長輸管線智能化應急管理系統設計

倪俊

摘要：對于長輸管道企業，因管道跨越多個地區，面臨的社會風險及自然災害給企業的應急資源管理帶來巨大挑戰，傳統的應急管理手段難以滿足應急需求，對此本文根據華南分公司實際，設計智能化應急管理系統進行應急資源管理，提搞應急效率，提升管道應急管理水平。

關鍵詞：成品油管道;應急資源;智能化管理

一、概述

長輸管道是石化企業油品輸送的主要途徑，華南分公司管理的成品油管道覆蓋廣東、廣西、貴州、云南、重慶、四川等省份。所轄區域社會環境復雜，地質災害頻發。管線在運行過程中若發生應急事件，需調配應急資源進行處置，但應急資源的傳統管理方式存在效率較低，調配協調資源困難的問題。本文旨在設計應用智能化應急管理系統，實現應急人員、物資及其他資源的高效利用，提升應急管理水平。

二、背景

1.成品油管道事故

近幾十年，隨著我國管道建設的蓬勃發展，油氣管道里程總數已經突破12萬公里，為我國能源戰略發展做出了卓越的貢獻，另一方面油氣管道事故的屢有發生。據不完全統計，自1995年到2012年全國共發生各類管道安全事故1000多起[1]，給國民經濟、人民生命及財產安全造成了嚴重影響，尤其是2013年東黃復線“11.22”特大爆炸事故，為我國油氣管道安全建設敲響了警鐘。我國現存進入事故高發期的老舊管道有1.1萬公里以上[2]，我國城市建設發展迅速管道安全環境日趨惡化，2013年底以來開展油氣輸送管線等安全專項排查中上報事故隱患3萬多處，面對油氣管道安全的嚴峻局面有必要對管道的事故應急系統進行研究分析。

2.國內外研究現狀分析

2.1當前油氣管道事故應急體系存在的問題[8]

近幾十年，隨著我國管道建設的蓬勃發展，油氣管道里程總數已經突破12萬公里，為我國能源戰略發展做出了卓越的貢獻，另一方面油氣管道事故的屢有發生。據不完全統計，自1995年到2012年全國共發生各類管道安全事故1000多起[1]，給國民經濟、人民生命及財產安全造成了嚴重影響，尤其是2013年東黃復線“11.22”特大爆炸事故，為我國油氣管道安全建設敲響了警鐘。我國現存進入事故高發期的老舊管道有1.1萬公里以上[2]，隨著我國城市化進程加快，土地開發建設項目劇增，管道面臨的運行風險也日益嚴峻，針對長輸管道運行安全的嚴峻局面，非常有必要對管道的事故應急系統進行研究。

（1）缺少事故后果警示

長達數千公里的長輸管道面臨各種各樣的社會、地質情況，部分管道沿線發生事故后極有可能造成災難性后果（高后果區），目前的制度文件對事故后果的警示并不完善，例如“11.22”事故最主要的原因就是搶修人員沒有認識到原油泄漏進入暗渠會導致爆炸的后果，搶修人員憑借經驗貿然開展搶修作業。

（2）應急制度龐雜不便查詢和協調開展工作

長輸管道通過地域眾多，各地可能發現多種的事故，針對這些事故的應急制度文件內容往往十分繁雜，但管道事故的復雜多變涉及面廣的性質又要求所有部門和沿線協作單位都要熟悉規程，這幾乎不可能。一旦發送應急事故時間，各個部門可能根據對文件的不同理解各行其是，造成混亂，耽誤應急處置的最佳時機。

（3）應急制度文件、信息更新不及時

制度文件的編制和修訂需要投入大量的時間，我國管道事業發展迅速，企業用工形式多、人員流動頻繁，文件更新往往滯后。我國城市化建設速度快，管道沿線情況不斷變化，事故的形式和后果也隨之發生變化，應對事故的規程、預案等文件需要及時更新。因為文件修訂工作煩雜，管道企業很難做到及時更新制度文件。

（4）應急制度文件缺乏針對性

管道企業在制訂應急制度文件時為了提高適應性，在一些具體環節的處置規定較為籠統，遇到突發事故、事件很難直接根據制度文件快速制定維搶修方案，尤其在事故響應任務分配、資源利用、人員、設備調用等環節容易產生混亂，嚴重制約事故應急救援工作。

（5）應急處置規程無法覆蓋全部的事故、事件類型

大多應急處置制度文件都是針對具體的事故場景設計的，并且覆蓋面非常有限，所以在管道應急處置中存在大量的規程“盲點”。如果事故、事件在“盲點”處發生，應急處置規程的作用將十分有限。

