專利名稱：一種化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到的已有技術(shù)有匪5 ;RAMS ;CDM ;FPPS和伴隨模式。 匪5(Mesoscale Model 5，中尺度模式)是由美國國家大氣研究中心和賓夕法尼亞
州立大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的第5代中尺度天氣預(yù)報模式，具有多重嵌套能力、非靜力動力模式以
及四維同化的能力，并能在計算機(jī)平臺上運行，可以廣泛用于大氣科學(xué)研究，特別適合模擬
或預(yù)報中尺度和區(qū)域尺度的大氣環(huán)流。 RAMS(Region Atmosphere Model System,區(qū)域大氣模式)是一個三維、非流體靜 力、可壓縮區(qū)域大氣模式。模式的動力框架是非流體靜力、原始方程中尺度模式，該模式是由二十世紀(jì)七十年代Cotton提出的中尺度動力系統(tǒng)與微物理過程模式和Pielke發(fā)展的中 尺度和陸面特性模式發(fā)展起來的，具有多用途、多功能的特點。目前，RAMS模式可以模擬的 對象包括龍巻風(fēng)、雷暴、積云、非均勻地表上對流邊界層中渦流、非均勻下墊面地氣相互作 用以及動力和熱力強(qiáng)迫下的中尺度大氣運動等中尺度現(xiàn)象，甚至風(fēng)洞內(nèi)的湍流和建筑物周 圍的小尺度繞流現(xiàn)象，并且可選用RAMS作為城市局地尺度大氣環(huán)境運動場的模擬工具。
CDM(Concentration and Dose Model or the toxic Clouds Diffusion Modelover complex terrain,復(fù)雜地形上化學(xué)危害評估模式)是中國人民解放軍防化指揮 工程學(xué)院黃順祥建立的基于Monte Carlo原理的復(fù)雜地形上三維大氣擴(kuò)散模式。該擴(kuò)散模 式在氣象預(yù)報模式和源強(qiáng)模式的支持下，預(yù)測針對危險源的有毒物質(zhì)濃度和劑量的時空分 布。在近距離模擬中C匿優(yōu)勢比較明顯。 FPPS (Fast Pollution Predication System,快速污染預(yù)測系統(tǒng))是深圳市氣 象局李磊建立的基于Euler原理的復(fù)雜地形上三維大氣擴(kuò)散模式。該擴(kuò)散模式在氣象預(yù)報 模式和源強(qiáng)模式的支持下，預(yù)測針對危險源的有毒物質(zhì)濃度和劑量的時空分布。在尺度大 時FPPS有優(yōu)勢。 伴隨模式是中國人民解放軍防化指揮工程學(xué)院劉峰等人應(yīng)用伴隨方法，建立的基 于CAMx的擴(kuò)散模式；該伴隨模式在氣象預(yù)報模式和源強(qiáng)模式的支持下，預(yù)測針對保護(hù)目標(biāo) 的危害度時空分布。劉峰等人在文獻(xiàn)《用伴隨方法對毒氣泄漏事件進(jìn)行危害評估》(中國安 全科學(xué)學(xué)報，2003年第13巻第9期)中介紹的一種伴隨方法快速計算移動化學(xué)風(fēng)險源在任 何位置對保護(hù)目標(biāo)的潛在危害度的方法。CAMx (Comprehensive Air quality Model with extensions)是美國ENVIRON公司開發(fā)的對流層化學(xué)傳輸歐拉型數(shù)值模式，用以大氣污染 物(臭氧，氣溶膠，有毒氣體等)的平流，擴(kuò)散，沉降和復(fù)雜化學(xué)過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與控制技術(shù)體系中存在的問
題，從實戰(zhàn)出發(fā)，構(gòu)建出一種化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與優(yōu)化控制的軟硬件平臺和技術(shù)體系。本發(fā)
明綜合分析氣象數(shù)值預(yù)報、化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與優(yōu)化控制的相互聯(lián)系，提出了一種化學(xué)危
害預(yù)測預(yù)警與控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了多平臺、多系統(tǒng)、多模式的集成和耦合，并設(shè)計了該系統(tǒng)作
為一個有機(jī)整體自動運行和相互調(diào)用的技術(shù)方法。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下 —種化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與控制系統(tǒng)，包括化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警(CPW)子系統(tǒng)和化學(xué) 危害優(yōu)化控制(CHC)子系統(tǒng)兩大部分，所述CPW和CHC兩個子系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎 實現(xiàn)標(biāo)量與矢量的相互轉(zhuǎn)換。其中，化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警子系統(tǒng)包括氣象數(shù)值預(yù)報模塊、化學(xué) 危害預(yù)測模塊和化學(xué)危害預(yù)警模塊；化學(xué)危害優(yōu)化控制子系統(tǒng)包括GIS應(yīng)用模塊、優(yōu)化控 制模塊和應(yīng)急指揮模塊。 所述氣象數(shù)值預(yù)報模塊用于預(yù)報所選區(qū)域的氣象場，由中尺度氣象預(yù)報模式匪5 和區(qū)域大氣模式RAMS集成。 所述化學(xué)危害預(yù)測模塊通過調(diào)用氣象數(shù)值預(yù)報模塊預(yù)報的氣象場，并輸入事故源 強(qiáng)或在源強(qiáng)模式的支持下，進(jìn)行有毒云團(tuán)的擴(kuò)散模擬，得出預(yù)測結(jié)果，即有毒物質(zhì)的濃度 場、劑量場的時空分布；化學(xué)危害預(yù)測模塊由CDM、FPPS擴(kuò)散模式以及伴隨模式集成。
