計算機仿真技術在安全領域內的應用

楊麗丹邵輝

(江蘇工業學院環境與安全工程學院，江蘇常州213164)

摘要：隨著信息技術和計算機技術的發展，安全仿真技術在安全領域發揮著越來越大的

作用。目前，仿真技術已成功的用于石油化工過程、煤礦安全生產過程、建筑施工過程、消防

學科、交通安全等涉及安全問題的各個領域。仿真技術已經成為系統安全工程的關鍵技術之一。

關鍵詞：仿真仿真技術安全應用

仿真技術(simulation

真技術的發展從簡單到復雜、從理論到實踐、從輔助學科到解決重大工程問題的必要手段。

仿真技術在計算機技術、網絡技術、圖形圖像技術、多媒體技術、軟件工程、信息處理技

術、控制論、系統工程等相關技術和理論的支持、交叉、融合下，逐漸形成了一門交叉科

學，成為認識客觀世界的一種重要的方法。仿真技術最早主要應用于軍事方面，比如航天

器、航海模擬、高能武器等。隨著國民經濟的發展，仿真技術被迅速地推廣應用到國民經

濟的每個領域，成為系統工程中的科學方法和有力工具。

1 計算機仿真技術

1-l計算機仿真技術簡介

計算機仿真技術是一門嶄新的綜合性信息技術，它通過專用軟件，整合圖像、聲音、

動畫等，將三維的現實環境、物體模擬成多維表現形式的計算機仿真，再由數字媒介作為

載體傳播給人們。當人們通過該媒體瀏覽觀賞時就如身I臨其境一般。并且可以選擇任意角

度，觀看任意范圍內的場景或選擇觀看物體的任意角度。正是由于對身臨其境的真實感和

對超越現實的虛擬性，以及建立個人能夠沉浸其中、超越其上、進出自如、具有交互作用

的多維信息系統的追求，推動了計算機仿真技術在安全領域中的應用與發展。

1．2仿真技術的實質

技術的實質就是進行建模、實驗。現代仿真技術的發展與控制工程、系統工程及計算機技

術的發展密切相關。控制丁程和系統工程的發展促進了仿真技術的廣泛應用，而計算機技

術的發展則為仿真提供了一個強有力的手段和工具。仿真技術發展的主要原因是它所帶來

的重大的社會和經濟效益。

系統仿真的應用大致可分為：對已有系統進行分析仿真和對尚未有的系統進行設計時

采用仿真技術。在系統運行時，利用仿真模型作為觀測器，向用戶提供有關系統過去的、

現在的、甚至是未來的信息，以便用戶實時做出正確的決策；在系統運行前，利用仿真模

型作為預測器，向用戶提供系統運行后可能產生的現象，以便用戶修訂計劃或決策。在安

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全科學領域應用仿真技術，可以盡可能地避免直接實驗，可以降低研究的成本，提高安

全性。

1．3仿真技術在安全領域的應用現狀

目前，仿真模擬技術在國外安全科學技術領域已有大量研究和應用，用以加強安全系

統設計、安全教育培訓，進行事故調查、診斷和研究、安全評價，應急預案演練等，以達

到減少安全事故的目的。美國及其他發達國家通過采用計算機仿真模擬、虛擬現實技術，

預測建設項目施工過程中由于操作失誤、控制系統故障或設備故障等非正常原因導致的危

險事故，以及故障在流程中傳播的不利后果，并將施工過程和安傘控制融合在一起，發揮

各自的長處，從而增強了對安全隱患的預見性，大幅度減少了工程施工過程中的意外事件，

同時還可以設定干擾，以確定最佳的安全控制方案和救援預案。

國內仿真技術的研究與應用，隨著安全科學技術特別是系統安傘科學的發展，安全模

擬與安全仿真學已成為其重要學科分支。仿真技術已在安全評價、安全監測、安全控制與

安全洲練等多領域多層面，正在或即將發揮著越朱越大的作用。目前，仿真技術已成為系

統安全工程中的關鍵技術之一，且成功地應用于各方面的安全領域，如石油化工、煤礦、

建筑施工、消防、交通等。

2 仿真技術在石油化工過程中的應用

石油化工安全評價和安全監控涉及工藝過程中的危險識別、風險評估、失效分析、事

故預案、事故分析、故障診斷、安全檢測與監控等多項內容，仿真技術其中的作用越來越

重要。近十年來，仿真技術在石油化工安傘領域得到廣泛應用，主要體現在如下幾方面：

工藝過程內在危險的仿真；爆炸、燃燒、毒物擴散對環境影響的仿真；基于仿真技術的故

障診斷；安全仿真訓練等。

。2．1化工過程的模擬仿真

石油化工過程存在的危險主要包括：裝置內部由于操作失誤、控制系統故障或設備故

障等非正常原因，導致物理、化學變化異常所引起的超溫、超壓或泄漏等危險，以及故障

在流程中傳

總結

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