2016—2020年我国城...燃气爆炸事故统计与规律分析_田彬.pdf

Research onthecognitiveloadofoperators in the digital main controlroom of nuclear power plant based ongaze entropyDAI Licao,ZHANG Meihui,LI Yu,MA Li,HAN Xiangyu,CHEN Qiao,LI Pengcheng(Human Factor Institute,University of South China,Hengyang421001,Hunan,China)Abstract:The purpose of this study is to explore the relationshipbetween the gaze entropy of operators and their cognitive load inthe digital control room of a nuclear power plant.The researchaims at building an objective method to evaluate the operatorscognitive load based on experiments.The experiments are carriedout on a DCS simulator.The experiment scenario covers normaland accident(SLOCA)situations of operation on a reactorsimulator.The subjects wore an eye-glass tracker to record theeye movement data while they monitor and control on the primarycircuit.After each simulation,the subjects fill in the NASATLX scale to record the cognitive load according to theirsubjective feelings during the experiment.Data in the eye trackeris collected and analyzed using Python programming.SPSS dataanalysis software is used to analyze the variance of cognitive loadand gaze entropy to determine whether a significant differenceexists between cognitive load and gaze entropy of operators underdifferent scenarios.Finally,the correlation between gaze entropyand the operators cognitive load was analyzed to prove whetherthere is a significant correlation between them.The results showthat the F of the cognitive load is 61.017(p 0.05),the F ofSGE is 2.86(p 0.1),and the F of GTE is 11.117(p 0.05),which proves that the cognitive load and gaze entropy ofoperators change synchronously.Compared with normal workingconditions,the cognitive load and gaze entropy of operatorsunder accident working conditions are higher.Under normalworking conditions,the correlation coefficients between SGE andGTE and cognitive load are 0.476(p 0.05)and 0.552(p 0.05),respectively.Under accident conditions,the correlationcoefficients between SGE and GTE and cognitive load are 0.746(p 0.05)and 0.738(p 0.05,数据符合正态分布,可进行 t 检验。通过单样本 t 检验,得到渐近显著性概率 Asymp.Sig 为 0.000 0.05,故拒绝假设,认为各月份事故起数明显不同。由表 2 可知,每年的 4、5、7 和 8 月事故较多,1和 2 月事故较少;7 月份事故起数最多,每年占比均超 10%;2 月份事故起数最少,每年占比约为 5%。主要原因为 4 和 5 月为天气转暖期,容易使人注意力不集中、心浮气躁,从而导致事故发生;7 和 8 月进入夏季,夜宵变多,餐饮业燃气使用量增加,特别是煤气罐使用量暴增,管理和监管的不到位造成事故增多。1 和 2 月份进入春节,团体性聚会增多,个体烹饪减少,燃气用户人数降低,从而减少事故发生量。因此,政府和燃气企业应重点关注二三季度。2.3 事故发生时段分析用卡方检验时段和事故起数是否相关13。假设 H:各时间段的燃气爆炸事故发生次数服从均匀分布。