有以下三种方式：软件运行后把结果自动 存入数据库；直接在窗体上以数字和图像的形式显示；输出图形和报表到打印机。 4 、系统结构图 根据以上分析，下面图示介绍研制火灾、爆炸、有毒评价计算软件的总体构 成。如图2 3 。本软件的名称定为f i r e e x p l o s i o n p o i s o n m s k a s s e s s m e n t s v s t e m ， 简称为f e p r a s 。 2 6 系统的支持环境 系统的软件配置： a 操作系统及平台：m s 谢n d o w s9 x 以上。 b 数据库：a c c e s s2 0 0 0 或s o ls e n ，e r 2 0 0 0 。 c g i s 软件：m 即i n f 0 4 1 以上：m a p x 4 5 以上。 系统的硬件配置： a 主机：5 8 6 1 6 6 m h z 以上微机。 b 内存：1 6 m 以上( 推荐3 2 m ) 。 c 硬盘容量：大于4 0 0 m b 。 f e p r a s 数据库管理il 评价方法 ii 后果评价 il 危险辨识ll 地理管理 数 据 库 建 j 业 修 改 库 结 构 数 据 库 维 护 数 据 操 作 数 据 库 操 作 选 用 方 法 评 价 计 算 结 果 输 出 选 用 后 果 评 价 计 算 数 据 库 查 询 统 计 分 析 数 据 更 新 数 据 输 入 数 据 输 出 结 果 输 出 输 入 数 据 终端 显示 磁盘 打印 机 图2 3f e p r a s 软件的总体构成图 结 果 输 出 图 形 绘 制 结 果 输 出 图像， 表格， 文本 安全：价披术分析0f e p r a s 软件0 【片j 的t 价方法 第三章安全评价技术分析与f e p r a s 软件引用的评价方法 3 1 安全评价概述 1 、安全评价基本知识 安全评价是安全系统工程的重要内容之一，它应用安全系统工程的原理和方 法，对系统存在的危险进行综合评价和预测，并根据其形成的事故风险大小，采 取相应的安全措施，以达到系统安全的过程。风险值的大小等于事故发生的频率 与发生事故所引起的后果严重程度的乘积。安全评价的目的是寻求最低事故率、 最少损失和最优的安全投资效益。 安全评价分类有多种形式，按评价对象的阶段不同可分为安全预评价、安全 验收评价、安全现状综合评价和专项安全评价。按评价量化程度不同可分为定性 评价和定量评价。 安全评价是政策性很强的一项工作，必须依据我国现有的法律、法规和技术 标准，以保障被评价项目的安全运行，保障劳动者在劳动过程中的安全与健康。 安全评价工作依据的主要法规有：中华人民共和国安全生产法、建设项目( 工 程) 劳动安全卫生预评价管理办法、关于建设项目( 工程) 劳动安全卫生预评 价单位进行资格认可的通知、建设项目( 工程) 劳动安全卫生预评价单位资格 认可与管理规则、建设项目( 工程) 劳动安全卫生预评价导则、关于加强安 全评价机构管理的意见等。 2 、安全评价的一般程序 安全评价一般包括如下几个步骤1 4 6 】： 资料收集：明确评价的对象和范围，收集国内外相关法规和标准，了解同 类设备、设施或工艺的生产和事故情况，评价对象的地理、气象条件及社会环境 状况等。 危险危害因素辨识与分析：根据所评价的设备、设施或场所的地理、气象 条件、工程建设方案，工艺流程、装置布置、主要设备和仪表、原材料、中间体、 产品的理化性质等辨识和分析可能发生的事故类型、事故发生的原因和机制。 评价过程：在上述危险分析的基础上，划分评价单元，根据评价目的和评 价对象的复杂程度选择具体的一种或多种评价方法。对事故发生的可能性和严重 程度进行定性或定量评价，在此基础上进行危险分级，以确定管理的重点。 提出降低或控制危险的安全对策措施：根据评价和分级结果，高于标准值 的危险必须采取工程技术或组织管理措施，降低或控制危险。低于标准值的危险 属于可接受或允许的危险，应建立监测措施，防止生产条件变更导致危险值增加， 对不可排除的危险要采取防范措施。 风险评价的一般程序如图3 1 所示： 3 2 安全评价方法简介 3 2 1 定性评价方法 安全检查表( s a f c t yc h e c kl i s t ) 、预先危险分析( p r e l i m i n a r yh a z a r d a n a l y s i s ) 、故障类型和影响分析( f a i l u r e m o d ee 虢c t s a n a l y s i s ) 、危险可操作性研 究( h a z a r da 1 1 do p e r a b i l 蚵s t u d y ) 都属于定性评价方法。 图3 1 风险评价的一般程序 预先危险性分析( p r e l i m i n a r yh a z a r da n a l y s i s ，p n ) 主要用于对危险物质和 装置的主要工艺区域等进行分析，常常用于项目装置等在开发初期阶段分析物 料、装置、工艺过程以及能量失控时可能出现的危险性类别、条件及可能造成的 后果，作宏观的概略分析。 故障类型和影响分