油氣田智能化應急聯動平臺的研究與設計

韓棟 馮國星 王龍

摘要：由于石油天然氣在生產及運輸過程中具有易燃易爆性、引發災害因素繁多、過程與后果不可控等特性，因此油氣田應急工作往往具有突發性強、情況復雜多變、救援困難、后果嚴重等特點，如果在災難發生時救援不及時、戰術不正確，就會給員工生命和企業財產帶來巨大的損失。目前各大油氣田都相繼對生產站點與現場進行了數字化改造，并開發了相應的安全管理平臺，但尚未針對應急管理開發專門的管理系統。本文以長慶油氣田為例，分析目前油氣田應急管理現狀，研究互聯網、物聯網、大數據、云計算等現代信息技術手段在油氣田應急管理中的應用，設計科學、規范、統一、高效的聯動平臺，全面提高防災、救援、減災的消防管控能力。

關鍵詞：油氣田; 互聯網; 應急救援; 聯動平臺; 消防管控

1 ? 引言

對油氣田智能化應急聯動平臺進行研究與設計的目的是建造一套高質量、高效率、一體化的消防聯動指揮及輔助決策系統，提高油氣田救援的出警和救援效率，系統設計盡量采用現有成熟技術，充分利用企業現有資源。當油氣田發生災害事故時，第一時間智能、全面地推送關鍵預警信息到達指定節點（指揮員、管理層、戰斗員等），實時計算和推送有關戰力信息，確保現場各級人員持續處于有序、有效的溝通，管控和調度狀態;推送輔助決策方案，便于現場疏散、處置，避免災害事故擴大，防止二次事故的發生。

2 ? 現狀分析

現階段，現代信息技術手段在油氣田應急管理工作中應用不足，尚未建立起全方位大數據分析系統和科學、安全、高效的管理平臺，傳統監控處理手段仍占據主要位置。

應急事件管理工作面臨的壓力日益沉重，傳統的消防接處警及應急指揮模式難以滿足新的應急救援需求，且傳統模式下應急救援人員的專業能力與素質不足以應對現階段突發事件的規模和緊急性。

3 ? 現階段問題難點分析

3.1 ?事故預防措施實施難

油氣田災害事故突發性強，尤其在天然氣的生產過程中，由于裝置多、管線長，高含硫天然氣對集輸裝置與管線的腐蝕強度大，僅靠生產工藝監測很難實現刺漏等事故事件的有效預防，如果得不到及時控制，將產生極其嚴重的后果。

3.2 ?高新科技管理手段覆蓋難

長慶油氣田建立時間早、年限長，最基礎的部分于上個世紀末建造，并且油氣田生產區域地形復雜，部分生產井站建于山區、沙漠區域，地處偏遠，遠離城鎮，缺少基本的通信與網絡覆蓋，一旦發生井口泄漏等突發事件，在處置過程中無法保證與外界的有效溝通與聯絡，直接影響應急救援工作的效率。

3.3 ?應急救援體系完善難

應急救援管理分級程度低，應急通信網絡不完備，以致應急救援資源利用不充分，應急指揮調度聯動不足。長慶油田目前建有8個消防大隊，48個中隊，由于生產區域分散，各大隊之間增援距離較長，一旦發生大型事故，互相增援比較困難。戰斗口令發出后人員的跟蹤、監控手段缺乏，造成隔離警戒圈設置不及時，容易形成現場管理的盲點，無法有效預防二次事故的發生。

4 ? 應急聯動平臺的功能模塊設計

本系統完全圍繞事故現場進行處置，從事故報警、信息聯動、遠程上報到救援方案的制定、車輛調動、現場監控、人員監控同時對環境信息、周邊信息的掌控，從而快速、準確、有效地開展應急事故的處置工作。

4.1 ?各類傳感器的預警模塊

主要運行原理為通過各類傳感器（如溫度傳感器、液位傳感器、氣體傳感器）等探測生產現場的溫度、液位、可燃或有毒有害氣體。

根據油氣田各類災害事故事件的特性，在各重點生產裝置安裝相應的傳感器，實現現場實時數據的采集與傳輸分析，現場發生任何異常均可在第一時間進行預警。

4.2 ?互聯網的一鍵報警模塊

突破現有的電話報警模式，在各重點單部位安裝一鍵報警裝置，同時通過開發一鍵報警軟件，重點研究生產區域內消防重點部位音視頻信息傳輸與集成，實現通過一鍵報警開關，將報警信號第一時間傳遞到消防調度指揮中心，同時自動定位并調取報警點音視頻畫面，加快形勢判斷，制定初步消防方案。

