三维应急信息系统在油库安全管理中的应用

李哲

(中海油宁波大榭开发区信海油品储运有限公司，浙江宁波315812)

随着现代科学技术在石油储运领域的应用不断发展，传统的储运安全数据管理信息界面多，数据庞大，不便于直观分析，不能解决对空间数据管理的问题。对于大量冗杂的带有地理属性的信息数据，利用三维应急信息系统可将石油、石化行业中的储油罐组成要素，进行空间地理分析，可以集地理信息图形、数据查询、数据分析、可视管理等功能于一体，并进行可视化展示。

1) 三维应急信息系统的最大特点在于它能够实现全息现实场景再现，以三维真实的场景关联相关信息，最大程度地做到人性化和可视化。三维应急信息系统通过建立设施、设备的三维模型，对设施、设备运行情况进行实时监控，动态模拟生产工艺流程，实现对生产设施、设备的可视化管理。生产事故发生后，三维应急信息系统通过对生产事故发生前的“场景再现”，便于分析事故发生在哪一个环节，追查事故发生原因。同时，还可对事故造成的经济损失情况进行有效评估。

2) 三维应急信息系统筑起石油石化企业生产事故安全防范的屏障。三维应急信息系统可将石油、石化企业地理分布信息，厂区设施、设备分布信息与企业周围人文地理信息以及相应的基础数据相结合，与石油、石化企业生产调度，应急管理等系统相融合，实现信息资源共享，为石油、石化企业安全防范管理打下良好基础。

1 项目简介

根据大榭仓储有限公司实际的日常管理和应急管理需求，建设与总公司保持高度一致的三维应急管理平台，在该平台上实现地理信息及场景全息化管理、应急预案管理、应急资源管理、应急响应与辅助决策管理等功能。

1) 还原现实，超越现实。根据设计施工图纸建立与实际情况高度一致的企业场景，同时整合地理信息数据，实现多企业场景的融合，构建大榭仓储的三维场景。对于地下管线走向、建筑物内部设备布放、储罐液位等实际厂区中不容易查看的情况，采用隐藏地面、剖切、虚化等超现实手段，展现相应信息，形成一个具有空间操纵能力的完善的交互环境。

2) 数据融合，互联互通。数据融合主要包含数据类型全息化和时间周期全息化，即在全息化场景基础上实现全生命周期各类型数据的融合。数据类型全息化流程如图1所示。充分挖掘与设备、人员、业务流程等相关的数据，并利用三维平台将数据与之相互匹配，实现关联查询，信息互通。

图1 数据类型全息化流程示意

3) 挖掘本质，智慧决策。整合分析数据内容，挖掘事物本质，提供数据、空间、资源、趋势等信息，辅助应急抢险救援人员进行救援的决策与指令的下达。

2 系统概述

大榭仓储有限公司三维应急管理平台包含罐区、设备、设施、管线等各类基础数据，包括基础地理要素、设计施工数据、周边社会经济等信息。各个应用模块及外系统的集成创建符合实际业务需求和管理需求。平台充分考虑灵活性和未来的可扩展性，无论是地理场景、业务数据、专业模型，还是更多的应用系统，都能借助平台提供的各类服务来完成。系统的整体架构如图2所示。

3 方案确定

3.1 宏观方面

1) 大榭仓储及周边场景的可视化展示。

2) 大榭仓储周边行政区划、居民区、商业区、学校、重大危险源等信息的可视化查询。

在三维场景中能够可视化显示厂区周边县、镇(乡)、村行政区相关信息，点击查询时被选中区域加亮或着色，同时闪烁显示行政区域政府所在地，并突出显示行政区域名称及有关信息。

图2 三维应急管理平台系统架构示意

3.2 微观方面

1) 企业建筑、设施、设备、地下管线等的可视化查询管理。系统不仅可以查询设备、设施的地理位置，基本属性等信息，还可以通过隐藏地表的方式观察地下设施。同时，系统具有设备之间的上下游连通关系，可以在三维场景动态画面中选择显示设备的上下游设备。

2) 厂区内工艺流程动态展示与编辑。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) 基于真实场景的空间测量(距离、面积、坡度等)。支持在三维场景中进行空间测量，支持地表距离、直线距离、投影距离测量，地表面积、投影面积测量，高度、坡度、北向夹角测量等。

