油气田智能化应急联动平台的研究与设计

韩栋 冯国星 王龙

摘要：由于石油天然气在生产及运输过程中具有易燃易爆性、引发灾害因素繁多、过程与后果不可控等特性，因此油气田应急工作往往具有突发性强、情况复杂多变、救援困难、后果严重等特点，如果在灾难发生时救援不及时、战术不正确，就会给员工生命和企业财产带来巨大的损失。目前各大油气田都相继对生产站点与现场进行了数字化改造，并开发了相应的安全管理平台，但尚未针对应急管理开发专门的管理系统。本文以长庆油气田为例，分析目前油气田应急管理现状，研究互联网、物联网、大数据、云计算等现代信息技术手段在油气田应急管理中的应用，设计科学、规范、统一、高效的联动平台，全面提高防灾、救援、减灾的消防管控能力。

关键词：油气田; 互联网; 应急救援; 联动平台; 消防管控

1   引言

对油气田智能化应急联动平台进行研究与设计的目的是建造一套高质量、高效率、一体化的消防联动指挥及辅助决策系统，提高油气田救援的出警和救援效率，系统设计尽量采用现有成熟技术，充分利用企业现有资源。当油气田发生灾害事故时，第一时间智能、全面地推送关键预警信息到达指定节点（指挥员、管理层、战斗员等），实时计算和推送有关战力信息，确保现场各级人员持续处于有序、有效的沟通，管控和调度状态;推送辅助决策方案，便于现场疏散、处置，避免灾害事故扩大，防止二次事故的发生。

2   现状分析

现阶段，现代信息技术手段在油气田应急管理工作中应用不足，尚未建立起全方位大数据分析系统和科学、安全、高效的管理平台，传统监控处理手段仍占据主要位置。

应急事件管理工作面临的压力日益沉重，传统的消防接处警及应急指挥模式难以满足新的应急救援需求，且传统模式下应急救援人员的专业能力与素质不足以应对现阶段突发事件的规模和紧急性。

3   现阶段问题难点分析

3.1  事故预防措施实施难

油气田灾害事故突发性强，尤其在天然气的生产过程中，由于装置多、管线长，高含硫天然气对集输装置与管线的腐蚀强度大，仅靠生产工艺监测很难实现刺漏等事故事件的有效预防，如果得不到及时控制，将产生极其严重的后果。

3.2  高新科技管理手段覆盖难

长庆油气田建立时间早、年限长，最基础的部分于上个世纪末建造，并且油气田生产区域地形复杂，部分生产井站建于山区、沙漠区域，地处偏远，远离城镇，缺少基本的通信与网络覆盖，一旦发生井口泄漏等突发事件，在处置过程中无法保证与外界的有效沟通与联络，直接影响应急救援工作的效率。

3.3  应急救援体系完善难

应急救援管理分级程度低，应急通信网络不完备，以致应急救援资源利用不充分，应急指挥调度联动不足。长庆油田目前建有8个消防大队，48个中队，由于生产区域分散，各大队之间增援距离较长，一旦发生大型事故，互相增援比较困难。战斗口令发出后人员的跟踪、监控手段缺乏，造成隔离警戒圈设置不及时，容易形成现场管理的盲点，无法有效预防二次事故的发生。

4   应急联动平台的功能模块设计

本系统完全围绕事故现场进行处置，从事故报警、信息联动、远程上报到救援方案的制定、车辆调动、现场监控、人员监控同时对环境信息、周边信息的掌控，从而快速、准确、有效地开展应急事故的处置工作。

4.1  各类传感器的预警模块

主要运行原理为通过各类传感器（如温度传感器、液位传感器、气体传感器）等探测生产现场的温度、液位、可燃或有毒有害气体。

根据油气田各类灾害事故事件的特性，在各重点生产装置安装相应的传感器，实现现场实时数据的采集与传输分析，现场发生任何异常均可在第一时间进行预警。

4.2  互联网的一键报警模块

突破现有的电话报警模式，在各重点单部位安装一键报警装置，同时通过开发一键报警软件，重点研究生产区域内消防重点部位音视频信息传输与集成，实现通过一键报警开关，将报警信号第一时间传递到消防调度指挥中心，同时自动定位并调取报警点音视频画面，加快形势判断，制定初步消防方案。

