長輸管線智能化應急管理系統(tǒng)設(shè)計

倪俊

摘要：對于長輸管道企業(yè)，因管道跨越多個地區(qū)，面臨的社會風險及自然災害給企業(yè)的應急資源管理帶來巨大挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的應急管理手段難以滿足應急需求，對此本文根據(jù)華南分公司實際，設(shè)計智能化應急管理系統(tǒng)進行應急資源管理，提搞應急效率，提升管道應急管理水平。

關(guān)鍵詞：成品油管道;應急資源;智能化管理

一、概述

長輸管道是石化企業(yè)油品輸送的主要途徑，華南分公司管理的成品油管道覆蓋廣東、廣西、貴州、云南、重慶、四川等省份。所轄區(qū)域社會環(huán)境復雜，地質(zhì)災害頻發(fā)。管線在運行過程中若發(fā)生應急事件，需調(diào)配應急資源進行處置，但應急資源的傳統(tǒng)管理方式存在效率較低，調(diào)配協(xié)調(diào)資源困難的問題。本文旨在設(shè)計應用智能化應急管理系統(tǒng)，實現(xiàn)應急人員、物資及其他資源的高效利用，提升應急管理水平。

二、背景

1.成品油管道事故

近幾十年，隨著我國管道建設(shè)的蓬勃發(fā)展，油氣管道里程總數(shù)已經(jīng)突破12萬公里，為我國能源戰(zhàn)略發(fā)展做出了卓越的貢獻，另一方面油氣管道事故的屢有發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計，自1995年到2012年全國共發(fā)生各類管道安全事故1000多起[1]，給國民經(jīng)濟、人民生命及財產(chǎn)安全造成了嚴重影響，尤其是2013年東黃復線“11.22”特大爆炸事故，為我國油氣管道安全建設(shè)敲響了警鐘。我國現(xiàn)存進入事故高發(fā)期的老舊管道有1.1萬公里以上[2]，我國城市建設(shè)發(fā)展迅速管道安全環(huán)境日趨惡化，2013年底以來開展油氣輸送管線等安全專項排查中上報事故隱患3萬多處，面對油氣管道安全的嚴峻局面有必要對管道的事故應急系統(tǒng)進行研究分析。

2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

2.1當前油氣管道事故應急體系存在的問題[8]

近幾十年，隨著我國管道建設(shè)的蓬勃發(fā)展，油氣管道里程總數(shù)已經(jīng)突破12萬公里，為我國能源戰(zhàn)略發(fā)展做出了卓越的貢獻，另一方面油氣管道事故的屢有發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計，自1995年到2012年全國共發(fā)生各類管道安全事故1000多起[1]，給國民經(jīng)濟、人民生命及財產(chǎn)安全造成了嚴重影響，尤其是2013年東黃復線“11.22”特大爆炸事故，為我國油氣管道安全建設(shè)敲響了警鐘。我國現(xiàn)存進入事故高發(fā)期的老舊管道有1.1萬公里以上[2]，隨著我國城市化進程加快，土地開發(fā)建設(shè)項目劇增，管道面臨的運行風險也日益嚴峻，針對長輸管道運行安全的嚴峻局面，非常有必要對管道的事故應急系統(tǒng)進行研究。

（1）缺少事故后果警示

長達數(shù)千公里的長輸管道面臨各種各樣的社會、地質(zhì)情況，部分管道沿線發(fā)生事故后極有可能造成災難性后果（高后果區(qū)），目前的制度文件對事故后果的警示并不完善，例如“11.22”事故最主要的原因就是搶修人員沒有認識到原油泄漏進入暗渠會導致爆炸的后果，搶修人員憑借經(jīng)驗貿(mào)然開展搶修作業(yè)。

（2）應急制度龐雜不便查詢和協(xié)調(diào)開展工作

長輸管道通過地域眾多，各地可能發(fā)現(xiàn)多種的事故，針對這些事故的應急制度文件內(nèi)容往往十分繁雜，但管道事故的復雜多變涉及面廣的性質(zhì)又要求所有部門和沿線協(xié)作單位都要熟悉規(guī)程，這幾乎不可能。一旦發(fā)送應急事故時間，各個部門可能根據(jù)對文件的不同理解各行其是，造成混亂，耽誤應急處置的最佳時機。

