乏燃料联运数字化应急演练系统研究与应用.pdf
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1、88第 22 卷第 4 期核 安 全NUCLEAR SAFETY2023 年 8 月讨研 究 与 探潘亚兰,杨政理,史骥,等.乏燃料联运数字化应急演练系统研究与应用 J.核安全,2023,22(4):88-93.Pan Yalan,Yang Zhengli,Shi Ji,et al.Research and Application of Digital Emergency Drill System for Combined Transport of Spent FuelJ.Nuclear Safety,2023,22(4):88-93.乏燃料联运数字化应急演练系统研究与应用潘亚兰1,杨政理2,
2、史 骥1,苏 康2(1.中广核铀业发展有限公司,北京 100029;2.中广核(北京)仿真技术有限公司,深圳 518031)摘要:组织乏燃料运输核事故应急实战演练的时间和人力成本高,协调难度大,因此,实战演练的次数有限。同时,实战演练模拟的事故情景不够全面,严重的事故情景难以模拟,复盘效果差。为解决实战演练中的难点与痛点,提高乏燃料运输过程中应急组织对各类突发事件的应急处理能力,设计并实现了乏燃料联运数字化应急演练系统。该系统以乏燃料运输应急情景化构建为基础,借助数字化手段实现对特定场景应急脚本的演练,能打破传统实战演练的壁垒,随时随地辅助演练的开展,大大提升演练效率,有效提高乏燃料运输过程的
3、应急处置及响应能力。关键词:乏燃料联运;数字化;应急演练中图分类号:TL99 文章标志码:A 文章编号:1672-5360(2023)04-0088-06地开展乏燃料联运工作,建立充分的应急响应能力,笔者设计并实现了一套乏燃料联运数字化应急演练系统(以下简称系统)。这套系统通过数字化虚拟技术,能有效辅助应急演练的开展,提升人员应对突发事故的效率。1 系统总体设计系统以虚拟现实技术和网络协同技术为基础,构建符合乏燃料运输突发事件的场景、地貌和气象环境特征等的三维模型库与业务数据库。在事故场景的构建上,以乏燃料运输典型事故为蓝本,模拟灾害现场场景,并针对乏燃料运输过程中各级应急处置对象模拟应急事件
4、过程中事件发展及应急处置过程,包括乏燃料不同运输方式的事故类型模拟、事故报告流程模拟、事故响乏燃料的联运是我国新兴的运输模式,主要指乏燃料通过公路、铁路、海路等任意 2 种或3 种运输模式结合的运输方式,其复杂场景使得事故后的应急响应及处置较之核设施事故更加困难1。演练是维持应急响应能力的必要手段,通过各种不同情景的应急演练能有效地检验应急组织响应能力,确保响应人员能迅速、有序且高效地开展应急响应和救援行动2。考虑到乏燃料联运的运输涉及多个环节,流程复杂且接口众多,演习环节的可操作性以及演习场地的限制和人员的配备等因素均对演习情景的设计及演练的开展产生了一定限制。随着技术的进步,数字化技术在企
5、业应急管理工作中已逐步应用,包括用应急管理平台和数字预案技术来虚拟应急演练技术等3。为更好收稿日期:2022-08-09 修回日期:2022-09-28作者简介:潘亚兰(1990),女,运输工程师,硕士研究生,现主要从事核燃料循环后端相关工作89Vol.22,No.4,Aug.2023潘亚兰等:乏燃料联运数字化应急演练系统研究与应用应流程模拟和事故恢复流程模拟等。在操作模式上,系统分为单人推演模式和多人演练模式。单人推演模式主要用于应急处置方案讨论,多人演练模式主要是协同推演实现多角色扮演事件处置过程的模拟演练应用,通过反复的模拟演练锻炼应急人员的应急处置能力。2 单人推演模式单人推演模式类似
6、沙盘推演,通过系统提供的场景信息、应急资源信息和灾害信息等实现单人推演。根据演练需要,依照实战情况下的乏燃料运输事故救援流程,实现平战结合。由于乏燃料运输应急处置的特殊性,用户可自定义设置编辑推演内容。例如,阶段设置、应急部署、人员编排以及测量标绘等。经制作研讨成功的推演预案可进行系统存储和统一管理。2.1 情景设计系统可进行情景设定,设置乏燃料运输事故发生的场景、重点部位、灾害的种类和天气情况等信息。下面主要介绍场景选择、环境设置、灾情设置、阶段设置及信息查询等功能。2.1.1 场景选择系统提供针对公路、海运和铁路三类运输方式的三维场景,运用三维建模技术,结合采集的业务数据资料进行建模,开发
