新技術在石化行業應急指揮中的應用探討

[摘 要] 隨著全球經濟復蘇，與石油石化相關的生產經營事故大幅度地增加。國家及中國石化高度重視安全生產與管控，加快了應急指揮系統的建設步伐。本文結合中國石化應急指揮的業務特征與需求，探討了如何將物聯網、云計算、4G、大數據等新技術，逐步應用于中國石化應急指揮系統中，實現突發事件“事前預警、事發響應、事中處置、事后恢復”的全生命周期管理，有效提升現有的應急指揮技術支撐系統，加強系統的實時感知、信息共享、動態監控和智能分析功能，提高智能研判、現場感知和快速反應能力，提升應急管理的輔助決策水平與安全生產的管控水平。

[關鍵詞] 應急指揮；物聯網；語音識別；大數據；云計算；移動互聯網

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 23. 029

[中圖分類號] F270.7；TP393 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）23- 0050- 02

0 引 言

隨著全球經濟復蘇，與石油石化相關的生產經營事故大幅度地增加。由于對安全管理信息化重視程度不夠、技術等諸多因素制約，國內應急指揮系統建設大多還是停留在衛星通訊、音視頻傳輸以及信息錄入的基礎信息管理上，新技術應用還停留在試點上。衛星通訊存在通訊資費昂貴，容易受天氣影響的弱點，而采用4G技術可以有效地解決衛星通訊資費昂貴及帶寬不足的缺陷，但4G需要借助有線網落地，在地震等破環性大的自然災害發生時可能中斷。所以，我們需要融合4G、衛星通訊、3G、COFDM等多種通訊技術與制式的優勢，取長補短，保障突發事件狀態下的通訊暢通。雖然音視頻數據直觀明了，但存在占用大量帶寬，不能量化等弱點，而物聯網技術可以有效地采集現場多種數據，在知識層進行智能分析，為應急指揮人員的快速決策提供依據與建議。在突發事件發生時，對服務器、存儲、計算等資源的需求特點是突發、大容量以及高效，將云計算技術和云存儲應用于應急指揮系統，可以低成本方式大大提高數據處理的速度和存儲能力，提高資源利用效率。大數據形成數據共享，將信息“自留地”變成“資源地”，將“死數據”變成“活信息”，揭示事故規律，預警事故隱患，提醒相關人員進行排查治理，從應急響應管理轉變為事前預防，實現了突發事件的全生命周期管理。

中共十八屆三中全會報告就安全生產問題指出要求：“深化安全生產管理體制改革，建立隱患排查治理體系和安全預防控制體系，遏制重特大安全事故，健全防災減災救災體制”。近年來，隨著國家對安全生產的高度重視，中國石化加強了安全生產管理，加快了應急指揮體系與應急指揮系統的建設步伐，并將物聯網、云計算、4G、大數據等新技術逐步應用于應急指揮系統建設中，以便提高突發事件的應急處置效率與準確率。

1 物聯網技術：實現數據實時監測，應急聯動

物聯網（Internet of Things，IOT）是利用局部網絡或互聯網等通信技術把傳感器、控制器、機器、人員與物等通過新的方式聯系在一起，形成人與物、物與物相聯，實現信息化、遠程管理控制和智能化的網絡。物聯網分為“感、傳、知、用”四層，對應著應急指揮系統的現場信息采集、多種通訊方式聯合傳輸信息、智能識別與分析和綜合應用。應用物聯網技術對中國石化應急指揮系統進行統一規劃、統一架構與建立標準體系，實現總部、企業、現場的應急指揮聯動，協同作戰，提高中國石化的應急處置能力與應急管理水平。如物聯網感知層采用無線傳感網絡、RFID、視頻監控等多種感知手段，傳輸層采用有線與無線通訊技術，將公網、石化骨干網與應急專網相結合，知識層建立應急事件庫、案例庫和規則庫，應用層采用視頻分析技術和預警模型等，實現突發事件中音頻、數據、圖像、視頻等多種信息的采集、傳輸、存儲、處理、分析和聯動應用，有效地提高應急處置中信息的全面性、及時性和有效性。