（3）應急制度文件、信息更新不及時

制度文件的編制和修訂需要投入大量的時間，我國管道事業(yè)發(fā)展迅速，企業(yè)用工形式多、人員流動頻繁，文件更新往往滯后。我國城市化建設(shè)速度快，管道沿線情況不斷變化，事故的形式和后果也隨之發(fā)生變化，應對事故的規(guī)程、預案等文件需要及時更新。因為文件修訂工作煩雜，管道企業(yè)很難做到及時更新制度文件。

（4）應急制度文件缺乏針對性

管道企業(yè)在制訂應急制度文件時為了提高適應性，在一些具體環(huán)節(jié)的處置規(guī)定較為籠統(tǒng)，遇到突發(fā)事故、事件很難直接根據(jù)制度文件快速制定維搶修方案，尤其在事故響應任務(wù)分配、資源利用、人員、設(shè)備調(diào)用等環(huán)節(jié)容易產(chǎn)生混亂，嚴重制約事故應急救援工作。

（5）應急處置規(guī)程無法覆蓋全部的事故、事件類型

大多應急處置制度文件都是針對具體的事故場景設(shè)計的，并且覆蓋面非常有限，所以在管道應急處置中存在大量的規(guī)程“盲點”。如果事故、事件在“盲點”處發(fā)生，應急處置規(guī)程的作用將十分有限。

為了提高管道企業(yè)事故、事件應急處理能力，需要對應急制度文件及相關(guān)系統(tǒng)進行信息化、智能化建設(shè)改造，利用現(xiàn)代信息技術(shù)為管道企業(yè)的相關(guān)人員提供及時、準確和有效的事故處置方案，提高管道企業(yè)事故處置能力和效率，杜絕發(fā)生重大次生災害。

2.2國外管道應急相關(guān)技術(shù)體系發(fā)展現(xiàn)狀

美國擁有長約200×104km的油氣管道，覆蓋境內(nèi)50個州，管道運營公司超過3000家。美國建立了政府層面上管道安全體系，有覆蓋全國的管道地圖系統(tǒng)（NPMS），作為國家制定管道檢測計劃、安全管理和應急響應的重要決策支持工具[5]。該系統(tǒng)包括州際或州內(nèi)天然氣和危險液體管道輸送、LNG裝置及危險液體接卸儲罐等的相關(guān)地理空間數(shù)據(jù)及其屬性。建立了國家管道統(tǒng)一呼叫中心（“811”電話）根據(jù)2002年頒布的《管道安全改進法案》，美國設(shè)立了國家管道統(tǒng)一呼叫中心（“811”電話），要求施工方撥打“811”電話，并與管道運營商進行溝通，共同制定管道的安全保護措施，以避免施工引起管道意外事故。

維搶修應急反應程序是管道系統(tǒng)運行管理的重要組成部分， 可以最大限度地保護公眾、環(huán)境以及鄰近設(shè)備和相關(guān)設(shè)施的安全。通過立法建立事故應急程序，美國聯(lián)邦法規(guī)第 49部分第 192章、第 194章和第 195章陳述了管道運營的相關(guān)法規(guī)， 其中包含應急維搶修反應程序。

管道事故應急響應系統(tǒng)的管理和運行涉及許多不同層面的組織機構(gòu)（聯(lián)邦、州和地方政府機構(gòu)， 油氣管道行業(yè)、公共安全和工業(yè)組織， 以及其他一些組織機構(gòu)）的協(xié)調(diào)合作。維搶修應急管理和運行的關(guān)鍵是最大程度地應用一套事故指令體系， 指導所有應急機構(gòu)結(jié)合各自資源去安全和高效地解決問題。