所述化學(xué)危害預(yù)測模塊，通過調(diào)用氣象數(shù)值預(yù)報模塊預(yù)報的氣象場，并輸入事故源強(qiáng)或在源強(qiáng)模式的支持下，進(jìn)行有毒云團(tuán)的擴(kuò)散模擬，得出預(yù)測結(jié)果，即有毒物質(zhì)的濃度場、劑量場的時空分布。 所述化學(xué)危害預(yù)警模塊根據(jù)化學(xué)危害預(yù)測模塊的預(yù)測結(jié)果，調(diào)用化學(xué)危害預(yù)警指標(biāo)體系，對化學(xué)危害進(jìn)行危害預(yù)警，并生成相應(yīng)的預(yù)警信息。危害預(yù)警指標(biāo)體系是一個根據(jù)有毒有害化學(xué)品的物化性質(zhì)和預(yù)警等級建立的對人體傷害的計量(濃度或劑量)標(biāo)準(zhǔn)。
所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎實現(xiàn)化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警子系統(tǒng)和化學(xué)危害優(yōu)化控制子系統(tǒng)之間空間矢量數(shù)據(jù)和標(biāo)量數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。 所述GIS應(yīng)用模塊從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎獲取具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；GIS應(yīng)用模塊將源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)的地理位置經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)值模式使用的平面直角坐標(biāo)。 所述優(yōu)化控制模塊調(diào)用GIS應(yīng)用模塊中具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)以及源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)的平面直角坐標(biāo)，對化學(xué)危害進(jìn)行基于自然控制論優(yōu)化控制，實現(xiàn)在達(dá)到有效控制目標(biāo)的前提下付出的代價最小。 所述應(yīng)急指揮模塊根據(jù)優(yōu)化控制模塊的結(jié)果，調(diào)用對應(yīng)的應(yīng)急資源，對事故現(xiàn)場或危險源采取科學(xué)的控制措施，以減小或避免事故風(fēng)險和損失。 上述模塊之間的連接關(guān)系為化學(xué)危害預(yù)測模塊調(diào)用由氣象數(shù)值預(yù)報模塊預(yù)報的氣象場，進(jìn)行有毒云團(tuán)的擴(kuò)散模擬預(yù)測；化學(xué)危害預(yù)警模塊根據(jù)化學(xué)危害預(yù)測模塊的預(yù)測結(jié)果，調(diào)用危害預(yù)警指標(biāo)體系對化學(xué)危害進(jìn)行相應(yīng)的危害預(yù)警，生成預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)?；瘜W(xué)危害預(yù)測預(yù)警CPW子系統(tǒng)和化學(xué)危害優(yōu)化控制CHC子系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎實現(xiàn)預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)與具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。GIS應(yīng)用模塊從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎獲取具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)，將源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)自動轉(zhuǎn)換為數(shù)值模式使用的平面直角坐標(biāo)；優(yōu)化控制模塊調(diào)用GIS應(yīng)用模塊中具有空間信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)以及源強(qiáng)或者保護(hù)目標(biāo)地理位置的平面直角坐標(biāo)，對化學(xué)危害進(jìn)行優(yōu)化控制；應(yīng)急指揮模塊根據(jù)優(yōu)化控制模塊的結(jié)果，調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)急資源，對事故現(xiàn)場或危險源進(jìn)行采取科學(xué)的控制措施。 