基于GIS的油氣化工行業(yè)應(yīng)急管理體系設(shè)計(jì)

鄒碧海 向宇杰 王力

摘? 要：在整個(gè)傳統(tǒng)的石油化工行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的應(yīng)急管理系統(tǒng)中，很容易發(fā)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)在資源整合以及處理、地理環(huán)境氣候以及空間分析時(shí)有很大的不足之處。為了有效地解決這個(gè)缺陷，引進(jìn)目前已經(jīng)廣泛使用的地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）作為補(bǔ)充。通過(guò)構(gòu)建GIS應(yīng)急管理模塊，實(shí)現(xiàn)資源信息管理、氣象管理、高后果區(qū)展示、可視化應(yīng)急資源查詢等目的。憑此也可以模擬油氣管道泄漏、有毒有害氣體擴(kuò)散、火災(zāi)爆炸等事故的影響波及范圍，分析應(yīng)急資源配置的最短路徑，以及有效控制的應(yīng)急管理方案。不僅僅填補(bǔ)了傳統(tǒng)石油化工行業(yè)存在的應(yīng)急管理隱患，同時(shí)也提高了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益以及加強(qiáng)了人員作業(yè)的安全系數(shù)。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急管理? GIS模塊? 石油化工

中圖分類號(hào)：TE973? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）03（b）-0022-03

為了降低事故發(fā)生的概率以及造成的人員傷害或是財(cái)產(chǎn)損失，地理信息系統(tǒng)（GIS）和在此基礎(chǔ)上發(fā)展的“數(shù)字化城市”“數(shù)字化地球”在我們的日常生活和工作中占據(jù)了一個(gè)重要的部分[1]。早在20世紀(jì)60年代，由加拿大的羅杰·湯姆林森博士研究開(kāi)發(fā)出來(lái)的地理信息系統(tǒng)已經(jīng)正式投入林業(yè)和農(nóng)村的生產(chǎn)使用。而從GIS的發(fā)展歷程上來(lái)看，一共可以分為6個(gè)階段，即：GIS模塊、集成式GIS、模塊化GIS、核心式GIS、組件式GIS和網(wǎng)絡(luò)GIS[2]。

目前最先進(jìn)的WebGIS是一種基于Internet的網(wǎng)絡(luò)GIS，與傳統(tǒng)的GIS相比，WebGIS具有訪問(wèn)范圍更廣、平臺(tái)獨(dú)立、可以大量減少系統(tǒng)成本、操作簡(jiǎn)單、使用大眾化、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[3]。

1? GIS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

地理信息系統(tǒng)不僅僅能夠憑借獨(dú)特的可視化操作技術(shù)做出應(yīng)急資源的地理圖，讓客戶快速地獲得想要了解的資源信息[4]。除此之外，還能夠進(jìn)行事故模擬以及相對(duì)應(yīng)的應(yīng)急救援規(guī)劃，得到最佳的應(yīng)急資源配置以及疏散管理方案，減輕事故損失[5]。

1.1 獨(dú)特的可視化技術(shù)

獨(dú)特的可視化技術(shù)除了能夠直觀地為客戶提供系統(tǒng)通過(guò)大量計(jì)算從而分析得到的結(jié)果來(lái)滿足客戶對(duì)于傷亡事故應(yīng)急管理的要求，還能夠標(biāo)記整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域相關(guān)范圍的各種重要的位置或者分布情況，從一個(gè)宏觀的視角整體地掌握生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域的資源分布情況。

1.2 相對(duì)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)有關(guān)礦業(yè)、建筑、化工、油氣等行業(yè)的相關(guān)監(jiān)管部門(mén)均把ArcGIS用來(lái)作為GIS平臺(tái)，同行業(yè)背景的企業(yè)能夠通過(guò)其他企業(yè)已經(jīng)發(fā)生過(guò)的事故案例作為參考，模擬當(dāng)時(shí)的環(huán)境背景，對(duì)比自己當(dāng)前所有的應(yīng)急資源做出決策。既加強(qiáng)了應(yīng)急預(yù)案制定的有效性及合理性，同時(shí)也能夠即時(shí)地為應(yīng)急指揮體系提供有效的判斷依據(jù)，大量節(jié)約傳統(tǒng)應(yīng)急管理模式下由于采集資料所額外耗費(fèi)的時(shí)間。