國土安全部基于國家事故管理系統(tǒng)建立了管道維搶修應急響應程序系統(tǒng)， 包括應急準備和管理、通信和信息管理、資源管理、命令和管理、正在進行的管理和維護等內(nèi)容， 用于預防和減輕事故的影響， 減少人身和財產(chǎn)損失， 降低對環(huán)境的危害。無論事故原因、規(guī)模、地點和復雜性如何， 該系統(tǒng)都能提供一套體系化的方法來指導政府、非政府組織以及私人機構(gòu)開展應急工作。

地方應急響應機構(gòu)和管道運行人員共同處理管道緊急事件， 基于設(shè)備、設(shè)施、人員、程序、通信、運行等綜合情況， 不同權(quán)限和功能的公共或私人機構(gòu)能夠做出相同的反應， 為應急計劃和管理資源建立共同的程序， 形成一個共同的組織結(jié)構(gòu)。這是一個標準化的、可現(xiàn)場應用的系統(tǒng)。大多數(shù)情況下， 事故由地方處理， 典型事故則由地方通信傳輸中心和事故應急管理中心雇員通過事故命令系統(tǒng)處理， 且他們擁有唯一的處理權(quán)限。

事故管理成員通常包括總指揮官、事故指揮官、命令官員、一般人員和支持人員（圖1）。事故管理成員負有相關(guān)的法律責任， 系統(tǒng)預先為其設(shè)定角色和責任， 安排其晝夜值班。

2.3國內(nèi)管道應急相關(guān)技術(shù)體系發(fā)展現(xiàn)狀

油氣管道事故危害大、范圍廣，管道安全受到高度重視，我國中石油、中石化和中海油等大型國企都建立了事故應急體系。

（1） 隊伍：三大公司都組建了自己的事故應急救援體系，擁有裝備較精良，數(shù)量較多的專業(yè)化事故應急隊伍。

（2） 機構(gòu)：國家有安全生產(chǎn)應急救援指揮中心、各公司有應急辦和所屬的各級企業(yè)均有應急領(lǐng)導小組。

（3） 制度：各公司和所屬的各級企業(yè)均編制了較完善的事故應急預案和技術(shù)規(guī)程。

2014年，按照國家安全生產(chǎn)應急救援指揮中心對安全生產(chǎn)應急預案簡明化的工作要求，在組織專家評審的基礎(chǔ)上，中國石化在集團層面探索將生產(chǎn)安全事故專項與綜合應急預案整合，形成《中國石化生產(chǎn)安全事故應急預案》，其原有的井噴、火災爆炸、海難、油氣管道泄漏、危險化學品泄漏及中毒等專項預案的現(xiàn)場應急處置指導原則，作為通用性的指導原則，用表格化形式體現(xiàn)，作為預案的附件，大大簡化了預案文本。

此外，針對一些易發(fā)生突發(fā)事件或突發(fā)事件可能造成嚴重后果的典型場景，企業(yè)結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)、三維模擬技術(shù)、最壞場景分析技術(shù)等手段，由專業(yè)技術(shù)人員和現(xiàn)場操作人員共同制定科學的、實用的、有推廣價值的應急預案模板，目前已經(jīng)取得階段性成果，對應急預案簡明化工作具有借鑒意義和指導作用。

中石油編發(fā)了《長輸管道事故災難應急預案》內(nèi)容包括應急救援組織機構(gòu)及職責、事故分級、事故報告、事故預警、應急響應、應急救援、應急終止等，還有應急技術(shù)和現(xiàn)場處置措施、保障措施、預案編制管理和更新、事故調(diào)查等內(nèi)容組成，其中危險辨識與災害后果預測，預警和預防措施（圖2）。

