蘇里格氣田數字化應急指揮系統(tǒng)的研究與應用

摘 要

摘 要 為了有效降低鄂爾多斯盆地蘇里格氣田開發(fā)生產過程中的安全風險，亟須開發(fā)一套數字化應急指揮系統(tǒng)，來控制并快速高效處置氣田安全隱患和應急事件。為此，從優(yōu)化核心技術
    摘 要 為了有效降低鄂爾多斯盆地蘇里格氣田開發(fā)生產過程中的安全風險，亟須開發(fā)一套數字化應急指揮系統(tǒng)，來控制并快速高效處置氣田安全隱患和應急事件。為此，從優(yōu)化核心技術、建立新型勞動組織架構及應急體系入手，進一步整合、優(yōu)化、完善了數字化指揮系統(tǒng)的各項功能，創(chuàng)新了應急搶險運行模式，加快氣田數字化建設新技術、新成果在應急指揮工作方面的轉化應用，充分發(fā)揮數字化在提高管理水平、減輕勞動強度、提升工作效率等方面的革命性作用。全面實現了該氣田安全管理變被動為主動的目標，最終形成了“生產管理實時監(jiān)控、安全隱患及時預警、事故處置數字指揮”的數字化應急指揮系統(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，實現了氣田應急事件的可視化調度指揮。在應急演練和實踐過程中，指揮統(tǒng)一、功能齊全、反應靈敏、運轉高效，切實提高了蘇里格氣田應急事件的處置能力，顯示出較好的實用性。
    關鍵詞 鄂爾多斯盆地 蘇里格氣田 數字化 應急指揮 預警 流媒體 海事衛(wèi)星 車輛GPS
    
    應急指揮系統(tǒng)是實施應急快速響應及處置的工具，是采用先進信息技術，實現包括調度自動化系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)(MIS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、遠程視頻系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)等與應急信息資源的多源整合、軟硬件結合的應急保障技術系統(tǒng)[1]。氣田數字化應急指揮系統(tǒng)是建立一套面向整個蘇里格氣田(以下簡稱氣田)的應急指揮信息化管理平臺，利用此平臺實現對氣田緊急事故的快速反應，實現對各應急資源、人員、車輛的快速調度安排，從而達到迅速控制處理事故的目的?？傮w建設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急預案，分級別啟動應急流程，可圖形化查閱操作應急預案流程，實現應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形式，實現對氣田井、站、管線、處理廠、光纜、供電線路等基本數據、應急物資、人員車輛、醫(yī)療、消防、水源、政府相關部門等應急資源、氣田公司級、廠級、處理廠作業(yè)區(qū)級、站級等級別的應急預案方案演練數據的綜合管理，并能以二維和三維GIS地圖方式展現這些數據[2]。
    系統(tǒng)總體架構由5大部分組成，分別為：氣田基本數據、應急資源數據、應急預案數據、生產預警和應急指揮。其結構如圖l所示。
 

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

 
    1)按照不同的應急預案設定指揮流程并框圖化展示，然后根據框圖流程下達搶險指令，這樣可以加快調度速度，避免遺漏搶險環(huán)節(jié)，避免在搶險過程中出現主次顛倒的情況發(fā)生。
    2)應急視頻現場監(jiān)控，實現對事故現場的實時視頻監(jiān)控。
    3)對應急車輛在氣田附近區(qū)域的定位以及行車路線規(guī)劃導航等功能。
    4)在通知有關單位及個人的環(huán)節(jié)上，數字化的環(huán)節(jié)是通過短信服務器，在短信平臺上發(fā)送指揮調度信息。
    5)應急物資協(xié)調功能模塊根據應急預案提前制訂不同的搶險物資預案，出險后由計算機根據出險類別和級別，結合數據庫高級檢索功能，自動向指揮人員提供應準備的搶險物資種類、數量和物資所屬應急庫。
    6)在應急指揮過程中，增加指揮指令的錄入，首先按照不同的應急預案設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，同時計算機自動記錄時間，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)技術日趨成熟，相關新技術不斷涌現，相關產品投入實際應用，成為解決氣田搶險指揮信息化問題的有效途徑之一。為了提高調度室的調度指揮效率，特別是在事故發(fā)生時，及時、合理、動態(tài)地調配人員參與搶險，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)應用程序開發(fā)接口軟件的支持下，經過二次開發(fā)，使用軟件驅動專用設備(GSM Modem)實現收發(fā)短信功能，GSM Modem通過串口與計算機相連(圖3)，按照系統(tǒng)預設條件與預先設定的搶險人員的手機互通信息。應用軟件可運行于Microsoft Windows多種操作系統(tǒng)環(huán)境下，采用服務器操作系統(tǒng)，這對于系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性提供了強有力的保障[3]。
 