7、制作典型场景模型,包括场景的周边环境和建筑结构等,最大化地还原演练场景的真实性,操作人员可对不同场景下的应急响应进行有针对性的推演。2.1.2 环境设置在三维场景中,通过引擎粒子特效,可设置多样化的天气特效。主要包括风向特效、风力级别以及时间、温度等多种环境因素的设置。2.1.3 灾情设置系统提供灾情设置功能,可设置灾害类型,灾害类型包括:容器跌落、车辆撞击、火灾等,并支持调节火灾大小及范围等。2.1.4 阶段设置系统支持对各应急救援阶段进行推演,根据不同阶段选择人员、车辆和装备进行调派与部署,还支持对可选救援阶段进行线上展示和验证。2.1.5 信息查询信息查询包括应急救援的设施定位、查询以及
8、应急救援支持单位的查询等。系统通过对设施的位置信息、基本信息和联系人信息等进行采集,从而实现对所需要的信息进行查询。系统将结合三维场景,对查询的设施进行位置定位,并以文字和附件等形式展现所要查询对象的信息。2.2 推演讨论系统支持应急救援设施设备、应急救援人员和移动应急救援装备的可视化部署,下面主要说明作战标绘与应急资源部署功能。2.2.1 作战标绘系统提供在指挥作战中具有重要作用的辅助态势标绘工具,可在三维空间中标绘出封锁区、推演区、进攻路线等战略层次防御区、各种单箭头、双箭头、三箭头、燕尾箭头、细直箭头、图形标绘、警戒线和特殊符号标绘等标绘形式,可对场景中的热点进行标注描述并保存。态势标绘
9、主要包括箭头、几何图形、文字、特殊线条和符号等多种方式,如图 1 所示。在乏燃料运输三维场景中放置标绘图标,系统支持直接对标绘进行操作,包括移动、旋转和删除等。同时支持对标绘图形属性进行设置,属性包括透明度、线条样式、边线颜色和填充颜色等。图 1 标绘图标示例图Fig.1 Plot Icon90核 安 全Vol.22,No.4,Aug.20232.2.2 应急资源部署系统针对在演练及灾害应急过程中可能发生的火灾和泄漏等事故,基于乏燃料运输路线现有的应急资源和器材等在三维场景中进行部署。系统支持现场固定及半固定应急设施设备、车辆、人员和移动消防装备的可视化部署,总指挥可通过拖拉拽的方式将应急资源
10、摆放到三维场景中,并且可以根据现场救援需求调整车辆车头方向;还可对救援车辆、人物的入场顺序、停靠位置和作战任务等逐一进行部署。系统基于乏燃料运输真实道路情况支持三维模型摆放的调整设置。可视化部署示例参照图 2。图 2 可视化部署示例图Fig.2 Visual deployment3 多人演练模式针对乏燃料运输应急救援演练,该模式支持多指挥层级、多部门和不同角色全链条情景化协同推演,包含总指挥、(现场)指挥、执行人员和评估人员。演练过程灵活自主,具备多部门和多角色协同的全流程演练应用形式。应急仿真推演平台以三维场景资源为支撑,通过多角色场景同步协同演练,动态编组构建应急组织机构。系统采用分布式服
11、务器软件系统,具有低延迟和高稳定性;采用“大厅房间”的网络通信模型,支持多组演练同时进行,根据登录的不同角色,系统提供不同的能力和权限。3.1 功能流程演练准备开始,相关角色使用专有账号登录客户端,并做好准备。一旦总指挥下达演练开始的命令,所有客户端角色同时显示事先设置好的前情片段,让所有客户端的参演角色充分知悉本次推演的目的和组织情况。总指挥指示有事故发生,执行端一旦发现事故便立即通过上报功能将事故情况通报给指挥端。指挥端经过判定及研讨下达指令,由各执行端根据指令去完成对应的行动。执行端可以通过反馈功能,反馈行动的具体执行情况给指挥端,由指挥端根据执行端反馈的内容来调整后续具体行动。总指挥可
12、以在应急行动执行的过程中适时地添加不同的干预因素进行干扰。指挥端不断下达指令且执行端不断进行反馈,多次往复,直至应急救援过程全部完成。演练进行时,评估端人员能够实时观看所有执行端角色的行动并同时进行评估,记录信息进行录入。演练全程被记录,可以随时进行回放以便评估人员深入了解演练存在的问题,并有针对性地给出评估意见,为总结提供支撑。图 3 为功能流程图。?图 3 功能流程图Fig.3 Sequential function chart3.2 脚本编辑为了保证模拟演练内容的可拓展性及灵活性,系统提供数字化演练脚本的流程编辑功能,91Vol.22,No.4,Aug.2023潘亚兰等:乏燃料联运数字化
13、应急演练系统研究与应用演练脚本的编制主要以现有应急预案为蓝本,进行逻辑化编辑,编制后的数字化演练脚本文件可支撑模拟演练应用。3.3 总指挥功能在整个演练实施过程中总指挥可自由观察全局,并可根据演练需要对灾情变化、环境信息、资源使用以及角色等进行过程干预,以此增加演练的难度。总指挥端进行干预的信息支持以文字等形式进行播报,并同步到各演练终端进行展示。总指挥端业务流程如图 4 所示。图 4 总指挥端业务流程Fig.4 Business flow chart of general director3.4 现场指挥功能总指挥对三维场景中灾害及环境进行的配置完成后,便可进行应急响应处置流程的展开,首先系
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