除此之外，中石油、中石化各自旗下的管道分公司也都建立了相應的事故應急體系。我國的管道事故應急體系是基于大型國企建設(shè)，石油、石化的體系并存水平和能力基本相當。目前都在研究將大數(shù)據(jù)引入管道系統(tǒng)，在近些年許多公司開始嘗試數(shù)字化管道建設(shè)，智能化的管理模式和智能化事故應急體系建設(shè)也在醞釀中。到目前為止，中外的事故應急體系的響應基本都是建立在人工的基礎(chǔ)上——人為響應。在遇到突發(fā)事故時需要不同部門、崗位的相關(guān)人員依據(jù)制度文件的要求進行處置，事故應對過程完全靠應急體系中各崗位人員執(zhí)行，事故處置的結(jié)果與應急指揮系統(tǒng)效能、指揮者的能力和員工的素質(zhì)直接相關(guān)。現(xiàn)代化的管道系統(tǒng)擁有海量數(shù)據(jù)信息，管道事故往往是在不確定地點突然發(fā)生，這需要事故應急指揮者非常熟悉應急預案（規(guī)程）、詳細掌握管道工程信息，精通業(yè)務(wù)、判斷準確;能迅速組成高效的應急指揮系統(tǒng);各路應急搶修隊伍動員迅速、配合默契、技術(shù)精湛。以人為響應為基礎(chǔ)的事故應急體系需要管輸企業(yè)付出巨大的資源進行企業(yè)各部門的應急能力建設(shè)和全體員工的應急能力培訓，同時對各類相關(guān)信息的變化要做到及時、全面的更新，這項工作困難十分艱巨。

2.4華南分公司應急架構(gòu)

華南應急組織機構(gòu)由應急指揮中心、應急指揮中心辦公室（簡稱應急辦公室）、生產(chǎn)調(diào)度指揮中心、應急工作組、專家組、管理處現(xiàn)場應急指揮部。

應急辦公室是公司應急指揮中心的日常辦事機構(gòu)，負責公司應急指揮中心的日常事務(wù)，接受預案主管部門和調(diào)控中心有關(guān)應急信息的上報，負責應急指揮中心各類應急指令的上傳和下達。跟蹤并監(jiān)督公司發(fā)生各類重特大應急事件及處置情況，隨時就現(xiàn)場應急工作中的重大事項，及時向應急指揮中心相關(guān)領(lǐng)導匯報。

三、應急管理系統(tǒng)設(shè)計需求

1.設(shè)計目標

通過研究事故應急搶修工藝、施工程序，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、大數(shù)據(jù)平臺，根據(jù)國家安全生產(chǎn)的相關(guān)法規(guī)，建立智能化的管道事故應急體系，主要實現(xiàn)以下目標：

（1）利用現(xiàn)代信息技術(shù)自動完成事故應急制度文件的實時更新，自動實現(xiàn)管道事故的響應。

（2）針對高后果區(qū)實現(xiàn)智能化預警，該系統(tǒng)能迅速發(fā)出事故可能引發(fā)（何種）次生災害的警報，彌補人工經(jīng)驗的不足，避免判斷失誤。

（3）通過管道應急搶修規(guī)程體系的研究建立智能化應急搶修規(guī)程體系，基于該系統(tǒng)實現(xiàn)根據(jù)事故類型、地點等信息自動生成針對具體事故的應急搶修規(guī)程。

2.設(shè)計研究內(nèi)容

（1）輸油管道事故應急體系信息庫和事故智能響應體系

根據(jù)管道企業(yè)已有的事故應急體系，理清其事故應急響應的流程和特征，建立適用于事故應急體系各個響應處置環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)庫。

根據(jù)事故應急制度文件內(nèi)容開發(fā)電子化事故響應體系，該體系根據(jù)事故的性質(zhì)幫助應急處置人員快速建立事故應急指揮機構(gòu)，系統(tǒng)自動通知相關(guān)人員、部門（包括：主管領(lǐng)導、搶維修中心、協(xié)議單位、地方政府等相關(guān)人員）。

（2）次生災害智能預警體系研究

對管線沿線的高后果區(qū)的具體情況開展詳細的調(diào)研，建立管道（或第三方）事故可能引發(fā)次生災害的數(shù)據(jù)庫。開發(fā)“次生災害預警系統(tǒng)”，一旦發(fā)生管道事故，該系統(tǒng)能迅速發(fā)出事故可能引發(fā)（何種）次生災害的警報，并提供次生災害的預防措施。該系統(tǒng)能彌補人工經(jīng)驗的不足，避免判斷失誤。

