李哲

(中海油寧波大榭開發(fā)區(qū)信海油品儲(chǔ)運(yùn)有限公司，浙江寧波315812)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在石油儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的儲(chǔ)運(yùn)安全數(shù)據(jù)管理信息界面多，數(shù)據(jù)龐大，不便于直觀分析，不能解決對(duì)空間數(shù)據(jù)管理的問題。對(duì)于大量冗雜的帶有地理屬性的信息數(shù)據(jù)，利用三維應(yīng)急信息系統(tǒng)可將石油、石化行業(yè)中的儲(chǔ)油罐組成要素，進(jìn)行空間地理分析，可以集地理信息圖形、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析、可視管理等功能于一體，并進(jìn)行可視化展示。

1) 三維應(yīng)急信息系統(tǒng)的最大特點(diǎn)在于它能夠?qū)崿F(xiàn)全息現(xiàn)實(shí)場景再現(xiàn)，以三維真實(shí)的場景關(guān)聯(lián)相關(guān)信息，最大程度地做到人性化和可視化。三維應(yīng)急信息系統(tǒng)通過建立設(shè)施、設(shè)備的三維模型，對(duì)設(shè)施、設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，動(dòng)態(tài)模擬生產(chǎn)工藝流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)施、設(shè)備的可視化管理。生產(chǎn)事故發(fā)生后，三維應(yīng)急信息系統(tǒng)通過對(duì)生產(chǎn)事故發(fā)生前的“場景再現(xiàn)”，便于分析事故發(fā)生在哪一個(gè)環(huán)節(jié)，追查事故發(fā)生原因。同時(shí)，還可對(duì)事故造成的經(jīng)濟(jì)損失情況進(jìn)行有效評(píng)估。

2) 三維應(yīng)急信息系統(tǒng)筑起石油石化企業(yè)生產(chǎn)事故安全防范的屏障。三維應(yīng)急信息系統(tǒng)可將石油、石化企業(yè)地理分布信息，廠區(qū)設(shè)施、設(shè)備分布信息與企業(yè)周圍人文地理信息以及相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相結(jié)合，與石油、石化企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度，應(yīng)急管理等系統(tǒng)相融合，實(shí)現(xiàn)信息資源共享，為石油、石化企業(yè)安全防范管理打下良好基礎(chǔ)。

1 項(xiàng)目簡介

根據(jù)大榭倉儲(chǔ)有限公司實(shí)際的日常管理和應(yīng)急管理需求，建設(shè)與總公司保持高度一致的三維應(yīng)急管理平臺(tái)，在該平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)地理信息及場景全息化管理、應(yīng)急預(yù)案管理、應(yīng)急資源管理、應(yīng)急響應(yīng)與輔助決策管理等功能。

1) 還原現(xiàn)實(shí)，超越現(xiàn)實(shí)。根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙建立與實(shí)際情況高度一致的企業(yè)場景，同時(shí)整合地理信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多企業(yè)場景的融合，構(gòu)建大榭倉儲(chǔ)的三維場景。對(duì)于地下管線走向、建筑物內(nèi)部設(shè)備布放、儲(chǔ)罐液位等實(shí)際廠區(qū)中不容易查看的情況，采用隱藏地面、剖切、虛化等超現(xiàn)實(shí)手段，展現(xiàn)相應(yīng)信息，形成一個(gè)具有空間操縱能力的完善的交互環(huán)境。

2) 數(shù)據(jù)融合，互聯(lián)互通。數(shù)據(jù)融合主要包含數(shù)據(jù)類型全息化和時(shí)間周期全息化，即在全息化場景基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全生命周期各類型數(shù)據(jù)的融合。數(shù)據(jù)類型全息化流程如圖1所示。充分挖掘與設(shè)備、人員、業(yè)務(wù)流程等相關(guān)的數(shù)據(jù)，并利用三維平臺(tái)將數(shù)據(jù)與之相互匹配，實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)查詢，信息互通。

