基于STAMP的社区燃气管...疏散过程中安全隐患识别方法_胡瑾秋.pdf

引用格式：胡瑾秋，侯亦纯，董绍华，等基于 的社区燃气管道事故应急疏散过程中安全隐患识别方法安全与环境工程，（）：，y y y d ，（）：基于 的社区燃气管道事故应急疏散过程中安全隐患识别方法胡瑾秋，侯亦纯，董绍华，石建成，（中国石油大学（北京）安全与海洋工程学院，北京 ；油气生产安全与应急技术应急管理部重点实验室，北京 ）摘要：燃气作为一种高效能源已得到迅速普及，燃气管网敷设走进千家万户，但社区燃气管道事故时有发生，给人民的生命和财产造成危害。为对社区燃气管道事故发生后应急疏散过程中存在的安全隐患进行识别，通过对社区燃气管道事故应急疏散过程进行分析，提出一种基于系统理论事故模型及过程（）方法的社区燃气管道事故应急疏散过程中安全隐患的识别方法，该方法按照明确社区燃气管道事故应急疏散过程及影响因素、分析系统事故安全性、识别系统安全约束、确定安全控制结构、识别潜在控制缺陷和安全隐患个步骤识别社区燃气管道事故应急疏散过程中的安全隐患，并通过对北京市不同类型的社区和历史事故案例的调研，利用该方法对不同类型社区燃气管道事故应急疏散过程中存在的安全隐患进行了识别。结果表明：老旧社区安全隐患主要与设施不齐全、装置老旧、居民年龄偏高有关；新型商品住宅区安全隐患主要为高层疏散困难、人口密度偏大；历史事故案例中社区燃气管道事故应急疏散过程的安全隐患主要为爆炸产生的冲击波严重、事故发生时间正值假期清晨人口密度偏大。关键词：方法；社区燃气管道事故；应急疏散；安全隐患识别中图分类号：；文章编号：（）收稿日期：开放科学（资源服务）标识码（）：基金项目：国家自然科学基金项目（）作者简介：胡瑾秋（），女，博士，教授，博士生导师，主要从事油气生产复杂系统安全预警技术、油气装备监测预警大数据科学与工程方面的研究。：o o o o o o ，（.y d ，y （），；.y y d d y d y y，y y ，）：y，y ，y ，y y y y y y y ，y （）y y y y y y y y y y ，y y y ，y y y ，y ，y y第 卷第期 年月安 全 与 环 境 工 程 y ，y y ，y y y y y y ，y y y y ，y y y y ，y y y o ：；y ；y ；y 随着我国燃气管网的不断发展，燃气管道网铺设长度呈快速增长趋势，燃气管道渐渐从工业用管道向民用管道发展。社区燃气管道与群众生活息息相关，一旦发生燃气管道泄漏、火灾、爆炸事故，将严重威胁人民群众的生命安全，并造成财产损失和环境破坏。如：年月 日，北京海淀区某小区进行施工作业时，挖断燃气管道使燃气泄漏，引发了燃气爆炸事故，致使人死亡，人受伤；年 月 日，北京朝阳区某小区门口，天然气管道突发泄漏引发了严重的火灾。社区燃气管道发生事故时，及时疏散对减少人员伤亡和财产损失具有重要意义。而事故应急疏散过程中存在的安全隐患不容忽视，如：人员安全意识淡薄，在消防通道上堆放杂物；社区老旧，疏散设施破败；物业管理不到位，未进行有效的安全宣传；等等。因此，对社区燃气管道事故应急疏散过程中存在的安全隐患进行识别研究，对提高应急疏散效率、保障人民生命和财产安全意义重大。国外早期安全隐患识别主要集中在化工生产行业，安全隐患识别和重大危险源辨识是开展生产工作的前提。随着建筑行业发展，事故数量不断上升，安全隐患识别开始应用于建筑行业，通过对建筑施工项目现场周边环境、作业流程等情况进行调研，发现安全隐患识别流程标准化的重要性，并将安全隐患识别与安全评价结合。国外早期安全隐患识别过程繁琐，耗费大量的人力物力，但随着计算机技术的发展，国外研究人员将各种算法应用于各个行业的安全隐患识别过程。如：运用机器学习算法对工作中事故发生数据进行采集，可以发现施工现场安全管理的薄弱项；运用眼动仪技术可分析人因因素对安全隐患识别的影响。