為了提高管道企業事故、事件應急處理能力，需要對應急制度文件及相關系統進行信息化、智能化建設改造，利用現代信息技術為管道企業的相關人員提供及時、準確和有效的事故處置方案，提高管道企業事故處置能力和效率，杜絕發生重大次生災害。

2.2國外管道應急相關技術體系發展現狀

美國擁有長約200×104km的油氣管道，覆蓋境內50個州，管道運營公司超過3000家。美國建立了政府層面上管道安全體系，有覆蓋全國的管道地圖系統（NPMS），作為國家制定管道檢測計劃、安全管理和應急響應的重要決策支持工具[5]。該系統包括州際或州內天然氣和危險液體管道輸送、LNG裝置及危險液體接卸儲罐等的相關地理空間數據及其屬性。建立了國家管道統一呼叫中心（“811”電話）根據2002年頒布的《管道安全改進法案》，美國設立了國家管道統一呼叫中心（“811”電話），要求施工方撥打“811”電話，并與管道運營商進行溝通，共同制定管道的安全保護措施，以避免施工引起管道意外事故。

維搶修應急反應程序是管道系統運行管理的重要組成部分， 可以最大限度地保護公眾、環境以及鄰近設備和相關設施的安全。通過立法建立事故應急程序，美國聯邦法規第 49部分第 192章、第 194章和第 195章陳述了管道運營的相關法規， 其中包含應急維搶修反應程序。

管道事故應急響應系統的管理和運行涉及許多不同層面的組織機構（聯邦、州和地方政府機構， 油氣管道行業、公共安全和工業組織， 以及其他一些組織機構）的協調合作。維搶修應急管理和運行的關鍵是最大程度地應用一套事故指令體系， 指導所有應急機構結合各自資源去安全和高效地解決問題。

國土安全部基于國家事故管理系統建立了管道維搶修應急響應程序系統， 包括應急準備和管理、通信和信息管理、資源管理、命令和管理、正在進行的管理和維護等內容， 用于預防和減輕事故的影響， 減少人身和財產損失， 降低對環境的危害。無論事故原因、規模、地點和復雜性如何， 該系統都能提供一套體系化的方法來指導政府、非政府組織以及私人機構開展應急工作。

地方應急響應機構和管道運行人員共同處理管道緊急事件， 基于設備、設施、人員、程序、通信、運行等綜合情況， 不同權限和功能的公共或私人機構能夠做出相同的反應， 為應急計劃和管理資源建立共同的程序， 形成一個共同的組織結構。這是一個標準化的、可現場應用的系統。大多數情況下， 事故由地方處理， 典型事故則由地方通信傳輸中心和事故應急管理中心雇員通過事故命令系統處理， 且他們擁有唯一的處理權限。

事故管理成員通常包括總指揮官、事故指揮官、命令官員、一般人員和支持人員（圖1）。事故管理成員負有相關的法律責任， 系統預先為其設定角色和責任， 安排其晝夜值班。

2.3國內管道應急相關技術體系發展現狀

油氣管道事故危害大、范圍廣，管道安全受到高度重視，我國中石油、中石化和中海油等大型國企都建立了事故應急體系。

（1） 隊伍：三大公司都組建了自己的事故應急救援體系，擁有裝備較精良，數量較多的專業化事故應急隊伍。

（2） 機構：國家有安全生產應急救援指揮中心、各公司有應急辦和所屬的各級企業均有應急領導小組。

（3） 制度：各公司和所屬的各級企業均編制了較完善的事故應急預案和技術規程。

2014年，按照國家安全生產應急救援指揮中心對安全生產應急預案簡明化的工作要求，在組織專家評審的基礎上，中國石化在集團層面探索將生產安全事故專項與綜合應急預案整合，形成《中國石化生產安全事故應急預案》，其原有的井噴、火災爆炸、海難、油氣管道泄漏、危險化學品泄漏及中毒等專項預案的現場應急處置指導原則，作為通用性的指導原則，用表格化形式體現，作為預案的附件，大大簡化了預案文本。

此外，針對一些易發生突發事件或突發事件可能造成嚴重后果的典型場景，企業結合虛擬現實技術、三維模擬技術、最壞場景分析技術等手段，由專業技術人員和現場操作人員共同制定科學的、實用的、有推廣價值的應急預案模板，目前已經取得階段性成果，對應急預案簡明化工作具有借鑒意義和指導作用。

