CN111199342A - 一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工厂安全技术领域,具体涉及一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法及***,包括以下步骤:A)建立和存储监控表和预案,若出现报警则进入步骤B;B)若不满足触发条件,则关闭报警,反之,触发预案,更新表更新对应的报警条件,显示事故处置内容;C)以周期T读取化工厂的监控数据,若符合报警条件,则发出报警,将事故等级提升一级,显示对应等级的事故分级处置内容;D)若监控数据符合解除条件,则解除报警,并返回步骤A执行。本发明的实质性效果是:辅助事故的处置,为值班人员显示化工厂的子区域状态,能够有针对性的制定人员撤离的方案,降低事故损失,提高事故中人员的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及化工厂安全技术领域,具体涉及一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法及***。
背景技术
化工厂的DCS***是控制生产工艺过程的***,是化工厂的最为重要的控制中心。DCS是分布式控制***的英文缩写(Distributed Control System),又称为集散控制***。DCS的主要特点是“分散控制”和“集中管理”。DCS通常采用若干个控制器、过程站对一个生产过程中的众多控制点进行控制,各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。DCS从结构上划分包括过程级、操作级和管理级。管理级,指工厂管理信息***。从DCS的管理级,能够获取化工厂的监控数据。虽然化工厂的生产工艺控制实现了电子化和自动化,但化工厂的安全事故诊断和处置远没有达到自动化运行的水平。由于化工厂生产中使用的原材料及中间产物,种类多、数量大、易燃易爆、毒性高。当化工厂出现安全事故时,通常造成极大的损失和影响。因而有必要进一步提高化工厂的事故诊断和处置水平。
如中国专利CN107331107A,公开日2017年11月7日,一种化工厂安全预警***,包括主控单元、后台管理***、紧急控制器、消防***、排烟***、降温***、电化传感器、催化珠传感器、固态传感器、红外传感器和光电离传感器;所述电化传感器、催化珠传感器、固态传感器、红外传感器和光电离传感器均通过CCLINK总线与主控单元连接。此种***实现可燃气体浓度检测、有毒气体检测和过温检测,并在出现警情时通过消防***、排烟***和降温***快速应对,提高了化工厂的安全性。但其仅能够监控化工厂的部分状态,不能全面的诊断化工厂的安全状态,对化工厂安全性的提高程度十分有限,不能解决目前化工厂安全***自动化程度低的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:目前的化工厂缺乏故障诊断和事故处置指导***的技术问题。提出了一种提高事故处置效率的化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法及***。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案为:一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,包括以下步骤:A)建立和存储监控表和预案,所述监控表的数据项包括监控项、报警条件和关联预案,所述预案包括预案对象、触发条件、事故类型、事故等级、关联报警条件更新表、事故分级处置内容和解除条件,数据处理单元依次将化工厂的监控数据与监控表的报警条件对比,若出现报警则进入步骤B,反之则周期性执行本步骤;B)将化工厂的监控数据与预案的触发条件对比,若监控数据不满足触发条件,则关闭报警,并指派人员现场核查,检修监控数据对应的监控设备、调整工艺参数或修改报警条件,若监控数据满足触发条件,则触发预案,根据关联报警条件更新表,更新对应的报警条件,为值班人员显示事故处置内容;C)以周期T读取化工厂的监控数据,并与更新后的监控表的报警条件对比,若符合报警条件,则发出报警,若事故等级低于最高等级,则将事故等级提升一级,显示对应等级的事故分级处置内容;D)以周期T将化工厂的监控数据与预案的解除条件对比,若监控数据符合解除条件,则解除报警,终止事故分级处置内容的显示,重置监控表和预案等级,并返回步骤A执行。通过监控表及报警条件诊断化工是否出现异常或安全事故,通过关联预案辅助事故的处置;通过建立预案等级并跟踪监控,指导事故处置策略的制定。