圖1 數(shù)據(jù)類型全息化流程示意

3) 挖掘本質(zhì)，智慧決策。整合分析數(shù)據(jù)內(nèi)容，挖掘事物本質(zhì)，提供數(shù)據(jù)、空間、資源、趨勢等信息，輔助應(yīng)急搶險(xiǎn)救援人員進(jìn)行救援的決策與指令的下達(dá)。

2 系統(tǒng)概述

大榭倉儲(chǔ)有限公司三維應(yīng)急管理平臺(tái)包含罐區(qū)、設(shè)備、設(shè)施、管線等各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括基礎(chǔ)地理要素、設(shè)計(jì)施工數(shù)據(jù)、周邊社會(huì)經(jīng)濟(jì)等信息。各個(gè)應(yīng)用模塊及外系統(tǒng)的集成創(chuàng)建符合實(shí)際業(yè)務(wù)需求和管理需求。平臺(tái)充分考慮靈活性和未來的可擴(kuò)展性，無論是地理場景、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、專業(yè)模型，還是更多的應(yīng)用系統(tǒng)，都能借助平臺(tái)提供的各類服務(wù)來完成。系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖2所示。

3 方案確定

3.1 宏觀方面

1) 大榭倉儲(chǔ)及周邊場景的可視化展示。

2) 大榭倉儲(chǔ)周邊行政區(qū)劃、居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、學(xué)校、重大危險(xiǎn)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(qū)周邊縣、鎮(zhèn)(鄉(xiāng))、村行政區(qū)相關(guān)信息，點(diǎn)擊查詢時(shí)被選中區(qū)域加亮或著色，同時(shí)閃爍顯示行政區(qū)域政府所在地，并突出顯示行政區(qū)域名稱及有關(guān)信息。

圖2 三維應(yīng)急管理平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)示意

3.2 微觀方面

1) 企業(yè)建筑、設(shè)施、設(shè)備、地下管線等的可視化查詢管理。系統(tǒng)不僅可以查詢?cè)O(shè)備、設(shè)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(shè)施。同時(shí)，系統(tǒng)具有設(shè)備之間的上下游連通關(guān)系，可以在三維場景動(dòng)態(tài)畫面中選擇顯示設(shè)備的上下游設(shè)備。

2) 廠區(qū)內(nèi)工藝流程動(dòng)態(tài)展示與編輯?？稍谌S場景中動(dòng)態(tài)展示整個(gè)工藝流程的路線、流經(jīng)設(shè)備的名稱和屬性參數(shù)，以不同顏色區(qū)分管線內(nèi)的介質(zhì)。地下設(shè)施和管道的介質(zhì)類型及流向可以通過地表透視圖來查看。

3) 基于真實(shí)場景的空間測量(距離、面積、坡度等)。支持在三維場景中進(jìn)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(biāo)繪。系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)地理信息查詢、標(biāo)繪等功能，在三維場景下進(jìn)行道路、建筑物、區(qū)域等信息的標(biāo)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(qū)的三維場景信息，實(shí)現(xiàn)行走、飛行等多種不同的漫游感受。

4 軟硬件配置構(gòu)成

4.1 三維場景構(gòu)建

該項(xiàng)工作主要包括GIS數(shù)據(jù)購置處理、現(xiàn)場圖紙采集、數(shù)字化信息采集、照片采集、設(shè)備和各類貨品照片采集、模型制作、場景擺放生成、設(shè)備屬性信息植入、邏輯關(guān)系植入等。根據(jù)建設(shè)三維應(yīng)急管理平臺(tái)所需采集數(shù)據(jù)的范圍進(jìn)行各類數(shù)據(jù)采集、購買，采用包括0.61m高精度的衛(wèi)星遙感影響數(shù)據(jù)，用平臺(tái)系統(tǒng)提供工具套件導(dǎo)入生成三維地形地貌。所需圖紙資料包含了用于構(gòu)建廠區(qū)設(shè)備設(shè)施、工藝流程等三維模型的廠區(qū)平面布置圖、設(shè)備管線布置圖、工藝流程圖、機(jī)械設(shè)備圖、儀表圖、土建圖、水熱工圖紙、單管圖及管線裝備圖等設(shè)計(jì)資料和施工資料。