中石油編發了《長輸管道事故災難應急預案》內容包括應急救援組織機構及職責、事故分級、事故報告、事故預警、應急響應、應急救援、應急終止等，還有應急技術和現場處置措施、保障措施、預案編制管理和更新、事故調查等內容組成，其中危險辨識與災害后果預測，預警和預防措施（圖2）。

除此之外，中石油、中石化各自旗下的管道分公司也都建立了相應的事故應急體系。我國的管道事故應急體系是基于大型國企建設，石油、石化的體系并存水平和能力基本相當。目前都在研究將大數據引入管道系統，在近些年許多公司開始嘗試數字化管道建設，智能化的管理模式和智能化事故應急體系建設也在醞釀中。到目前為止，中外的事故應急體系的響應基本都是建立在人工的基礎上——人為響應。在遇到突發事故時需要不同部門、崗位的相關人員依據制度文件的要求進行處置，事故應對過程完全靠應急體系中各崗位人員執行，事故處置的結果與應急指揮系統效能、指揮者的能力和員工的素質直接相關?，F代化的管道系統擁有海量數據信息，管道事故往往是在不確定地點突然發生，這需要事故應急指揮者非常熟悉應急預案（規程）、詳細掌握管道工程信息，精通業務、判斷準確;能迅速組成高效的應急指揮系統;各路應急搶修隊伍動員迅速、配合默契、技術精湛。以人為響應為基礎的事故應急體系需要管輸企業付出巨大的資源進行企業各部門的應急能力建設和全體員工的應急能力培訓，同時對各類相關信息的變化要做到及時、全面的更新，這項工作困難十分艱巨。

2.4華南分公司應急架構

華南應急組織機構由應急指揮中心、應急指揮中心辦公室（簡稱應急辦公室）、生產調度指揮中心、應急工作組、專家組、管理處現場應急指揮部。

應急辦公室是公司應急指揮中心的日常辦事機構，負責公司應急指揮中心的日常事務，接受預案主管部門和調控中心有關應急信息的上報，負責應急指揮中心各類應急指令的上傳和下達。跟蹤并監督公司發生各類重特大應急事件及處置情況，隨時就現場應急工作中的重大事項，及時向應急指揮中心相關領導匯報。

三、應急管理系統設計需求

1.設計目標

通過研究事故應急搶修工藝、施工程序，利用數據庫技術、大數據平臺，根據國家安全生產的相關法規，建立智能化的管道事故應急體系，主要實現以下目標：

（1）利用現代信息技術自動完成事故應急制度文件的實時更新，自動實現管道事故的響應。

（2）針對高后果區實現智能化預警，該系統能迅速發出事故可能引發（何種）次生災害的警報，彌補人工經驗的不足，避免判斷失誤。

（3）通過管道應急搶修規程體系的研究建立智能化應急搶修規程體系，基于該系統實現根據事故類型、地點等信息自動生成針對具體事故的應急搶修規程。

2.設計研究內容

（1）輸油管道事故應急體系信息庫和事故智能響應體系

根據管道企業已有的事故應急體系，理清其事故應急響應的流程和特征，建立適用于事故應急體系各個響應處置環節的數據庫。

根據事故應急制度文件內容開發電子化事故響應體系，該體系根據事故的性質幫助應急處置人員快速建立事故應急指揮機構，系統自動通知相關人員、部門（包括：主管領導、搶維修中心、協議單位、地方政府等相關人員）。

（2）次生災害智能預警體系研究

對管線沿線的高后果區的具體情況開展詳細的調研，建立管道（或第三方）事故可能引發次生災害的數據庫。開發“次生災害預警系統”，一旦發生管道事故，該系統能迅速發出事故可能引發（何種）次生災害的警報，并提供次生災害的預防措施。該系統能彌補人工經驗的不足，避免判斷失誤。

（3）輸油管道應急搶修智能化規程體系研究

根據管道企業現有的應急搶修規程和企業實際，按照智能化查詢需求模式設置規程條目，滿足管道事故事件的應急、維搶修需求。

在此基礎上開發“維搶修規程體系智能化查詢系統”，該系統能根據事故發生的地點、事故形式，結合管道現場條件關聯事故特征與應急體系條目，由查詢系統智能化組合生成針對該事故的急搶修規程。規程將包括：事故現場警戒、進場道路條件，是否需要開展道路敷設、設備進場安排、施工調度、周邊應急資源等響應環節。并集合規程下發給相關部門，形成統一的搶險作業依據，無需查找、沒有歧義、分工明確，有利于提高管道維搶修效率。