作为优选,执行步骤A前,执行以下步骤:A’)根据化工厂GIS模型,将化工厂设备之间及设备与建筑之间的区域划分子区域,为每个子区域建立区域表,所述区域表包括区域位置、邻接设备、邻接区域、邻接建筑和状态信息;步骤A还包括:根据化工厂的监控数据更新区域表的状态信息。
作为优选,步骤A’中划分子区域的方法包括:A’1)导入化工厂GIS模型,去除管道以及体积小于设定阈值的设备;A’2)建立设备的外接长方体;A’3)在外接长方体与化工厂建筑之间填充长方体区域,使长方体区域满足:紧邻至少一个外接长方体的面,且具有与紧邻的外接长方体的面中面积最小的面完全重合的面;A’4)将步骤A’3所填充的长方体区域视为外接长方体,重复步骤A’3,直到化工厂被外接长方体和长方体区域充满,将所得的长方体区域,作为所划分的子区域。长方体形状的子区域划分,能够快速的对化工厂区域进行划分,并简化子区域模型。
作为优选,步骤A’中划分子区域的方法还包括步骤:A’5)设定边长阈值,将存在边长大于边长阈值的子区域划分为若干个子区域,使其边长均小于边长阈值。本优选方案能够避免子区域过大,导致子区域的状态信息与实际状态差距过大的问题。
作为优选,步骤A’5中,所述边长阈值为化工厂区域内发生的事故为火灾事故时,在无风条件下,火源温度在T时间内的传导距离。通过去除体积小于阈值的设备,以及设置边长最大阈值,能够保证子区域的边长在一个与设备相当的范围内,在发生火情且无风时,每个周期T内温度传递一个子区域,以此近似模拟温度场的变化,提供对温度变化的跟踪。
作为优选,步骤A’5中,还设置有第二边长阈值,所述第二边长阈值为化工厂区域内发生的事故为危险气体泄漏时,在无风条件下,泄漏中心在T时间内蔓延的距离;分别使用边长阈值以及第二边长阈值,进行子区域的划分并分别保存;当化工厂区域出现火情时,使用边长阈值对应的子区域,当化工厂区域出现危险气体泄漏时,使用第二边长阈值对应的子区域,若同时发生火情和危险气体泄漏,则选择边长阈值和第二边长阈值中较小值对应的子区域的划分。采用不同的边长阈值,能够提高事故发展模拟的准确度。
作为优选,区域表的状态信息包括温度、危险气体浓度、危险气体种类、风向和风力;步骤A中,更新区域表的状态信息的方法包括:A11)若邻接设备未发生事故,则维持子区域的状态信息;A12)若邻接设备发生火灾事故,则更新子区域的温度,具体为:若无风,则按热传导规律更新子区域的温度,若有风且子区域位于该邻接设备的上风口,则维持子区域的温度,若有风且子区域位于该邻接设备的下风口,则将子区域的温度设定为该邻接设备在上一个周期T时的监测温度;A13)若邻接设备发生危险气体泄漏事故,则更新子区域的危险气体浓度和危险气体种类,具体为:若无风,则ωA=δn·ωE,其中ωA为子区域的危险气体浓度,ωE为泄漏源附近距离l区域内的危险气体浓度均值,n表示本次更新距离气体发生泄漏时刻的周期T数量,δn表示第n个周期T更新时的系数,其值由预设的表格查询获得,n<nmax时,δn随n的增大而增大,n≥nmax时,δn=1;若有风且子区域位于该邻接设备的上风口,则维持子区域的危险气体浓度;若有风且子区域位于该邻接设备的下风口,则ωA=ωE|(n-1);A14)列举全部已更新状态信息的子区域的邻接区域,将列举出的子区域视为其邻接区域的邻接设备,而后执行步骤A12至A13;A15)重复执行步骤A14,直至化工厂区域全部被划分为子区域。采用本方案能够快速的更新子区域的状态信息,加快计算效率,提高事故监控的时效性。
作为优选,步骤A还包括:列举状态数据不超过预设安全阈值的子区域,作为安全子区域,列举化工厂员工岗位位置和安全出口位置,依次从每个员工岗位位置开始不断寻找安全子区域,直到到达安全出口位置,形成安全撤离路径,并将改路径通知对应化工厂员工,若无法找到安全子区域到达安全出口,则发出报警并显示给值班人员。帮助值班人员以及工作人员确定撤离路径,避免慌乱,避免造成不必要的人员安全风险。