本發(fā)明系統(tǒng)可實現(xiàn)針對事故源的化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與優(yōu)化控制，也可實現(xiàn)針對保護(hù)目標(biāo)的化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與優(yōu)化控制。其中，事故源是指事故發(fā)生后產(chǎn)生的源強(qiáng)，保護(hù)目標(biāo)是需要避免潛在化學(xué)威脅的重要目標(biāo)。針對事故源的危害預(yù)測預(yù)警與優(yōu)化控制為正問題，而針對保護(hù)目標(biāo)的危害預(yù)測預(yù)警與優(yōu)化控制為反問題。
當(dāng)處理對象為事故源時，本發(fā)明系統(tǒng)的工作過程如下 (1)化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警CPW子系統(tǒng)的氣象數(shù)值預(yù)報模塊對所選區(qū)域的氣象場進(jìn)行預(yù)報； (2)化學(xué)危害預(yù)測模塊調(diào)用由氣象數(shù)值預(yù)報模塊預(yù)報的氣象場，并輸入事故源強(qiáng)
或在源強(qiáng)模式的支持下，進(jìn)行有毒云團(tuán)的擴(kuò)散模擬，得出預(yù)測結(jié)果，即有毒物質(zhì)的濃度場、
劑量場的時空分布。對于CDM、 FPPS兩種擴(kuò)散模式，當(dāng)模擬尺度為幾千米至十幾千米時，采
用C匿擴(kuò)散模式；當(dāng)模擬尺度為幾十至上百千米時，采用FPPS擴(kuò)散模式。 (3)化學(xué)危害預(yù)警模塊根據(jù)化學(xué)危害預(yù)測模塊的預(yù)測結(jié)果，調(diào)用危害預(yù)警指標(biāo)體
系對化學(xué)危害進(jìn)行危害預(yù)警，生成預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；
(4)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警子系統(tǒng)生成的預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)； (5)GIS應(yīng)用模塊從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎讀取具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；
GIS應(yīng)用模塊將源強(qiáng)地理位置經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)值模式使用的平面直角坐標(biāo)。
(6)優(yōu)化控制模塊調(diào)用GIS應(yīng)用模塊中具有空間信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)以及源
強(qiáng)的平面直角坐標(biāo)，對化學(xué)危害進(jìn)行優(yōu)化控制； (7)應(yīng)急指揮模塊根據(jù)優(yōu)化控制模塊的結(jié)果，調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)急資源，對事故現(xiàn)場或
危險源采取科學(xué)的控制措施，減小或避免事故風(fēng)險和損失。
當(dāng)處理對象為保護(hù)目標(biāo)時，本發(fā)明系統(tǒng)的工作過程如下 (1)化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警CPW子系統(tǒng)的氣象數(shù)值預(yù)報模塊對所選區(qū)域的氣象場進(jìn)行預(yù)報； (2)化學(xué)危害預(yù)測模塊調(diào)用由氣象數(shù)值預(yù)報模塊預(yù)報的氣象場，并輸入事故源強(qiáng)或在源強(qiáng)模式的支持下，采用伴隨模式進(jìn)行有毒云團(tuán)的擴(kuò)散模擬，得出預(yù)測結(jié)果，即有毒物質(zhì)的濃度場、劑量場的時空分布。 (3)化學(xué)危害預(yù)警模塊根據(jù)化學(xué)危害預(yù)測模塊的預(yù)測結(jié)果，調(diào)用危害預(yù)警指標(biāo)體系對化學(xué)危害進(jìn)行危害預(yù)警，生成預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)； (4)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警子系統(tǒng)生成的預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)； (5)GIS應(yīng)用模塊從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎讀取具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；GIS應(yīng)用模塊將源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)的地理位置經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)值模式使用的平面直角坐標(biāo)。 (6)優(yōu)化控制模塊調(diào)用GIS應(yīng)用模塊中具有空間信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)以及源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)的的平面直角坐標(biāo)，對化學(xué)危害進(jìn)行優(yōu)化控制； (7)應(yīng)急指揮模塊根據(jù)優(yōu)化控制模塊的結(jié)果，調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)急資源，對事故現(xiàn)場或危險源采取科學(xué)的控制措施，減小或避免事故風(fēng)險和損失。
