LG氣田三維應急地理信息系統的建設

摘 要

摘要：中國石油西南油氣田公司作業區較為分散，區域內人口密度大，生產場站遠離公司機關。因此各級管理部門快速了解突發事件現場情況，正確判斷事態發展，科學利用周邊應急資源，對保障
摘要：中國石油西南油氣田公司作業區較為分散，區域內人口密度大，生產場站遠離公司機關。因此各級管理部門快速了解突發事件現場情況，正確判斷事態發展，科學利用周邊應急資源，對保障油氣田安全平穩生產意義十分重大。為此，開展了LG氣田試采工程三維應急地理信息系統建設。2009年11月利用該系統在LG氣田開展了大型多方應急演練。演練結果表明，該系統按建設方案實現了現場應急監控、數據傳輸、應急方案制訂、疏散線路規劃、應急力量整合以及應急資源調配等功能。該系統是LG氣田應急體系的重要組成部分，主要針對氣田突發事件應急反應和日常應急事務管理而開發研制，除具備區域地理信息外，還包含有環境敏感區數據庫、應急救援力量數據庫和事故后果模擬模型庫等，具有預測突發事件后果和在人機交互情況下模擬處理突發事故等功能。該系統已正式投入使用。
關鍵詞：氣田；數字化；三維；應急；地理信息系統；應用集成；LG氣田
    中國石油西南油氣田公司現有集輸氣站1100余座，集輸氣管線超過16000m，分布在川、渝地區100多個市、縣，由于生產區域分散，區域內人口密度大，生產場站遠離公司機關，因此在突發事件發生后快速了解現場情況，正確判斷事態發展，合理利用周邊應急資源開展應急行動，對保障氣田安全平穩開發具有十分重要的意義。2008年，該公司開展了LG氣田試采工程三維應急地理信息系統建設，并于2009年11月利用該系統在LG氣田開展了大型多方應急演練。演練結果表明，該系統按建設方案實現了現場應急監控、數據傳輸、應急方案制訂、疏散線路規劃、應急力量整合以及應急資源調配等功能。目前該系統已正式投入使用。
1 三維應急地理信息系統簡介
    三維應急地理信息系統是數字化應急預案的衍生和發展，是利用信息技術、模擬技術、數據庫技術以及三維地理圖形技術而形成的可顯示區域內地形、地貌，集成數字化預案、敏感點信息和應急資源信息的數字化應急平臺。與靜態預案相比具有科學、實用、直觀和維護方便等特點[1]。
2 LG氣田三維應急地理信息系統建設前的準備工作
2.1 風險識別
    應急體系的針對性和可操作性，必須建立在對風險充分識別的基礎上。LG氣田試采工程屬含硫氣田的開發，在可行性研究階段開展了安全預評價工作；初步設計階段開展了危險和可操作性分析(HAZOP)，通過風險識別確定了應急預案編制方案和應急工作流程的設置。
2.2 確定應急計劃區
    應急計劃區的確定是三維應急地理信息系統的核心內容之一，關系到敏感點外業調查的范圍、衛星圖片精度獲取要求等工作。目前國內僅國家安全生產監督管理總局發布了《含硫氣井公眾防護距離規定》(AQ2018—2008)，該標準對含硫正鉆井的公眾防護距離進行了規定，但未規定集輸管道、場站的公眾防護距離。在LG三維應急地理信息系統建設初期，項目組開展了該工程的定量風險計算(QRA)，確定了LG三維地理信息系統應急疏散區、擴大應急區和考察區，并按照不同區域進行GIS(Global Information System)數據處理和外環境調查。
2.3 山區地形人員疏散模型
    LG氣田試采工程區域地貌為低山與丘陵過渡地帶，區域內溝壑縱橫，山體切割較深，人口密度大，原有交通條件差。突發事件情況下科學規劃周邊人員疏散線路可以有效減少人員傷亡。在對山區地形情況下不同年齡組、不同性別人群的現場疏散測試后，LG三維應急地理信息系統開發了人員疏散線路規劃模型。
2.4 敏感點及社會應急資源調繪
    根據確定的應急計劃區，對工程周邊50余個鄉鎮的應急救援資源進行了詳細調繪勘查，調繪醫院100余所，公安隊伍、交警隊伍、消防隊伍數十個。完成了20000戶應急計劃區居民的詳細信息調查，調查內容包括戶主姓名、位置、電話、家庭人口數量等，將這些信息集成在LG數字化應急預案平臺中。
3 LG氣田三維應急地理信息系統的基本特點
3.1 系統框架
    LG氣田數字化應急系統采用北京睿呈時代信息科技有限公司專有技術的DEEP EYE引擎平臺。該平臺是空間GIS技術與VR(Virtual Reality)引擎技術的融合，系統采用N-TIER架構進行分層設計，數據、通信、接口、計算、顯示均相對獨立。
3.2 GIS數據處理
    根據風險關注程度和應急計劃區的劃定成果，系統將目標區域分為應急疏散區、擴大應急區和考察區。其中應急疏散區采用0.61m精度的快鳥真彩色DOM和2m網格精度DEM生成三維地景；擴大應急區采用2.5m精度的SPOT真彩色DOM和20m網格精度DEM生成三維地景；考察區采用15m精度的ETM真彩色DOM和80～100m網格精度DEM生成三維地景。
3.3 系統組成
    LG氣田三維應急系統分為以下3個部分。
3.3.1三維應急GIS平臺
    通過衛星遙感技術對生產區域、集輸管道區域、外輸管道區域等重點區域進行地理信息數字化，并對主要場站、凈化廠等的設備裝置以及管道和管道周邊居民區進行實體建模和虛擬場景搭建，建立視覺良好的虛擬仿真場景。對應急疏散區及周邊關注區域內的人口數量、居民分布、應急資源、救援機構、醫療機構等主要信息進行詳細的調查，將調繪信息整理后錄入系統。
3.3.2全息化安全生產管理系統
    將生產過程各環節的工藝流程、危險源信息、人員信息等融入系統，集成SCADA、DCS等系統監測數據，實現危險源、危險工藝等的可視化管理。系統在全息場景下可以進行重大危險源定位查詢和監督管理，通過集成的評價分析數學模型，對重大危險源區域、周邊辦公區域、生活區域等進行危害分析和評價，再通過計算給出危險區域范圍，為安全防范和風險管理提供依據；系統支持對SCADA、DCS、員工巡線等系統的集成(如圖1所示)，可以接入各類監測信息，對各監測量進行常規輪檢和自動報警，并可以通過分析對比進行危險預測和預警；同時可以對日常安全管理工作中的重大隱患和整改情況進行排查，及時督促隱患治理工作。
3.3.3應急救援指揮與管理系統
    對應急預案進行數字化管理，通過全息數字化氣田平臺進行應急資源可視化管理和模擬演練場景搭建，集成事故分析數學模型、支持重大事故的仿真推演，并提供輔助決策和模擬培訓演練功能。系統具有應急值守功能，突發事故災難發生后，應急指揮人員可以快速對事故地點進行定位，掌握事發物質和設施裝置的相關信息，同時查詢周邊道路信息、應急資源信息、應急救援力量信息以及物資儲備情況，為應急資源調度提供信息支持。系統集成了氣體擴散模型、火災模型、爆炸模型等多種數學模型以及定量風險計算(QRA)成果，可進行災情推演，對事故后果進行預測分析，并根據事故發生地點和資源情況自動匹配生成疏散路徑和救援路線；通過歷史災情數據庫、應急預案數據庫的匹配查詢，找出歷史數據庫中類似災情或相關應急預案，提供相關災情應急處理的全息展示或應急預案行動方案的三維展示，為救援指揮提供參考。借助該平臺，各級應急救援指揮部門可同步部署應急救援方案、反饋信息等，并進行實時災情上報，實施應急救援協同指揮。同時考慮到應急疏散的需要，系統可以根據泄漏情況，確定泄漏點周邊硫化氫100、300、600、1000ppm(1ppm=1.5mg/m3)等不同濃度范圍內的人居詳細分布情況，并統計出各范圍內的住戶數量和常住人口數量(如圖2所示)，以便于緊急情況下應急疏散方案的制訂。
 
