基于5G新型成品油管道應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)研究

李 偉，謝云飛

（國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司華南分公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

管道是運(yùn)輸天然氣和液態(tài)石油產(chǎn)品的相對(duì)安全且有效的手段。盡管管道的故障率遠(yuǎn)低于鐵路或公路運(yùn)輸，但是，管道事故依然造成巨大的社會(huì)影響，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的商業(yè)損失，并對(duì)環(huán)境造成相當(dāng)大的破壞。在實(shí)際中，管道路線(xiàn)很復(fù)雜，因?yàn)樗鼈兒苌俦辉O(shè)計(jì)為連接兩個(gè)點(diǎn)的最短路線(xiàn)，在人口稠密地區(qū)時(shí)尤其如此。因此，當(dāng)管道發(fā)生事故時(shí)，統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)應(yīng)對(duì)便顯得尤為重要。隨著我國(guó)各級(jí)應(yīng)急中心的建立，以及5G技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，開(kāi)發(fā)新的管道應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)迫在眉睫。本文據(jù)此出發(fā)，設(shè)計(jì)并提出一套基于5G的新型成品油管道應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)，以期為相關(guān)從業(yè)人員提供幫助。

1 應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)概述

1.1 應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)

應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)是用于組織和指導(dǎo)對(duì)特定事件或一系列事件的現(xiàn)場(chǎng)戰(zhàn)術(shù)響應(yīng)的框架。該系統(tǒng)提供了一種命令結(jié)構(gòu)，用于以權(quán)威和標(biāo)準(zhǔn)化的方式進(jìn)行協(xié)調(diào)、信息流、分析、決策、通信和實(shí)施。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)操作，單個(gè)事件指揮官可能適合單個(gè)機(jī)構(gòu)，而當(dāng)涉及多個(gè)機(jī)構(gòu)時(shí)，可能需要更完善的統(tǒng)一指揮。在有多個(gè)行為者的地方，在事件發(fā)生之前達(dá)成的協(xié)議和諒解備忘錄對(duì)于建立與資源和權(quán)限相關(guān)的承諾和程序至關(guān)重要[1]。通過(guò)應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)，可以促進(jìn)緩解措施的分析，例如使用協(xié)議來(lái)應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事件響應(yīng)流程進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，以提供一個(gè)集成的組織結(jié)構(gòu)，可以解決多個(gè)機(jī)構(gòu)分擔(dān)管理責(zé)任或促進(jìn)行動(dòng)的緊急情況的復(fù)雜性和需求。

在復(fù)雜事件中，事件指揮所用于促進(jìn)與響應(yīng)者和現(xiàn)場(chǎng)團(tuán)隊(duì)的快速溝通，其中包括會(huì)議空間，計(jì)算機(jī)，無(wú)線(xiàn)和衛(wèi)星連接以及其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施和后勤細(xì)節(jié)，這是進(jìn)行協(xié)調(diào)的重要推動(dòng)因素。簽入和簽出人員，車(chē)輛和設(shè)備以及化學(xué)品處理的系統(tǒng)對(duì)于確保安全和平穩(wěn)運(yùn)行以及滿(mǎn)足資源跟蹤和財(cái)務(wù)責(zé)任至關(guān)重要。在實(shí)踐中，該系統(tǒng)已用于各種危險(xiǎn)情況下的應(yīng)急響應(yīng)，包括野火、自然災(zāi)害、恐怖襲擊、石油和化學(xué)物品泄漏、傳染病暴發(fā)和物種入侵等，在應(yīng)急事件的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)劃和執(zhí)行的響應(yīng)措施中發(fā)揮了重要作用。

1.2 應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通用應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般包括三個(gè)層次：系統(tǒng)支持層、控制層和應(yīng)用層。系統(tǒng)支持層主要通過(guò)提供數(shù)據(jù)支持、模型支持、測(cè)量支持和知識(shí)支持實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能；系統(tǒng)主要功能應(yīng)用層包括災(zāi)害咨詢(xún)、災(zāi)害刺激、應(yīng)急決策、應(yīng)急指揮和反饋?zhàn)酉到y(tǒng)；系統(tǒng)控制層設(shè)置核心控制子系統(tǒng)（包括信息上傳、下載和發(fā)布），主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)各部分的協(xié)調(diào)和控制功能，綜合處理系統(tǒng)支持層和系統(tǒng)應(yīng)用層的各種數(shù)據(jù)[2]。

