大连市重大化学品危险源污染监控防范系统建设方案研究与设计

中国环境学会  2011年 03月31日

  王威1  李文霞3  刘亮亮1  黄建辉2  张兴文1
  1. 大连理工大学环境学院  15040612036  大连   116024
  2. 大连市环境保护局  大连   116001
  3. 大连春兴环境工程有限公司  大连   116023


  摘要 通过分析我国环境信息化建设的现状,提出当前环境信息化管理中存在的问题,结合大连市作为一个典型的石油、化工工业城市的实际情况,依据重大化学品危险源企业及相关政府职能部门的供需要求,对大连市重大化学品危险源污染监控防范系统建设方案进行研究,并在此基础上进行系统设计,实现了大连市“数字全域”和重大化学品危险源的动态管理,提出中国今后开展重大化学品危险源管理研究的建议。
  关键词 重大化学品危险源;监控防范;化学品管理;大连市  
 

  引言


  随着经济发展与社会的进步,人们在满足于物质财富和精神财富的同时,越来越关注公共卫生与安全问题,重大化学品危险源以其突发事故频率高、影响范围广、潜在危害性大,引起了人们的注意。重大化学品危险源是指工业活动中危险化学品物质或能量等于或超过国家标准中限定的相应临界量的单元[1]。大连作为东北亚重要的工业城市,化工行业在其工业体系中占有较大比重,形成了相当大的一部分重大化学品危险源,且由于早期缺乏城市规划,很多危险源位于城市中心,一旦发生火灾、爆炸、毒物泄漏等意外就会对人身健康、社会安定和生态环境造成重大危害,后果十分严重。
  长期以来,大连市强调安全生产和环保信息化,研发了一些具备初等功能的环境管理信息系统,但是由于没有对目前化学品行业现状进行定性定位分析,传统的管理信息系统功能过于单一,主要偏重于事故后的应急,没有把化学品管理链条纳入监控防范,没有实现对化学品由“坟墓”到“摇篮”的管理,最终使得这些系统不具备通用性和时效性,而变成“华而不实”的摆设。因此建立一个全方位的、开放的重大化学品危险源监控防范系统,实现环保数字化,是本课题需要探讨的问题。


  1我国化学品危险源管理信息化建设现状及问题


  我国的环境管理信息化工作起步于上世纪80年代中期,20多年来,环境信息化工作取得了显著成效:基本形成了国家、省、市三级环境信息机构;信息网络基础设施不断发展,初步建成了涵盖全国各环保厅(局)的广域网系统;组织开发了环境质量监测、污染源监控、环境应急管理等一批业务应用系统。可喜成果的背后,存在许多问题:
  信息化建设与企业管理模式、企业发展现状不匹配[2],致使系统建成后不能正常运转或根本无法运行,无法体现信息化对增强企业核心竞争力的作用。
  信息化建设“重建设轻维护”、“重硬件轻软件”、“重技术轻管理”,存在很大的盲目性,过分追求先进性,脱离实际。
  当前的化学品危险源管理信息系统,功能过于单一,主要偏重于事故后的应急,而忽略了纳入化学品管理链条的管理。
  信息化建设没有解决好在不同地域的通用性与时效性之间的关系,信息共享存在一定困难。


  2系统设计思路与原则


  2.1 设计思路
  针对现行环境管理信息系统功能单一、仅仅针对应急或环境管理的某一方面的问题,同时区别与其他系统的设计思路,本系统将重大化学品危险源的监管按照仿效应急流程的思想分为三部分:事前、事中和事后控制。
  事前控制包括对危险源进行登记、申报、监测、化学品信息和预案管理等;事中控制即现行的应急救援管理,包括发生事故时或出现事故征兆时,通过对危险源空间属性的查询、分析、定位,进行紧急人员疏散,同时通知相关监测人员、监察人员就近第一时间救援,进一步查询专业领域内的专家,为现场应急救援提供决策支持等;事后控制包括突发事故原因调查、备案,监察处罚和案例管理,为日后高效应急提供经验。
  事前的重大化学品危险源信息采集工作主要分为两部分:企业自主申报和危险源普查,即包括自动和半自动两种方式。建立相应数据库,最终实现企业基本信息、空间属性信息和化学品危险源信息的入库,同时实现重大危险源判别与等级划分。这样可以有效的提高政府相应职能部门的办事效率,实现了企业危险源信息的实时监管。
  事中的应急救援,是在重大危险源信息采集工作基础上,通过引入环境GIS、GPS、RS,拿到第一手应急信息,利用模型评价结果和专家小组的建议,给现场救援、监测人员提供指导,节省了大量救援时间,实现了应急救援部门的权责明晰。
  事后的管理主要是采集危险源企业的应急预案,通过对事发企业的应急救援,进一步掌握现场资料保证了信息的时效性。突发事故事后调查与总结将会以案例形式收录,同时对事发企业备案,参与突发事故统计分析。
  通过对事前、事中和事后流程与功能的分析,保证了从化学品危险源源头的管理到最终的突发事故应急,从而实现了化学品管理从应急到预防的转变。


