三維應急信息系統在油庫安全管理中的應用

李哲

(中海油寧波大榭開發區信海油品儲運有限公司，浙江寧波315812)

隨著現代科學技術在石油儲運領域的應用不斷發展，傳統的儲運安全數據管理信息界面多，數據龐大，不便于直觀分析，不能解決對空間數據管理的問題。對于大量冗雜的帶有地理屬性的信息數據，利用三維應急信息系統可將石油、石化行業中的儲油罐組成要素，進行空間地理分析，可以集地理信息圖形、數據查詢、數據分析、可視管理等功能于一體，并進行可視化展示。

1) 三維應急信息系統的最大特點在于它能夠實現全息現實場景再現，以三維真實的場景關聯相關信息，最大程度地做到人性化和可視化。三維應急信息系統通過建立設施、設備的三維模型，對設施、設備運行情況進行實時監控，動態模擬生產工藝流程，實現對生產設施、設備的可視化管理。生產事故發生后，三維應急信息系統通過對生產事故發生前的“場景再現”，便于分析事故發生在哪一個環節，追查事故發生原因。同時，還可對事故造成的經濟損失情況進行有效評估。

2) 三維應急信息系統筑起石油石化企業生產事故安全防范的屏障。三維應急信息系統可將石油、石化企業地理分布信息，廠區設施、設備分布信息與企業周圍人文地理信息以及相應的基礎數據相結合，與石油、石化企業生產調度，應急管理等系統相融合，實現信息資源共享，為石油、石化企業安全防范管理打下良好基礎。

1 項目簡介

根據大榭倉儲有限公司實際的日常管理和應急管理需求，建設與總公司保持高度一致的三維應急管理平臺，在該平臺上實現地理信息及場景全息化管理、應急預案管理、應急資源管理、應急響應與輔助決策管理等功能。

1) 還原現實，超越現實。根據設計施工圖紙建立與實際情況高度一致的企業場景，同時整合地理信息數據，實現多企業場景的融合，構建大榭倉儲的三維場景。對于地下管線走向、建筑物內部設備布放、儲罐液位等實際廠區中不容易查看的情況，采用隱藏地面、剖切、虛化等超現實手段，展現相應信息，形成一個具有空間操縱能力的完善的交互環境。

2) 數據融合，互聯互通。數據融合主要包含數據類型全息化和時間周期全息化，即在全息化場景基礎上實現全生命周期各類型數據的融合。數據類型全息化流程如圖1所示。充分挖掘與設備、人員、業務流程等相關的數據，并利用三維平臺將數據與之相互匹配，實現關聯查詢，信息互通。

圖1 數據類型全息化流程示意

3) 挖掘本質，智慧決策。整合分析數據內容，挖掘事物本質，提供數據、空間、資源、趨勢等信息，輔助應急搶險救援人員進行救援的決策與指令的下達。

2 系統概述

大榭倉儲有限公司三維應急管理平臺包含罐區、設備、設施、管線等各類基礎數據，包括基礎地理要素、設計施工數據、周邊社會經濟等信息。各個應用模塊及外系統的集成創建符合實際業務需求和管理需求。平臺充分考慮靈活性和未來的可擴展性，無論是地理場景、業務數據、專業模型，還是更多的應用系統，都能借助平臺提供的各類服務來完成。系統的整體架構如圖2所示。

3 方案確定

3.1 宏觀方面

1) 大榭倉儲及周邊場景的可視化展示。

2) 大榭倉儲周邊行政區劃、居民區、商業區、學校、重大危險源等信息的可視化查詢。

在三維場景中能夠可視化顯示廠區周邊縣、鎮(鄉)、村行政區相關信息，點擊查詢時被選中區域加亮或著色，同時閃爍顯示行政區域政府所在地，并突出顯示行政區域名稱及有關信息。

圖2 三維應急管理平臺系統架構示意

3.2 微觀方面

1) 企業建筑、設施、設備、地下管線等的可視化查詢管理。系統不僅可以查詢設備、設施的地理位置，基本屬性等信息，還可以通過隱藏地表的方式觀察地下設施。同時，系統具有設備之間的上下游連通關系，可以在三維場景動態畫面中選擇顯示設備的上下游設備。

2) 廠區內工藝流程動態展示與編輯。可在三維場景中動態展示整個工藝流程的路線、流經設備的名稱和屬性參數，以不同顏色區分管線內的介質。地下設施和管道的介質類型及流向可以通過地表透視圖來查看。

3) 基于真實場景的空間測量(距離、面積、坡度等)。支持在三維場景中進行空間測量，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) 地理信息及可視化場景信息標繪。系統支持實時地理信息查詢、標繪等功能，在三維場景下進行道路、建筑物、區域等信息的標繪。