有益效果 本發(fā)明方法，對比現(xiàn)有技術(shù)，具有使用范圍廣、智能化程度高、應(yīng)急預(yù)測預(yù)警時間短、應(yīng)急控制科學(xué)等優(yōu)點，實現(xiàn)了對移動風(fēng)險源和多個固定風(fēng)險源實時預(yù)測預(yù)警，可基于復(fù)雜地形和復(fù)雜下墊面的數(shù)值模式對化學(xué)事故進(jìn)行快速預(yù)測預(yù)警。


圖1為本發(fā)明具體實施方式
中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進(jìn)一步詳細(xì)說明。 —種化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警(CPW)子系統(tǒng)和化學(xué)危害優(yōu)化控制(CHC)子系統(tǒng)兩大部分，CPW和CHC兩個子系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎實現(xiàn)標(biāo)量與矢量的相互轉(zhuǎn)換。其中，化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警子系統(tǒng)包括氣象數(shù)值預(yù)報模塊、化學(xué)危害預(yù)測模塊和化學(xué)危害預(yù)警模塊；化學(xué)危害優(yōu)化控制子系統(tǒng)包括GIS應(yīng)用模塊、優(yōu)化控制模塊和應(yīng)急指揮模塊。 所述氣象數(shù)值預(yù)報模塊由中尺度氣象預(yù)報模式匪5和區(qū)域大氣模式RAMS集成。 所述化學(xué)危害預(yù)測模塊通過調(diào)用氣象數(shù)值預(yù)報模塊預(yù)報的氣象場，并輸入事故源
強(qiáng)或在源強(qiáng)模式的支持下，進(jìn)行有毒云團(tuán)的擴(kuò)散模擬，得出預(yù)測結(jié)果，即有毒物質(zhì)的濃度
場、劑量場的時空分布?；瘜W(xué)危害預(yù)測模塊由CDM、FPPS擴(kuò)散模式以及伴隨模式集成。 所述化學(xué)危害預(yù)警模塊根據(jù)化學(xué)危害預(yù)測模塊擴(kuò)散模式的預(yù)測結(jié)果，調(diào)用危害預(yù)
警指標(biāo)體系，對化學(xué)危害進(jìn)行相應(yīng)的危害預(yù)警，并生成相應(yīng)的預(yù)警信息。 所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警子系統(tǒng)生成的預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有
空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)。 所述GIS應(yīng)用模塊從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎獲取具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；GIS應(yīng)用模塊將源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)的地理位置經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)值模式使用的平面直角坐標(biāo)。 所述優(yōu)化控制模塊調(diào)用GIS應(yīng)用模塊中具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)以及源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)的平面直角坐標(biāo)，對化學(xué)危害進(jìn)行基于自然控制論優(yōu)化控制，實現(xiàn)在達(dá)到有效控制目標(biāo)的前提下付出的代價最小。 所述應(yīng)急指揮模塊根據(jù)優(yōu)化控制模塊的結(jié)果，調(diào)用對應(yīng)的應(yīng)急資源，對事故現(xiàn)場或危險源采取科學(xué)的控制措施。 上述模塊之間的連接關(guān)系為化學(xué)危害預(yù)測模塊調(diào)用由氣象數(shù)值預(yù)報模塊預(yù)報的氣象場，進(jìn)行有毒云團(tuán)的擴(kuò)散模擬預(yù)測；化學(xué)危害預(yù)警模塊根據(jù)化學(xué)危害預(yù)測模塊的預(yù)測結(jié)果，調(diào)用危害預(yù)警指標(biāo)體系對化學(xué)危害進(jìn)行相應(yīng)的危害預(yù)警，生成預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)?