  2.2 设计原则
  实用性与通用性
  最大限度的满足大连市政府职能机构与化工行业的业务需求,为环境管理人员及企业经营人员提供有效的实用工具。
  标准性和完整性
  系统的信息编码以及采集通信信息遵循标准化、统一化的原则,从而确保了系统的标准性;系统设计依据对大连市化学品危险源监管调研需求进行功能设计,从而确保功能的完整,使系统真正成为一个完整的统一有机体。
  动态性
  系统要兼顾环境信息时效性的特点,能够适应数据的及时更新;同时也要能根据政策、时代发展的需要进行功能扩展和优化。
  简单性
  在达到预定的目标、具备所需要的功能前提下,系统应尽量简单,这样可减少处理费用,提高系统效益,便于实现和管理。


  3系统设计


  3.1 系统总体框架设计
  本系统的设计采用SuperMap GIS 2008平台和基于.NET的N层架构;在数据库选择上,大连市现有相关系统使用的是SQL Server2005,考虑到对现有资源的整合利用和系统性能的要求,选用SQL Server数据库,SuperMap的空间数据库引擎能够很好地支持SQL Server数据源;在系统部署上采取了分布式部署,将空间信息数据和业务数据分开部署以保证系统的性能。
  根据系统的设计思路,将事前、事中和事后各环节进行细化,将系统分为三个子系统:综合业务管理子系统、重大化学品危险源污染监控子系统和重大化学品污染应急处理系统(如图1所示)。
  综合业务管理子系统
  包括标准维护、应急方案维护、企业信息维护与危险化学品属性维护四个功能模块。化学品属性维护,提供危险化学品信息数据的增加、删减和更新;企业信息维护,管理危险化学品危险源企业属性信息更改与更新、权限设置以及企业申报等;应急方案维护和标准维护,提供相应更改与更新功能。
  重大化学品危险源污染监控子系统
  包括危险源企业信息显示、危险源周边信息查询、模型评价结果展现和危险源缓冲分析等功能模块。通过查询相应化学品危险源,定位于地图上,动态挂接每个化学品危险源企业的属性信息,从而直观反映出该处的详细情况;勾选相应敏感区(如学校、住宅、自然保护区等)和设定要查询的范围,即可以显示出该危险源为圆心、一定半径范围内的敏感区信息;模型评价和危险源缓冲分析,能够通过导入气候参数、化学品储量等相关变量,经过模型评价计算进行危险源缓冲分析,为突发事故的应急救援提供决策支持。
  重大化学品污染应急处理子系统
  包括应急预案、相关专家信息和应急设备信息三个功能模块。提供政府、企业应急预案查询、某专业领域相关专家查询以及某企业设备信息,对于整个系统起到很好的补充作用。


  3.2 数据库设计
  数据库物理设计以SQL Server2005作为数据库管理系统(DBMS),整个系统采用同一个数据库实例(Instance)。数据库分为基础信息数据库、专业模型数据库和方法与知识库三大部分。其中数据源的建立与发布、数据集与图层的编辑、地图的制作等工作都是在SuperMap Deskpro中完成的。数据库物理划分如表1所示,另外分别设计了化学品危险源企业空间表、环境安全隐患表、安全风险防范措施及落实情况表、化学品指标数据表、系统用户数据表、数据映射表、专家信息表和法律法规信息表等。其中数据映射表是整个数据库设计中一个关键的数据表,担当着化学品危险源企业表与用户数据映射的责任,如表2所示。
  数据库设计采用C/S和B/S混合结构,成功的实现数据维护、管理与信息发布、查询功能的单独操作,保证了数据的安全性,有效解决了数据一致性的问题。具体设计中,数据库的更新维护管理,采用C/S模式,由客户端模块完成,主要采用SuperMap Objects进行设计开发。系统信息发布和查询功能,采用B/S模式,主要采用SuperMap IS . NET进行设计开发。此外,SuperMap IS . NET还提供基于WebService技术构成的SuperMap Web Servives服务,为WebGIS系统进行互操作和数据共享提供服务平台[3]。
  表1 数据库物理划分一览表                             

  数据库分类

数据库物理划分

说明

系统支撑数据库

核心数据库:DL_Dangerous Source

 

