安全應急管理信息系統設計與實現

熊偉

[摘要] 利用三維GIS與虛擬仿真技術相結合，建立與現實世界的工廠廠區設施及周邊環境高度一致的生動直觀的真三維場景，實現面向真實設備對象的可視化查詢，為用戶提供全新感受的信息管理和操作環境，實現可視化的技術平臺。基于三維平臺，開發安全應急管理信息系統，提升企業安全應急管理水平。

[關鍵詞] 安全應急； 管理； 信息系統； 建設

[中圖分類號] TP39； TU714 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）07- 0059- 03

1 引 言

為加強企業安全生產應急管理，完善應急預測預警、信息報送、輔助決策、指揮調度和總結評估等應急管理工作，嚴格企業安全管理，及時排查治理安全隱患，有效預防和妥善處置安全生產事故，加強安全應急信息系統的建設已成為實現上述管理目標的必要手段。

從應急業務本身特點來看，突發事件的應急救援指揮需要上級機關、國家主管部門參與決策。因此，企業需要建立應急管理平臺，使參與應急救援指揮的各部門都能夠基于該平臺開展救援任務下達、作戰指揮部署、救援分析決策、指揮意圖展示等工作，從而為實現快速的應急救援指揮提供保障。

從應急管理現狀來看，突發事件情況下現場災情、事故發展態勢、周邊信息難以獲取。企業需要將生產環境和實際狀況真實再現，基于此真實場景進行災情的模擬，將獲取的災情信息直觀展示，在突發事件情況下快速定位到現場場景，為人員快速疏散提供幫助。

因此，無論是企業的日常安全監管和應急管理，還是突發事件的應急救援，都需要一個基礎可視化的信息平臺進行信息的直觀展示和有效管理，為企業的安全平穩運行提供有力的保障。

2 需求分析

應急管理需解決平時針對應急預案模擬演練的有效性，突發應急事件發生時應急響應的速效性，并驗證應急預案的實用性。

充分利用現有信息系統，進行信息整合，實現信息綜合管理，為突發事件發生時的應急響應提供支持。

需要將裝置區域、設備設施以及管線清晰直觀展示，并關聯查詢詳細屬性信息。

需要建立一套隱患動態管理機制，將廠區內各隱患從排查、整改到消除全過程管理起來，及時有效消除裝置存在的隱患。

需要將日常設備檢修維護信息統一儲存管理，便于直觀查詢調閱。

3 系統建設

3.1 系統設計策略

系統設計策略參見圖1。

3.2 系統總體架構

三維應急管理系統是安全應急管理的現代化管理手段，是企業信息化的發展趨勢。系統層次結構如圖2所示。

本系統是建立在三維GIS平臺基礎之上的，將廠區設備、設施管線各類基礎數據進行采集、整合與植入，包括基礎地理要素、設計施工數據、廠區運營數據、周邊社會經濟信息等。完成三維GIS平臺建設和基礎的數據整合后，就可根據業務需求建設三維應急管理系統，開發其上的各個應用模塊。同時，結合企業實際情況，可以擴展其他業務，如設備完整性管理、相關外系統的信息集成。

該層次結構充分考慮到系統的靈活性和未來的擴展性，無論是擴展更多的地理場景、業務數據、專業模型，還是開發更多的應用系統，都能借助平臺提供的各類服務來方便快速地完成。

3.3 系統邏輯拓撲設計

擁有Web服務器，3D-GIS服務器，應用服務器及數據庫服務器。服務器的描述為：

3.3.1 Web服務器

以Web的形式發布數據、進行數據交互。Web程序操作快捷、方便，集成支持系統功能和集成其他服務器功能靈活，可以超鏈接的形式集成支持系統Web服務器，也可以COM組件、網絡等形式集成應用服務器、3D-GIS服務器、數據庫服務器功能。

3.3.2 3D-GIS服務器

存放地理信息數據、數字場景數據、各種模型等。為空間量計算等GIS操作功能提供支持。

3.3.3 應用服務器

進行用戶登錄的認證管理，可根據負載來自動調整用戶使用的服務器。提供系統的自動升級功能，當系統的版本改變時，可以進行客戶端的自動升級功能，不用每個客戶端進行重新安裝。