4.3 ?4G無線網絡的現場通信保障模塊

由于油氣田生產區域分布分散，地域廣闊，生產裝置一般依地形建設，很多生產裝置遠離城鎮，處于無線通信網絡覆蓋的衰弱區域或盲區內，部分區域內因基站覆蓋問題，不同運營商4G信號波動較大，4G網絡帶寬無法保證現場上網設備的正常傳輸。因此，無線通信網絡保障的核心需求一是要解決信號覆蓋問題，二是要解決4G網絡帶寬不足及不同運營商信號切換時的穩定性問題。

針對以上問題，模塊的設計主要由三大部分組成，分別為基于多鏈路聚合傳輸技術的4G多卡聚合設備，通過聚合多個小容量通道形成一個大容量通道，解決因應急現場帶寬不足造成的通信傳輸不暢，保證應急現場網絡帶寬及穩定性;基于MESH技術的無中心自組網設備，在部分無網絡覆蓋或網絡衰減嚴重的應急現場，可通過多跳無線組網的方式，將周邊區域的網絡接入應急現場，解決網絡覆蓋盲區的網絡通信;基于VPN虛擬專用網絡技術的路由設備，在公網和企業內部網絡之間架設專用網絡，實現應急現場與調度指揮中心各項音視頻傳輸及通信設備的無線互聯，為遠程通信、音視頻傳輸等提供網絡支撐。

4.4 ?企業內網的集中接警模塊

應急搶險，就是與災害事故的競速。傳統的接警模式分為集中接警和分散接警，但無論哪一種接警模式，任務的發布由原來的電話通知改為網絡廣播，縮減了火警出動的程序，實現了應急出動的集中管理、一鍵聯動和快速反應。

4.5 ?GIS/GPS技術的油氣田生產裝置道路導航模塊

長慶油田開發的車輛監控系統實現了對車輛的位置及行駛速度等數據的監控，但尚未開發基于油氣田生產裝置的導航與地理信息數據分析功能，缺乏對應急目標和周邊相關設施的數據信息分析能力;GIS 是地理信息系統，可對具體生產裝置的基礎信息、應急設施、水源道路信息等進行標注和標繪，具有查找、分析數據信息、規劃應急救援路線等功能，但GIS是靜態信息，不能實時更新。因此，需要將GIS和GPS有效結合起來，建設油氣田生產裝置道路導航模塊，同時具有室外快速定位和具體數據分析的功能，引導救援力量第一時間趕赴現場。

4.6 ?云服務器的應急現場視頻傳輸模塊

以長慶油田靖邊消防大隊為例，近年來配置的現場視頻采集和傳輸設備有通信指揮車車載攝像云臺、單兵無線圖傳、無人機等，基本可以實現應急現場視頻畫面立體式全覆蓋，但由于各種設備的接口與傳輸標準不同，使現場視頻傳輸需要接入多種網絡設備與視頻轉接設備才可實現。針對這一問題，可以通過搭建基于云服務器的流媒體服務器，實現多點并發，訪問同一個視頻源時，保障應急現場音視頻數據穩定傳輸，實現應急現場視頻畫面在任何接入互聯網的設備上同時查看。必要時，還可通過國家危化品應急救援長慶基地配備的現場聯動系統及視頻會議系統，向國家應急救援指揮中心及其他專業應急救援隊伍及專家發送現場視頻鏈接，實現在線會商及災情處置討論。

4.7 ?云計算的現場輔助決策模塊

油氣田應急現場情況復雜多變，需要在現場架設可能影響應急救援行動的各種探測傳感器（氣象儀、氣體檢測儀、溫度探測儀等），對現場各項數據進行實時無線傳輸與接收，并將實時監測數據上傳至云計算服務器，通過嚴格依照生產現場各類物質的理化屬性，建立相應的模型和算法，推算事故影響范圍，為現場應急搶險指揮、居民疏散以及多部門聯動提供科學依據。同時，可通過云計算平臺所存儲的動態信息數據，為事后的戰評總結提供數據支撐，保證所有數據的客觀準確。

5 ? 結語

本文以長慶油田為例，通過分析油氣田應急管理現狀及應急救援行動中所存在的難點，緊扣油氣田智能化應急聯動平臺建設這一目標，從預防預警和應急處置各階段任務出發，研究了各項現代信息技術在油氣田應急各階段工作中的應用。針對目前油氣田應急管理中所存在的幾個難點提出了信息化、智能化的解決方式，體現了各項技術應用在油氣田應急處置中的特點和優勢，但在實際的應急處置過程中，還存在很多其他影響因素，受限于筆者本身的工作經驗及信息技術應用水平，無法提出更加完備的解決方案，還需要進一步深入研究。

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