1.3 功能的多樣性

GIS能夠做到氣候環(huán)境模擬、事故模擬、地圖操作、資源查找管理等功能。它并不是一個(gè)功能單一的系統(tǒng)，各種功能能夠相互依憑、相互協(xié)作。此外，GIS還具有很好的開(kāi)放性、延伸性和兼容性。能夠與其他的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、RIA系統(tǒng)等聯(lián)合開(kāi)發(fā)構(gòu)成一個(gè)應(yīng)急管理信息化平臺(tái)，更好地服務(wù)于油氣化工安全監(jiān)督管理體系中。

2? 架構(gòu)設(shè)計(jì)

此次設(shè)計(jì)的應(yīng)急管理GIS模塊的架構(gòu)共分為3個(gè)層面：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、后臺(tái)業(yè)務(wù)邏輯層、前臺(tái)客戶表現(xiàn)層。如圖1所示，這個(gè)設(shè)計(jì)的最底部也就是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層，是由綜合應(yīng)急數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)和瓦片系統(tǒng)組成的。瓦片地圖是為了能夠縮短地圖加載的時(shí)間，因此將參數(shù)配圖并且分割至金字塔構(gòu)造的瓦片樣式。處在中間階層的后臺(tái)業(yè)務(wù)邏輯層是由應(yīng)急管理平臺(tái)（集成GIS服務(wù)）來(lái)作為支撐。這一個(gè)階層也被稱作是服務(wù)層，用以鏈接基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層和客戶表現(xiàn)層。前臺(tái)客戶表現(xiàn)層位于最上面的部分，負(fù)責(zé)為用戶提供數(shù)據(jù)資料查詢、地理圖展示、最短路徑查找、地圖操作、氣象模擬等功能。

我們?cè)谠O(shè)計(jì)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程中一定要明確這樣一個(gè)方向，基于GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的這個(gè)系統(tǒng)的實(shí)用效果根本在于數(shù)據(jù)量的真實(shí)性、有效性、豐富多樣性和正確性。無(wú)論怎樣的空間數(shù)據(jù)庫(kù)都是有一定的局限性的，因此我們要運(yùn)用GIS可以將高分辨率的圖片和視頻、高精確度的GPS把不同時(shí)間的設(shè)計(jì)參數(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)集成在一起。

3? 功能設(shè)計(jì)

此次設(shè)計(jì)的應(yīng)急管理GIS模塊主要是依據(jù)快速、高效、便捷、操作難度小的原則，在這個(gè)模塊對(duì)收集的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、管理、輸出到客戶端等操作，用以補(bǔ)充油氣化工行業(yè)的應(yīng)急管理系統(tǒng)在GIS地圖和空間位置分析上的需求。該應(yīng)急GIS模塊要求能夠?qū)崿F(xiàn)地圖操作、可視化預(yù)案管理、高后果區(qū)展示、資源查找管理、事故模擬、氣象信息管理以及最短路徑計(jì)算分析等7大主要功能，如圖2所示。

3.1 地圖操作

應(yīng)急管理GIS模塊的地圖操作功能包括全景展示、拖動(dòng)標(biāo)識(shí)、縮小或放大地圖、鷹眼式地圖、圖層控制、距離以及面積的測(cè)繪等[6]。其中，該地圖統(tǒng)一默認(rèn)為遙感影像地圖和矢量地圖的疊加顯示。