4) 地理信息及可视化场景信息标绘。系统支持实时地理信息查询、标绘等功能，在三维场景下进行道路、建筑物、区域等信息的标绘。

5) 场景漫游。提供多种控制方式的全场景漫游功能，可以全方位、多视角、立体化地观察厂区的三维场景信息，实现行走、飞行等多种不同的漫游感受。

4 软硬件配置构成

4.1 三维场景构建

该项工作主要包括GIS数据购置处理、现场图纸采集、数字化信息采集、照片采集、设备和各类货品照片采集、模型制作、场景摆放生成、设备属性信息植入、逻辑关系植入等。根据建设三维应急管理平台所需采集数据的范围进行各类数据采集、购买，采用包括0.61m高精度的卫星遥感影响数据，用平台系统提供工具套件导入生成三维地形地貌。所需图纸资料包含了用于构建厂区设备设施、工艺流程等三维模型的厂区平面布置图、设备管线布置图、工艺流程图、机械设备图、仪表图、土建图、水热工图纸、单管图及管线装备图等设计资料和施工资料。

厂区内应急信息主要包括重大危险源数据、隐患管理数据、应急预案数据、应急相关法律法规及技术标准、事故案例、应急救援相关知识、应急设备检验检修记录、应急物资数据等相关资料文档及相关统计资料。对外应急业务信息包括厂区周边社会经济要素、救援力量分布、敏感目标分布、应急道路等资料，采集相关属性信息并作定位测量。

4.2 平台与软件功能定制开发

核心平台对于各类业务数据(包括GIS数据、静态数据、动态数据)进行统一整合，对三维模型进行实时输出，提供软件应用平台支持。按照第3章所介绍功能以及将来可扩展的应用功能，进行详细的需求分析、详细设计、审查，并进行大量的软件开发，定制所需的业务功能。该部分工作是该系统建设最为核心的部分，最终进行迭代式开发和验证，直至系统试运行完成。

4.3 软硬件环境

1) 硬件环境。采用4U机架式服务器，CPU为E4807×2，内存为4GB×4，硬盘为146GB×4；台式机客户端CPU为i5 2320，内存8GB，硬盘为1000GB。

2) 软件环境。服务器端操作系统使用Windows Server 2003及以上版本；客户端操作系统使用Windows7 64位专业版；数据库系统采用SQL Server 2008标准版。

5 应用体会

1) 生产营运监控管理。利用三维应急信息系统平台，将生产营运过程中的设备、设施情况，实时监测数据等资料直观、准确地表现出来。通过反映成品油资源分布动态、计划执行情况和油库库存变化趋势，为优化资源调配提供依据，方便领导及时掌握管理生产营运情况，为科学地进行资料调配提供辅助分析。

2) 场站设施、设备和石油管道管理。场站设施、设备是企业生产的基础，是整个企业安全运营的核心。三维GIS平台提供将设施、设备进行高精度建模仿真，并对监控设备和生产数据统一在三维平台上进行管理，达到设施、设备、数据的高度集成。利用三维空间信息技术可对输油管线的空间分布、输油能力、工作状况等方面进行管理，从而合理地布线以便更好地控制成本。在管线出现故障时，通过分析地理位置、故障类型以及管线结构等因素，维修人员能够迅速找出故障点并加以解决。

3) 事故模拟推演。系统模拟油品泄漏、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。在系统中输入灾情发生的位置、事发物质的特性，结合风向、风速、温度、湿度等气象信息，可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，并能够通过三维画面结合的方式可视化地展示模拟分析的结果。根据事故状况，可以提出行动方案，并可对周边的环境、建筑物的影响进行风险分析，为事故救援决策提供依据。

4) 应急救援决策指挥。三维应急信息系统可满足油气管理部门在发生紧急事故快速反应的需要，实现人员、资源、设备以及现场综合控制管理，辅助分析决策、指挥调度。该系统包括事故模拟、事故分析、事故处理和事故总结的全系列处理流程；集成设施、设备及周边环境空间数据，监测管理，GPS数据，实时远程视频数据，调控和抢维修系统；辅以无线网络环境和GIS分析，实现了事故快速定位、受影响区域及环境快速分析、抢修方案快速制订、预案的智能启动以及三维实时的调度、指挥。

6 结束语

基于SOA架构的三维应急管理平台，具有良好的可扩展性，三维系统实现与SCADA系统OPC接口通信数据，三维系统画面在SCADA系统上操作及在中控室大屏幕上显示。企业生产运营期，基于三维平台的应急系统，实现了面向具体设备、设施的数据采集与动态展示，生产预警与快速定位，新员工入厂教育培训，生产工艺仿真培训，设备机理培训，内外操作联动培训，设备拆解与组装培训，HAZOP分析结果直观展示，巡检管理等生产、培训和日常管理方面的应用，从而形成企业三维管理门户。另外企业管理者可以根据用户权限实现日常生产与安全管理，以及在应急状态下辅助领导进行事故的救援决策。

参考文献：

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