作为优选,步骤A还包括:推算第(n+N)个周期T时全部子区域的状态数据,作为延期状态数据,列举与事故发生前的状态相比,变化不超过预设安全阈值的子区域,作为延期安全子区域,依次从每个员工岗位位置开始不断寻找延期安全子区域,若无法找到延期安全子区域到达安全出口,则发出报警并显示给值班人员。本优选方案提供能够及时同时存在潜在安全风险的员工撤离,能够有效避免人员伤亡,降低事故损失。
一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导***,用于执行如前述的一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,包括数据获取单元、数据处理单元、存储器和监控终端,数据获取单元与化工厂的DCS通信并获取化工厂的监控数据,数据获取单元、存储器以及监控终端均与数据处理单元连接,存储器内存储有化工厂GIS模型、监控表和预案;所述监控表的数据项包括监控项、报警条件和关联预案,监控项为监控表所监控的化工的监控数据项,报警条件为发出报警时监控项的数据需满足的条件,所述关联预案为监控表的记录所关联的预案;所述预案包括预案对象、触发条件、事故类型、事故等级、关联报警条件更新表、事故分级处置内容和解除条件,所述预案对象为预案对应的化工厂设备,触发条件为触发预案时监控数据需满足的条件,事故类型为预案对应的事故,关联报警条件更新表记录预案被触发时需更新的监控表的报警条件,报警条件根据化工厂GIS模型制定,事故分级处置内容为预案中处置对应等级事故的内容,解除条件为解除报警监控数据需满足的条件。
本发明的实质性效果是:通过监控表及报警条件诊断化工是否出现异常或安全事故,通过关联预案辅助事故的处置;通过建立预案等级并跟踪监控,指导事故处置策略的制定,为值班人员显示化工厂的子区域状态,有助于值班人员掌握化工厂整体状态并能够有针对性的制定人员撤离的方案,降低事故损失,提高事故中人员的安全性。
附图说明
图1为实施例一流程框图。
图2为实施例一划分子区域方法流程框图。
图3为实施例一更新区域表方法流程框图。
图4为实施例一***结构示意图。
其中:100、存储器,200、化工厂的DCS,300、数据获取单元,400、数据处理单元,500、监控终端。
具体实施方式
下面通过具体实施例,并结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
实施例一:
一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,如图1所示,包括以下步骤:
A’)根据化工厂GIS模型,将化工厂设备之间及设备与建筑之间的区域划分子区域,为每个子区域建立区域表,区域表包括区域位置、邻接设备、邻接区域、邻接建筑和状态信息,区域表的状态信息包括温度、危险气体浓度、危险气体种类、风向和风力。如图2所示,划分子区域的方法包括:A’1)导入化工厂GIS模型,去除管道以及体积小于设定阈值的设备;A’2)建立设备的外接长方体;A’3)在外接长方体与化工厂建筑之间填充长方体区域,使长方体区域满足:紧邻至少一个外接长方体的面,且具有与紧邻的外接长方体的面中面积最小的面完全重合的面;A’4)将步骤A’3所填充的长方体区域视为外接长方体,重复步骤A’3,直到化工厂被外接长方体和长方体区域充满,将所得的长方体区域,作为所划分的子区域;A’5)设定边长阈值,将存在边长大于边长阈值的子区域划分为若干个子区域,使其边长均小于边长阈值。
边长阈值为化工厂区域内发生的事故为火灾事故时,在无风条件下,火源温度在T时间内的传导距离。通过去除体积小于阈值的设备,以及设置边长最大阈值,能够保证子区域的边长在一个与设备相当的范围内,在发生火情且无风时,每个周期T内温度传递一个子区域,以此近似模拟温度场的变化,提供对温度变化的跟踪。
A)建立和存储监控表和预案,监控表的数据项包括监控项、报警条件和关联预案,预案包括预案对象、触发条件、事故类型、事故等级、关联报警条件更新表、事故分级处置内容和解除条件,数据处理单元400依次将化工厂的监控数据与监控表的报警条件对比,若出现报警则进入步骤B,反之则周期性执行本步骤。
