蘇里格氣田數(shù)字化應(yīng)急指揮系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

摘 要

摘 要 為了有效降低鄂爾多斯盆地蘇里格氣田開發(fā)生產(chǎn)過程中的安全風(fēng)險，亟須開發(fā)一套數(shù)字化應(yīng)急指揮系統(tǒng)，來控制并快速高效處置氣田安全隱患和應(yīng)急事件。為此，從優(yōu)化核心技術(shù)
    摘 要 為了有效降低鄂爾多斯盆地蘇里格氣田開發(fā)生產(chǎn)過程中的安全風(fēng)險，亟須開發(fā)一套數(shù)字化應(yīng)急指揮系統(tǒng)，來控制并快速高效處置氣田安全隱患和應(yīng)急事件。為此，從優(yōu)化核心技術(shù)、建立新型勞動組織架構(gòu)及應(yīng)急體系入手，進(jìn)一步整合、優(yōu)化、完善了數(shù)字化指揮系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，創(chuàng)新了應(yīng)急搶險運(yùn)行模式，加快氣田數(shù)字化建設(shè)新技術(shù)、新成果在應(yīng)急指揮工作方面的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，充分發(fā)揮數(shù)字化在提高管理水平、減輕勞動強(qiáng)度、提升工作效率等方面的革命性作用。全面實(shí)現(xiàn)了該氣田安全管理變被動為主動的目標(biāo)，最終形成了“生產(chǎn)管理實(shí)時監(jiān)控、安全隱患及時預(yù)警、事故處置數(shù)字指揮”的數(shù)字化應(yīng)急指揮系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于三維GIS平臺、海事衛(wèi)星通訊、短信告知平臺、車輛GPS定位等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了氣田應(yīng)急事件的可視化調(diào)度指揮。在應(yīng)急演練和實(shí)踐過程中，指揮統(tǒng)一、功能齊全、反應(yīng)靈敏、運(yùn)轉(zhuǎn)高效，切實(shí)提高了蘇里格氣田應(yīng)急事件的處置能力，顯示出較好的實(shí)用性。
    關(guān)鍵詞 鄂爾多斯盆地 蘇里格氣田 數(shù)字化 應(yīng)急指揮 預(yù)警 流媒體 海事衛(wèi)星 車輛GPS
    
    應(yīng)急指揮系統(tǒng)是實(shí)施應(yīng)急快速響應(yīng)及處置的工具，是采用先進(jìn)信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)包括調(diào)度自動化系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)(MIS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、遠(yuǎn)程視頻系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)等與應(yīng)急信息資源的多源整合、軟硬件結(jié)合的應(yīng)急保障技術(shù)系統(tǒng)[1]。氣田數(shù)字化應(yīng)急指揮系統(tǒng)是建立一套面向整個蘇里格氣田(以下簡稱氣田)的應(yīng)急指揮信息化管理平臺，利用此平臺實(shí)現(xiàn)對氣田緊急事故的快速反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對各應(yīng)急資源、人員、車輛的快速調(diào)度安排，從而達(dá)到迅速控制處理事故的目的。總體建設(shè)要求是分級管理和圖形化操作，即對于各種緊急情況分級別制訂應(yīng)急預(yù)案，分級別啟動應(yīng)急流程，可圖形化查閱操作應(yīng)急預(yù)案流程，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急資源電子地圖方式的查閱。
    本系統(tǒng)基于三維GIS平臺，利用氣田電子地圖為展現(xiàn)形式，實(shí)現(xiàn)對氣田井、站、管線、處理廠、光纜、供電線路等基本數(shù)據(jù)、應(yīng)急物資、人員車輛、醫(yī)療、消防、水源、政府相關(guān)部門等應(yīng)急資源、氣田公司級、廠級、處理廠作業(yè)區(qū)級、站級等級別的應(yīng)急預(yù)案方案演練數(shù)據(jù)的綜合管理，并能以二維和三維GIS地圖方式展現(xiàn)這些數(shù)據(jù)[2]。
    系統(tǒng)總體架構(gòu)由5大部分組成，分別為：氣田基本數(shù)據(jù)、應(yīng)急資源數(shù)據(jù)、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)、生產(chǎn)預(yù)警和應(yīng)急指揮。其結(jié)構(gòu)如圖l所示。
 

