專利名稱：一種移動化學風險源預(yù)測預(yù)警和應(yīng)急控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到的已有技術(shù)有匪5 ;RAMS。 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，并能在計算機平臺上運行，可以廣泛用于大氣科學研究，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。 廳S(Regional Atmospheric Modeling 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、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迫下的中尺度大氣運動等中尺度現(xiàn)象，甚至風洞內(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。 預(yù)警指標體系是根據(jù)有毒有害化學品的物化性質(zhì)和預(yù)警等級建立的對人體傷害 的計量(濃度或劑量)標準。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的缺陷，提出一種基于伴隨模式的移動化學風 險源預(yù)測預(yù)警和應(yīng)急控制方法。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
首先給出相關(guān)術(shù)語的定義 保護目標所在區(qū)域是指針對保護目標所設(shè)定的氣象場模擬范圍的整個區(qū)域；
目標風險模擬范圍是指風險源對保護目標可能存在風險的計算范圍。
基于上述定義，本發(fā)明的一種針對保護目標的移動化學風險源的控制方法的具體 操作步驟如下 步驟一、確定移動風險源的物質(zhì)種類、數(shù)量以及保護目標的地理坐標。 步驟二、獲得目標風險模擬范圍的風場、湍流量的預(yù)報結(jié)果。
步驟三、獲得保護目標的危害度時空分布，其具體操作步驟如下 通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將步驟一獲得的保護目標的地理坐標數(shù)值轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標
數(shù)值，同時將該坐標值以及步驟一獲得的移動風險的物質(zhì)種類和數(shù)量，步驟二獲得的風場、
湍流量的預(yù)報結(jié)果輸入化學危害度預(yù)測模式(CAMx伴隨模式)獲得針對保護目標的危害
度時空分布；化學危害預(yù)測模式(CAMx伴隨模式)參考劉峰，張遠航，蘇航等的文獻《大氣
化學傳輸模式CAMx的伴隨模式構(gòu)建及應(yīng)用》北京大學學報(自然科學版)，2007. 11 :
764-770。 所述獲取保護目標的危害度時空分布的具體方法如下 第1步設(shè)置目標風險模擬范圍的網(wǎng)格LXM(L，M為正整數(shù)，根據(jù)實際情況人為設(shè) 定)；設(shè)置循環(huán)次數(shù)變量初始值a = 0 ; 第2步設(shè)置初始分辨率Ax，則初始目標風險模擬范圍的面積為S。= L AxXMAx， m2 ; 第3步根據(jù)預(yù)警指標體系獲取危險度的劑量閾值Dp，通常取有毒化學品的允許 劑量值； 第4步應(yīng)用化學危害度預(yù)測模式(CAMx伴隨模式)得到地面人員活動高度內(nèi)的 平均劑量值d(i， j)，其中i = 1、2.....L， j = 1、2.....M; 第5步:如果d(l，j) ^Dp或d(L，j) ^Dp或d(i，1) ^Dp或d(i，M) ^Dp，令a二 a+l，則令A(yù)x = Ax 23，重復(fù)第4步； 第6步如果同時滿足d(l， j) <DP、d(L， j) 〈Dp、d(i，1) 〈Dp和d(i，M) < DP， 則認為已經(jīng)得到目標風險模擬范圍，然后得出最終保護目標的致死劑量、失能劑量和允許 劑量的危害度時空分布。 步驟四、獲得基于GIS平臺的移動化學風險源預(yù)測預(yù)警與控制方案 將步驟三得到的保護目標的危害度時空分布輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將
危害度時空分布的標量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有空間地理信息的矢量數(shù)據(jù)，形成基于GIS平臺的移