《2008年自然災害應對工作評估分析報告》中指出：“亟需進一步完善應急物資儲備網絡，建立救災物資協同保障機制，完善救災物資緊急調撥和配送體系，全面提高救災物資應急保障能力”。而重特大石油石化類事故具有受災面積大、專業化應急物資需求量大等特征，因此，應急資源調配不僅需要考慮單供應點到多需求點的調度，還需要考慮多供應點到多需求點的調度，并在不同的應急階段考慮調度不同種類的應急物資，這些需求都超出了傳統物流技術的能力范圍?？刹捎肦FID技術對應急物資進行編碼、識別、定位和跟蹤，并結合應急資源與物料的優化調度模型，優化應急資源配送流程，實現對應急資源調取、審批、物流環節的實時監控與跟蹤，提高物資調配效率。燕山石化的應急物資管理已經采用RFID進行動態出入庫管理，有效地加強了對應急資源信息的動態監控。

2 語音識別技術：實現指令共享、有效傳遞

近年來，語音識別技術取得突破性進展，并廣泛應用，如微信、嘀嘀打車等軟件均采用了此項技術。語音識別技術即讓機器通過識別和理解過程把語音信號轉變為相應的文本或命令的高新技術。隨著語音識別在語音搜索、語音控制等全新應用領域的深入應用，語音識別技術被業界權威人士譽為有可能引發人機界面領域革命的關鍵技術。目前具有代表性的語音識別方法主要有動態時間規整技術（DTW）、隱馬爾可夫模型（HMM）、矢量量化（VQ）、人工神經網絡（ANN）、支持向量機（SVM）等。

在中國石化應急指揮系統中，應用語音識別技術的方式有語音轉文本、文本轉語音兩種方式，主要應用如下：①將語音指令自動轉化為文本內容，確認后，在系統終端進行滾動展示，信息共享；②將文本指令自動轉化為語音進行廣播提醒；或當A/B角均為指令反饋時，自動撥打，并播放短信通知內容；③系統處置過程中產生的語音，生成相應特征的文本標簽，以方便后續查詢、取證、調用。語音識別技術可減少應急處置過程中的數據錄入量，提高應急處置過程中指令上傳下達、信息分享與歸檔的效率。

3 大數據技術：實現事件預測預判

大數據（Big Data），是指那些已經超過傳統數據庫處理能力的數據，可以說它的結構并不適合原本的傳統數據庫，并且對傳輸的速度和數據規模有很高的要求。大數據特點可以用“4V”來總結（Volume，Variety，Value，Velocity）即體量大、多樣性、價值密度低、速度快。第一，數據體量巨大，從TB級別，躍升到PB級別；第二，數據類型繁多，如網絡日志、視頻、圖片、地理位置信息等，多類型的數據對數據的處理能力提出了更高的要求；第三，價值密度低，以視頻為例，連續不間斷監控過程中，可能有用的數據僅僅有一兩秒；第四，處理速度快，時效性要求高，這也是大數據區別于傳統數據挖掘最顯著的特征。大數據的核心就是預測，把數學算法運用到海量數據上來預測事情發生的可能性。

應急指揮系統在一定程度上，就像一個數據集成平臺，要集成HSE管理系統、生產營運系統、實時數據庫系統、工業電視系統、環境監測系統、現場氣象等與事件相關的大量信息，同時也會產生海量的、多源的、異構應急數據。我們可以利用大數據技術進行抽取、清洗、聚類、分析，結合突發事件的屬性，采取不同的屬性相似度計算，搜尋案例庫，進行事件衍生后果預判，參考歷史處置方案，動態智能地調整并生成事件處置過程，根據應急流程適配不同的應急服務。

通過建設中國石化應急指揮系統，同步建設案例庫、專家庫、知識庫、應急資源庫、應急基礎信息庫、空間數據庫等，并不斷加以完善，進行數據分析，挖掘數據價值，對本企業或相似企業的相似環境進行風險分析、預測預警，提高企業的事故預防能力并優化應急資源儲備。本文認為，隨著這些數據與知識的積累與完善，其將來的應用價值遠勝于這些數據現時的應用價值。

4 云計算：實現資源動態按需調配

云計算是分布式處理、并行處理和網格計算的新發展階段，其原理是將大量用網絡連接的分布式計算作為一個計算資源池，進行統一管理和調度，通過對計算任務的分布使應用系統根據需要來獲取計算力、存儲空間和信息服務。云計算主要有公有云、私有云和混合云3種部署方式。