 
    短信平臺告知系統(tǒng)預先把人員的姓名、手機號、所在轄區(qū)、專業(yè)等信息編配好預置方案；接險人員在接到險情出現的信息后，把險情簡介內容輸人系統(tǒng)，從系統(tǒng)自動給出的搶險預案中確認搶險人員資料，系統(tǒng)就會按預案以手機短信方式通知各專業(yè)的搶險人員及時處理險情。系統(tǒng)可根據短信回復情況得知搶險人員是否獲知通知，還可調配別的區(qū)域的人員加以支援。
1.3框圖化應急指揮流程
    指揮流程框圖化展示，按框圖流程下達搶險指令，可以加快調度速度，避免遺漏搶險環(huán)節(jié)，避免搶險過程中出現主次顛倒的情況。
1.4流媒體轉發(fā)技術
    流媒體(Streaming Media)轉發(fā)技術指在數據網絡上按時間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音／視頻數據流。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，只將部分內容緩存，使流媒體數據流邊傳送邊播放，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據，查詢調閱氣田視頻由轉發(fā)服務器分發(fā)。視頻轉發(fā)服務器軟件的多級設置可提高響應訪問的效率，可以合理規(guī)劃流媒體管理軟件模塊的設置，以求更少的時問代價換取更高的帶寬利用率。流媒體轉發(fā)技術的應用對各單位生產前端采用不同技術提供了保障，既有利于發(fā)揮各單位的技術優(yōu)勢，同時還能夠滿足各級管理層的調閱需求。
    在局域網內有權限的用戶可任意地點調取該錄像。這一功能的實現為數字化指揮系統(tǒng)實時調取蘇里格氣田的各種監(jiān)控錄像創(chuàng)造了條件。監(jiān)控平臺實現了氣田各單位600多路不同設備廠家視頻監(jiān)控的集中控制，實現視頻流媒體的轉發(fā)，既減少了視頻流網絡帶寬占用，又達到了視頻圖像的跨網段訪問目的，在異地能夠實時調閱氣田所有視頻監(jiān)控。
2 系統(tǒng)應用
2.1診斷及預警
    通過集成氣田數字化生產管理系統(tǒng)，實時監(jiān)測生產數據庫以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現對處理廠重要生產參數、井口壓力、路口車牌或智能視頻識別等異常情況的報警預警提示，系統(tǒng)還能以地圖方式進行報警提示[5] 。
2.2險情告警及提交。
    值班人員在接到險情報警后，在三維GIS電子地圖中標出事故名稱、發(fā)生時間、原因、事故點警戒區(qū)等信息，并啟動相應的應急預案。
2.3 生產監(jiān)控
    在三維GIS圖上定位出險地點后，可搜索指定范圍內的所有應急資源，自動分析出險處上下游生產單元，并可監(jiān)控出險生產單元實時生產參數。
    可分別以出險點范圍、報警事故類型或者以所需要的搶險器材為搜索目標，查詢所有應急資源信息(應急庫、應急隊伍、政府資源、消防資源、醫(yī)療資源)。
2.4應急指揮記錄
    啟動預先設置好的相應的應急流程，指揮員根據流程下達搶險指令，指揮記錄崗記錄指揮員下達的命令和相關信息，在所有搶險行動結束后，可自動生成應急指揮報告。
2.5 應用情況
    截至2012年2月，該套氣田數字化應急指揮系統(tǒng)已完成5場應急演練。通過實際的演練驗證，應急指揮系統(tǒng)為現場應急信息發(fā)布、查詢、匯總和應急資源管理、應急指令響應、應急流程響應和應急生產協(xié)調等提供了系統(tǒng)、完善的支撐平臺，滿足了崗位的實際需要，確保了氣田應急指揮工作科學、合理、高效開展。
3結論及認識
    1)提供了一個可以擴展的三維GIS平臺，使有關調度管理的各種功能均能集成在這一平臺之上。實現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)，使得有關搶險調度指揮的各種信息通過空中紐帶被集成在一起，信息的表達效率大大提高，對現場人員把握搶險現狀和形勢有極大幫助。
    2)搶險工作流程的數字化和應急人員調度的自動化，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，提高了應急搶險的工作效率。
    3)將所有不同生產部位的診斷和預警信息進行加工組合，提高生產單元的巡檢頻次，幫助管理人員及時處理生產中的各種故障和隱患。可減輕各級值班調度人員的勞動強度，提高了現場調度部門的管理水平與監(jiān)控效率，使調度部門工作更加規(guī)范化、系統(tǒng)化與現代化。
    4)實現安全保衛(wèi)由勞動密集型向知識密集型轉化，將指揮調度中心由原先單純的監(jiān)控功能轉變到安全防范和業(yè)務監(jiān)督等多重功能上來，提高了安全系數和防范效率，實現生產監(jiān)管的現代化。
 
參 考 文 獻
[1]吳文傳，張伯明，曹福成，等.電網應急指揮技術支持系統(tǒng)設計與關鍵技術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的重大危險源應急救援系統(tǒng)研究[J].石油化工高等學校學報，2007，20(4)：93—96.
[3]趙小紅，鄒建新.短消息增值服務接口體系與CMPP實現[J].武漢科技學院學報，2003，16(1)：77—80.
[4]朱天壽，劉秫，周玉英，等.蘇里格氣田數字化集氣站建設管理模式[J].天然氣工業(yè)，2011，31(2)：9-11.
[5]宋漢華，朱迅，李彥彬，等.McWILL寬帶無線技術在蘇里 格氣田的研究應用[J].石油化工應用，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2
作者單位：1·西安石油大學石油工程學院 2.中國石油長慶油田公司蘇里格氣田研究中心