動風險源應(yīng)急控制方案。 本發(fā)明還包括步驟五、實時在線發(fā)布 通過ArcGIS9. 3系統(tǒng)，將致死劑量、失能劑量和允許劑量表示的危害度時空分布 在ArcGIS9. 3系統(tǒng)上進行展示，實現(xiàn)對移動風險源對保護目標的危害度分布定量化、直觀化、矢量化和智能化，并實時更新。
有益效果 本發(fā)明提出的一種移動化學風險源預(yù)測預(yù)警和應(yīng)急控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在很短的 時間內(nèi)就得出移動化學風險源對保護目標的危害度時空分布。
具體實施例方式
根據(jù)上述技術(shù)方案，下面通過具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。 本發(fā)明的一種針對保護目標的移動化學風險源的控制方法的具體操作步驟如
下 步驟一、確定移動風險源的物質(zhì)種類、數(shù)量以及保護目標的地理坐標。 步驟二、獲得目標風險模擬范圍的風場、湍流量的預(yù)報結(jié)果，其具體操作步驟如
下 第1步應(yīng)用全球尺度的背景場T213作為匪5的初始場，調(diào)用保護目標所在區(qū)域 內(nèi)的GIS數(shù)據(jù)作為邊界條件，通過多層網(wǎng)格嵌套，滾動并行計算，預(yù)報未來數(shù)十小時內(nèi)保護 目標所在區(qū)域的氣象場，包括風場、湍流量、溫度場、氣壓場等； 第2步以匪5的模擬結(jié)果作為初始條件，根據(jù)步驟一獲取的保護目標的地理坐標 初步確定目標風險模擬范圍的位置信息；調(diào)用保護目標所在區(qū)域內(nèi)精細的GIS數(shù)據(jù)，包括 地形、植被、建筑物、水系、道路、土壤等要素分布狀況，驅(qū)動RAMS6. 0進行并行計算，預(yù)報精 細的氣象場，得出保護目標所在區(qū)域所需要的風場、湍流量的預(yù)報結(jié)果。
步驟三、計算保護目標的危害度時空分布。 第1步設(shè)置目標風險模擬范圍的網(wǎng)格LXM，默認為L = M = 100 ;設(shè)置循環(huán)次數(shù) 變量初始值a = 0 ; 第2步設(shè)置初始分辨率A x，默認值為10m，則初始目標風險模擬范圍的面積為S。 =LAxXMAx，m2; 第3步根據(jù)預(yù)警指標體系獲取危險度的劑量閾值Dp，取有毒化學品的允許劑量 值； 第4步應(yīng)用化學危害度預(yù)測模式(CAMx伴隨模式)得到地面人員活動高度內(nèi)的 平均劑量值d(i， j)，其中i = 1、2.....L， j = 1、2.....M; 第5步如果d(l，j) ^Dp或d(L，j) ^Dp或d(i，1) ^Dp或d(i，M) ^Dp，令a二 a+l，則令A(yù)x = Ax 23，重復(fù)第4步； 第6步如果同時滿足d(l， j) <DP、d(L， j) 〈Dp、d(i，1) 〈Dp和d(i，M) < DP， 則認為已經(jīng)得到目標風險模擬范圍，然后得出最終保護目標的致死劑量、失能劑量和允許 劑量的危害度時空分布。 步驟四、獲得基于GIS平臺的移動化學風險源預(yù)測預(yù)警與控制方案 將保護目標的危害度時空分布輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將危害度時空分
布的標量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有空間地理信息的矢量數(shù)據(jù)，形成基于GIS平臺的移動風險源應(yīng)急
控制方案。 步驟五、實時在線發(fā)布 通過ArcGIS9. 3系統(tǒng)，將致死劑量、失能劑量和允許劑量表示的危害度時空分布
5在ArcGIS9. 3系統(tǒng)上進行展示，實現(xiàn)對移動風險源對保護目標的危害度分布定量化、直觀 化、矢量化和智能化，并實時更新。 經(jīng)過上述步驟，即可獲得移動化學風險源預(yù)測預(yù)警和應(yīng)急控制方案，并實現(xiàn)實時 在線發(fā)布。
權(quán)利要求
