一种燃气管网应急演练仿真系统

本发明属于燃气管网，具体涉及一种燃气管网应急演练仿真系统。

背景技术：

1、燃气管网是指用于分配和传输天然气或其他类型燃气的管道网络系统。这些管道通常由钢铁或塑料等材料制成，通过连接各种设备和管道来将天然气从生产地点运输到最终用户的家庭、工厂或商业建筑等地方。燃气管网是现代城市基础设施中至关重要的一部分，为人们提供了便捷的能源来源。管理和维护燃气管网是一个复杂的任务，需要密切监控管道的安全性和运行状况，以确保安全可靠地供应天然气。

2、现有的燃气管网应急演练一般是选取一段燃气管网进行仿真模拟应急演练，需要投入大量的人力物力进行实地仿真模拟，时间成本较高，且在仿真模拟应急演练中缺乏实时监控及反馈，存在一定的安全隐患，且不利于教学、培训与考核，为此我们提出一种燃气管网应急演练仿真系统来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种燃气管网应急演练仿真系统，能够对燃气管网突发事件进行模拟应急演练，可用于应急演练教学、培训与考核，通过仿真系统进行应急演练，减少时间成本，提高效率；模拟真实情况，增强反应速度和安全性；提供实时监控和反馈，智能决策支持；持续优化方案和教学资源，提高演练效果；数据分析提供量化评估，指导改进。

2、本发明采取的技术方案具体如下：

3、一种燃气管网应急演练仿真系统，所述应急演练仿真系统包括基础数据模块、场景构建模块、应急演练模块、效果评估模块、实时监控模块、决策支持模块、教学资源模块、报告生成模块、数据分析模块，所述基础数据模块用于建立统一的数据传输，管理系统用户的身份并进行认证，所述场景构建模块用于存储与构建具体的燃气管网事故场景，通过输入不同的环境参数来创建不同的事故场景，所述应急演练模块用于实现虚拟应急响应与处置的人机交互体验功能，所述效果评估模块用于对每次模拟演练的效果进行评估和打分，所述实时监控模块用于监测燃气管网的实时状态，包括管道压力、流量、温度参数，提供实时数据反馈，所述决策支持模块提供基于模拟场景的智能决策支持，通过分析实时数据和历史数据，为用户提供针对当前情况的最佳应对策略，并推荐相应的处置方案，所述教学资源模块包括教学视频、文档、案例分析形式的教学资源，所述报告生成模块自动生成演练结果报告，包括演练过程记录、参与者表现评估、系统效果评价内容，所述数据分析模块对演练过程中产生的数据进行分析和挖掘，为演练过程提供量化的评估指标。

4、在一种优选方案中，一种燃气管网应急演练仿真系统，所述应急演练仿真系统运行包括以下步骤：

5、步骤1.准备阶段：基于基础数据模块初始化系统，进行用户身份的验证和授权，加载燃气管网的基础设施数据和历史事故数据，教学资源模块提供必要的预备知识教学，包括燃气管网的基础操作、历史事故案例分析、应急响应策略；

6、步骤2.场景构建阶段：基于场景构建模块通过输入特定的环境参数和假设的事故情况，构建一系列事故场景，场景包括管道破裂、泄漏、火灾；

7、步骤3.演练执行阶段：开始演练后，实时监控模块实时显示管网的各种参数变化，包括压力、流量、温度，参与者根据当前的事故场景，基于应急演练模块进行虚拟应急响应和处置操作，应急演练模块提供人机交互界面，决策支持模块根据演练中的实时数据和事故场景，为用户提供决策支持，推荐最佳响应策略；

8、步骤4.分析与评估阶段：根据演练结果，效果评估模块对用户的表现进行评分和评估，分析应急处置的效果和及时性，数据分析模块对演练过程中收集的数据进行深入分析，寻找潜在的问题点和改进机会，报告生成模块生成详细的演练报告，包括演练的执行情况、参与者表现、效果评估结果；

9、步骤5.反馈与改进阶段：教学资源模块根据演练结果和数据分析提供的反馈，更新教学材料和案例库，供未来的演练和学习使用；

10、步骤6.循环迭代：根据反馈和评估结果，调整和优化演练方案和系统本身，为下一次演练做准备，包括不断地收集反馈、分析问题、制定改进计划、实施改进措施，并持续监督和评估改进效果。

11、在一种优选方案中，所述准备阶段具体包括用户登录系统，进行身份验证和权限授权，从数据库或其他数据源加载燃气管网的基础设施数据，包括管道布局、阀门位置、连接点信息，加载历史事故数据，包括过去发生在管网上的事故类型、应对措施以及事故后果信息，根据参与者的角色和级别，提供相应的教学资源，包括教学视频、文档资料、案例分析，参与者通过教学资源对燃气管网的基础知识、应急响应流程和实际案例进行学习和准备，对系统进行必要的配置，确保各个模块的功能和参数设置正确，确保演练环境的稳定性和安全性，包括网络连接、电源供应，对系统进行全面的功能测试，检查演练环境和设备。