根据基于小时段的燃气爆炸事故统计数据及占比(表 3),运用 SPSS 软件,得到卡方统计量为710.669,自由度为 23,渐近显著性概率 Asymp.Sig为 0.000 0.05,故拒绝假设,认为每个时段的事故发生起数不服从均匀分布。由表 3 可知,每天 05:0008:59 事故起数最多,0:0002:59 事故起数最少。为更加贴近实际,按照人们的生活规律,将一天 24 h 划分为 4 段:04:0009:59 为早饭准备及食用时间段,10:0015:59 为午饭准备及食用时间段,16:0021:59 为晚饭准备及食用时间段,22:00次日 03:59 为夜间睡觉休息时间段。4 个时段的事故情况见图 3。早饭时段的事故起数最多,午饭和晚饭时段次之,夜间睡觉时段事故最少。主要原因为早饭时段,人们刚睡醒,头脑不够清晰、嗅觉不够灵敏,若发生燃气泄漏不易察觉;此外,做饭期间人们经常开火放锅后即去洗漱,可能会产生粥汤溢出浇灭火苗,造成燃气泄漏,从而导致爆炸事故的发生。图 3 20162020 年我国燃气爆炸事故不同时段统计Fig.3 Statistics on different time periods of gas explosionaccidents from 2016 to 20202.4 事故气源分析由于我国能源供应的多样性,城镇燃气的气源种类有天然气、液化石油气、人工煤气 3 种14。3 种气源“十三五”期间的供气量和用气人口见图 4。天然气是城镇燃气的供应主体,且供应量和用气人口在逐年增加,液化石油气和人工煤气基本稳定但略有下降。由于天然气、液化石油气、人工煤气 3 种气源的供气量和事故起数差别巨大,为深入分析各种气源的安全水平,进一步计算 3 种气源所占供气量比例和事故起数比例,见图 5。天然气、液化石油气、人工煤气 3 种气源的事故起数与供气量不成正比;液化石油气供气量占比不足 9%,但事故起数占比却有 66%;天然气供气量占比约 89%,事故起数占比仅 28%。主要原因为天然气主要采用管道方式输送和使用,各地都有专业的运营公司进行日常维护和巡检,整体安全水平较高。而液化石油的运输方8991 Vol.23 No.6 安全 与 环 境 学 报 第 23 卷第 6 期图 4 20162020 年我国燃气气源的供气量及用气人口统计Fig.4 Statistics on gas supply volume and gasconsumption population of gas sourcefrom 2016 to 2020图 5 我国燃气气源的供气量和事故起数比例图Fig.5 Ratio of gas source for gas supply volume andexplosion accidents式主要为槽罐车,使用方式主要为液化气罐,2 种容器均为高压特种设备,危险性较大,若管理不完善或监管不到位就可能存在“隐患”容器,缺陷设备易造成燃气泄漏,高压设备事故后果严重;同时,液化气罐储量少,会进行频繁的更换和移动,易发生卡箍松动、软管脱落,造成燃气泄漏,从而导致爆炸事故发生。因此,应加强液化石油气的监管,特别是液化石油气罐的管理,加强安全宣传教育,严禁使用“隐患”气罐。除了供气量差别巨大外,天然气、液化石油气、人工煤气 3 种气源的用气人口也差别较大。为更加科学地分析 3 种气源的危险水平,进一步计算每种气源的百万用户事故率(事故起数/用户数)和亿方供气量事故率(事故起数/供气量),见图 6。液化石油气的供气量事故率最高,人工煤气的用户事故率最高,天然气的供气量事故率和用户事故率均最低。主要原因为液化石油气供气方式主要采用高压储罐,供气量小、事故后果严重,所以供气量事故率最高;人工煤气主要采用管道供气,但我国人工煤气的使用主要分布在能源富集的山西、陕西等省份,输气图 6 我国燃气气源 105用户事故率和 106供气量事故率Fig.6 Accident rate of 100,000 gas users and 1million gas supply volume管道建设年份较早,存在管道老化、与其他管网交叉、运维不到位等问题,导致用户事故率较高。因此,应加强液化石油气罐的监管和老旧管网的更新。2.5 事故发生地点分析2.5.1 事故发生场所分析民居和商铺涵盖大多数事故,占比和将近95%,其中民居占比约为 70%,见表 5。主要原因是城镇燃气的使用主体主要为居民和餐饮商铺,使用环境多样复杂,用户燃气安全知识与安全意识参差不齐;同时,用户基数大,造成这两类场所事故占比高。因此,应深入研究民居和商铺发生燃气事故的呈现形式和深层原因,并采取针对性的对策措施,有效降低事故发生率。2.5.2 事故发生区域分析为更加清晰展示事故分布,将基于 32 个省、直辖市、自治区的燃气爆炸事故统计数据及占比(表6)输入地理热力图中可知,事故多发省份大多位于东部沿海区域,江苏省、广东省和山东省较多;西南省份事故发生较少,西藏自治区、青海省事故最少。为更好地了解燃气事故的区域特征,运用 SPSS 软件对 32 个省、直辖市、自治区的事故数据进行聚类分析,结果见表9。群集1 和2 中省份为我国的经济大省,用气量大、人口众多且流动性大,用户安全素质参差不齐;同时,存在较多的出租房,使用的液化石油气罐数量多,因此,发生的事故起数较多。群集 3和 4 中省、直辖市、自治区人口和用气量适中,事故起数居中;群集 5 中省、直辖市、自治区燃气用户数和用气量较其他省份较少,部分省份资讯不够发达,燃气事故未能在媒体中报道。