（3）輸油管道應急搶修智能化規(guī)程體系研究

根據(jù)管道企業(yè)現(xiàn)有的應急搶修規(guī)程和企業(yè)實際，按照智能化查詢需求模式設(shè)置規(guī)程條目，滿足管道事故事件的應急、維搶修需求。

在此基礎(chǔ)上開發(fā)“維搶修規(guī)程體系智能化查詢系統(tǒng)”，該系統(tǒng)能根據(jù)事故發(fā)生的地點、事故形式，結(jié)合管道現(xiàn)場條件關(guān)聯(lián)事故特征與應急體系條目，由查詢系統(tǒng)智能化組合生成針對該事故的急搶修規(guī)程。規(guī)程將包括：事故現(xiàn)場警戒、進場道路條件，是否需要開展道路敷設(shè)、設(shè)備進場安排、施工調(diào)度、周邊應急資源等響應環(huán)節(jié)。并集合規(guī)程下發(fā)給相關(guān)部門，形成統(tǒng)一的搶險作業(yè)依據(jù)，無需查找、沒有歧義、分工明確，有利于提高管道維搶修效率。

3.技術(shù)創(chuàng)新點

（1）智能化應急響應模式

它利用信息技術(shù)處理管道信息和應急制度文件形成事故響應模式——智能化響應，它把人員從繁雜的資料信息和制度條文中解放出來，為指揮者提供準確、全面的事故信息，推薦應對方案，在事故處理過程中協(xié)助指揮者發(fā)送指令，使各相關(guān)部門任務(wù)明確、調(diào)度有序。

（2）智能化次生災害預警

根據(jù)管道高后果區(qū)的相關(guān)設(shè)施和可能發(fā)生的事故建立事故次生災害預測模型及相關(guān)數(shù)據(jù)庫，開發(fā)智能災害預測系統(tǒng)，一旦管道發(fā)生事故系統(tǒng)自動預報可能發(fā)生的此生災害，幫助現(xiàn)場指揮人員決策。

（3）應急搶修規(guī)程程序化

把以事故案例模式建立的應急搶修規(guī)程轉(zhuǎn)變成搶修施工各階段的程序條目，在各階段再根據(jù)不同地形、不同事故細化成搶修作業(yè)條目單元。以此為基礎(chǔ)能充分組合成適應不同地點、不同事故類型針對具體事故的搶修規(guī)程，從理論上避免了規(guī)程的盲區(qū)。

（4）應急搶修規(guī)程智能組合

在搶修規(guī)程程序化的基礎(chǔ)上建立應急搶修規(guī)程體系模型，運用智能化查詢、組合技術(shù)開發(fā)規(guī)程組建程序。利用該程序自動生成針對具體事故的搶修規(guī)程文本，并利用網(wǎng)絡(luò)通訊方式傳送至相關(guān)人。

四、應急管理系統(tǒng)設(shè)計

1.設(shè)計模塊

華南分公司成品油管線長6000余公里。所轄區(qū)域內(nèi)地形地貌復雜，自然災害事件頻發(fā)，同時管線沿線各地由于經(jīng)濟發(fā)展，第三方施工對管道安全造成威脅的事件也時有發(fā)生。為了降低應急搶險單位間信息溝通成本，提高突發(fā)事件的應急處置反應速度和協(xié)調(diào)水平，增強綜合處置突發(fā)事件的能力，系統(tǒng)智能應急系統(tǒng)的功能應具有應急值班管理、應急響應和輔助決策信息管理等應用功能。

應急值班：包括應急組織機構(gòu)管理、應急值班管理管理。

應急搶險：主要由應急響應、后期處置、輔助決策、現(xiàn)場預警組成，包括事故上報、應急啟動、處置進展、應急終止、應急決策信息智能查詢和定點推送、現(xiàn)場次生災害和污染監(jiān)控及預警等功能，全面跟蹤記錄突發(fā)事件的應急處置過程并為應急搶險提供決策信息的支持。

輔助決策信息管理：包括應急預案、周邊應急資源、應急通信錄、管線本體、周邊環(huán)境信息、高后果區(qū)等數(shù)據(jù)的維護，為突發(fā)事件搶維修的決策過程提供決策信息支持。