 
1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
1.1 數(shù)字化應(yīng)急搶險流程技術(shù)
    常規(guī)的應(yīng)急搶險流程是：啟動應(yīng)急預(yù)案，值班員工按流程中每個環(huán)節(jié)的工作內(nèi)容，逐條采取相應(yīng)措施，調(diào)度應(yīng)急資源，并將完成時間、完成人等信息記錄在案。
    如果采用數(shù)字化指揮，還可以增加幾個常規(guī)過程所不具備的環(huán)節(jié)，圖2是應(yīng)急搶險關(guān)鍵環(huán)節(jié)的數(shù)字化處理思路。
 

 
    1)按照不同的應(yīng)急預(yù)案設(shè)定指揮流程并框圖化展示，然后根據(jù)框圖流程下達(dá)搶險指令，這樣可以加快調(diào)度速度，避免遺漏搶險環(huán)節(jié)，避免在搶險過程中出現(xiàn)主次顛倒的情況發(fā)生。
    2)應(yīng)急視頻現(xiàn)場監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對事故現(xiàn)場的實(shí)時視頻監(jiān)控。
    3)對應(yīng)急車輛在氣田附近區(qū)域的定位以及行車路線規(guī)劃導(dǎo)航等功能。
    4)在通知有關(guān)單位及個人的環(huán)節(jié)上，數(shù)字化的環(huán)節(jié)是通過短信服務(wù)器，在短信平臺上發(fā)送指揮調(diào)度信息。
    5)應(yīng)急物資協(xié)調(diào)功能模塊根據(jù)應(yīng)急預(yù)案提前制訂不同的搶險物資預(yù)案，出險后由計(jì)算機(jī)根據(jù)出險類別和級別，結(jié)合數(shù)據(jù)庫高級檢索功能，自動向指揮人員提供應(yīng)準(zhǔn)備的搶險物資種類、數(shù)量和物資所屬應(yīng)急庫。
    6)在應(yīng)急指揮過程中，增加指揮指令的錄入，首先按照不同的應(yīng)急預(yù)案設(shè)定指揮流程并框圖化展示，然后在框圖中記錄指揮指令和指令執(zhí)行情況，同時計(jì)算機(jī)自動記錄時間，最后形成綜合搶險記錄。
1.2短信通知平臺
    近年來，SMS(短信息)技術(shù)日趨成熟，相關(guān)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，相關(guān)產(chǎn)品投入實(shí)際應(yīng)用，成為解決氣田搶險指揮信息化問題的有效途徑之一。為了提高調(diào)度室的調(diào)度指揮效率，特別是在事故發(fā)生時，及時、合理、動態(tài)地調(diào)配人員參與搶險，開發(fā)了“短信平臺告知系統(tǒng)”。
    短信平臺告知系統(tǒng)軟件在短信收發(fā)應(yīng)用程序開發(fā)接口軟件的支持下，經(jīng)過二次開發(fā)，使用軟件驅(qū)動專用設(shè)備(GSM Modem)實(shí)現(xiàn)收發(fā)短信功能，GSM Modem通過串口與計(jì)算機(jī)相連(圖3)，按照系統(tǒng)預(yù)設(shè)條件與預(yù)先設(shè)定的搶險人員的手機(jī)互通信息。應(yīng)用軟件可運(yùn)行于Microsoft Windows多種操作系統(tǒng)環(huán)境下，采用服務(wù)器操作系統(tǒng)，這對于系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性提供了強(qiáng)有力的保障[3]。
 

