爆炸應急演練模擬系統及模擬方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種爆炸應急演練模擬系統及模擬方法。
【背景技術】
[0002]全世界各大產油國幾乎都含有H2S氣藏，含硫化氫氣井的開采是具有高度危險性的作業，在含硫氣井開采過程中，井噴事故的發生層出不窮。不管是國內還是國外公眾利益也在油氣開發生產過程中需要得到充分保護。因此在保證人員安全的前提條件下盡可能的模擬真實爆炸事故的產生、處置、及后續工作安排過程是至關重要的。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種爆炸應急演練模擬系統及模擬方法。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:爆炸應急演練模擬系統，它包括主控計算機、PLC控制柜、環境模擬裝置、人員定位裝置和井控設備監控裝置，所述的主控計算機的開關量輸出點和模擬量輸出點均與PLC控制柜連接，PLC控制柜的輸出端與環境模擬裝置連接；主控計算機接收來自井控設備監控裝置的操作狀態信號；所述的人員定位裝置包括多個有源電子標簽、多個傳感器、網絡交換機；所述的有源電子標簽設置于應急演練人員身上，所述的傳感器的信號覆蓋整個監控區域，所述的主控計算機為導入整個監控區域多維地圖的主控計算機，所述的主控計算機為導入多個傳感器的位置數據、仰角數據和偏角數據的主控計算機；所述的傳感器的接收端接收來自有源電子標簽發送的信號并對其進行解碼，所述的傳感器的發送端將解碼得到的數據通過網絡交換機發送至主控計算機，主控計算機將得到的數據進行擬合并給出判定結果。
[0005]所述的解碼得到的數據包括有源電子標簽的二維角度，包括方位角和仰角。
[0006]所述的環境模擬裝置包括大功率煙霧機，所述的大功率煙霧機包括與PLC控制柜連接的開關量輸入接口和模擬量輸入接口、油泵、加熱裝置、煙油、指示燈、電源和煙油噴嘴，所述的加熱裝置包括加熱芯；大功率煙霧機通過PLC控制柜接收來自主控計算機的開關量輸入和模擬量輸入；當電源接通并且接受到主控計算機的信號控制，油泵工作，煙油被抽到加熱裝置中，然后加熱芯開始加熱，當加熱芯達到煙油霧化所需溫度時，指示燈亮，煙油通過噴嘴噴射出來。
[0007]所述的環境模擬裝置包括電子鞭炮，所述的電子鞭炮通過PLC控制柜接收來自主控計算機的信號控制；所述的電子鞭炮為能夠模擬爆炸聲音的電子鞭炮，所述的電子鞭炮為隨著響聲發出閃光的電子鞭炮。
[0008]所述的井控設備監控裝置包括監控井控設備操作狀態的傳感器，所述的操作狀態包括打開、關閉和半開；當井控設備的操作狀態發生變化，井控設備監控裝置將變化的操作狀態發送至主控計算機。
[0009]所述的井控設備監控裝置包括設置于閘閥上的直滑電位器；應急演練人員開關閘閥時，直滑電位器反饋電信號，向主控計算機反饋長行程連續信號。
[0010]爆炸應急演練模擬系統包括一個數據服務器，所述的數據服務器用于存儲主控計算機、PLC控制柜、環境模擬裝置、人員定位裝置和井控設備監控裝置的數據。
[0011]所述的多個傳感器包括一個主傳感器和至少一個從傳感器，所述的從傳感器的時間同步接口通過時間同步線與主傳感器的時間同步接口連接，所述的從傳感器的以太網數據傳送接口和主傳感器的以太網數據傳送接口均通過網線連接至網絡交換機；所述的傳感器的發送端還將時間差數據通過網絡交換機發送至主控計算機；所述的傳感器處于絕對水平位置；
所述的多個傳感器的位置數據為包括以其中一臺傳感器為坐標原點、確定一個橫向方向為X軸、面向橫向方向的為Y軸、垂直于水平面方向為Z軸的所建立的坐標系，以及所有傳感器在所述坐標系所處的坐標。
[0012]所述的人員定位裝置還包括一個DHCP服務器，所述的DHCP服務器用于給傳感器動態分配IP地址，并且分配和主控計算機相同的子網和子網掩碼，所述的DHCP服務器與網絡交換機連接。