2. 功能設(shè)計

智能化應急搶險系統(tǒng)功能包括以下模塊：突發(fā)事件上報、事后歸檔總結(jié)、應急通訊錄、應急值班、信息中心、標準化信息維護、智能搶險APP。

2.1突發(fā)事件上報

事件、事故發(fā)生時，事故上報人可使用電腦或手機app終端可進行事故上報，填寫包括：地點、事件、位置、事故類型等信息。

事故上報后形成事故報告單，在系統(tǒng)中顯示，收件人根據(jù)事故類型在系統(tǒng)中進一步上報。

系統(tǒng)集成視頻傳輸功能，事件處置中，可隨時上報圖片、視頻等現(xiàn)場情況供身處控制中心的領(lǐng)導決策。

2.2 事后歸檔總結(jié)

根據(jù)事故發(fā)生的地點、事故形式，結(jié)合管道現(xiàn)場條件關(guān)聯(lián)事故特征與應急體系條目，由查詢系統(tǒng)智能化組合生成針對該事故的急搶修規(guī)程。

可在事故處置過程中，實時填寫事件處置進展及后期事故處置結(jié)果，包括：事故范圍、損失、人員傷亡情況、事故初步原因、動用應急資源、生產(chǎn)恢復情況、善后處置情況等。

2.3 應急通訊錄

該模塊用于維護事件相關(guān)工作人員的聯(lián)系方式，并且可以設(shè)置應急聯(lián)絡(luò)人。

2.4 應急值班

該模塊可以對值班人員進行排班管理，在線制定每個月的排班計劃。

2.5 信息中心

系統(tǒng)集成短信模塊，控制中心可直接在系統(tǒng)內(nèi)推送短信通知相關(guān)人員。

2.6 標準化信息維護

建立管道周邊應急資源、周邊環(huán)境信息庫，應急資源內(nèi)容包括應急物資裝備、閥室、人員、醫(yī)院、政府應急部門、公安消防等。周邊環(huán)境信息包括：水體、自然保護區(qū)、環(huán)境敏感目標等。

對攜帶物資進行分類管理，并能根據(jù)不同的事故情況進行分類推送。

2.7 應急指揮

開發(fā)現(xiàn)場單兵通訊裝備：集成GPS模塊、語音通訊模塊、視頻采集。可實現(xiàn)語音通訊功能，現(xiàn)場照片、視頻可實時上報至應急指揮中心。

五、結(jié)語：

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，石油天然氣管道企業(yè)應急處置能力面臨更大的考驗。在應急管理中使用智能化管理系統(tǒng)將提高應急反應速度，提高應急協(xié)調(diào)能力，更好地為企業(yè)和社會安全發(fā)展保駕護航。

六、參考文獻：

[1] 姚偉 等，管道全方位安全風險防控，中國石油企業(yè)，2012.12：90～93.

[2] 王珂 等，我國在役老管道運行現(xiàn)狀，焊管，2009.12，32（12）：61～65.

[3] 長輸管道事故災難應急預案（試行），中國石油天然氣集團公司，2006.6.

[4] 沈郁 等，石油化工企業(yè)事故應急救援現(xiàn)狀及改進建議，中國安全科學學報，2004，14（10）：99～104.

[5] 石蕾 等，美國油氣管道維修搶修應急響應程序，油氣儲運，2010，29（12）：881～884.

[6] 邱淑娟 等，數(shù)字化管道現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，石油工程建設(shè)，2006，32（2）：5～8.

[7] 杜麗紅 姚安林，數(shù)字化管道及其應用現(xiàn)狀，油氣儲運，2007，26（6）：7～10.

[8] 于達 等，輸油氣管道事故應急體系智能化建設(shè)研究，油氣儲運，2015，34（10）1038-1041.

[9] 生產(chǎn)安全事故應急預案管理辦法，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令，第88號，2016.06.03.

國家石油天然氣管網(wǎng)集團華南分公司 廣東廣州 510000