3.3.4 數據庫服務器

安裝數據庫軟件，存放除地理信息數據以外的所有數據，并對數據進行管理，如：生產工藝流程、危險源、應急預案、歷史災情、系統配置等，并對所存數據進行同步管理操作。

3.4 數據庫設計方案

各業務系統通過地理信息共享平臺（中間層）訪問數據層，實現信息的共享、交互、集成。數據層包括基礎地理信息數據庫、設備監控數據庫、動態業務數據?；A地理信息數據庫包括各類地圖數據、遙感影像數據、周邊社會環境數據。業務數據是指各業務部門日常工作流程所產生的數據。

三維應急管理信息系統是個復雜的大系統，一方面需要在應用層與數據層之間加入中間層，從技術層面上進行信息采集整理、信息分析處理、信息發布輸出，實現空間數據的共享、融合；另一方面需建立一整套完整的數據組織標準、數據維護標準、數據管理標準，保證地理信息共享平臺的正常運行。中間層還需要提供系統安全管理、系統性能監控、均衡網絡負載、標準數據交換等功能，在應用層與數據層之間建立一條安全、可靠的“訪問通道”。使用SQL Server 2005標準版，可滿足系統對數據庫的安全性、高性能、可靠性的要求，且實施性價比高。后期系統的可擴展性好。

4 系統功能及要求

4.1 地理信息及場景全息化展示

4.1.1 三維地理信息構建

三維場景中的廠區建筑、設施設備等均采用實體建模，用戶可以實時查看關注實體的地理位置，并可以編輯和拖放，便于用戶根據生產規劃調整和改擴建項目情況自行更新場景信息，提高系統使用維護效率，降低維護成本。系統支持實時地理信息查詢、標繪等功能，用戶可以在三維場景下進行道路、建筑物、區域等信息的標繪。

4.1.2 工藝流程信息管理

系統提供工藝流程可視化制作工具，不僅可以顯示整個工藝流程的線路、流經設備的名稱和屬性參數，而且可以通過對工藝流程動態演示的方式實現對員工的生產工藝培訓。通過生產過程中的主要設備、工藝流程的查看功能，了解介質名稱、流向等信息。

當突發事故發生時，可以通過工藝流程的動態演示查看與事發設備相關聯的設備、管線、閥門等，以便于應急指揮人員根據事故情況及時關斷受影響的工藝過程，避免次生、衍生事故的發生，最大限度地減少事故損失。

4.1.3 設備設施可視化管理

系統可對廠區內設備設施進行管理。將設施設備分類管理，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，通過系統設備編輯器實時動態編輯設備屬性信息?？蓪θ我庠O施或裝置提供多種查看方式，包括隱藏外層、透視、超視圖瀏覽等。在三維場景中系統可以顯示地下設施的位置，在場景中點擊目標對象就會將地表其他覆蓋物隱去或半透從而實現直觀查看的效果。

4.1.4 地質災害區域查詢

對廠區內容易遭受大風、暴雨等氣象災害的地點，可以在系統三維地景中標繪其位置或影響范圍，實現邏輯信息可視化。通過錄入歷史災情信息和可能引發災害的氣象條件進行地質災害預警，當可能有惡劣天氣出現時，系統可根據前期標繪的地質災害和氣象災害易發地點、災害條件，自動篩選排查可能發生的災害，并可自動鎖定報警地點。

4.1.5 空間測量標繪

系統可通過對圖進行空間量測等操作，支持地表距離、直線距離、投影距離測量，地表面積、投影面積測量，高度、坡度、北向夾角測量等。

4.1.6 系統設置維護

系統提供豐富的管理維護功能，可以對系統中所有信息進行實時的日常維護，實現數據同步；還可以根據實際角色需要進行設置管理；保證系統正常運行，當災情發生時數據能夠及時更新。

4.2 日常安全生產管理

4.2.1 安全設備設施信息管理

通過系統可直觀地查看廠區內的消防設備、設施的位置，用戶不但可以查詢消防水、消防炮等設備的屬性信息，還可動態展示消防設備的有效作用半徑，為突發事故的應急救援提供決策支持。

4.2.2 重大危險源信息管理

將企業內的重大危險源信息進行分類匯總并保存，用戶可以在三維場景下全方位、多角度地定位查看危險源的空間分布，如查看儲罐等重大危險源的基本屬性信息及圖片。在查看重大危險源的基本信息時，可隨時調閱相關聯的應急預案。

