燃氣應急管理系統流程設計及功能實現

劉松濤，胡 靜

（1.天津市賽達燃氣有限公司 天津 300385；2.天津城建大學 天津 300384）

1 項目背景

2021 年以來，湖北十堰、大連、沈陽等地相繼發生燃氣爆燃事故，由于天然氣具有易擴散、易燃燒、易爆炸等特點［1］，發生事故往往會造成重大人員傷亡和財產損失。隨著我國天然氣市場的快速增長，如何探索建立適合各燃氣公司自身條件的燃氣應急管理體系勢在必行，以便能夠在出現泄漏、爆燃事故時迅速啟動應急預案，及時切斷氣源，合理配置資源，組織搶險搶修，把事故損失控制到最低程度。

為貫徹執行新修訂的《中華人民共和國安全生產法》和《天津市燃氣管理條例》要求，保證燃氣突發事件的應急救援工作高效有序進行，天津市賽達燃氣公司根據相關法規要求和實際需求重新修訂應急預案，決心建立一套完善的燃氣應急管理系統，以期為處置燃氣突發事件提供有效的技術支持和人員儲備。

經過一年多的努力，結合公司已建成的三維信息系統，應用三維虛擬仿真技術、 3D GIS 技術，建設完成一套燃氣應急管理系統，實現了在第一時間確認位置、控制閥門、調集最近巡檢人員車輛、消防車輛和影響的用氣范圍，達到了預定目標。

2 建設目標

應急預案是為保證迅速、有序、有效地針對已發生或可能發生的突發事件開展控制與救援行動，以盡量避免事件的發生或降低其造成的損害，依照相關的法律法規而預先制定的應急工作方案。應急預案是計劃和方法，應急演練是實踐和檢驗。開展應急演練是檢驗、評價和增強企業應急搶險能力的一個重要手段。通過模擬真實事故的發生，暴露所制定的應急預案和應急流程存在的缺陷，彌補應急管理中人員、設備、通信等應急資源配備的不足，改善各應急部門和人員之間的協調，明確崗位職責，提高應急搶險人員的熟練程度和技術水平，加強企業員工對突發事件的應急意識和處置能力，達到為燃氣應急預案管理和人員演練過程提供輔助決策的目的，解決“事故發生前做什么、事件發生時做什么、事件發生后做什么、以上工作誰來做” 4 個問題，實現了西青燃氣應急預案的數字化、信息化管理，為人員演練提供仿真場景，為培訓考核提供了科學依據。

3 建設內容

3.1 建設依據

依據《中華人民共和國安全生產法》《危險化學品安全管理條例》《城鎮燃氣管理條例》《天津市燃氣管理條例》《天津市城鎮燃氣供氣設施運行管理標準》《天津市突發事件總體應急預案》和《城鎮燃氣設施運行、維護和搶修安全技術規程》制定本燃氣應急管理系統。

3.2 流程設計

3.2.1 物理架構

系統部署在賽達燃氣公司內部局域網 Web 服務器上，數據庫部署在數據庫服務器上，通過路由器進行數據交換，管理員和應急演練人員在 PC 端登錄Mozilla Firefox 瀏覽器進行操作。系統的物理架構圖如圖1所示。

圖1 物理架構Fig.1 Physical architecture

3.2.2 邏輯架構

根據公司現有系統和數據，該架構由 3 層結構組成［2］，從邏輯上分為功能應用層、核心業務層和數據服務層，同一層以功能劃分，為上一層提供數據支持。系統的邏輯架構圖如圖2所示。

圖2 邏輯架構Fig.2 Logical architecture

①應用表現層：該層是直接與用戶交互的系統功能層，是根據需求內容實現用戶界面設計并完成界面元素驅動下層功能組件的邏輯，包括應急預案管理子系統和在線演練管理子系統 2 部分。

②核心業務層：該層是各應用系統賴以構建和運行的核心。其中應急管理子系統包括預案模型建庫、預案模型管理、演練計劃管理、基本信息管理和系統管理 5 個模塊；在線演練管理子系統包括演練計劃查詢、在線演練和演示匯報 3 個模塊。