如图3所示,更新区域表的状态信息的方法包括:A11)若邻接设备未发生事故,则维持子区域的状态信息;A12)若邻接设备发生火灾事故,则更新子区域的温度,具体为:若无风,则按热传导规律更新子区域的温度,若有风且子区域位于该邻接设备的上风口,则维持子区域的温度,若有风且子区域位于该邻接设备的下风口,则将子区域的温度设定为该邻接设备在上一个周期T时的监测温度;A13)若邻接设备发生危险气体泄漏事故,则更新子区域的危险气体浓度和危险气体种类,具体为:若无风,则ωA=δn·ωE,其中ωA为子区域的危险气体浓度,ωA为泄漏源附近距离l区域内的危险气体浓度均值,n表示本次更新距离气体发生泄漏时刻的周期T数量,δn表示第n个周期T更新时的系数,其值由预设的表格查询获得,n<nmax时,δn随n的增大而增大,n≥nmax时,δn=1;若有风且子区域位于该邻接设备的上风口,则维持子区域的危险气体浓度;若有风且子区域位于该邻接设备的下风口,则ωA=ωE;A14)列举全部已更新状态信息的子区域的邻接区域,将列举出的子区域视为其邻接区域的邻接设备,而后执行步骤A12至A13;A15)重复执行步骤A14,直至化工厂区域全部被划分为子区域。
列举状态数据不超过预设安全阈值的子区域,作为安全子区域,列举化工厂员工岗位位置和安全出口位置,依次从每个员工岗位位置开始不断寻找安全子区域,直到到达安全出口位置,形成安全撤离路径,并将改路径通知对应化工厂员工,若无法找到安全子区域到达安全出口,则发出报警并显示给值班人员。推算第(n+N)个周期T时全部子区域的状态数据,作为延期状态数据,列举与事故发生前的状态相比,变化不超过预设安全阈值的子区域,作为延期安全子区域,依次从每个员工岗位位置开始不断寻找延期安全子区域,若无法找到延期安全子区域到达安全出口,则发出报警并显示给值班人员。
B)将化工厂的监控数据与预案的触发条件对比,若监控数据不满足触发条件,则关闭报警,并指派人员现场核查,检修监控数据对应的监控设备、调整工艺参数或修改报警条件,若监控数据满足触发条件,则触发预案,根据关联报警条件更新表,更新对应的报警条件,为值班人员显示事故处置内容。
C)以周期T读取化工厂的监控数据,并与更新后的监控表的报警条件对比,若符合报警条件,则发出报警,若事故等级低于最高等级,则将事故等级提升一级,显示对应等级的事故分级处置内容。
D)以周期T将化工厂的监控数据与预案的解除条件对比,若监控数据符合解除条件,则解除报警,终止事故分级处置内容的显示,重置监控表和预案等级,并返回步骤A执行。通过监控表及报警条件诊断化工是否出现异常或安全事故,通过关联预案辅助事故的处置;通过建立预案等级并跟踪监控,指导事故处置策略的制定。
一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导***,用于执行如前述的一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,如图4所示,包括数据获取单元300、数据处理单元400、存储器100和监控终端500,数据获取单元300与化工厂的DCS200通信并获取化工厂的监控数据,数据获取单元300、存储器100以及监控终端500均与数据处理单元400连接,存储器100内存储有化工厂GIS模型、监控表和预案;监控表的数据项包括监控项、报警条件和关联预案,监控项为监控表所监控的化工的监控数据项,报警条件为发出报警时监控项的数据需满足的条件,关联预案为监控表的记录所关联的预案;预案包括预案对象、触发条件、事故类型、事故等级、关联报警条件更新表、事故分级处置内容和解除条件,预案对象为预案对应的化工厂设备,触发条件为触发预案时监控数据需满足的条件,事故类型为预案对应的事故,关联报警条件更新表记录预案被触发时需更新的监控表的报警条件,报警条件根据化工厂GIS模型制定,事故分级处置内容为预案中处置对应等级事故的内容,解除条件为解除报警监控数据需满足的条件。
本实施例能够通过监控表及报警条件诊断化工是否出现异常或安全事故,通过关联预案辅助事故的处置,并快速的更新子区域的状态信息,加快计算效率,提高事故监控的时效性,辅助人员进行撤离路线的制定,降低人员安全风险。