廠區(qū)內(nèi)應(yīng)急信息主要包括重大危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)、隱患管理數(shù)據(jù)、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)、應(yīng)急相關(guān)法律法規(guī)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、事故案例、應(yīng)急救援相關(guān)知識(shí)、應(yīng)急設(shè)備檢驗(yàn)檢修記錄、應(yīng)急物資數(shù)據(jù)等相關(guān)資料文檔及相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料。對(duì)外應(yīng)急業(yè)務(wù)信息包括廠區(qū)周邊社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素、救援力量分布、敏感目標(biāo)分布、應(yīng)急道路等資料，采集相關(guān)屬性信息并作定位測量。

4.2 平臺(tái)與軟件功能定制開發(fā)

核心平臺(tái)對(duì)于各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(包括GIS數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù))進(jìn)行統(tǒng)一整合，對(duì)三維模型進(jìn)行實(shí)時(shí)輸出，提供軟件應(yīng)用平臺(tái)支持。按照第3章所介紹功能以及將來可擴(kuò)展的應(yīng)用功能，進(jìn)行詳細(xì)的需求分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)、審查，并進(jìn)行大量的軟件開發(fā)，定制所需的業(yè)務(wù)功能。該部分工作是該系統(tǒng)建設(shè)最為核心的部分，最終進(jìn)行迭代式開發(fā)和驗(yàn)證，直至系統(tǒng)試運(yùn)行完成。

4.3 軟硬件環(huán)境

1) 硬件環(huán)境。采用4U機(jī)架式服務(wù)器，CPU為E4807×2，內(nèi)存為4GB×4，硬盤為146GB×4；臺(tái)式機(jī)客戶端CPU為i5 2320，內(nèi)存8GB，硬盤為1000GB。

2) 軟件環(huán)境。服務(wù)器端操作系統(tǒng)使用Windows Server 2003及以上版本；客戶端操作系統(tǒng)使用Windows7 64位專業(yè)版；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用SQL Server 2008標(biāo)準(zhǔn)版。

5 應(yīng)用體會(huì)

1) 生產(chǎn)營運(yùn)監(jiān)控管理。利用三維應(yīng)急信息系統(tǒng)平臺(tái)，將生產(chǎn)營運(yùn)過程中的設(shè)備、設(shè)施情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)等資料直觀、準(zhǔn)確地表現(xiàn)出來。通過反映成品油資源分布動(dòng)態(tài)、計(jì)劃執(zhí)行情況和油庫庫存變化趨勢，為優(yōu)化資源調(diào)配提供依據(jù)，方便領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)掌握管理生產(chǎn)營運(yùn)情況，為科學(xué)地進(jìn)行資料調(diào)配提供輔助分析。

2) 場站設(shè)施、設(shè)備和石油管道管理。場站設(shè)施、設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是整個(gè)企業(yè)安全運(yùn)營的核心。三維GIS平臺(tái)提供將設(shè)施、設(shè)備進(jìn)行高精度建模仿真，并對(duì)監(jiān)控設(shè)備和生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一在三維平臺(tái)上進(jìn)行管理，達(dá)到設(shè)施、設(shè)備、數(shù)據(jù)的高度集成。利用三維空間信息技術(shù)可對(duì)輸油管線的空間分布、輸油能力、工作狀況等方面進(jìn)行管理，從而合理地布線以便更好地控制成本。在管線出現(xiàn)故障時(shí)，通過分析地理位置、故障類型以及管線結(jié)構(gòu)等因素，維修人員能夠迅速找出故障點(diǎn)并加以解決。