我国对安全问题十分重视，国务院及相关安全管理部门颁布了 关于在重点行业和领域开展安全生产隐患排查治理专项行动的通知 和 安全生产事故隐患排查治理暂行规定，对各行各业安全隐患识别排查提出了较高的要求。我国早期安全隐患识别主要依靠人工进行，这种方法费时费力，且需要工作人员具备丰富的工作经验，而随着航空航天技术及计算机技术的不断发展，安全隐患识别在地质、燃气、建筑等行业逐渐成熟。已有学者将雷达、卫星影像图像应用于滑坡事故隐患识别，探究周边坡地变形规律，发现事故隐患。此外，也有学者对影响安全隐患识别效果的因素展开研究，发现情绪调节、脑部活动 可作为中介因素对安全隐患识别效绩产生影响。目前将计算机技术应用于安全隐患识别的方法主要用于化工生产、建筑施工等事故频发场合，而事故应急疏散过程中安全隐患识别主要依赖于人力，需要工作人员丰富的现场经验，安全隐患识别效果很大程度上依赖于个人专业性以及对系统的熟悉程度，最终得到的结果缺乏系统性。针对该不足，本文采用系统理论事故模型及过程（y ，）方法进行安全性分析及安全隐患识别。模型由 在 年提出，主要基于系统理论和系统思想提出的一种事故系统性分析模型，国外学者已将 模型广泛应用于航天航空 、导弹防御、铁路交通运输 等复杂系统的安全分析。此外，我国学者也将 模型广泛应用于航天航空、铁路交通运输 和石油储运 等复杂系统，对各领域安全要素及历史事故进行安全分析。以往的研究均未对社区燃气管道事故应急疏散过程中存在的安全隐患进行系统性分析与识别。因此，本文利用 方法分析了社区燃气管道事故应急疏散过程，并对其安全隐患进行了系统识别。模型 模型由安全约束、分层安全控制结构和过程模型三个基本要素构成。在 理论中将约束作为最基本的概念，安全约束可理解为恰当的控制，系统危险源自安全第期胡瑾秋等：基于 的社区燃气管道事故应急疏散过程中安全隐患识别方法约束没有被有效地执行。在复杂系统中，各组件之间存在交互，对组件之间的交互施加安全约束是保证系统安全运行的条件。在系统理论中，系统被视为一种分层结构，每层给其下层施加约束，即高层可以通过约束控制低层的行为，这就是分层安全控制结构。高层控制器一层一层对底层控制器施加控制行为，从而达到对底层控制器的安全约束，而底层控制器向高层控制器提供反馈。过程模型是控制过程的核心，每层控制结构的控制器都包含过程模型和必要的控制算法，控制算法为高层控制器对底层控制器的控制模型，安全约束、执行行为、反馈行为、控制算法为过程模型的个前提条件。如图所示，安全控制回路由控制器、执行器、控制过程和传感器构成，控制器接受外部信息输入通过执行器实施控制过程，控制过程通过传感器向控制器反馈控制执行情况，控制器可从反馈变量中得到系统的状态信息，进一步影响控制变量，与此同时控制过程还接受其他控制器的控制和外部干扰。此外，图中还列举出控制过程中存在缺陷或不存在的交互关系，异常的交互功能可存在于控制回路中每一部分，包括控制信息输入异常、控制器不恰当的控制措施、执行器操作异常、控制过程实施及反馈异常、传感器运行异常。控制器1控制输入或外部信息错误或缺失控控制算法存在缺陷组件失效 不恰当的运行 不恰当的运行制过程模型不一致、不完整或不正确不恰当、无效或丢失的控制行为执行器控制器2控制延误控制过程过程输入错误或缺失冲突控制行为传感器反馈不正确、延时或丢失反馈不正确、延时或丢失过程输出导致系统风险无法识别或超出界限的干扰图安全控制回路 y 分析过程包括以下个步骤：（）识别系统安全约束：辨识系统存在的风险隐患，针对这些风险隐患分析系统的安全需求，找出实现这些安全需求需要的安全约束，包括高层对低层的控制及低层对高层的反馈。（）确定安全控制结构：根据识别的安全约束将各组件之间的控制关系、反馈关系整合，反复调整改进，直到得到的安全控制结构包含所有的安全约束。（）识别潜在控制缺陷：将控制缺陷分为不恰当的控制行为、未实施控制行为、过早或过晚发出控制命令、控制过早停止或实施时间过长种。（）评估系统安全状态：根据识别出的控制缺陷对系统安全状态进行评估，评估结果可用于对系统设计、管理等多方面进行改进，以提高系统的安全性。