实施例二:
本实施例在实施例一的基础上作了进一步的改进,本实施例在步骤A’5中,还设置有第二边长阈值,第二边长阈值为化工厂区域内发生的事故为危险气体泄漏时,在无风条件下,泄漏中心在T时间内蔓延的距离;分别使用边长阈值以及第二边长阈值,进行子区域的划分并分别保存;当化工厂区域出现火情时,使用边长阈值对应的子区域,当化工厂区域出现危险气体泄漏时,使用第二边长阈值对应的子区域,若同时发生火情和危险气体泄漏,则选择边长阈值和第二边长阈值中较小值对应的子区域的划分。本实施例采用不同的边长阈值,能够提高事故发展模拟的准确度,在不同事故类型下,提供事故发展的状态跟踪,为事故处置方法的制定提供参考。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (10)
1.一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,其特征在于,
包括以下步骤:
A)建立和存储监控表和预案,所述监控表的数据项包括监控项、报警条件和关联预案,所述预案包括预案对象、触发条件、事故类型、事故等级、关联报警条件更新表、事故分级处置内容和解除条件,数据处理单元依次将化工厂的监控数据与监控表的报警条件对比,若出现报警则进入步骤B,反之则周期性执行本步骤;
B)将化工厂的监控数据与预案的触发条件对比,若监控数据不满足触发条件,则关闭报警,并指派人员现场核查,若监控数据满足触发条件,则触发预案,根据关联报警条件更新表更新对应的报警条件,为值班人员显示事故处置内容;
C)以周期T读取化工厂的监控数据,并与更新后的监控表的报警条件对比,若符合报警条件,则发出报警,若事故等级低于最高等级,则将事故等级提升一级,显示对应等级的事故分级处置内容;
D)以周期T将化工厂的监控数据与预案的解除条件对比,若监控数据符合解除条件,则解除报警,终止事故分级处置内容的显示,重置监控表和预案等级,并返回步骤A执行。
2.根据权利要求1所述的一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,其特征在于,
执行步骤A前,执行以下步骤:
A’)根据化工厂GIS模型,将化工厂设备之间及设备与建筑之间的区域划分子区域,为每个子区域建立区域表,所述区域表包括区域位置、邻接设备、邻接区域、邻接建筑和状态信息;
步骤A)还包括:根据化工厂的监控数据更新区域表的状态信息。
3.根据权利要求2所述的一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,其特征在于,
步骤A’)中划分子区域的方法包括:
A’1)导入化工厂GIS模型,去除管道以及体积小于设定阈值的设备;
A’2)建立设备的外接长方体;
A’3)在外接长方体与化工厂建筑之间填充长方体区域,使长方体区域满足:紧邻至少一个外接长方体的面,且具有与紧邻的外接长方体的面中面积最小的面完全重合的面;
A’4)将步骤A’3)所填充的长方体区域视为外接长方体,重复步骤A’3),直到化工厂被外接长方体和长方体区域充满,将所得的长方体区域,作为所划分的子区域。
4.根据权利要求3所述的一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,其特征在于,
步骤A’)中划分子区域的方法还包括步骤:
A’5)设定边长阈值,将存在边长大于边长阈值的子区域划分为若干个子区域,使其边长均小于边长阈值。
5.根据权利要求4所述的一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,其特征在于,
步骤A’5)中,所述边长阈值为化工厂区域内发生的事故为火灾事故时,在无风条件下,火源温度在T时间内的传导距离。
6.根据权利要求5所述的一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,其特征在于,
步骤A’5)中,还设置有第二边长阈值,所述第二边长阈值为化工厂区域内发生的事故为危险气体泄漏时,在无风条件下,泄漏中心在T时间内蔓延的距离;