；瘜W(xué)危害預(yù)測預(yù)警CPW子系統(tǒng)和化學(xué)危害優(yōu)化控制CHC子系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎實現(xiàn)預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)與具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。GIS應(yīng)用模塊從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎獲取具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)，將源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)自動轉(zhuǎn)換為數(shù)值模式使用的平面直角坐標(biāo)；優(yōu)化控制模塊調(diào)用GIS應(yīng)用模塊中具有空間信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)以及源強(qiáng)或者保護(hù)目標(biāo)地理位置的平面直角坐標(biāo)，對化學(xué)危害進(jìn)行優(yōu)化控制；應(yīng)急指揮模塊根據(jù)優(yōu)化控制模塊的結(jié)果，調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)急資源，對事故現(xiàn)場或危險源進(jìn)行采取科學(xué)的控制措施。
當(dāng)處理對象為事故源時，本發(fā)明系統(tǒng)的工作過程如下 (1)化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警CPW子系統(tǒng)的氣象數(shù)值預(yù)報模塊對所選區(qū)域的氣象場進(jìn)行預(yù)報；首先，應(yīng)用T213的數(shù)據(jù)作為背景場，采用基于中尺度氣象預(yù)報模式匪5對所選區(qū)域進(jìn)行氣象場的初步預(yù)測；然后，區(qū)域大氣模式RAMS調(diào)用MM5的預(yù)測結(jié)果作為初始條件，預(yù)報精細(xì)的氣象場。 (2)化學(xué)危害預(yù)測模塊調(diào)用由氣象數(shù)值預(yù)報模塊預(yù)報的氣象場，并輸入事故源強(qiáng)
或在源強(qiáng)模式的支持下，進(jìn)行有毒云團(tuán)的擴(kuò)散模擬，得出預(yù)測結(jié)果，即有毒物質(zhì)的濃度場、
劑量場的時空分布。對于CDM、 FPPS兩種擴(kuò)散模式，當(dāng)模擬尺度為幾千米至十幾千米時，采
用C匿擴(kuò)散模式；當(dāng)模擬尺度為幾十至上百千米時，采用FPPS擴(kuò)散模式。 (3)化學(xué)危害預(yù)警模塊根據(jù)化學(xué)危害預(yù)測模塊的預(yù)測結(jié)果，調(diào)用危害預(yù)警指標(biāo)體
系對化學(xué)危害進(jìn)行危害預(yù)警，生成預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)； (4)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警子系統(tǒng)生成的預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)； (5)GIS應(yīng)用模塊從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎讀取具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；
GIS應(yīng)用模塊將源強(qiáng)地理位置經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)值模式使用的平面直角坐標(biāo)。
(6)優(yōu)化控制模塊調(diào)用GIS應(yīng)用模塊中具有空間信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)以及源
強(qiáng)的平面直角坐標(biāo)，對化學(xué)危害進(jìn)行優(yōu)化控制； (7)應(yīng)急指揮模塊根據(jù)優(yōu)化控制模塊的結(jié)果，調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)急資源，對事故現(xiàn)場或
危險源采取科學(xué)的控制措施，減小或避免事故風(fēng)險和損失。
