基于三維GIS的應(yīng)急管理系統(tǒng)在石油石化企業(yè)的應(yīng)用研究

張偉

摘 要：本文介紹了石油石化企業(yè)應(yīng)急安全管理的特點(diǎn)及信息化建設(shè)發(fā)展方向，并重闡述了基于三維GIS的應(yīng)急安全管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及主要功能，最后指出了后續(xù)研究工作的方向和重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：三維；GIS；應(yīng)急安全；石油石化

1 引言

石油石化企業(yè)日常運(yùn)營(yíng)涉及到裝置、管線、罐區(qū)檢測(cè)、危險(xiǎn)源分布、緊急防災(zāi)等多方面的信息，生產(chǎn)安全管理人員不僅需要了解廠區(qū)的工藝區(qū)域劃分以及管線、儲(chǔ)罐等各種設(shè)施設(shè)備的分布情況，還需要對(duì)企業(yè)周邊的行政區(qū)劃、道路、河流、居民區(qū)、相鄰企業(yè)的地理位置和基本信息進(jìn)行掌握，同時(shí)，由于很多設(shè)施和管線位于地下，不能進(jìn)行直接的觀察，為運(yùn)營(yíng)管理帶來(lái)不便。三維仿真及地理信息技術(shù)（GIS）的發(fā)展，為石油石化企業(yè)應(yīng)急管理的應(yīng)用研究提供了新的方向。本文重點(diǎn)介紹基于三維GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)石油石化企業(yè)應(yīng)急管理的應(yīng)用研究。

2 石油石化企業(yè)應(yīng)急管理的特點(diǎn)

⑴具有高溫高壓、易燃易爆、有毒有害的特點(diǎn)，一旦發(fā)生安全事故，便可能造成重大的人員、財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境影響；⑵生產(chǎn)工藝復(fù)雜，事故應(yīng)急處理難度較大；⑶安全應(yīng)急救援，需要協(xié)調(diào)調(diào)配的內(nèi)外部資源較多，協(xié)同難度較大。

因此，利用信息化手段模擬可能發(fā)生安全事故，進(jìn)行協(xié)同演練，推演、驗(yàn)證應(yīng)急預(yù)案，提升安全管理水平和應(yīng)急救援能力，已成為石油石化企業(yè)信息化建設(shè)的重要研究?jī)?nèi)容。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及主要功能

3.1 地理信息及場(chǎng)景管理

地理信息及場(chǎng)景全息化管理，搭建真實(shí)三維場(chǎng)景，融合周邊三維地景地貌。實(shí)現(xiàn)三維地圖的平移、縮放、俯仰、旋轉(zhuǎn)等操作，提供靈活的分析及交互功能，包括空間定位、空間分析、空間量測(cè)等。

3.2 工藝及設(shè)備設(shè)施管理

3.2.1 工藝流程管理

可在三維場(chǎng)景中動(dòng)態(tài)展示整個(gè)工藝流程的路線、流經(jīng)設(shè)備的名稱和屬性參數(shù)，以不同顏色區(qū)分管線內(nèi)的介質(zhì)。地下設(shè)施和管道的介質(zhì)類型及流向可以通過地表透視圖來(lái)查看。

3.2.2 生產(chǎn)裝置、設(shè)備管理

可在三維場(chǎng)景中查詢?cè)O(shè)備設(shè)施的地理位置、基本屬性等信息，還可以通過隱去地表的方式觀察地下設(shè)施。設(shè)備上下游連通關(guān)系分析，支持三維場(chǎng)景中動(dòng)態(tài)展現(xiàn)選中設(shè)備的上下游設(shè)備的路徑。

3.3 重大危險(xiǎn)源管理

系統(tǒng)將廠區(qū)內(nèi)的重大危險(xiǎn)源按區(qū)域進(jìn)行分類，選擇某重大危險(xiǎn)源系統(tǒng)在場(chǎng)景內(nèi)系統(tǒng)自動(dòng)定位該危險(xiǎn)源，通過危險(xiǎn)等級(jí)及危險(xiǎn)源的種類進(jìn)行分級(jí)查詢、管理。