為使應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)有效，需要有具體的目標(biāo)，可以將這些目標(biāo)分解為旨在滿(mǎn)足這些目標(biāo)的離散運(yùn)營(yíng)時(shí)段。這些時(shí)期通常都有自己的事故行動(dòng)計(jì)劃，以描述運(yùn)營(yíng)時(shí)期的概要，結(jié)構(gòu)和采取適當(dāng)行動(dòng)的目標(biāo)。這些事件行動(dòng)計(jì)劃通常包括事件目標(biāo)，健康和安全信息，人員分配，溝通計(jì)劃，會(huì)議時(shí)間表，聯(lián)系信息以及地圖和其他重要的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。包括有條不紊地停止運(yùn)營(yíng)，完成會(huì)計(jì)和數(shù)據(jù)匯總，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)后評(píng)估和匯報(bào)會(huì)議，以確保獲得反饋以?xún)?yōu)化未來(lái)響應(yīng)。

2 5G新型成品油管道應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 成品油管道應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)需求分析

在成品油輸送過(guò)程中，存在大量因油氣管道運(yùn)行意外而造成的損壞。由于應(yīng)急響應(yīng)中的協(xié)調(diào)和溝通不當(dāng)，此類(lèi)事故造成巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失，并造成廣泛的環(huán)境破壞。然而，由管道引起的事故在很大程度上是可以預(yù)防的，甚至在事故發(fā)生后也是可以第一時(shí)間實(shí)施搶救性措施，以最大程度挽回?fù)p失。因此，應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃是安全和損失預(yù)防戰(zhàn)略不可或缺的重要組成部分，包括為管理、控制和減輕事故的直接影響而采取的行動(dòng)。在各種可用的工具中，應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)被視為保證油氣管道安全的關(guān)鍵工具之一。

不同于其他應(yīng)急事件，管道事故通常是由結(jié)構(gòu)故障，故意破壞或諸如颶風(fēng)，地震，山體滑坡和洪水等環(huán)境危害引起，重點(diǎn)關(guān)注影響管道運(yùn)輸系統(tǒng)的石油，天然氣和其他危險(xiǎn)事件。因此，成品油管道應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)應(yīng)包括對(duì)與響應(yīng)行動(dòng)的規(guī)模和性質(zhì)有關(guān)的后勤需求的理解，包括現(xiàn)場(chǎng)訪(fǎng)問(wèn)、運(yùn)輸、運(yùn)營(yíng)中心、就餐、住房、醫(yī)療設(shè)施、信息系統(tǒng)連接和通信、安全、財(cái)務(wù)管理、設(shè)備存儲(chǔ)等。緊急情況需要清晰的指揮層級(jí)和組織程序指南，在事件指揮系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)應(yīng)急響應(yīng)中的協(xié)調(diào)和溝通。通過(guò)確認(rèn)、命令、戰(zhàn)術(shù)和支持網(wǎng)絡(luò)對(duì)命令和信息的垂直和水平流動(dòng)的響應(yīng)機(jī)制。包括當(dāng)?shù)氐乩?，包括可用訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)的地圖和后勤考慮因素，參與機(jī)構(gòu)的可用資產(chǎn)和資源以支持響應(yīng)工作。其中，通信技術(shù)是成品油管道應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)。[3]