應急指揮分為日常狀態和事發后的應急響應狀態。日常狀態下，應急指揮的訪問量、計算量都比較小。但在突發事件發生時，對服務器、存儲、計算等資源的需求特點是突發、大容量以及高效，將云計算技術和云存儲應用于應急指揮系統，可以低成本方式大大提高數據處理的速度和存儲能力，從而解決了大系統中面臨的數據豐富但不可用、數據充足卻無空間存儲問題，提高應急資源的可擴展性和可控性，動態進行應急資源發現、匹配、服務封裝，全面感知和理解應急管理需求，智能化分析情景變化，動態生成和調整并行應急管理過程，使應急管理工作協同、有序、高效地進行。

5 移動互聯網技術：引導民眾從“他救”到“自救”

移動互聯網是一個全國性的、以寬帶IP為技術核心的，可同時提供話音、傳真、數據、圖像、多媒體等高品質電信服務的新一代開放的電信基礎網絡，是國家信息化建設的重要組成部分。近兩年來，移動互聯網技術及應用發展得如火如荼，各行業都在應用移動互聯網技術來利用碎片時間與提高業務的便捷性。

運用移動互聯網技術獲取相關突發公共事件信息以及其他應急信息，并對整個事件過程進行監督，或進行公眾、應急處置機構之間及指揮人員與現場處置人員之間的信息互動，滿足各自不同的應急通訊或應急指揮需求。公眾通過微博、微信，向應急處置部門或人員告警、求助，相互間報平安、慰問等。公共關系組利用微信、微博、移動互聯網廣播向公眾及時預警、進行自救指導等?，F場應急處置人員配備專用移動智能終端，利用互聯網直播、移動網絡視頻會議、遠程實時視頻監控等應用，進行可視化移動應急指揮調度，并利用移動應急APP，發送求救信息，進行照明、導航與定位，撥打網絡電話，進行自助醫療救護、災后心理輔導等。中國四川綿竹地區2013年1月5日發生3.0級地震，地震發生9秒后，利用微博發布預警信息，告知地震橫波還有15秒到達成都，為公眾及時避難爭取了時間。

6 在應急指揮應用中面臨的技術挑戰

物聯網、大數據、移動互聯網、云計算技術等技術作為新一代信息通訊技術的重要組成部分，在應急指揮中應用還面臨較大的技術挑戰。

（1）應急指揮的對象由人擴展到物，由于感知手段、通訊技術與網絡、信息類型的多樣化，信息不正確披露易引起的恐慌等原因，需要在物聯網的感知層、網絡層、知識層及應用層為終端、網絡、系統設計更有效更安全的策略。

（2）重特大事件發生后，需要大量相關信息為應急指揮提供支撐，同時，事故中也會產生海量事件信息，如何對海量信息進行識別、過濾、分析、統計、查詢等快速處理，如何從“事發應對、事中處置”發展到事前的有效預防、事后的正確評估與有效重建，都需要通過大數據應用落地到應急指揮平臺中。

（3）突發事件發生后，海量終端蜂擁接入通訊網絡，將導致通訊網絡的信令擁塞和過載。尤其在重特大事故突發時導致斷電或網絡故障，當網絡恢復后，大量終端設備同時上報數據或漫游到另一個網絡進行接入時帶來的瞬間壓力，對應急通訊網絡承載能力提出了巨大挑戰。

（4）應急指揮系統中，將產生大量的非結構化的音視頻數據，無法快速對此類數據進行語義定義、查詢與提取、數據交換及互聯互通。如何實現視頻結構化描述，對視頻進行前端分析與篩選，減少視頻傳輸的盲目性，節省網絡帶寬， 實現視頻數據的快速查詢、共享及預警，也是一個亟待解決的難題。

7 結 論

2012年，中國石化開始統籌建設中國石化總部、企業與現場的三級一體化應急指揮平臺，實現總部、企業、現場的信息共享、指令上傳下達、應急聯動與協同作戰。中國石化在應急指揮平臺的建設中，已經成功應用了4G技術建設了應急通訊專網，為應急演練與應急響應提供了寬帶網絡保障。以后將逐步應用物聯網、云計算、移動互聯網、大數據等技術，全面感知突發事件，智能化分析情景變化，動態進行應急資源發現、匹配、調度，動態匹配應急處置方案，調整應急處置過程，提供智慧型定制化的應急服務，使應急管理工作協同、有序、高效地進行，實現中國石化的應急管理從“人防、物防”到“科防、技防”與“四防”聯動的華麗轉身，從而大大提高中國石化應急管理的效率與能力。

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