③數據服務層：數據服務層為核心業務層提供數據和信息支持。其中預案模型建庫包含預案模型分類、預案模型編輯和預案模型復制導出刪除 3 個子模塊；預案模型管理包含預案查詢、預案部署和預案校驗 3 個子模塊；演練計劃管理包含演練場景、預案選擇、三維信息系統和車載定位系統 4 個子模塊；基本信息管理包含考核評價題庫、應急知識題庫、仿真動畫庫 3個子模塊；系統管理包含機構管理、資源管理、角色管理、日志管理 4 個子模塊。其中演練計劃查詢包含未開始和進行中 2 個子模塊；在線演練包含進度字典 1 個子模塊；演示匯報包含預案流程、改進建議和歷史回放 3 個子模塊。

3.3 應急預案管理子系統

應急預案管理子系統是在線演練管理子系統的基礎和前提，功能模塊包括預案模型建庫、預案模型管理、演練計劃管理、基本信息管理和系統管理 5 部分。

3.3.1 預案模型建庫

該模塊負責將文本化的應急預案進行整理、編輯，并將其轉化成數字化、信息化、可視化和流程化的應急預案模型，為演練計劃管理和在線演練子系統提供數據和服務支持。

賽達燃氣公司應急預案模型按公司應急預案分類進行編輯，分為一級（較大）應急搶險預案和二級（一般）應急搶險預案兩大類［3］，其中一級預案包括6 種情況，二級預案包括 3 種情況。

一級（較大）應急搶險預案啟動標準：

①天然氣管道中壓及以上級別嚴重泄漏；

②重要管線或調壓站設備損壞，造成重大社會影響的事件（2 000戶以上大面積居民用戶或重用氣企業停氣）；

③燃氣管線泄漏引發爆炸或火災；

④重大事故（重傷 1 人或輕傷 3 人及以上）及以上的事故；

⑤重大節假日及國家、省市級重要會議及活動期間，發生燃氣泄漏，均按一級搶險預案啟動；

⑥二級類型險情擴大、蔓延為一級險情等其他事件。

二級（一般）應急搶險系統啟動標準：

①低壓天然氣管道嚴重泄漏；

②一般事故（輕傷 2 人以下）；

③其他達到響應級別但不屬于一級的事件。

預案模型分類設置完成后，可以向分類中添加預案模型，具備預案關鍵字編輯、部署、導出、復制、刪除功能。

預案模型編輯是應急預案模型的可視化編輯界面，界面分為 3 個部分：頁面上方為系統菜單欄，頁面左側為系統工具欄，頁面右側為預案模型編輯窗口，利用菜單欄和工具欄根據設想的流程圖對預案模型進行編輯，如圖3所示。

圖3 預案模型編輯截圖Fig.3 Screenshot of plan model editing

3.3.2 預案模型管理

應急預案模型管理主要功能是對預案模型進行管理，包括部署、激活、流程圖查詢、啟動和刪除等功能，如圖4所示。

圖 4 應急預案管理截圖Fig.4 Screenshot of emergency plan management

應急預案校驗是為了校驗預案模型的正確性和流程運行是否符合預定設想。校驗流程為：

啟動應急預案生成一個預案實例→查看到預案實例、當前任務信息和已完成任務信息→處理當前任務使應急預案完成當前任務后進入下一個任務→應急預案流程按照計劃完成

3.3.3 演練計劃管理

為了明確在線演練的場景設置和預案選擇，應急演練人員可以在不同的場景演練不同的燃氣事故，即演練不同的應急預案。

賽達燃氣公司已建成一套“三維信息系統”，為演練計劃管理模塊提供場景選擇，具體包括：地下管線數據信息管理（地上地下的二、三維一體化）；管線統計、查詢、應用分析測量功能（橫縱斷面、水平凈距、垂直凈距、開挖分析、覆土分析）等。

車載定位系統是對公司應急搶險車輛和巡檢車輛進行實時定位和軌跡跟蹤的管理系統，目的是為演練計劃管理模塊提供車輛位置信息。

3.3.4 基本信息管理

此模塊包含考核評價題庫、應急知識題庫和仿真動畫庫 3 部分。

考核評價題庫是指在線演練考核題目，主要針對在線演練人員考核要求設計，提前將需要考核的內容題型整理出來入庫，可設置單選題、多選題和判斷題，目的是考核和提高參演人員知識水平，如圖5所示。