5) 場景漫游。提供多種控制方式的全場景漫游功能，可以全方位、多視角、立體化地觀察廠區的三維場景信息，實現行走、飛行等多種不同的漫游感受。

4 軟硬件配置構成

4.1 三維場景構建

該項工作主要包括GIS數據購置處理、現場圖紙采集、數字化信息采集、照片采集、設備和各類貨品照片采集、模型制作、場景擺放生成、設備屬性信息植入、邏輯關系植入等。根據建設三維應急管理平臺所需采集數據的范圍進行各類數據采集、購買，采用包括0.61m高精度的衛星遙感影響數據，用平臺系統提供工具套件導入生成三維地形地貌。所需圖紙資料包含了用于構建廠區設備設施、工藝流程等三維模型的廠區平面布置圖、設備管線布置圖、工藝流程圖、機械設備圖、儀表圖、土建圖、水熱工圖紙、單管圖及管線裝備圖等設計資料和施工資料。

廠區內應急信息主要包括重大危險源數據、隱患管理數據、應急預案數據、應急相關法律法規及技術標準、事故案例、應急救援相關知識、應急設備檢驗檢修記錄、應急物資數據等相關資料文檔及相關統計資料。對外應急業務信息包括廠區周邊社會經濟要素、救援力量分布、敏感目標分布、應急道路等資料，采集相關屬性信息并作定位測量。

4.2 平臺與軟件功能定制開發

核心平臺對于各類業務數據(包括GIS數據、靜態數據、動態數據)進行統一整合，對三維模型進行實時輸出，提供軟件應用平臺支持。按照第3章所介紹功能以及將來可擴展的應用功能，進行詳細的需求分析、詳細設計、審查，并進行大量的軟件開發，定制所需的業務功能。該部分工作是該系統建設最為核心的部分，最終進行迭代式開發和驗證，直至系統試運行完成。

4.3 軟硬件環境

1) 硬件環境。采用4U機架式服務器，CPU為E4807×2，內存為4GB×4，硬盤為146GB×4；臺式機客戶端CPU為i5 2320，內存8GB，硬盤為1000GB。

2) 軟件環境。服務器端操作系統使用Windows Server 2003及以上版本；客戶端操作系統使用Windows7 64位專業版；數據庫系統采用SQL Server 2008標準版。

5 應用體會

1) 生產營運監控管理。利用三維應急信息系統平臺，將生產營運過程中的設備、設施情況，實時監測數據等資料直觀、準確地表現出來。通過反映成品油資源分布動態、計劃執行情況和油庫庫存變化趨勢，為優化資源調配提供依據，方便領導及時掌握管理生產營運情況，為科學地進行資料調配提供輔助分析。

2) 場站設施、設備和石油管道管理。場站設施、設備是企業生產的基礎，是整個企業安全運營的核心。三維GIS平臺提供將設施、設備進行高精度建模仿真，并對監控設備和生產數據統一在三維平臺上進行管理，達到設施、設備、數據的高度集成。利用三維空間信息技術可對輸油管線的空間分布、輸油能力、工作狀況等方面進行管理，從而合理地布線以便更好地控制成本。在管線出現故障時，通過分析地理位置、故障類型以及管線結構等因素，維修人員能夠迅速找出故障點并加以解決。

3) 事故模擬推演。系統模擬油品泄漏、氣體擴散、火災、爆炸事故，通過集成安評結果和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擴散范圍、爆炸范圍、重傷半徑、死亡半徑、安全距離等關鍵數據，并能夠通過三維畫面結合的方式可視化地展示模擬分析的結果。根據事故狀況，可以提出行動方案，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) 應急救援決策指揮。三維應急信息系統可滿足油氣管理部門在發生緊急事故快速反應的需要，實現人員、資源、設備以及現場綜合控制管理，輔助分析決策、指揮調度。該系統包括事故模擬、事故分析、事故處理和事故總結的全系列處理流程；集成設施、設備及周邊環境空間數據，監測管理，GPS數據，實時遠程視頻數據，調控和搶維修系統；輔以無線網絡環境和GIS分析，實現了事故快速定位、受影響區域及環境快速分析、搶修方案快速制訂、預案的智能啟動以及三維實時的調度、指揮。

6 結束語

基于SOA架構的三維應急管理平臺，具有良好的可擴展性，三維系統實現與SCADA系統OPC接口通信數據，三維系統畫面在SCADA系統上操作及在中控室大屏幕上顯示。企業生產運營期，基于三維平臺的應急系統，實現了面向具體設備、設施的數據采集與動態展示，生產預警與快速定位，新員工入廠教育培訓，生產工藝仿真培訓，設備機理培訓，內外操作聯動培訓，設備拆解與組裝培訓，HAZOP分析結果直觀展示，巡檢管理等生產、培訓和日常管理方面的應用，從而形成企業三維管理門戶。另外企業管理者可以根據用戶權限實現日常生產與安全管理，以及在應急狀態下輔助領導進行事故的救援決策。

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