[0013]所述的有源電子標簽為發送超寬帶無線電脈沖的有源電子標簽；所述的有源電子標簽包括用于識別的LED燈、用于激活標簽的震動傳感器和用于觸發事件的按鈕；所述的傳感器為高精度超寬帶傳感器，所述的傳感器包括一組天線陣列和一個超寬帶無線接收器；所述的傳感器與網絡交換機之間通過超5類網線連接。
[0014]爆炸應急演練模擬方法，它包括爆炸前模擬步驟和爆炸后模擬步驟，所述的爆炸前模擬步驟包括以下子步驟:
511:主控計算機通過PLC控制器控制大功率煙霧機制造煙霧，實現煙霧效果，模擬爆炸前的事故現場；
512:應急演練人員發現煙霧后，關斷相應開關；
513:開關上的傳感器對開關的操作狀態進行監視，在發生改變后，將改變狀態發送至主控計算機；
S14:主控計算機將數據存入至數據服務器中，并對數據進行分析，判斷應急演練人員對井控設備的操作是否正確；
所述的爆炸后模擬步驟包括以下子步驟:
521:主控計算機通過PLC控制器控制電子鞭炮模擬爆炸聲，隨著響聲發出閃光，實現聲光效果，模擬爆炸現場；
522:應急演練人員聽到爆炸或者看到閃光后，進行逃生；
S23:傳感器組接收設置于應急演練人員身上的有源電子標簽發出的信號，并將信號發送至主控計算機；
524:主控計算機對數據進行擬合，包括以下子步驟:
5241:整體匹配:首先提取兩條路徑的特征點，獲取路徑的整體信息，利用特征點之間的距離矩陣進行匹配，確定候選的匹配區域；
5242:局部匹配:然后通過比較曲線段的曲率進行精確匹配；
5243:轉換:最后根據匹配的對應點集計算變換矩陣；
525:主控計算機將數據存入數據服務器，并對數據進行分析，判斷應急演練人員逃生路線是否正確。
[0015]本發明的有益效果是:(1)本發明通過煙機及電子鞭炮產生模擬爆炸效果，利用井控設備傳感器采集及主控計算機監控系統和超寬帶室外人員定位技術可以準確的記錄學員的逃生情況及現場處置情況，根據現場情況實時調整煙霧大小及爆炸狀態，從而完成整個應急演練；(2)本發明在應急演練人員身上安裝有源電子標簽，通過傳感器對有源電子標簽進行定位之后，將數據上傳至主控計算機機進行擬合，實現定位及跟蹤；(3)采用主傳感器與從傳感器配合使用的蜂窩系統，一個小的單元由幾個協同工作的傳感器組成，大的區域由多個類似的小單元構成，數千個傳感器可集成到系統中用于監控廣闊的區域中存在的成千上萬個標簽，并且傳感器可通過不同的方式連接到一起，滿足設備成本及定位精度；(4)當傳感器連接到POE交換機后，大多數POE交換機支持軟開關功能，這對管理傳感器供電來講將會很方便，對于供電不是很方便的環境如倉庫屋頂就可以采用POE交換機供電，工程部署將會很方便；(5)主從傳感器結構相同，使得在購買的時候更加方便；(6)采用激光測距儀測量坐標位置，更加快速精確；(7)采用超寬頻的標簽和傳感器，而使用超寬頻可以從反射信號中識別出直接的路徑信號，使得精確的定位脈沖變得簡單；(8)通過對煙機和電子鞭炮的改造，實現通過主控計算機對其進行控制，安全并且高效，實現整個爆炸眼簾的作業流程聯動；(9)通過大功率煙霧機實現煙霧效果，模擬爆炸前的事故現場，學員發現煙霧后應關斷相應開關，進行應急處置；同時通過電子鞭炮模擬爆炸背景音，通過該項目訓練，可以使受訓學員掌握井場爆炸后的滅火方法，逃生方法等應急處置流程。
【附圖說明】
[0016]圖1為傳統方法中大功率煙霧機結構模塊圖；
圖2為本發明結構示意圖；
圖3為人員定位裝置模塊圖；
圖4為爆炸前模擬步驟流程圖；
圖5為爆炸后模擬步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖進一步詳細描述本發明的技術方案:
本實施例應用于室外鉆井應急演練現場，分別在鉆井平臺和防噴管線兩個爆炸點。
[0018]如圖2所示，爆炸應急演練模擬系統，它包括主控計算機