社区燃气管道事故应急疏散过程 分析步骤 对 社 区 燃 气 管 道 事 故 应 急 疏 散 过 程 进 行 分析，将应急疏散过程系统化，识别应急疏散过程中存在的安全隐患，具体步骤如下：步骤：明确社区燃气管道事故应急疏散过程及影响因素。社区燃气管道发生事故时人员的疏散，包括从楼内向楼外的疏散和从楼外向社区外的疏散，两个疏散过程涉及到的主要设备、影响因素不同。如对于楼内向楼外的疏散，疏散楼梯、疏散电梯等是接触到的主要设备，其可靠度对人员疏散效率的影响较大；而对于从楼外向社区外的疏散，天气、能见度、人员管理等是对人员疏散效率影响较大的因素。保证应急疏散过程安全涉及到的因素繁多，可将其分为社区基本情况、设备因素、管理因素、个体因素、客观因素和事故特征，见表。但由于每个社区硬件配置、地理位置不同，涉及到的影响因素也存在差异。步骤：分析系统事故安全性。社区燃气管道事故疏散过程可能发生的事故有：燃气管道泄漏、火灾、爆炸直接引起的人员中毒、伤亡；应急疏散过程中的人员踩踏、人员摔伤；疏散不及时导致的二次伤害以及居民财产损失、不良社会舆论；具备电梯的社区还有可能发生电梯因故障无法打开、电梯坠落导致人员伤亡。因此，有必要识别应急疏散过程中可能导致事故发生的危险因素。但造成这些事故的因素比较复杂，如疏散楼梯破损、人口密度大、人员慌张等可能会造成人员踩踏事故，而导致疏散效率低的因素有人员身体素质不佳、灯光照明不充足、安全出口数量不够、杂物堆积等，这些风险隐患都有可能导致应急疏散过程中事故的发生。步骤：识别系统安全约束。根据辨识出的导致应急疏散过程中事故发生的危险因素，可建立相应的安全约束对这些风险隐患进行控制。如：应急疏散过程中人员踩踏事故的安全约束为疏散楼梯、个体心理因素、人口密度，通过建立约束条件对以上因素进行控制；社区建成年份较早导致疏散楼梯破损，居委会可通过日常检修对疏散楼梯、应急照明灯安全与环境工程 ：第 卷等设施进行维护；个体心理因素对疏散行为起重要作用，其受居委会日常安全宣传、疏散演练等管理因素的影响，也受疏散过程的影响，若整体疏散行为混乱易造成人员恐慌。此外，人员向居委会反馈疏散演练效果可帮助其改进管理。综上，可得到社区燃气管道事故应急疏散过程的安全约束如表所示，表中相关标准的确定来表社区燃气管道事故应急疏散过程的安全约束 y y y 影响因素安全约束社区建成年份近十年建成的社区配置齐全、设施故障率低居民楼层高高层疏散危险性大，居民楼层数低有利于疏散社区基本情况社区户型社区户型简单，小户型居住人口少、人口密度低建筑性质为单纯的住宅建筑，不包含商业服务网点和从事餐饮类的商业建筑社区地理位置社区位于交通发达、堵塞少的地带疏散楼梯疏散楼梯宽度，楼梯牢固结实、无破损，无杂物堆积安全出口安全出口宽度，高层居民楼每个单元的安全出口数量个，无阻挡出口障碍物应急照明灯高层居民楼封闭楼梯间、电梯间前室设置应急照明灯，且地面最低水平照度 疏散指示标志疏散指示标志位置醒目，疏散指示标志内容清晰、明确疏散设备因素电气设备保障电气设备绝缘且采用良好的保护接地处理，无漏电现象手动报警按钮每层楼至少设置个手动报警按钮，距地高度为 烟雾探测器探测区域每个房间至少设置个烟雾探测器消火栓高层居民楼每层配备室内消火栓系统灭火器每层配备至少台手提式灭火器疏散电梯高层居民楼电梯的载重量 ；电梯从首层至顶层的运行时间；疏散时高层优先使用路灯路灯瓦数 应急预案应急预案 针 对 性 强、内 容 完 整、操 作 性强，风险评估可靠性高疏散演练疏散演练次数次应急救援燃气管道事故发生后立即展开应急救援，迅速、准确、有效地进行救援组织活动管理因素物业公司发现影响居民安全的设施设备问题立即解决，物业公司组织设备检修次 数次，燃气管道检修次数次居委会居委会开展日常安全宣传，组织监督应急管理队伍，按期向上级应急管理部门汇报社区安全问题，并与物业公司合作解决居民安全问题社区应急管理队伍燃气管道事故发生后社区应急管理队伍立即进行疏散管理，组织居民快速疏