由于各个省份经济发展不均衡,特别是人口分布差别巨大,为更加科学的反映各省、市、自治区燃气的安全管理水平,进一步计算了 106用户事故率99912023 年 6 月 田 彬,等:20162020 年我国城镇燃气爆炸事故统计与规律分析Jun.,2023表 9 20162020 年各省、直辖市、自治区燃气爆炸事故聚类分析Table 9 Cluster analysis of gas explosion accidents in various provinces,municipalities,and autonomous regions from 2016 to 2020群集省、直辖市、自治区群集 1广东省、江苏省群集 2山东省、浙江省群集 3安徽省、广西壮族自治区、河北省、河南省、湖北省、辽宁省、四川省群集 4北京市、福建省、黑龙江省、湖南省、吉林省、江西省、内蒙古自治区、山西省、陕西省、上海市群集 5甘肃省、贵州省、海南省、宁夏回族自治区、青海省、台湾省、天津市、西藏自治区、新疆维吾尔自治区、云南省、重庆市(事故起数/用户数),见图 7。106用户事故率最高的为广西壮族自治区,最低的为新疆维吾尔自治区。主要原因为广西壮族自治区液化石油气使用占比较高,且基本都采用液化气罐,液化气罐的高事故率,导致广西的燃气用户事故率最高;新疆维吾尔自治区用气人口较少,且大多使用安全性高的管道气,因此新疆的燃气用户事故率最低。2.6 事故诱因分析2.6.1 燃气泄漏原因分析由表 7 可知,7 类燃气泄漏原因中软管问题占比约为 33%,阀门问题约为 22%,一半以上的燃气泄漏都是由软管和阀门引起。主要原因为目前使用的软管大多为 PVC 管,使用寿命短,标准为 18 个月,多数用户都不能按时更换;同时,PVC 管易脱落、老化和开裂。由于安装方便、易弯曲,在液化石油气罐上使用较多,但液化气罐更换和移动频繁,易造成PVC 管脱落和磨损。燃气阀门作为操作频繁的燃气部件,存在质量不合格、密封圈老化、燃气灶超年限服役等现象,导致燃气阀气密性不严;同时,关阀不到位,暴力碰撞阀门,均会导致燃气泄漏。因此,政府应加强相关知识的宣传教育,燃气企业和用户应加强这两方面检查。2.6.2 引爆事件分析由表 8 可知,8 类燃气泄漏引爆事件中,点火做饭/烧水占比最多,超 40%;其次为开灯/电器,占比约为 16%。主要原因为燃气事故中民居占比最高,且多发生于早饭阶段,早起大脑不清晰,嗅觉不灵敏,未能意识到燃气泄漏,故进入厨房点火或开灯时,产生的火花就会引起爆炸事故。因此,应加强燃气泄漏报警器安装等技术防范措施,减少这两类事故的发生。3 防治措施与建议1)强化“技防”措施。尽可能强化燃气事故的技术防范,增强燃气系图 7 各省、直辖市、自治区燃气爆炸的 106用户事故率Fig.7 Accident rate of gas explosion per million usersin various provinces,municipalities,and autonomous regions统的本质安全。如,使用带熄火保护功能的燃气灶,使用强排式燃气热水器,更换 PVC 软管为不锈钢波纹管,安装燃气泄漏报警器等。2)加强监管与执法。相关部门应加强对燃气企业的安全监管,重点关注充装气站、老旧管线,以确保企业落实安全生产主体责任。加强安全执法,杜绝“黑气站”“黑钢瓶”的存在,严禁“问题”钢瓶流通。3)加强宣传教育与应急培训。政府和企业应加强燃气安全知识的宣传教育,采用多种形式、多种渠道,尽可能增加人们的燃气安全知识,掌握检漏等安全技能,提升全民安全素质。同时,做好燃气泄漏应急处置的相关培训,确保应急处置行为正确,避免爆炸事故发生。0002 Vol.23 No.6 安全 与 环 境 学 报 第 23 卷第 6 期4)做好安全日常巡查与入户检查。燃气企业应加强员工培训,做好燃气设备设施的日常巡查和维护保养,确保其处于安全稳定状态。同时,要做好定期入户检查,利用专业知识排查用户燃气安全隐患,提升燃气系统安全水平。5)提升安全意识,规范用气行为。燃气用户应充分利用政府、企业提供的安全教育培训机会,以及其他学习渠道,提高燃气安全知识储备,掌握日常隐患排查、漏气检查、应急处置等安全技能,进而提升安全意识。同时,用气时注意通风,做到“一开三关”;规范用气行为,提高燃气安全水平。4 结 论1)在 20162020 年,全国发生燃气爆炸事故3 943 起,造成了 458 人死亡,4 424 人受伤。我国燃气行业整体安全趋势向好,但重特大事故对事故伤亡数和严重度造成了较大影响,应重点防范重特大事故的发生。2)每年 7 月份发生事故最多,2 月份最少;每日7:007:59 发生事故最多,0:000:59 最少;4 个生活阶段中,早饭时段(4:009:59)发生事故最多。3)3 种气源中,事故发生数和供气量事故率最高的均为液化石油气,用户事故率最高的为人工煤气,危险性最低的为天然气。4)32 个省、直辖市、自治区中江苏省、广东省和山东省的事故起数最多;广西壮族自治区、江苏省和江西省的用户事故率最高,是重点防范区域。5)在事故发生场所中,民居事故起数最多,占比超 70%,其次为商铺,占比约为 25%。6)事故诱因中,软管和阀门导致燃气泄漏数最多,总占比超 50%;点火做饭/烧水和开灯/电器引爆事件数量最多,总占比约为 56%。7)针对我国城镇燃气爆炸事故统计规律,本文提出了减少事故的建议和措施。参考文献(References):1 国家住房和城乡建设部.2020 年城市建设统计年鉴EB/OL.20220315.https:/ EB/OL.20220315.https:/ 湖北省应急管理厅.湖北省十堰市张湾区艳湖社区集贸市场“613”重大燃气爆炸事故调查报告R.武汉:湖北省应急管理厅,2021.Department of Emergency Management of Hubei Province.Investigation report of“6.13”majorgasexplosionaccident in Yanhu community market,Zhangwan District,Shiyan City,Hubei ProvinceR.Wuhan:Department ofEmergency Management of Hubei Province,2020.3 国家应急管理部.