一種移動化學風險源預(yù)測預(yù)警和應(yīng)急控制方法，其特征在于包括步驟如下步驟一、確定移動風險源的物質(zhì)種類、數(shù)量以及保護目標的地理坐標；步驟二、獲得目標風險模擬范圍的風場、湍流量的預(yù)報結(jié)果；步驟三、獲得保護目標的危害度時空分布，其具體操作步驟如下通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將步驟一獲得的保護目標的地理坐標數(shù)值轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標數(shù)值，同時將該坐標值以及步驟一獲得的移動風險的物質(zhì)種類和數(shù)量，步驟二獲得的風場、湍流量的預(yù)報結(jié)果輸入化學危害度預(yù)測模式，獲得針對保護目標的危害度時空分布；步驟四、獲得基于GIS平臺的移動化學風險源預(yù)測預(yù)警與控制方案；將步驟三得到的保護目標的危害度時空分布輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將危害度時空分布的標量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有空間地理信息的矢量數(shù)據(jù)，形成基于GIS平臺的移動風險源應(yīng)急控制方案。
2. 如權(quán)利要求1所示的一種移動化學風險源預(yù)測預(yù)警和應(yīng)急控制方法，其特征在于還包括步驟五、實時在線發(fā)布通過ArcGIS9. 3系統(tǒng)，將致死劑量、失能劑量和允許劑量表示的危害度時空分布在ArcGIS9. 3系統(tǒng)上進行展示，實現(xiàn)對移動風險源對保護目標的危害度分布定量化、直觀化、矢量化和智能化，并實時更新。
3. 如權(quán)利要求1或2所示的一種移動化學風險源預(yù)測預(yù)警和應(yīng)急控制方法，其特征在于步驟二獲得目標風險模擬范圍的風場、湍流量的預(yù)報結(jié)果的具體操作步驟為第1步應(yīng)用全球尺度的背景場T213作為匪5的初始場，調(diào)用保護目標所在區(qū)域內(nèi)的GIS數(shù)據(jù)作為邊界條件，通過多層網(wǎng)格嵌套，滾動并行計算，預(yù)報未來數(shù)十小時內(nèi)保護目標所在區(qū)域的氣象場，包括風場、湍流量、溫度場、氣壓場等；第2步以匪5的模擬結(jié)果作為初始條件，根據(jù)步驟一獲取的保護目標的地理坐標初步確定目標風險模擬范圍的位置信息；調(diào)用保護目標所在區(qū)域內(nèi)精細的GIS數(shù)據(jù)，包括地形、植被、建筑物、水系、道路、土壤等要素分布狀況，驅(qū)動RAMS6. 0進行并行計算，預(yù)報精細的氣象場，得出保護目標所在區(qū)域所需要的風場、湍流量的預(yù)報結(jié)果。
4. 如權(quán)利要求1或2所示的一種移動化學風險源預(yù)測預(yù)警和應(yīng)急控制方法，其特征在于所述步驟三獲取保護目標的危害度時空分布的具體方法如下第1步設(shè)置目標風險模擬范圍的網(wǎng)格LXM ;設(shè)置循環(huán)次數(shù)變量初始值a = 0 ;第2步設(shè)置初始分辨率A x，則初始目標風險模擬范圍的面積為S。 = L A xXM A x，m2 ;第3步根據(jù)預(yù)警指標體系獲取危險度的劑量閾值Dp，通常取有毒化學品的允許劑量值；第4步應(yīng)用化學危害度預(yù)測模式，即CAMx伴隨模式，得到地面人員活動高度內(nèi)的平均劑量值d(i， j)，其中i = 1、2、 ...、L，j = l、2、…、M;第5步如果d(l，j) ^Dp或d(L，j) ^Dp或d(i，1) ^Dp或d(i，M) ^Dp，令a二a+l，貝U令A(yù) x = Ax. 2a，重復(fù)第4步；第6步如果同時滿足d(l， j) <DP、d(L， j) <DP、d(i，l) 〈Dp和d(i，M) 〈Dp，則認為已經(jīng)得到目標風險模擬范圍，然后得出最終保護目標的致死劑量、失能劑量和允許劑量的危害度時空分布。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種移動化學風險源預(yù)測預(yù)警和應(yīng)急控制方法，屬于危害控制領(lǐng)域。步驟為①確定移動風險源的物質(zhì)種類、數(shù)量以及保護目標的地理坐標；②獲得目標風險模擬范圍的風場、湍流量的預(yù)報結(jié)果；③獲得保護目標的危害度時空分布；④獲得基于GIS平臺的移動化學風險源預(yù)測預(yù)警與控制方案；⑤實時在線發(fā)布。本發(fā)明方法能夠在很短的時間內(nèi)就得出移動化學風險源對保護目標的危害度時空分布，并實現(xiàn)實時在線發(fā)布。
文檔編號G05B19/418GK101763095SQ20091024179
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者劉峰, 咼暢, 周學志, 張裕祥, 梁濤, 王寧, 黃順祥 申請人:中國人民解放軍防化指揮工程學院