基础空间数据库

1:1万基础地理数据库

1:2000基础地理数据库

1:500基础地理数据库

正射影像数据库

 

原始业务数据库

专家库数据

法律法规数据

应急预案数据

化学品源企业空间数据、属性数据

 












  

        4系统功能概述


  企业申报
  企业申报实现了政府职能机构与化学品危险源企业之间的数字化沟通和现代化办公,大大提高了政府职能部门的办事效率,避免了部门之间的权责不清,增加了企业的透明度,保证了化工行业公平、有序的竞争和监察部门的监察力度,实现了政府对重大化学品危险源企业的实时监控,反过来也有利于企业对政府机构的监督,是一种双赢。


  专题图层、影像图、三维环视与漫游
  在大连市基础图层基础上,叠加多种功能图层如学校、住宅、交通路线、医院等,形成各种专题图。专题图层是对系统综合功能的支持,能够满足诸多部门对该系统的需求,具备推广价值。
  对于某些大型化学品危险源,电子地图精度无法满足对其监控与应急的要求,本系统结合大连市的实际情况,提供了区域影像图、局部影像图和三维环视与漫游。灵活的地图搭配,是对用户需求的体现,处处彰显了系统的设计“以人为本”,是系统通用性的有力支撑。
  影像图能够满足全方位、多视角地直观反映危险源的实际场景;视图中所有内容需规范制作,美观、整洁。提供相关地接口,能够集成到地理信息平台中,通过该接口能够对视图进行维护、调阅;三维环视及漫游以实现照片、现场采集、视频等为依据,通过运用一定的技术,实现虚拟现实。三维场景的实时显示可以适时在三维视景中漫游,从不同的视点、视角对环境进行观察,为突发事故致使断电而无法进入厂区内部时提供了另一种全新的应急指挥手段,具有很大的实用意义。


  事故分析
  比如选择个化学品危险源点,输入扩散模型计算出爆炸半径,选定化学品名称,给出影响区域,系统自动给出危险源周边影响半径范围内有哪些敏感目标等资源,为应急决策者提供决策支持。
 

  事故预警响应流程
  重大化学品危险源发生突发事故时,首先由事故现场的监控设备(摄像机)将信号由Internet反馈到中心机房,中心机房将现场信号转移到应急指挥中心,实现了应急决策者及应急专家遥控现场应急救援,保证了事故在第一时间被发现,提高了应急效率,如图2所示。


  后台管理
     包括用户管理、专家库维护和法律法规库维护三部分,是保证系统能及时更新的重要支撑体系。用户管理通过对所有用户的查询、添加、删除、修改和浏览,进行权限和状态的更新;专家库维护包括添加、删除专家及联系方式、专业领域、所在单位等功能,进行信息维护和修改;法律法规库维护包括添加、删除、查询法律法规。


  5建议


  重大化学品危险源管理信息系统,不能从根本上解决我国化学品的管理问题,只是提供一种便捷的方法来弥补各种不足,但是考虑到全国各地信息化建设程度不同,期望用这种方式来扭转当前化学品管理的局面既耗时、又耗财,这与社会可持续发展的要求相违背。重大化学品危险源的管理非一朝一夕能彻底解决的,需要全社会的共同努力。
  1)建立比较完善的、适合我国国情的法律法规,即对国有、跨国化工企业和中小型企业采取分别立法,既适当保障企业的生存发展,又不过分偏袒,彻底摆脱“有法不依”的局面,提高公共素质与企业安全生产意识。
  2)加快城市规划,对城区中的化工企业搬迁,建立化工园区,形成园区化工链;同时实施园区化工企业准入制度,严格考核安全生产。
  3)加大对运输业和市场准入机制的支持力度和监管力度,保证化工链条中每一环节平稳发展,避免“头重脚轻”。
  4)加大政府、企业与公众之间的信息透明度,有利于促进社会稳定和市场的良性竞争。
  5)明确市场对新化学品和现存化学品的需求和使用之间的平衡关系,丰富、补充流通中的化学品的有效信息[4],否则会给化学品管理带来了很大的隐患。
      
  参考文献
  [1] 吴宗之. 论重大危险源监控与重大事故隐患治理[J]. 中国安全科学学报,2003,13(9)
  [2] 孟中. 危险化学品安全管理在化学品供应链中的整合研究[D]. 北京: 北京化工大学,2004
  [3] 钟广锐. 基于GIS Web Services的城市污染源管理信息系统的设计与实现[J]. 测绘通报,2009,8
  [4] Kristîne Kazerovska, Mâris Kïaviòð, and Judîte Dipâne. Approaches for management of chemical substances: challenges and solutions[J]. Proc. Latvian Acad. Sci.,,2008
   

 
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