3.4 應(yīng)急資源管理

該模塊對(duì)應(yīng)急資源信息進(jìn)行組織和分類，自動(dòng)查詢選定范圍內(nèi)的重大危險(xiǎn)源、應(yīng)急救援力量、居民區(qū)等信息，通過列表形式按距離遠(yuǎn)近給出查詢結(jié)果，并能夠可視化地查看關(guān)注目標(biāo)的位置及與中心點(diǎn)的距離。

3.5 應(yīng)急預(yù)案管理

基于真實(shí)的場(chǎng)景、周邊情況和數(shù)據(jù)，通過設(shè)定災(zāi)情，策劃救援及搶修的行動(dòng)方案，將文本預(yù)案制作成可視化預(yù)案，進(jìn)行展示、存儲(chǔ)。在應(yīng)急救援時(shí)，能夠快速匹配預(yù)案，輔助應(yīng)急指揮員下達(dá)應(yīng)急指令，快速、有效地應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。

3.6 應(yīng)急響應(yīng)與輔助決策

3.6.1 事故模擬推演

系統(tǒng)可模擬油品泄漏、氣體擴(kuò)散、火災(zāi)、爆炸事故，通過集成安評(píng)結(jié)果和專業(yè)的事故后果分析數(shù)學(xué)模型，根據(jù)事故情況和實(shí)際環(huán)境參數(shù)進(jìn)行災(zāi)情推演。災(zāi)情發(fā)生的位置、事發(fā)物質(zhì)的特性結(jié)合風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度等氣象信息，通過數(shù)學(xué)模型分析出事故的擴(kuò)散范圍、爆炸范圍、重傷半徑、死亡半徑、安全距離等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并通過三維方式可視化地展示模擬分析的結(jié)果。根據(jù)事故狀況，提出行動(dòng)方案，并對(duì)周邊的環(huán)境、建筑物的影響進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，為事故救援決策提供依據(jù)。

3.6.2 事故應(yīng)急響應(yīng)

⑴事故影響區(qū)域自動(dòng)展現(xiàn)。對(duì)事故點(diǎn)上游和下游最近的緊急截?cái)嚅y、設(shè)備等事故處理程序進(jìn)行三維可視化展示，并自動(dòng)顯示影響區(qū)域。⑵警戒區(qū)域自動(dòng)劃定。根據(jù)可燃?xì)怏w檢測(cè)裝置或環(huán)境監(jiān)測(cè)員所采集的氣體濃度數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可在三維場(chǎng)景中自動(dòng)劃定內(nèi)警戒線、外警戒線、封鎖線，且當(dāng)濃度變化時(shí)隨之?dāng)U大。⑶救援路線匹配分析。路由分析功能，可按時(shí)間最短、路程最短等方式規(guī)劃出最佳的維搶修、疏散及救援路線，同時(shí)三維顯示需疏散區(qū)域及應(yīng)急避難場(chǎng)所，將預(yù)案規(guī)劃的救援和逃生路線與事故推演的影響范圍進(jìn)行對(duì)比，對(duì)可能受到影響的道路做出警戒提示。⑷救援預(yù)案自動(dòng)匹配?；趹?yīng)急預(yù)案和處置方案庫(kù)，對(duì)應(yīng)不同的事故類型快速匹配查詢預(yù)案。發(fā)生突發(fā)事故需要應(yīng)急救援時(shí)，生成應(yīng)急搶維修設(shè)備列表，輔助指揮人員進(jìn)行救援車輛、搶險(xiǎn)設(shè)備物資調(diào)配。

3.6.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同演練

協(xié)同演練功能，實(shí)現(xiàn)物理上分布各處的各職能人員，對(duì)同一事故地點(diǎn)的三維場(chǎng)景進(jìn)行協(xié)同演練、交互。

在三維場(chǎng)景中將現(xiàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、分析得到的事故影響范圍及后果、目前應(yīng)急資源調(diào)配情況和現(xiàn)場(chǎng)部署等借助三維應(yīng)急管理平臺(tái)展示給各級(jí)指揮中心和領(lǐng)導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)信息直觀、快速傳遞，利于各級(jí)救援指揮部門聯(lián)合制定救援措施、采取統(tǒng)一的救援行動(dòng)、實(shí)時(shí)反饋救援信息。