分别使用边长阈值以及第二边长阈值,进行子区域的划分并分别保存;
当化工厂区域出现火情时,使用边长阈值对应的子区域,当化工厂区域出现危险气体泄漏时,使用第二边长阈值对应的子区域,若同时发生火情和危险气体泄漏,则选择边长阈值和第二边长阈值中较小值对应的子区域的划分。
7.根据权利要求2或3或4或5或6所述的一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,其特征在于,
区域表的状态信息包括温度、危险气体浓度、危险气体种类、风向和风力;
步骤A)中,更新区域表的状态信息的方法包括:
A11)若邻接设备未发生事故,则维持子区域的状态信息;
A12)若邻接设备发生火灾事故,则更新子区域的温度,具体为:若无风,则按热传导规律更新子区域的温度,若有风且子区域位于该邻接设备的上风口,则维持子区域的温度,若有风且子区域位于该邻接设备的下风口,则将子区域的温度设定为该邻接设备在上一个周期T时的监测温度;
A13)若邻接设备发生危险气体泄漏事故,则更新子区域的危险气体浓度和危险气体种类,具体为:
若无风,则ωA=δn·ωE,其中ωA为子区域的危险气体浓度,ωE为泄漏源附近距离l区域内的危险气体浓度均值,n表示本次更新距离气体发生泄漏时刻的周期T数量,δn表示第n个周期T更新时的系数,其值由预设的表格查询获得,n<nmax时,δn随n的增大而增大,n≥nmax时,δn=1;
若有风且子区域位于该邻接设备的上风口,则维持子区域的危险气体浓度;若有风且子区域位于该邻接设备的下风口,则ωA=ωE|(n-1);
A14)列举全部已更新状态信息的子区域的邻接区域,将列举出的子区域视为其邻接区域的邻接设备,而后执行步骤A12)至A13);
A15)重复执行步骤A14),直至化工厂区域全部被划分为子区域。
8.根据权利要求7所述的一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,其特征在于,
步骤A还包括:
列举状态数据不超过预设安全阈值的子区域,作为安全子区域,列举化工厂员工岗位位置和安全出口位置,依次从每个员工岗位位置开始不断寻找安全子区域,直到到达安全出口位置,形成安全撤离路径,并将改路径通知对应化工厂员工,若无法找到安全子区域到达安全出口,则发出报警并显示给值班人员。
9.根据权利要求8所述的一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,其特征在于,
步骤A)还包括:
推算第(n+N)个周期T时全部子区域的状态数据,作为延期状态数据,列举与事故发生前的状态相比,变化不超过预设安全阈值的子区域,作为延期安全子区域,依次从每个员工岗位位置开始不断寻找延期安全子区域,若无法找到延期安全子区域到达安全出口,则发出报警并显示给值班人员。
10.一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导***,用于执行如权利要求1或2或3或4或5或6或8或9所述的一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法,其特征在于,
包括数据获取单元、数据处理单元、存储器和监控终端,数据获取单元与化工厂的DCS通信并获取化工厂的监控数据,数据获取单元、存储器以及监控终端均与数据处理单元连接,存储器内存储有化工厂GIS模型、监控表和预案;
所述监控表的数据项包括监控项、报警条件和关联预案,监控项为监控表所监控的化工的监控数据项,报警条件为发出报警时监控项的数据需满足的条件,所述关联预案为监控表的记录所关联的预案;
所述预案包括预案对象、触发条件、事故类型、事故等级、关联报警条件更新表、事故分级处置内容和解除条件,所述预案对象为预案对应的化工厂设备,触发条件为触发预案时监控数据需满足的条件,事故类型为预案对应的事故,关联报警条件更新表记录预案被触发时需更新的监控表的报警条件,报警条件根据化工厂GIS模型制定,事故分级处置内容为预案中处置对应等级事故的内容,解除条件为解除报警监控数据需满足的条件。
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