3.2 可視化預(yù)案管理

該應(yīng)急管理模塊在WebGIS技術(shù)的支持下，通過(guò)分層疊加處理的二維方式來(lái)實(shí)現(xiàn)GIS地圖的可視化操作。該功能可通過(guò)地圖控件來(lái)定位客戶所提供的相關(guān)地點(diǎn)，或是對(duì)應(yīng)急部門(mén)進(jìn)行定位以及切換，并同時(shí)反饋相應(yīng)信息傳給應(yīng)急管理系統(tǒng)。該功能也可結(jié)合專題圖在進(jìn)行相應(yīng)的空間分析后，確定所需要的資源物資，以及最快能調(diào)配到位的應(yīng)急物資及設(shè)備，得到一個(gè)科學(xué)高效的搶險(xiǎn)作業(yè)預(yù)案，有效地輔助了應(yīng)急指揮部的方案決策。

3.3 高后果區(qū)展示

高后果區(qū)的分析結(jié)果必須要根據(jù)由緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)模型分析、事故后果分析后得出的結(jié)果在進(jìn)行疊置分析才能準(zhǔn)確得出。緩沖區(qū)分析是指通過(guò)GIS地圖定位或者空間查詢準(zhǔn)確得到報(bào)警點(diǎn)的幾何坐標(biāo)，由此分析出緩沖區(qū)半徑輸出的應(yīng)急數(shù)據(jù)信息。網(wǎng)絡(luò)分析是指根據(jù)現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)庫(kù)中含有的路網(wǎng)數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建一個(gè)拓?fù)淠Ｐ筒⑹褂肎IS應(yīng)急管理平臺(tái)的分析引擎得到資源獲取的最短路徑以及應(yīng)急逃生的最優(yōu)路線等。事故后果分析就是根據(jù)事故發(fā)生點(diǎn)的地理位置，以及危險(xiǎn)源的泄露形式，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、風(fēng)力、風(fēng)速等自然因素綜合分析得到事故的影響范圍，并制作出結(jié)果的專題圖，包括了居民區(qū)的密集地帶、人文自然保護(hù)區(qū)、河流情況等的分布圖。通過(guò)以上3種分析得到的結(jié)果再次綜合分析就能夠得到事故發(fā)生后可能形成的高后果區(qū)，并將其展示到GIS地圖當(dāng)中，為應(yīng)急管理的相關(guān)部門(mén)做出決策提供科學(xué)依據(jù)。

3.4 資源查找管理

資源查找管理功能實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)與數(shù)據(jù)直接接入的功能、圖樣表格的監(jiān)控功能、圖層的映射功能、窗口查看功能。不僅僅在緊急情況下能夠快速應(yīng)急，縮短救援時(shí)間，而且在日常的生產(chǎn)情況下，管理人員也能夠方便快捷地查詢作業(yè)區(qū)域物資的儲(chǔ)存情況。

3.5 事故模擬

在平常的應(yīng)急預(yù)案制定中，雖然有一些安全隱患并未轉(zhuǎn)變?yōu)槭鹿?，但是我們可以通過(guò)GIS的應(yīng)急管理系統(tǒng)對(duì)這些安全隱患映射出事故模擬的演示。實(shí)驗(yàn)人員可以在GIS地圖上選取某臺(tái)裝置設(shè)備或者某個(gè)加工區(qū)域作為事故模擬的地點(diǎn)。能夠通過(guò)不同的計(jì)算模型，設(shè)定好事故發(fā)生時(shí)的氣象條件以及裝置設(shè)備的參數(shù)信息，演示該地點(diǎn)火災(zāi)、爆炸、?；沸孤兜惹闆r，分析計(jì)算事故的影響范圍以及損失的程度，把死亡區(qū)域、重傷區(qū)域、輕傷區(qū)域分別在地圖上標(biāo)識(shí)出來(lái)，輔助應(yīng)急預(yù)案的制定。