圖5 考核評價題庫截圖Fig.5 Screenshot of examination and evaluation question bank

應急知識題庫用于存儲法律、規范、規章制度等應急知識，以文本和圖片形式展示應急知識，供應急人員查看和學習，如圖6所示。

圖6 應急知識題庫截圖Fig.6 Screenshot of emergency knowledge database

仿真動畫庫用于存放所有的動畫模型信息，包括動畫的名稱、描述、路徑等，并將動畫模型信息進行編輯、保存和查詢。

3.3.5 系統管理

系統管理包括機構管理、資源管理、角色管理和日志管理 4 部分。

機構管理是指參與應急演練的部門管理，賽達燃氣主要包括安全技術部、工程建設部、管網運行部、調度中心等部門，用于公司部門信息管理。

資源管理用于配置應急管理系統各個頁面菜單結構，包括新建、刪除、排序、編輯和查看，以保證系統的可配置、可擴展和可維護性。

角色管理是指在系統使用過程中對于使用者權限控制的用戶類型定義，角色信息描述用戶在應急演練過程中所擔任的角色，角色管理不僅包括角色信息的增刪改查，關鍵是權限控制，對不同使用者開放不同的權限。

用戶通過日志管理功能可查看系統登錄用戶及訪問日志信息。

3.4 在線演練管理子系統

在線演練管理子系統的目的是為了強化應急搶險隊伍訓練、提高應急搶修能力，同時也是行業監管要求，包括演練計劃查詢、在線演練和演示匯報 3 部分。

3.4.1 演練計劃查詢

可查詢到所有的“未開始”和“進行中”的演練計劃信息。

3.4.2 在線演練

在線演練界面基于賽達燃氣三維信息系統，即西青經濟開發區三維實景和燃氣地下管線三維模型為演練場景，模擬實際空間地理信息，以達到可視化展示的目的，幫助搶修隊伍分析事故現場，便于公司對事故多發點或隱患點進行預防性應急演練。圖7所示畫面截圖即是在線演練開始時調度中心接到報警電話（右上角）派距離最近的巡檢人員趕赴現場查看并匯報燃氣泄漏情況，進而啟動應急預案，也可在此過程中設置考核題目（左上角）。該圖右下角為進度字典，功能是在線演練時為方便用戶了解演練進度，可以設置符合自己要求的進度信息，并將進度信息設置到預案模型中。在線演練采用 3D GIS 技術，集動畫示意、視頻展示和考核于一體，不僅能夠使搶險隊伍熟悉應急預案流程，也能使搶險隊伍通過答題和現場分析提高應急搶險、搶修技能。

圖7 在線演練截圖Fig.7 Online drill screenshot

3.4.3 演示匯報

演示匯報包含預案流程、改進建議和歷史回放3 項功能。演示匯報在演示時可自動運行，并向應急搶險隊伍講解預案流程，記錄改進建議。在歷史回放中可以查詢到所有的歷史演練信息，可以將歷史演練時間、考核結果結合動畫展示出來，包括顯示燃氣泄漏狀況、監護人員和周邊各應急救援組，警戒范圍劃定，各應急救援組向調度中心匯報、報備，調度派人通知受影響用戶，通知完畢后即可進行下一步搶險搶修作業，同時顯示演練進度。

圖8 演示匯報截圖Fig.8 Screenshot of presentation report

4 系統特點

4.1 技術特點

①采用插件式開發方法，能夠在 Windows 平臺瀏覽器中運行，方便用戶使用。

②使用B/S系統架構，支持多用戶同時訪問系統，多用戶、多角色在線演練，提高了演練效率。

③使用三維虛擬仿真技術和 3D GIS 技術，將演練貼近真實場景。

4.2 功能特點

①配有演練知識題庫，方便進行應急搶險知識考核和學習。

②模型、預案、動畫可配置，適應不同種類事故的演練。

③實現了應急預案的數字化管理，促進了應急預案的改進和完善，明確了搶險人員工作分工、職責和任務，有利于人員應急搶險能力的提高，提升了工作效率和培訓能力，同時便于對應急人員進行考核和對應急預案進行評估、改進和完善。■