 
    短信平臺告知系統(tǒng)預(yù)先把人員的姓名、手機(jī)號、所在轄區(qū)、專業(yè)等信息編配好預(yù)置方案；接險人員在接到險情出現(xiàn)的信息后，把險情簡介內(nèi)容輸人系統(tǒng)，從系統(tǒng)自動給出的搶險預(yù)案中確認(rèn)搶險人員資料，系統(tǒng)就會按預(yù)案以手機(jī)短信方式通知各專業(yè)的搶險人員及時處理險情。系統(tǒng)可根據(jù)短信回復(fù)情況得知搶險人員是否獲知通知，還可調(diào)配別的區(qū)域的人員加以支援。
1.3框圖化應(yīng)急指揮流程
    指揮流程框圖化展示，按框圖流程下達(dá)搶險指令，可以加快調(diào)度速度，避免遺漏搶險環(huán)節(jié)，避免搶險過程中出現(xiàn)主次顛倒的情況。
1.4流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)
    流媒體(Streaming Media)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)指在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上按時間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音／視頻數(shù)據(jù)流。與傳統(tǒng)的播放方式不同，流媒體在播放前并不下載整個文件，只將部分內(nèi)容緩存，使流媒體數(shù)據(jù)流邊傳送邊播放，這樣就節(jié)省了下載等待時間和存儲空間[4]。氣田視頻分級存儲氣田視頻數(shù)據(jù)，查詢調(diào)閱氣田視頻由轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器分發(fā)。視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器軟件的多級設(shè)置可提高響應(yīng)訪問的效率，可以合理規(guī)劃流媒體管理軟件模塊的設(shè)置，以求更少的時問代價換取更高的帶寬利用率。流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的應(yīng)用對各單位生產(chǎn)前端采用不同技術(shù)提供了保障，既有利于發(fā)揮各單位的技術(shù)優(yōu)勢，同時還能夠滿足各級管理層的調(diào)閱需求。
    在局域網(wǎng)內(nèi)有權(quán)限的用戶可任意地點(diǎn)調(diào)取該錄像。這一功能的實(shí)現(xiàn)為數(shù)字化指揮系統(tǒng)實(shí)時調(diào)取蘇里格氣田的各種監(jiān)控錄像創(chuàng)造了條件。監(jiān)控平臺實(shí)現(xiàn)了氣田各單位600多路不同設(shè)備廠家視頻監(jiān)控的集中控制，實(shí)現(xiàn)視頻流媒體的轉(zhuǎn)發(fā)，既減少了視頻流網(wǎng)絡(luò)帶寬占用，又達(dá)到了視頻圖像的跨網(wǎng)段訪問目的，在異地能夠?qū)崟r調(diào)閱氣田所有視頻監(jiān)控。
2 系統(tǒng)應(yīng)用
2.1診斷及預(yù)警
    通過集成氣田數(shù)字化生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對處理廠重要生產(chǎn)參數(shù)、井口壓力、路口車牌或智能視頻識別等異常情況的報(bào)警預(yù)警提示，系統(tǒng)還能以地圖方式進(jìn)行報(bào)警提示[5] 。
2.2險情告警及提交。
    值班人員在接到險情報(bào)警后，在三維GIS電子地圖中標(biāo)出事故名稱、發(fā)生時間、原因、事故點(diǎn)警戒區(qū)等信息，并啟動相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。
2.3 生產(chǎn)監(jiān)控
    在三維GIS圖上定位出險地點(diǎn)后，可搜索指定范圍內(nèi)的所有應(yīng)急資源，自動分析出險處上下游生產(chǎn)單元，并可監(jiān)控出險生產(chǎn)單元實(shí)時生產(chǎn)參數(shù)。