3.4 系統功能擴展
    LG氣田三維應急地理信息系統預留了同其他系統的接口，如大氣自動監測儀信號接口，在突發事件情況下便攜式的大氣自動監測儀信息可直接三維應急地理信息系統，供決策和應急計算使用；視頻接口可通過單兵攝像頭、移動寬帶接入系統，實時傳遞現場情況，經測試采用CDMA 1X接入系統，視頻在15幀左右，基本能滿足現場應急的需要；應急廣播系統，在突發事件發生后可以通過該平臺以短信、電話、廣播等多種方式發出警報信息。
3.5 系統部署
    根據應急管理層次結構的特點，在系統設計中，縱向結構上將用戶分為地區公司和二級單位兩個不同的群體。同時橫向結構上地區公司和二級單位分別預留與之相對應的地方應急部門指揮通信終端接口，在應對大型突發事件時可以迅速實現與政府相關部門的協同指揮和應急聯動[2]。
4 結束語
    三維應急地理信息系統的主要目的在于加快信息傳播、提高行動速度，從而改進決策的合理性、科學性。從實質上講，三維應急地理信息系統要完成的工作就是通過加強信息共享、幫助作出正確決策、并迅速傳達指令、獲得及時準確的反饋信息。這個目的僅僅依靠單獨的三維應急地理信息系統本身是無法實現的。就像重特大突發事件應急處置單獨依靠企業的力量很難完成一樣，該系統必須和現有的大量系統無縫連接，從而實現在多個系統間的信息匯聚和傳播，這樣才能真正提高應急處置的效果。
    致謝：北京睿呈時代信息科技有限公司為本文提供了資料，在此表示感謝。
參考文獻
[1] 翟丹妮.應急平臺中數字化預案系統建設的研究[J].中國公共安全：學術版，2008(1).
[2] 蒲鵬先，王勇.應急地理信息整合平臺系統架構初探[J].地理信息世界，2008(6).
 
(本文作者：龔建華1 朱進1 王以朗1 文明1 莫正平2 1.中國石油西南油氣田公司質量安全環保處；2.中國石油西南油氣田公司川中油氣礦)