當(dāng)處理對象為保護(hù)目標(biāo)時，本發(fā)明系統(tǒng)的工作過程如下 (1)化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警CPW子系統(tǒng)的氣象數(shù)值預(yù)報模塊對所選區(qū)域的氣象場進(jìn)行預(yù)報；首先，應(yīng)用T213的數(shù)據(jù)作為背景場，采用基于中尺度氣象預(yù)報模式匪5對所選區(qū)域進(jìn)行氣象場的初步預(yù)測；然后，區(qū)域大氣模式RAMS調(diào)用MM5的預(yù)測結(jié)果作為初始條件，預(yù)報精細(xì)的氣象場。 (2)化學(xué)危害預(yù)測模塊調(diào)用由氣象數(shù)值預(yù)報模塊預(yù)報的氣象場，并輸入事故源強(qiáng)或在源強(qiáng)模式的支持下，采用伴隨模式進(jìn)行有毒云團(tuán)的擴(kuò)散模擬，得出預(yù)測結(jié)果，即有毒物質(zhì)的濃度場、劑量場的時空分布。 (3)化學(xué)危害預(yù)警模塊根據(jù)化學(xué)危害預(yù)測模塊的預(yù)測結(jié)果，調(diào)用危害預(yù)警指標(biāo)體系對化學(xué)危害進(jìn)行危害預(yù)警，生成預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)； (4)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警子系統(tǒng)生成的預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)； (5)GIS應(yīng)用模塊從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎讀取具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；GIS應(yīng)用模塊將源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)的地理位置經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)值模式使用的平面直角坐標(biāo)。 (6)優(yōu)化控制模塊調(diào)用GIS應(yīng)用模塊中具有空間信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)以及源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)的的平面直角坐標(biāo)，對化學(xué)危害進(jìn)行優(yōu)化控制； (7)應(yīng)急指揮模塊根據(jù)優(yōu)化控制模塊的結(jié)果，調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)急資源，對事故現(xiàn)場或危險源采取科學(xué)的控制措施，減小或避免事故風(fēng)險和損失。
權(quán)利要求
一種化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與控制系統(tǒng)，其特征在于包括化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警CPW子系統(tǒng)和化學(xué)危害優(yōu)化控制CHC子系統(tǒng)，所述CPW和CHC兩個子系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎實現(xiàn)標(biāo)量與矢量的相互轉(zhuǎn)換；其中，化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警子系統(tǒng)包括氣象數(shù)值預(yù)報模塊、化學(xué)危害預(yù)測模塊和化學(xué)危害預(yù)警模塊；化學(xué)危害優(yōu)化控制子系統(tǒng)包括GIS應(yīng)用模塊、優(yōu)化控制模塊和應(yīng)急指揮模塊；所述氣象數(shù)值預(yù)報模塊用于預(yù)報所選區(qū)域的氣象場；所述化學(xué)危害預(yù)測模塊，通過調(diào)用氣象數(shù)值預(yù)報模塊預(yù)報的氣象場，并輸入事故源強(qiáng)或在源強(qiáng)模式的支持下，進(jìn)行有毒云團(tuán)的擴(kuò)散模擬，得出預(yù)測結(jié)果，即有毒物質(zhì)的濃度場、劑量場的時空分布；所述化學(xué)危害預(yù)警模塊根據(jù)化學(xué)危害預(yù)測模塊的預(yù)測結(jié)果，調(diào)用化學(xué)危害預(yù)警指標(biāo)體系，對化學(xué)危害進(jìn)行危害預(yù)警，并生成相應(yīng)的預(yù)警信息；所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎實現(xiàn)化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警子系統(tǒng)和化學(xué)危害優(yōu)化控制子系統(tǒng)之間空間矢量數(shù)據(jù)和標(biāo)量數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換；所述GIS應(yīng)用模塊從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎獲取具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；GIS應(yīng)用模塊將源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)的地理位置經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)值模式使用的平面直角坐標(biāo)；所述優(yōu)化控制模塊調(diào)用GIS應(yīng)用模塊中具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)以及源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)的平面直角坐標(biāo)，對化學(xué)危害進(jìn)行基于自然控制論優(