    可分別以出險點(diǎn)范圍、報(bào)警事故類型或者以所需要的搶險器材為搜索目標(biāo)，查詢所有應(yīng)急資源信息(應(yīng)急庫、應(yīng)急隊(duì)伍、政府資源、消防資源、醫(yī)療資源)。
2.4應(yīng)急指揮記錄
    啟動預(yù)先設(shè)置好的相應(yīng)的應(yīng)急流程，指揮員根據(jù)流程下達(dá)搶險指令，指揮記錄崗記錄指揮員下達(dá)的命令和相關(guān)信息，在所有搶險行動結(jié)束后，可自動生成應(yīng)急指揮報(bào)告。
2.5 應(yīng)用情況
    截至2012年2月，該套氣田數(shù)字化應(yīng)急指揮系統(tǒng)已完成5場應(yīng)急演練。通過實(shí)際的演練驗(yàn)證，應(yīng)急指揮系統(tǒng)為現(xiàn)場應(yīng)急信息發(fā)布、查詢、匯總和應(yīng)急資源管理、應(yīng)急指令響應(yīng)、應(yīng)急流程響應(yīng)和應(yīng)急生產(chǎn)協(xié)調(diào)等提供了系統(tǒng)、完善的支撐平臺，滿足了崗位的實(shí)際需要，確保了氣田應(yīng)急指揮工作科學(xué)、合理、高效開展。
3結(jié)論及認(rèn)識
    1)提供了一個可以擴(kuò)展的三維GIS平臺，使有關(guān)調(diào)度管理的各種功能均能集成在這一平臺之上。實(shí)現(xiàn)了蘇里格氣田空間信息的可視化(如：井、站、處理廠、管線的空間分布等)，使得有關(guān)搶險調(diào)度指揮的各種信息通過空中紐帶被集成在一起，信息的表達(dá)效率大大提高，對現(xiàn)場人員把握搶險現(xiàn)狀和形勢有極大幫助。
    2)搶險工作流程的數(shù)字化和應(yīng)急人員調(diào)度的自動化，以及系統(tǒng)具備的自動記錄等功能，使緊張繁瑣的搶險工作變得簡潔明了，提高了應(yīng)急搶險的工作效率。
    3)將所有不同生產(chǎn)部位的診斷和預(yù)警信息進(jìn)行加工組合，提高生產(chǎn)單元的巡檢頻次，幫助管理人員及時處理生產(chǎn)中的各種故障和隱患?？蓽p輕各級值班調(diào)度人員的勞動強(qiáng)度，提高了現(xiàn)場調(diào)度部門的管理水平與監(jiān)控效率，使調(diào)度部門工作更加規(guī)范化、系統(tǒng)化與現(xiàn)代化。
    4)實(shí)現(xiàn)安全保衛(wèi)由勞動密集型向知識密集型轉(zhuǎn)化，將指揮調(diào)度中心由原先單純的監(jiān)控功能轉(zhuǎn)變到安全防范和業(yè)務(wù)監(jiān)督等多重功能上來，提高了安全系數(shù)和防范效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)管的現(xiàn)代化。
 
參 考 文 獻(xiàn)
[1]吳文傳，張伯明，曹福成，等.電網(wǎng)應(yīng)急指揮技術(shù)支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)EJ].電力系統(tǒng)自動化。2008，32(15)：1—7.
[2]張明廣，蔣軍成.基于三維GIS的重大危險源應(yīng)急救援系統(tǒng)研究[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2007，20(4)：93—96.
[3]趙小紅，鄒建新.短消息增值服務(wù)接口體系與CMPP實(shí)現(xiàn)[J].武漢科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，16(1)：77—80.
[4]朱天壽，劉秫，周玉英，等.蘇里格氣田數(shù)字化集氣站建設(shè)管理模式[J].天然氣工業(yè)，2011，31(2)：9-11.
[5]宋漢華，朱迅，李彥彬，等.McWILL寬帶無線技術(shù)在蘇里 格氣田的研究應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用，2011，30(8)：50—52.
 
本文作者：朱迅l,2  韓興剛2 高玉龍2 徐文龍2  李達(dá)2
作者單位：1·西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院 2.中國石油長慶油田公司蘇里格氣田研究中心