海上油氣生產(chǎn)應(yīng)急管理系統(tǒng)建設(shè)實(shí)踐

杜 鵬

（中國(guó)石化上海海洋油氣分公司，上海 200120）

在國(guó)家能源安全保障及生產(chǎn)安全形勢(shì)仍然嚴(yán)峻的大背景下，海上油氣生產(chǎn)應(yīng)急管理和救援能力建設(shè)面臨著新的挑戰(zhàn)。隨著無線技術(shù)、衛(wèi)星通訊、融合通訊、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的飛速發(fā)展，建設(shè)信息共享、互聯(lián)互通、統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)應(yīng)急的海上油氣生產(chǎn)應(yīng)急管理系統(tǒng)已成為可能，管理需求和功能實(shí)現(xiàn)正在向縱深方向拓展。

1 海上安全生產(chǎn)應(yīng)急的特點(diǎn)及存在問題

1.1 海上安全生產(chǎn)應(yīng)急的主要特點(diǎn)

海上安全事故起因多（人為、氣象、水文等）、可控性差（自然因素）、影響范圍廣（影響環(huán)境及海洋生態(tài)），一旦事故脫離海上平臺(tái)或船舶的可控范圍，僅僅依靠海上裝備自身的救援能力難以有效的減少損失。

應(yīng)急資源類型不匹配或儲(chǔ)備不足往往需要跨區(qū)域進(jìn)行資源支持。各層面及時(shí)的應(yīng)急信息傳遞和應(yīng)急資源分布儲(chǔ)備信息將為救援提供巨大的支撐和幫助[1-2]。同時(shí)，周詳而有效的事故應(yīng)急處置方案需要大量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)作為支撐，如人員動(dòng)態(tài)狀況、氣象、海況、周邊船舶及人員定位、平臺(tái)（船舶）物資儲(chǔ)備、現(xiàn)場(chǎng)視頻影像等信息。

1.2 海上安全生產(chǎn)應(yīng)急存在的主要問題

1）海上作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與岸基僅能通過有限且不夠穩(wěn)定的通訊方式進(jìn)行信息傳遞，應(yīng)急處置時(shí)難以第一時(shí)間了解作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況，難以作出準(zhǔn)確的判斷并制定有針對(duì)性的處置方案；

2）事故現(xiàn)場(chǎng)及周邊環(huán)境信息無法實(shí)時(shí)而準(zhǔn)確的掌握，周邊可用救援力量及資源儲(chǔ)備無法及時(shí)準(zhǔn)確的獲得。

3）應(yīng)急處置過程無法全面記錄和追溯，無法進(jìn)行有效的事后總結(jié)分析；

4）盡管現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置人員基本掌握理論知識(shí)及基礎(chǔ)救援培訓(xùn)，但大部分人未經(jīng)歷過真實(shí)場(chǎng)景處置。

5）管理方面，仍存在著應(yīng)急管理體系頂層設(shè)計(jì)不到位，與生產(chǎn)應(yīng)急指揮業(yè)務(wù)管控?zé)o法有效融合的問題。主要體現(xiàn)為大部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能單一、資源分散，對(duì)應(yīng)急指揮的幫助有限。

2 海上油氣生產(chǎn)應(yīng)急管理系統(tǒng)建設(shè)實(shí)踐

1）建設(shè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)。主要關(guān)注對(duì)象包括鉆井平臺(tái)、三用工作船舶、物探船舶、碼頭基地、直升機(jī)、作業(yè)人員、特殊作業(yè)動(dòng)態(tài)、氣象信息、放射源庫等。關(guān)注對(duì)象主要數(shù)據(jù)包括：基礎(chǔ)信息、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、人員信息、視頻監(jiān)控、危險(xiǎn)報(bào)警等生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)[3]。

2）建設(shè)應(yīng)急指揮系統(tǒng)，具體功能體現(xiàn)如下：建立應(yīng)急救援工作臺(tái)。遭遇突發(fā)事件，輔助生產(chǎn)調(diào)度管理人員快速準(zhǔn)確處置應(yīng)急信息，快速完成信息上報(bào)及擴(kuò)散，推送應(yīng)急信息，自動(dòng)調(diào)取并協(xié)助啟動(dòng)相應(yīng)預(yù)案；建立基于GIS、AIS 以及電子海圖的的應(yīng)急救援電子沙盤（見圖1）；通過選擇突發(fā)事件類型及擴(kuò)散范圍，輔助制定應(yīng)急工作人員職責(zé)和分工，及時(shí)將預(yù)案信息進(jìn)行包裝分發(fā)；構(gòu)建分級(jí)匯報(bào)、統(tǒng)一協(xié)調(diào)功能。根據(jù)突發(fā)事件的分級(jí)和處置能力實(shí)現(xiàn)分級(jí)處置，實(shí)現(xiàn)信息共享；實(shí)現(xiàn)應(yīng)急數(shù)據(jù)庫及信息的分布式部署、統(tǒng)一管理；建立應(yīng)急處置過程數(shù)據(jù)管理機(jī)制、事后記錄回放機(jī)制與分析機(jī)制；建立通信保障，確保在應(yīng)急處置環(huán)節(jié)各類通信暢通，保障各級(jí)各部門之間各類應(yīng)急音、視頻會(huì)議有效溝通。

