基于三維GIS的應急管理系統在石油石化企業的應用研究

張偉

摘 要：本文介紹了石油石化企業應急安全管理的特點及信息化建設發展方向，并重闡述了基于三維GIS的應急安全管理系統的總體設計及主要功能，最后指出了后續研究工作的方向和重點。

關鍵詞：三維；GIS；應急安全；石油石化

1 引言

石油石化企業日常運營涉及到裝置、管線、罐區檢測、危險源分布、緊急防災等多方面的信息，生產安全管理人員不僅需要了解廠區的工藝區域劃分以及管線、儲罐等各種設施設備的分布情況，還需要對企業周邊的行政區劃、道路、河流、居民區、相鄰企業的地理位置和基本信息進行掌握，同時，由于很多設施和管線位于地下，不能進行直接的觀察，為運營管理帶來不便。三維仿真及地理信息技術（GIS）的發展，為石油石化企業應急管理的應用研究提供了新的方向。本文重點介紹基于三維GIS技術實現石油石化企業應急管理的應用研究。

2 石油石化企業應急管理的特點

⑴具有高溫高壓、易燃易爆、有毒有害的特點，一旦發生安全事故，便可能造成重大的人員、財產損失和環境影響；⑵生產工藝復雜，事故應急處理難度較大；⑶安全應急救援，需要協調調配的內外部資源較多，協同難度較大。

因此，利用信息化手段模擬可能發生安全事故，進行協同演練，推演、驗證應急預案，提升安全管理水平和應急救援能力，已成為石油石化企業信息化建設的重要研究內容。

3 系統總體設計及主要功能

3.1 地理信息及場景管理

地理信息及場景全息化管理，搭建真實三維場景，融合周邊三維地景地貌。實現三維地圖的平移、縮放、俯仰、旋轉等操作，提供靈活的分析及交互功能，包括空間定位、空間分析、空間量測等。

3.2 工藝及設備設施管理

3.2.1 工藝流程管理

可在三維場景中動態展示整個工藝流程的路線、流經設備的名稱和屬性參數，以不同顏色區分管線內的介質。地下設施和管道的介質類型及流向可以通過地表透視圖來查看。

3.2.2 生產裝置、設備管理

可在三維場景中查詢設備設施的地理位置、基本屬性等信息，還可以通過隱去地表的方式觀察地下設施。設備上下游連通關系分析，支持三維場景中動態展現選中設備的上下游設備的路徑。

3.3 重大危險源管理

系統將廠區內的重大危險源按區域進行分類，選擇某重大危險源系統在場景內系統自動定位該危險源，通過危險等級及危險源的種類進行分級查詢、管理。

3.4 應急資源管理

該模塊對應急資源信息進行組織和分類，自動查詢選定范圍內的重大危險源、應急救援力量、居民區等信息，通過列表形式按距離遠近給出查詢結果，并能夠可視化地查看關注目標的位置及與中心點的距離。

3.5 應急預案管理

基于真實的場景、周邊情況和數據，通過設定災情，策劃救援及搶修的行動方案，將文本預案制作成可視化預案，進行展示、存儲。在應急救援時，能夠快速匹配預案，輔助應急指揮員下達應急指令，快速、有效地應對突發事件。

3.6 應急響應與輔助決策

3.6.1 事故模擬推演

系統可模擬油品泄漏、氣體擴散、火災、爆炸事故，通過集成安評結果和專業的事故后果分析數學模型，根據事故情況和實際環境參數進行災情推演。災情發生的位置、事發物質的特性結合風向、風速、溫度、濕度等氣象信息，通過數學模型分析出事故的擴散范圍、爆炸范圍、重傷半徑、死亡半徑、安全距離等關鍵數據，并通過三維方式可視化地展示模擬分析的結果。根據事故狀況，提出行動方案，并對周邊的環境、建筑物的影響進行風險分析，為事故救援決策提供依據。

3.6.2 事故應急響應

⑴事故影響區域自動展現。對事故點上游和下游最近的緊急截斷閥、設備等事故處理程序進行三維可視化展示，并自動顯示影響區域。⑵警戒區域自動劃定。根據可燃氣體檢測裝置或環境監測員所采集的氣體濃度數據，系統可在三維場景中自動劃定內警戒線、外警戒線、封鎖線，且當濃度變化時隨之擴大。⑶救援路線匹配分析。路由分析功能，可按時間最短、路程最短等方式規劃出最佳的維搶修、疏散及救援路線，同時三維顯示需疏散區域及應急避難場所，將預案規劃的救援和逃生路線與事故推演的影響范圍進行對比，對可能受到影響的道路做出警戒提示。⑷救援預案自動匹配。基于應急預案和處置方案庫，對應不同的事故類型快速匹配查詢預案。發生突發事故需要應急救援時，生成應急搶維修設備列表，輔助指揮人員進行救援車輛、搶險設備物資調配。

3.6.3 網絡協同演練

協同演練功能，實現物理上分布各處的各職能人員，對同一事故地點的三維場景進行協同演練、交互。

在三維場景中將現場態勢、分析得到的事故影響范圍及后果、目前應急資源調配情況和現場部署等借助三維應急管理平臺展示給各級指揮中心和領導，實現信息直觀、快速傳遞，利于各級救援指揮部門聯合制定救援措施、采取統一的救援行動、實時反饋救援信息。