4.2.3 重大危險源風險評估

系統提供兩種風險評估的方法。一種是通過集成的火災、爆炸、擴散專業事故后果評價模型，結合廠區的實際天氣狀況、事發設備類型、事故類型等分析出重大危險源的事故影響范圍和后果。另外一種是根據企業的安全預評價報告，將某些重大危險源的泄漏擴散、火災爆炸事故的危險評價結果進行集成并可視化展現，用戶只需選擇關注的區域、設備、事故類型等，系統會給出模擬計算的結果，并結合三維場景進行可視化展現。

4.3 全息化應急預案管理

系統可提供專門的全息化預案制作工具，結合真實的三維可視化場景，可將文本預案進行全息化制作，并將全息化預案進行保存和動態展示。在平時可作為預案培訓教材，并在突發事故情況下輔助應急指揮人員正確下達指令，快速、有效地應對突發事故。

企業上級部門或當地政府安全監管部門也可以通過各自的三維應急平臺查看企業已制訂的各種預案情況，并可通過預案推演驗證預案的合理性。

4.4 應急響應與輔助決策

4.4.1 應急資源查詢管理

應急資源查詢管理模塊可以對企業內應急人員和機構、應急裝備物資、周邊應急救援力量、救援專家信息、應急避難場所等進行管理及可視化查詢顯示。通過系統分類列表可以定位查詢和顯示某一類或某一個應急救援機構及應急物資情況，并以著色、閃爍、圖標、動態標牌等方式立體展示應急資源的數量和分布情況、救援力量的分布和救援路線、道路封閉情況等信息。

4.4.2 現場災情三維再現

系統可將整個救援過程進行全息化制作，并傳給不同的人員。通過上報的事故信息以及對應的三維畫面，分公司、總公司的領導、專家及其他應急相關人員能夠及時、詳細地了解現場情況，結合歷史類似事故的處置措施及結果，采取相應的救援措施。

4.4.3 救援路線尋優

系統提供路由分析功能，可按時間最短、路程最短等方式規劃出最佳的應急疏散及救援路線，同時三維顯示需疏散區域及應急避難場所，通過將所規劃路線與事故推演結果進行對比，對可能受到影響的道路會做出警戒提示。

4.4.4 災情推演與輔助決策

系統可模擬火災、爆炸、氣體泄漏擴散事故，通過集成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，在系統中輸入災情發生的位置、事發物質的特性，結合風向、風速、溫度、濕度等氣象信息，可通過數學模型分析出事故的爆炸范圍、擴散范圍、死亡半徑、重傷半徑、安全距離等關鍵數據，并能夠通過三維畫面展示模擬分析的結果。根據事故狀況，可以提出初步的行動方案，并可對周邊的環境、建筑物的影響進行風險分析，為事故救援決策提供依據。

4.4.5 救援評估

在事故應急救援過程中，系統可以記錄現場匯報的事故災情、應急決策信息、應急資源調配過程、現場應急行動過程、應急決策指令等重要信息和經過，并實時更新傷亡人員數量、財產損失數量、調用應急力量的名稱和數量等，在應急救援（或應急演練）結束后可以將上述記錄的信息再現為一個完整的事故發展過程，可以為事故救援評估或演習點評提供參考依據。

4.5 無線視頻遠程監控系統集成

無線視頻監控系統的信息集成到三維應急信息展示平臺后，可借助該可視化平臺實現視頻監控設備的可視化查詢，在三維場景中調閱相應的視頻監控畫面，還可控制監控設備的云臺參數。通過與平臺的全息視頻監控畫面進行對比顯示，可彌補在突發事件或惡劣天氣情況下真實視頻監控畫面不清晰，無法快速掌握監控范圍內設備設施信息的缺陷，為突發事件的快速救援指揮提供有力的支持。

4.6 DCS系統集成

通過集成DCS系統的實時數據信息，實時監測相關設備參數的實時數值，可在平臺中直觀看到實時數據的分布情況及分類，查看重大危險源的實時數據，為事故應急救援提供準確的數據支持。

5 結 語

通過三維安全應急管理信息系統，建立了應對突發事件的的應急聯動機制；提高了企業應急管理信息系統的整體管理水平，適應企業高速發展帶來的應急管理新需求；有機整合現有應急信息資源，建立統一、集成、可控、共享的應急信息化協同平臺；基于“平戰結合”的理念，利于平時有效預防事故的發生和應急狀態下的快速應急響應； 集成實時數據，使安全應急與生產緊密結合； 提供可擴展應用的三維平臺，為建設“數字企業”，促進“兩化融合”奠定了基礎。

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