從內(nèi)部運(yùn)營(yíng)以及與公眾和媒體的外部參與的角度來(lái)看，清晰的溝通對(duì)于成品油管道應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)的所有方面都是必不可少的。內(nèi)部溝通必須簡(jiǎn)潔，易于理解，尤其是在涉及多個(gè)機(jī)構(gòu)或?qū)W科的情況下。信息需要在指定溝通渠道內(nèi)縱向和橫向流動(dòng)，以確保運(yùn)營(yíng)和安全的連續(xù)性，對(duì)于傳達(dá)有關(guān)響應(yīng)的重要信息以及確保從上至下以及從下至上共享信息非常重要。相比傳統(tǒng)的應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，5G網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延、高帶寬、大連接的特點(diǎn)，可以在應(yīng)急指揮系統(tǒng)中發(fā)揮獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。首先，低時(shí)延的特性可以將現(xiàn)場(chǎng)音視頻信號(hào)實(shí)時(shí)傳送回指揮中心，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)情況看得準(zhǔn)；其次，高帶寬的特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)4K/8K視頻的高清傳輸，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)情況看得清；最后，大連接的特點(diǎn)可以通過(guò)無(wú)人機(jī)、移動(dòng)指揮車(chē)等移動(dòng)手段，實(shí)現(xiàn)多角度、多方式的視頻傳輸，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)情況看得全。

2.2 成品油管道應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)構(gòu)成

通過(guò)對(duì)通用應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析，結(jié)合成品油管道事故的應(yīng)急特點(diǎn)，5G新型成品油管道應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)重點(diǎn)放在用于數(shù)據(jù)處理和分析的地理空間工具和模型上，以提供用于實(shí)時(shí)緊急響應(yīng)的高質(zhì)量預(yù)警和關(guān)鍵信息。擬議的系統(tǒng)架構(gòu)支持實(shí)時(shí)地理空間災(zāi)難管理和決策，并整合了專(zhuān)題地圖和事件報(bào)告的使用。命令和控制模塊旨在提供災(zāi)難管理響應(yīng)并協(xié)調(diào)事件管理任務(wù)。通過(guò)一個(gè)集成的互聯(lián)網(wǎng)門(mén)戶(hù)和一個(gè)基于事件的系統(tǒng)，系統(tǒng)的各個(gè)組件可以無(wú)縫通信，并且客戶(hù)端可以請(qǐng)求和接收必要的信息。[4]通過(guò)結(jié)合遙測(cè)和基于互聯(lián)網(wǎng)的通信基礎(chǔ)設(shè)施，這種新的地理信息工程方法為日益增長(zhǎng)的管道事故問(wèn)題提供了有效的解決方案。

在系統(tǒng)組成中，修改通用應(yīng)急指揮系統(tǒng)的控制層的內(nèi)容，將5G新型成品油管道應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)劃分為應(yīng)用層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層。其中，系統(tǒng)應(yīng)用層由災(zāi)害咨詢(xún)系統(tǒng)（dcs）、應(yīng)急決策系統(tǒng)（eds）、應(yīng)急指揮系統(tǒng)（ecs）和應(yīng)急預(yù)演系統(tǒng)（ers）組成；服務(wù)層模塊為應(yīng)用層提供具體的功能實(shí)現(xiàn)，如災(zāi)害模擬模塊（dsm）、應(yīng)急評(píng)估模塊（eam）評(píng)估信息融合模塊（ifm）、系統(tǒng)決策模塊（sdm）等；數(shù)據(jù)層主要通過(guò)提供數(shù)據(jù)支持、模型支持、測(cè)量支持和知識(shí)支持為系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)服務(wù)。它主要由監(jiān)控、災(zāi)情與部門(mén)信息、地理數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)、決策知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)等組成，其中包括用于檢測(cè)管道破裂和故障的高級(jí)GIS工具。

該系統(tǒng)可以基于以下類(lèi)型的設(shè)備使用：手持終端；安裝在PPDR車(chē)輛中的車(chē)輛終端。通常，車(chē)載終端比手持終端具有更高的計(jì)算能力和能源。它們可以充當(dāng)各種無(wú)線(xiàn)技術(shù)之間的中繼；移動(dòng)終端，可以將其部署在固定的地方，然后再移動(dòng)到另一個(gè)地方；固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基站，用于支持其他節(jié)點(diǎn)并將其連接到固定通信。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文針對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)，提出了一套基于5G技術(shù)的新型成品油管道應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在提供有關(guān)成品油管道緊急情況的準(zhǔn)確信息，為從業(yè)人員更好地參與成品油管道緊急情況和危機(jī)管理流程提供了巨大的潛力，幫助從業(yè)人員提高成品油管道事故響應(yīng)能力。