基于三维GIS的应急管理系统在石油石化企业的应用研究

张伟

摘 要：本文介绍了石油石化企业应急安全管理的特点及信息化建设发展方向，并重阐述了基于三维GIS的应急安全管理系统的总体设计及主要功能，最后指出了后续研究工作的方向和重点。

关键词：三维；GIS；应急安全；石油石化

1 引言

石油石化企业日常运营涉及到装置、管线、罐区检测、危险源分布、紧急防灾等多方面的信息，生产安全管理人员不仅需要了解厂区的工艺区域划分以及管线、储罐等各种设施设备的分布情况，还需要对企业周边的行政区划、道路、河流、居民区、相邻企业的地理位置和基本信息进行掌握，同时，由于很多设施和管线位于地下，不能进行直接的观察，为运营管理带来不便。三维仿真及地理信息技术（GIS）的发展，为石油石化企业应急管理的应用研究提供了新的方向。本文重点介绍基于三维GIS技术实现石油石化企业应急管理的应用研究。

2 石油石化企业应急管理的特点

⑴具有高温高压、易燃易爆、有毒有害的特点，一旦发生安全事故，便可能造成重大的人员、财产损失和环境影响；⑵生产工艺复杂，事故应急处理难度较大；⑶安全应急救援，需要协调调配的内外部资源较多，协同难度较大。

因此，利用信息化手段模拟可能发生安全事故，进行协同演练，推演、验证应急预案，提升安全管理水平和应急救援能力，已成为石油石化企业信息化建设的重要研究内容。

3 系统总体设计及主要功能

3.1 地理信息及场景管理

地理信息及场景全息化管理，搭建真实三维场景，融合周边三维地景地貌。实现三维地图的平移、缩放、俯仰、旋转等操作，提供灵活的分析及交互功能，包括空间定位、空间分析、空间量测等。

3.2 工艺及设备设施管理

3.2.1 工艺流程管理

可在三维场景中动态展示整个工艺流程的路线、流经设备的名称和属性参数，以不同颜色区分管线内的介质。地下设施和管道的介质类型及流向可以通过地表透视图来查看。

3.2.2 生产装置、设备管理

可在三维场景中查询设备设施的地理位置、基本属性等信息，还可以通过隐去地表的方式观察地下设施。设备上下游连通关系分析，支持三维场景中动态展现选中设备的上下游设备的路径。

3.3 重大危险源管理

系统将厂区内的重大危险源按区域进行分类，选择某重大危险源系统在场景内系统自动定位该危险源，通过危险等级及危险源的种类进行分级查询、管理。

3.4 应急资源管理

该模块对应急资源信息进行组织和分类，自动查询选定范围内的重大危险源、应急救援力量、居民区等信息，通过列表形式按距离远近给出查询结果，并能够可视化地查看关注目标的位置及与中心点的距离。

3.5 应急预案管理

基于真实的场景、周边情况和数据，通过设定灾情，策划救援及抢修的行动方案，将文本预案制作成可视化预案，进行展示、存储。在应急救援时，能够快速匹配预案，辅助应急指挥员下达应急指令，快速、有效地应对突发事件。

3.6 应急响应与辅助决策

3.6.1 事故模拟推演

系统可模拟油品泄漏、气体扩散、火灾、爆炸事故，通过集成安评结果和专业的事故后果分析数学模型，根据事故情况和实际环境参数进行灾情推演。灾情发生的位置、事发物质的特性结合风向、风速、温度、湿度等气象信息，通过数学模型分析出事故的扩散范围、爆炸范围、重伤半径、死亡半径、安全距离等关键数据，并通过三维方式可视化地展示模拟分析的结果。根据事故状况，提出行动方案，并对周边的环境、建筑物的影响进行风险分析，为事故救援决策提供依据。

3.6.2 事故应急响应

⑴事故影响区域自动展现。对事故点上游和下游最近的紧急截断阀、设备等事故处理程序进行三维可视化展示，并自动显示影响区域。⑵警戒区域自动划定。根据可燃气体检测装置或环境监测员所采集的气体浓度数据，系统可在三维场景中自动划定内警戒线、外警戒线、封锁线，且当浓度变化时随之扩大。⑶救援路线匹配分析。路由分析功能，可按时间最短、路程最短等方式规划出最佳的维抢修、疏散及救援路线，同时三维显示需疏散区域及应急避难场所，将预案规划的救援和逃生路线与事故推演的影响范围进行对比，对可能受到影响的道路做出警戒提示。⑷救援预案自动匹配。基于应急预案和处置方案库，对应不同的事故类型快速匹配查询预案。发生突发事故需要应急救援时，生成应急抢维修设备列表，辅助指挥人员进行救援车辆、抢险设备物资调配。

3.6.3 网络协同演练

协同演练功能，实现物理上分布各处的各职能人员，对同一事故地点的三维场景进行协同演练、交互。

在三维场景中将现场态势、分析得到的事故影响范围及后果、目前应急资源调配情况和现场部署等借助三维应急管理平台展示给各级指挥中心和领导，实现信息直观、快速传递，利于各级救援指挥部门联合制定救援措施、采取统一的救援行动、实时反馈救援信息。