3.6 氣象信息管理

氣象信息管理功能是通過(guò)從氣象信息實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、和氣壓等5個(gè)參數(shù)。應(yīng)急管理系統(tǒng)與氣象儀器通過(guò)硬件接口連接，使該系統(tǒng)能夠每過(guò)10min就能通過(guò)氣象儀器讀取一次氣象數(shù)據(jù)到氣象信息實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，并且在系統(tǒng)的氣象信息數(shù)據(jù)表中得以顯示說(shuō)明。

3.7 最短路徑分析

當(dāng)應(yīng)急管理系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控范圍內(nèi)有報(bào)警時(shí)，就能夠通過(guò)GIS地圖顯示出事發(fā)地點(diǎn)的具體位置，并以此處為圓心輻射出危害區(qū)域范圍和可以利用的資源設(shè)備等情況。通過(guò)把不同事故所需要的不同的救援物資的存放地點(diǎn)在地圖上用顯著的顏色標(biāo)記出來(lái)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急物資的快速分類查找及定位，能夠及時(shí)有效地調(diào)用物資解決問(wèn)題。決策人員也能夠從地圖上第一時(shí)間找到獲取資源以及應(yīng)急疏散的最短路徑，降低事故后果損失。

4? 結(jié)語(yǔ)

此次研究的基于GIS的油氣化工行業(yè)應(yīng)急管理體系設(shè)計(jì)采用了ArcGIS技術(shù)開(kāi)發(fā)出集成式的應(yīng)急管理GIS模塊。該模塊的設(shè)計(jì)不僅僅能夠在本行業(yè)降低事故發(fā)生的概率，憑此也可以通過(guò)模擬油氣管道泄漏、有毒有害氣體擴(kuò)散、火災(zāi)爆炸等事故，定位事故發(fā)生的位置，顯示周邊的醫(yī)療救援機(jī)構(gòu)的分布情況，分析最佳的救援路線以及疏散路線，有效控制的事故造成的人員健康和財(cái)產(chǎn)損失。既填補(bǔ)了傳統(tǒng)石油化工行業(yè)存在的應(yīng)急管理隱患，同時(shí)也加強(qiáng)了企業(yè)的生產(chǎn)效益和全體工作人員的安全保障。但是目前也仍然存在著一些問(wèn)題，基于GIS的應(yīng)急管理體系在我國(guó)仍然處于探索階段，企業(yè)之間也沒(méi)有進(jìn)行太多的學(xué)習(xí)和交流，資源的共享程度不夠，解決事故的方案模式?jīng)]有一個(gè)統(tǒng)一完善的標(biāo)準(zhǔn)，這是在以后的工作中需要進(jìn)一步加強(qiáng)并改進(jìn)的地方。

參考文獻(xiàn)

[1] 于學(xué)春，袁紀(jì)武，邊祥娟，等.應(yīng)急管理地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].安全、健康和環(huán)境，2011，11（10）：14-16.

[2] 閻雨.組件式地理信息系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)實(shí)例[D].吉林大學(xué)，2004.

[3] 葛嶠.基于WEBGIS的三峽庫(kù)區(qū)滑坡預(yù)警信息系統(tǒng)研究[D].清華大學(xué)，2008.

[4] 李小雁.基于WEBGIS的煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].中南大學(xué)，2008.

[5] 柴琳.配電GIS管理下數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用研究[D].哈爾濱理工大學(xué)，2011.

[6] 劉馨澤，袁紀(jì)武，毛文鋒，等.基于ArcGIS Server與Flex的石化企業(yè)GIS應(yīng)急管理平臺(tái)[A].2015應(yīng)急管理“安全谷”論壇暨國(guó)際應(yīng)急管理學(xué)會(huì)[C].2015.

①作者簡(jiǎn)介：鄒碧海（1965，12—），男，漢族，重慶人，博士，教授，主要從事安全評(píng)估與應(yīng)急管理方面的研究。

向宇杰（1996，12—），男，漢族，四川江油人，研究生在讀，研究方向：應(yīng)急管理。

王力（1982，1—），男，漢族，重慶人，碩士，講師，研究方向：項(xiàng)目管理。