圖1 基于GIS 和AIS 數(shù)據(jù)的電子沙盤示意圖

3）建設(shè)應(yīng)急推演系統(tǒng)：主要關(guān)注安全應(yīng)急事件的應(yīng)急事件推演、多人應(yīng)急模擬演練、典型事故分析等。系統(tǒng)開發(fā)以鉆井平臺(tái)三維模型庫、生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急預(yù)案庫，以及視頻庫、信息庫等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過3D 仿真技術(shù)、Java 開發(fā)平臺(tái)、photon 服務(wù)器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的情景構(gòu)建，通過模擬應(yīng)急預(yù)案的實(shí)施過程，開發(fā)針對(duì)海上油田的應(yīng)急演練和安全管理功能，達(dá)到安全培訓(xùn)、模擬演練、數(shù)字化預(yù)案推演等目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)油田應(yīng)急演練培訓(xùn)和安全管理的數(shù)字化、可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)化。

系統(tǒng)建設(shè)將生產(chǎn)、應(yīng)急、推演三大功能相結(jié)合。平時(shí)為生產(chǎn)指揮、調(diào)度指揮平臺(tái)，同時(shí)具備應(yīng)急知識(shí)儲(chǔ)備、應(yīng)急資源管理、應(yīng)急模擬演練等功能。應(yīng)急響應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)切換為應(yīng)急指揮系統(tǒng)，注重突發(fā)事件的應(yīng)急處置、預(yù)案調(diào)取、事態(tài)分析、匯報(bào)、總結(jié)及應(yīng)急指揮能力[4]。

3 系統(tǒng)整體技術(shù)框架及關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)總體軟件開發(fā)框架以J2EE 技術(shù)作為基礎(chǔ)，使用Dubbo+Zookeeper 云架構(gòu)平臺(tái)進(jìn)行部署和開發(fā)，通訊集成和信息分發(fā)采用華為eSpace 平臺(tái)，通過二次開發(fā)使其與生產(chǎn)應(yīng)急指揮系統(tǒng)相融合。系統(tǒng)整體硬件框架及鏈路如圖2。

3.1 基于衛(wèi)星鏈路的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控

目前，海上鉆井平臺(tái)通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與岸基進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通訊，分配衛(wèi)星鏈路帶寬1.2M 左右，衛(wèi)星鏈路數(shù)據(jù)在北京落地后，通過辦公網(wǎng)絡(luò)傳輸至陸地終端。

圖2 基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通訊的視頻監(jiān)控和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)遠(yuǎn)傳

系統(tǒng)建設(shè)選取了勘探四號(hào)平臺(tái)作為試點(diǎn)平臺(tái)，監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控位置29 處、POE 交換機(jī)3臺(tái)、存儲(chǔ)磁盤陣列1 臺(tái)、綜合視頻管理服務(wù)器1臺(tái)組成。在平臺(tái)現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)中部署物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)以實(shí)現(xiàn)視頻主碼流壓縮后，上傳至岸基視頻接收服務(wù)器。該方案允許勘探四號(hào)從當(dāng)前29 路監(jiān)控位置選擇并切換監(jiān)控信號(hào)，傳輸至岸基監(jiān)控調(diào)看，同時(shí)可將所占衛(wèi)星帶寬控制在單路傳輸500kb 以下。經(jīng)過不同畫質(zhì)參數(shù)方案比選及傳輸效果實(shí)測(cè)對(duì)比，壓縮設(shè)備將單路視頻源碼流壓縮至128kb，監(jiān)控系統(tǒng)中4 路攝像頭均可以遠(yuǎn)程流暢調(diào)看。應(yīng)急處置過程中，4 路視頻監(jiān)控源可較好滿足現(xiàn)場(chǎng)處置研判的需求，視頻監(jiān)控源的手動(dòng)切換實(shí)測(cè)需5min 左右即可完成。

3.2 一鍵啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)流程

系統(tǒng)具備一鍵啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)流程功能。事故響應(yīng)處置分三級(jí)，報(bào)警信息采用逐級(jí)上報(bào)、響應(yīng)、處置。應(yīng)急信息經(jīng)核查后上報(bào)應(yīng)急辦主任，由應(yīng)急辦主任下達(dá)“一鍵啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)命令”，系統(tǒng)依據(jù)應(yīng)急預(yù)案預(yù)設(shè)的任務(wù)安排，將救援任務(wù)下達(dá)至各單位。

應(yīng)急處置流程主要通過應(yīng)急指揮調(diào)度完成，應(yīng)急指揮調(diào)度由應(yīng)急指揮中心展示系統(tǒng)和融合通信系統(tǒng)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)資源可視化調(diào)度分配。

應(yīng)急處置結(jié)束時(shí)，由應(yīng)急指揮中心通過融合通信發(fā)送應(yīng)急終止命令書，系統(tǒng)自動(dòng)完成應(yīng)急事件歸檔操作。系統(tǒng)自動(dòng)完成應(yīng)急事件歸檔操作，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)完成應(yīng)急事件總結(jié)匯報(bào)，并開展善后處置、事故調(diào)查及保險(xiǎn)理賠。

4 總結(jié)

通過多種技術(shù)的融合和創(chuàng)新應(yīng)用，探索建立了海上油氣生產(chǎn)應(yīng)急管理系統(tǒng)，提出了系統(tǒng)構(gòu)架和子系統(tǒng)組成，并對(duì)其中涉及到的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了闡述。該系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)將為海上油氣生產(chǎn)管理、應(yīng)急指揮、海上應(yīng)急救援和應(yīng)急培訓(xùn)等不同場(chǎng)景提供豐富的應(yīng)用工具和處置手段。