3.技術創新點

（1）智能化應急響應模式

它利用信息技術處理管道信息和應急制度文件形成事故響應模式——智能化響應，它把人員從繁雜的資料信息和制度條文中解放出來，為指揮者提供準確、全面的事故信息，推薦應對方案，在事故處理過程中協助指揮者發送指令，使各相關部門任務明確、調度有序。

（2）智能化次生災害預警

根據管道高后果區的相關設施和可能發生的事故建立事故次生災害預測模型及相關數據庫，開發智能災害預測系統，一旦管道發生事故系統自動預報可能發生的此生災害，幫助現場指揮人員決策。

（3）應急搶修規程程序化

把以事故案例模式建立的應急搶修規程轉變成搶修施工各階段的程序條目，在各階段再根據不同地形、不同事故細化成搶修作業條目單元。以此為基礎能充分組合成適應不同地點、不同事故類型針對具體事故的搶修規程，從理論上避免了規程的盲區。

（4）應急搶修規程智能組合

在搶修規程程序化的基礎上建立應急搶修規程體系模型，運用智能化查詢、組合技術開發規程組建程序。利用該程序自動生成針對具體事故的搶修規程文本，并利用網絡通訊方式傳送至相關人。

四、應急管理系統設計

1.設計模塊

華南分公司成品油管線長6000余公里。所轄區域內地形地貌復雜，自然災害事件頻發，同時管線沿線各地由于經濟發展，第三方施工對管道安全造成威脅的事件也時有發生。為了降低應急搶險單位間信息溝通成本，提高突發事件的應急處置反應速度和協調水平，增強綜合處置突發事件的能力，系統智能應急系統的功能應具有應急值班管理、應急響應和輔助決策信息管理等應用功能。

應急值班：包括應急組織機構管理、應急值班管理管理。

應急搶險：主要由應急響應、后期處置、輔助決策、現場預警組成，包括事故上報、應急啟動、處置進展、應急終止、應急決策信息智能查詢和定點推送、現場次生災害和污染監控及預警等功能，全面跟蹤記錄突發事件的應急處置過程并為應急搶險提供決策信息的支持。

輔助決策信息管理：包括應急預案、周邊應急資源、應急通信錄、管線本體、周邊環境信息、高后果區等數據的維護，為突發事件搶維修的決策過程提供決策信息支持。

2. 功能設計

智能化應急搶險系統功能包括以下模塊：突發事件上報、事后歸檔總結、應急通訊錄、應急值班、信息中心、標準化信息維護、智能搶險APP。

2.1突發事件上報

事件、事故發生時，事故上報人可使用電腦或手機app終端可進行事故上報，填寫包括：地點、事件、位置、事故類型等信息。

事故上報后形成事故報告單，在系統中顯示，收件人根據事故類型在系統中進一步上報。

系統集成視頻傳輸功能，事件處置中，可隨時上報圖片、視頻等現場情況供身處控制中心的領導決策。

2.2 事后歸檔總結

根據事故發生的地點、事故形式，結合管道現場條件關聯事故特征與應急體系條目，由查詢系統智能化組合生成針對該事故的急搶修規程。

可在事故處置過程中，實時填寫事件處置進展及后期事故處置結果，包括：事故范圍、損失、人員傷亡情況、事故初步原因、動用應急資源、生產恢復情況、善后處置情況等。

2.3 應急通訊錄

該模塊用于維護事件相關工作人員的聯系方式，并且可以設置應急聯絡人。

2.4 應急值班

該模塊可以對值班人員進行排班管理，在線制定每個月的排班計劃。

2.5 信息中心

系統集成短信模塊，控制中心可直接在系統內推送短信通知相關人員。

2.6 標準化信息維護

建立管道周邊應急資源、周邊環境信息庫，應急資源內容包括應急物資裝備、閥室、人員、醫院、政府應急部門、公安消防等。周邊環境信息包括：水體、自然保護區、環境敏感目標等。

對攜帶物資進行分類管理，并能根據不同的事故情況進行分類推送。

2.7 應急指揮

開發現場單兵通訊裝備：集成GPS模塊、語音通訊模塊、視頻采集?？蓪崿F語音通訊功能，現場照片、視頻可實時上報至應急指揮中心。

五、結語：

隨著社會經濟的發展，石油天然氣管道企業應急處置能力面臨更大的考驗。在應急管理中使用智能化管理系統將提高應急反應速度，提高應急協調能力，更好地為企業和社會安全發展保駕護航。

六、參考文獻：

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國家石油天然氣管網集團華南分公司 廣東廣州 510000