国务院安委会部署开展全国城镇燃气安全排查整治工作EB/OL.20220315.https:/ Ministry of Emergency Management.The StateCouncil Safety Committee deploys national urban gassafety investigation and rectification work EB/OL.20220315.https:/ 黎江燕,朱辉.城市燃气事故统计 分析及其防范对策J.企业家天地(理论版),2010(7):172173.LI J Y,ZHU H.Statistical analysis of city gas accidentsand its preventive measures J.Entrepreneur World(Theory 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from the six dimensions and eight aspects of the year,month,time period,gas source,location(including the accidentsite and province)and inducement(including the cause of gasleakage and detonation).The results show that:during the 13thFive-Year Plan period,the overall safety trend of the gasindustry is improving,in recent years,affected by majoraccidents,the number of casualties and the severity of accidentshave increased;In a year,there are far more accidents insummer than in winter,with the highest number of accidents inJuly and the lowest in February;In a day,there are far moreaccidents during the preparation and consumption of breakfastthan at night during bedtime,with the highest number ofaccidents between 7:007:59 and the lowest between 0:000:59;Among the three gas sources,natural gas is the safest,liquefied petroleum gas has the highest accident number and gassupply accident rate,and artificial gas has the highest useraccident rate;Among the accident sites,residential houses andcommercial stores account for the vast majority,of which,thelargest number of accidents occurred in residential houses,accounting for nearly 70%;Among the accident provinces,Jiangsu has the most accidents,and Guangxi has the highest useraccident rate;Among the causes of gas leakage,more than halfare caused by hoses and valves,among which,the problems ofhoses are the most common,accounting for about 33%;Amongthe causes of detonation,ignition for cooking/boiling water is theprimary cause,accounting for about 40%.Then,this paperintroducesfivesuggestionsforprevention:strengthening“technical prevention”measures;increasing supervision and lawenforcement;enhancing safety publicity and emergency training;performingdailysafetypatrolandhouseholdinspection;improving safety awareness and standardized gas use behavior.Key words:safe social engineering;13th Five-Year Planperiod;gas explosion;mathematical statistics;countermeasures2002 Vol.23 No.6 安全 与 环 境 学 报 第 23 卷第 6 期