3) 事故模擬推演。系統(tǒng)模擬油品泄漏、氣體擴(kuò)散、火災(zāi)、爆炸事故，通過集成安評(píng)結(jié)果和專業(yè)的事故后果分析數(shù)學(xué)模型，根據(jù)事故情況和實(shí)際環(huán)境參數(shù)進(jìn)行災(zāi)情推演。在系統(tǒng)中輸入災(zāi)情發(fā)生的位置、事發(fā)物質(zhì)的特性，結(jié)合風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度等氣象信息，可通過數(shù)學(xué)模型分析出事故的擴(kuò)散范圍、爆炸范圍、重傷半徑、死亡半徑、安全距離等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并能夠通過三維畫面結(jié)合的方式可視化地展示模擬分析的結(jié)果。根據(jù)事故狀況，可以提出行動(dòng)方案，并可對(duì)周邊的環(huán)境、建筑物的影響進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，為事故救援決策提供依據(jù)。

4) 應(yīng)急救援決策指揮。三維應(yīng)急信息系統(tǒng)可滿足油氣管理部門在發(fā)生緊急事故快速反應(yīng)的需要，實(shí)現(xiàn)人員、資源、設(shè)備以及現(xiàn)場綜合控制管理，輔助分析決策、指揮調(diào)度。該系統(tǒng)包括事故模擬、事故分析、事故處理和事故總結(jié)的全系列處理流程；集成設(shè)施、設(shè)備及周邊環(huán)境空間數(shù)據(jù)，監(jiān)測管理，GPS數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程視頻數(shù)據(jù)，調(diào)控和搶維修系統(tǒng)；輔以無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和GIS分析，實(shí)現(xiàn)了事故快速定位、受影響區(qū)域及環(huán)境快速分析、搶修方案快速制訂、預(yù)案的智能啟動(dòng)以及三維實(shí)時(shí)的調(diào)度、指揮。

6 結(jié)束語

基于SOA架構(gòu)的三維應(yīng)急管理平臺(tái)，具有良好的可擴(kuò)展性，三維系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與SCADA系統(tǒng)OPC接口通信數(shù)據(jù)，三維系統(tǒng)畫面在SCADA系統(tǒng)上操作及在中控室大屏幕上顯示。企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營期，基于三維平臺(tái)的應(yīng)急系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了面向具體設(shè)備、設(shè)施的數(shù)據(jù)采集與動(dòng)態(tài)展示，生產(chǎn)預(yù)警與快速定位，新員工入廠教育培訓(xùn)，生產(chǎn)工藝仿真培訓(xùn)，設(shè)備機(jī)理培訓(xùn)，內(nèi)外操作聯(lián)動(dòng)培訓(xùn)，設(shè)備拆解與組裝培訓(xùn)，HAZOP分析結(jié)果直觀展示，巡檢管理等生產(chǎn)、培訓(xùn)和日常管理方面的應(yīng)用，從而形成企業(yè)三維管理門戶。另外企業(yè)管理者可以根據(jù)用戶權(quán)限實(shí)現(xiàn)日常生產(chǎn)與安全管理，以及在應(yīng)急狀態(tài)下輔助領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行事故的救援決策。

參考文獻(xiàn)：

[1] 金劍，李寧，劉文華，等.三維GIS在油氣站場管理中的應(yīng)用[J].中國信息界，2011，9(06)： 44-49.

[2] 袁樹海，宋彬，李范書，等.安全完整性等級(jí)SIL應(yīng)用研究與實(shí)踐[J].石油與天然氣化工，2012，41(01)： 107-109.

[3] 劉福橋，陳朝暉，李曉鐘，等.基于三維GIS平臺(tái)管道管理系統(tǒng)研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，33(11)： 186-187.

[4] 黃晨.信息安全： 問題與對(duì)策[J].情報(bào)雜志，2001，20(04)： 42-43.

[5] 倪光南.信息安全“本質(zhì)”是自主可控[J].中國經(jīng)濟(jì)和信息化，2013，4(05)： 18-19.

[6] 孫海東，吳志峰，劉陽燕.基于地理信息系統(tǒng)的管道完整性管理應(yīng)用研究[J].內(nèi)江科技，2010，31(10)： 119-120.