yōu)化控制；所述應(yīng)急指揮模塊根據(jù)優(yōu)化控制模塊的結(jié)果，調(diào)用對應(yīng)的應(yīng)急資源，對事故現(xiàn)場或危險源采取科學(xué)的控制措施，以減小或避免事故風(fēng)險和損失；上述模塊之間的連接關(guān)系為化學(xué)危害預(yù)測模塊調(diào)用由氣象數(shù)值預(yù)報模塊預(yù)報的氣象場，進(jìn)行有毒云團(tuán)的擴(kuò)散模擬預(yù)測；化學(xué)危害預(yù)警模塊根據(jù)化學(xué)危害預(yù)測模塊的預(yù)測結(jié)果，調(diào)用危害預(yù)警指標(biāo)體系對化學(xué)危害進(jìn)行相應(yīng)的危害預(yù)警，生成預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警CPW子系統(tǒng)和化學(xué)危害優(yōu)化控制CHC子系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎實現(xiàn)預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)與具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換；GIS應(yīng)用模塊從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎獲取具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)，將源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)自動轉(zhuǎn)換為數(shù)值模式使用的平面直角坐標(biāo)；優(yōu)化控制模塊調(diào)用GIS應(yīng)用模塊中具有空間信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)以及源強(qiáng)或者保護(hù)目標(biāo)地理位置的平面直角坐標(biāo)，對化學(xué)危害進(jìn)行優(yōu)化控制；應(yīng)急指揮模塊根據(jù)優(yōu)化控制模塊的結(jié)果，調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)急資源，對事故現(xiàn)場或危險源進(jìn)行采取科學(xué)的控制措施。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與控制系統(tǒng)，其特征在于所述化學(xué)危 害預(yù)測模塊由CDM、 FPPS擴(kuò)散模式以及伴隨模式集成。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與控制系統(tǒng)，其特征在于所述氣 象數(shù)值預(yù)報模塊由中尺度氣象預(yù)報模式匪5和區(qū)域大氣模式RAMS集成。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與控制系統(tǒng)，其特征在于所述化學(xué)危 害預(yù)測預(yù)警與控制系統(tǒng)可實現(xiàn)針對事故源的化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與優(yōu)化控制，其工作過程如下(1)化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警CPW子系統(tǒng)的氣象數(shù)值預(yù)報模塊對所選區(qū)域的氣象場進(jìn)行預(yù)報；(2) 化學(xué)危害預(yù)測模塊調(diào)用由氣象數(shù)值預(yù)報模塊預(yù)報的氣象場，并輸入事故源強(qiáng)或在 源強(qiáng)模式的支持下，進(jìn)行有毒云團(tuán)的擴(kuò)散模擬，得出預(yù)測結(jié)果，即有毒物質(zhì)的濃度場、劑量 場的時空分布；對于C匿、FPPS兩種擴(kuò)散模式，當(dāng)模擬尺度為幾千米至十幾千米時，采用C匿 擴(kuò)散模式；當(dāng)模擬尺度為幾十至上百千米時，采用FPPS擴(kuò)散模式；(3) 化學(xué)危害預(yù)警模塊根據(jù)化學(xué)危害預(yù)測模塊的預(yù)測結(jié)果，調(diào)用危害預(yù)警指標(biāo)體系對 化學(xué)危害進(jìn)行危害預(yù)警，生成預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；(4) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警子系統(tǒng)生成的預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有空間地 理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；(5) GIS應(yīng)用模塊從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎讀取具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；GIS應(yīng) 用模塊將源強(qiáng)地理位置經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)值模式使用的平面直角坐標(biāo)；(6) 優(yōu)化控制模塊調(diào)用GIS應(yīng)用模塊中具有空間信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)以及源強(qiáng)的 平面直角坐標(biāo)，對化學(xué)危害進(jìn)行優(yōu)化控制；(7) 應(yīng)急指揮模塊根據(jù)優(yōu)化控制模塊的結(jié)果，調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)急資源，對事故現(xiàn)場或危險 源采取科學(xué)的控制措施，減小或避免事故風(fēng)險和損失。