12、在一种优选方案中，所述场景构建阶段具体包括根据演练的目的和参与者的需求，确定需要构建的应急演练场景，根据演练需求，选择合适的仿真工具和技术，包括虚拟现实技术、模拟软件，根据选定的演练工具，设计具体的事故场景，包括事故类型、发生位置、影响范围，设置各种参数，包括泄漏率、火灾强度、风向风速，模拟真实的环境条件，建立燃气管网的三维模型，包括管道、阀门、连接点，根据演练需求，添加参与演练的人员和设备角色，包括操作员、应急人员、监测设备，对构建的场景进行验证和调试，模拟不同情况下的演练过程，检查系统的稳定性和逼真度。

13、在一种优选方案中，所述演练执行阶段具体包括实时监控管网各种参数的变化，包括压力、流量、温度，参与者根据当前的事故场景，进行虚拟应急响应和处置操作，操作包括关闭阀门、启动泄漏应急设备、疏散人员，系统根据参与者的操作提供实时反馈，包括操作的有效性和风险评估，根据演练中的实时数据和事故场景，系统提供决策支持，推荐最佳响应策略，根据事故场景的发展，模拟演练情景的变化，包括事故扩散、影响范围扩大，记录演练过程中的关键事件和操作，包括参与者的行为和系统的响应。

14、在一种优选方案中，所述分析与评估阶段具体包括收集演练过程中的各项数据，包括参与者的操作记录、系统的响应数据、演练情景的变化，分析参与者在演练过程中的表现，包括应急响应速度、决策准确性、协作效率，评估演练系统在模拟应急情景时的性能表现，包括系统的稳定性、准确性、实时性，分析演练过程中出现的风险和问题，包括操作失误、系统故障、演练场景设计不合理。

15、在一种优选方案中，所述反馈与改进阶段具体包括向演练参与者、相关专家和系统管理员等收集反馈意见，包括演练过程中的感受、发现的问题、改进建议，对收集到的反馈意见进行整理和分类，归纳出共性问题和重点建议，分析反馈数据，发现问题的根源和改进的重点。

16、在一种优选方案中，所述循环迭代具体包括根据整理的反馈数据，制定具体的改进计划，包括技术优化、流程调整、培训计划，将反馈与改进作为一个持续的过程，不断收集反馈意见，及时调整改进方向，将反馈与改进的经验进行总结，形成案例或经验分享文档，供其他类似系统或项目参考。

17、在一种优选方案中，所述准备阶段中，支持向量机用于用户身份验证和授权，以及加载燃气管网的基础设施数据和历史事故数据，支持向量机的算法公式为：

18、

19、其中ai是支持向量对应的系数，yi是支持向量的标签，k(x,xi)是核函数，b代表偏置，通过调整b的取值对超平面进行平移，划分不同类别的数据；

20、在演练执行阶段，支持向量机根据演练中的实时数据和事故场景为用户提供决策支持，通过支持向量机算法产生的决策支持帮助用户在演练过程中处理不同的紧急情况。

21、在一种优选方案中，所述场景构建阶段，根据特定的环境参数和假设的事故情况，使用决策树算法生成具体的事故场景，决策树的生成公式：

22、f(x)＝·x+b；

23、其中w是权重向量，b是偏置，在演练执行阶段，参与者根据当前的事故场景进行虚拟应急响应和处置操作，决策树帮助参与者根据具体情况做出决策，包括关闭阀门、启动泄漏应急设备，通过决策树算法产生的决策支持使用户选择最佳响应策略。

24、本发明取得的技术效果为：

25、通过仿真系统进行应急演练，可以减少实际演练中所需的时间和成本，提高演练效率，通过虚拟演练，可以模拟真实的应急情况，提高参与者在实际紧急情况下的反应速度和处置能力，从而提升应急处理的安全性，仿真系统可以提供实时监控和数据反馈，帮助参与者及时了解演练过程中的情况，及时调整演练策略；

26、系统通过分析实时数据和历史数据，提供智能化的决策支持，帮助参与者做出最佳的应急响应决策，通过对演练数据的分析和评估，可以发现问题点和改进机会，持续优化演练方案和系统功能，提高演练的效果和质量，系统提供多种形式的教学资源，包括教学视频、文档、案例分析，帮助参与者学习燃气管网的基础知识和应急响应策略，提高演练效果，通过对演练过程中产生的数据进行分析和挖掘，为演练过程提供量化的评估指标，帮助参与者及时了解演练效果和改进方向。