5.如權(quán)利要求2所述的一種化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與控制系統(tǒng)，其特征在于所述化學(xué)危 害預(yù)測預(yù)警與控制系統(tǒng)可實現(xiàn)針對保護(hù)目標(biāo)的化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與優(yōu)化控制，其工作過程 如下(1) 化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警CPW子系統(tǒng)的氣象數(shù)值預(yù)報模塊對所選區(qū)域的氣象場進(jìn)行預(yù)報；(2) 化學(xué)危害預(yù)測模塊調(diào)用由氣象數(shù)值預(yù)報模塊預(yù)報的氣象場，并輸入事故源強(qiáng)或在 源強(qiáng)模式的支持下，采用伴隨模式進(jìn)行有毒云團(tuán)的擴(kuò)散模擬，得出預(yù)測結(jié)果，即有毒物質(zhì)的 濃度場、劑量場的時空分布；(3) 化學(xué)危害預(yù)警模塊根據(jù)化學(xué)危害預(yù)測模塊的預(yù)測結(jié)果，調(diào)用危害預(yù)警指標(biāo)體系對 化學(xué)危害進(jìn)行危害預(yù)警，生成預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；(4) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警子系統(tǒng)生成的預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有空間地 理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；(5) GIS應(yīng)用模塊從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎讀取具有空間地理信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)；GIS應(yīng) 用模塊將源強(qiáng)和保護(hù)目標(biāo)的地理位置經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)值模式使用的平面直角坐標(biāo)；(6) 優(yōu)化控制模塊調(diào)用GIS應(yīng)用模塊中具有空間信息的矢量預(yù)測預(yù)警數(shù)據(jù)以及源強(qiáng)和 保護(hù)目標(biāo)的的平面直角坐標(biāo)，對化學(xué)危害進(jìn)行優(yōu)化控制；(7) 應(yīng)急指揮模塊根據(jù)優(yōu)化控制模塊的結(jié)果，調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)急資源，對事故現(xiàn)場或危險 源采取科學(xué)的控制措施，減小或避免事故風(fēng)險和損失。
全文摘要
本發(fā)明的設(shè)計原理為通過氣象數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)，預(yù)報的風(fēng)場和湍流量為預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)提供基本氣象信息，預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)分別針對保護(hù)目標(biāo)或事故源對化學(xué)危害進(jìn)行預(yù)測，根據(jù)危害預(yù)測結(jié)果和危害指標(biāo)體系，確定化學(xué)危害預(yù)警信息的時空分布，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎，將預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)與GIS集成，建立基于GIS平臺的預(yù)測預(yù)警優(yōu)化控制應(yīng)用系統(tǒng)，根據(jù)預(yù)警信息確定優(yōu)化控制方案，對化學(xué)危害進(jìn)行有效的控制。該體系既適用于戰(zhàn)場和應(yīng)急處置現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境的需要，又能滿足對化學(xué)危害預(yù)測預(yù)警與控制的時效性、準(zhǔn)確性和直觀性需求。
文檔編號G08B21/14GK101789162SQ200910242578
公開日2010年7月28日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者劉峰, 周學(xué)志, 陳海平, 黃順祥 申請人:中國人民解放軍防化指揮工程學(xué)院