4.3  4G无线网络的现场通信保障模块

由于油气田生产区域分布分散，地域广阔，生产装置一般依地形建设，很多生产装置远离城镇，处于无线通信网络覆盖的衰弱区域或盲区内，部分区域内因基站覆盖问题，不同运营商4G信号波动较大，4G网络带宽无法保证现场上网设备的正常传输。因此，无线通信网络保障的核心需求一是要解决信号覆盖问题，二是要解决4G网络带宽不足及不同运营商信号切换时的稳定性问题。

针对以上问题，模块的设计主要由三大部分组成，分别为基于多链路聚合传输技术的4G多卡聚合设备，通过聚合多个小容量通道形成一个大容量通道，解决因应急现场带宽不足造成的通信传输不畅，保证应急现场网络带宽及稳定性;基于MESH技术的无中心自组网设备，在部分无网络覆盖或网络衰减严重的应急现场，可通过多跳无线组网的方式，将周边区域的网络接入应急现场，解决网络覆盖盲区的网络通信;基于VPN虚拟专用网络技术的路由设备，在公网和企业内部网络之间架设专用网络，实现应急现场与调度指挥中心各项音视频传输及通信设备的无线互联，为远程通信、音视频传输等提供网络支撑。

4.4  企业内网的集中接警模块

应急抢险，就是与灾害事故的竞速。传统的接警模式分为集中接警和分散接警，但无论哪一种接警模式，任务的发布由原来的电话通知改为网络广播，缩减了火警出动的程序，实现了应急出动的集中管理、一键联动和快速反应。

4.5  GIS/GPS技术的油气田生产装置道路导航模块

长庆油田开发的车辆监控系统实现了对车辆的位置及行驶速度等数据的监控，但尚未开发基于油气田生产装置的导航与地理信息数据分析功能，缺乏对应急目标和周边相关设施的数据信息分析能力;GIS 是地理信息系统，可对具體生产装置的基础信息、应急设施、水源道路信息等进行标注和标绘，具有查找、分析数据信息、规划应急救援路线等功能，但GIS是静态信息，不能实时更新。因此，需要将GIS和GPS有效结合起来，建设油气田生产装置道路导航模块，同时具有室外快速定位和具体数据分析的功能，引导救援力量第一时间赶赴现场。

4.6  云服务器的应急现场视频传输模块

以长庆油田靖边消防大队为例，近年来配置的现场视频采集和传输设备有通信指挥车车载摄像云台、单兵无线图传、无人机等，基本可以实现应急现场视频画面立体式全覆盖，但由于各种设备的接口与传输标准不同，使现场视频传输需要接入多种网络设备与视频转接设备才可实现。针对这一问题，可以通过搭建基于云服务器的流媒体服务器，实现多点并发，访问同一个视频源时，保障应急现场音视频数据稳定传输，实现应急现场视频画面在任何接入互联网的设备上同时查看。必要时，还可通过国家危化品应急救援长庆基地配备的现场联动系统及视频会议系统，向国家应急救援指挥中心及其他专业应急救援队伍及专家发送现场视频链接，实现在线会商及灾情处置讨论。

4.7  云計算的现场辅助决策模块

油气田应急现场情况复杂多变，需要在现场架设可能影响应急救援行动的各种探测传感器（气象仪、气体检测仪、温度探测仪等），对现场各项数据进行实时无线传输与接收，并将实时监测数据上传至云计算服务器，通过严格依照生产现场各类物质的理化属性，建立相应的模型和算法，推算事故影响范围，为现场应急抢险指挥、居民疏散以及多部门联动提供科学依据。同时，可通过云计算平台所存储的动态信息数据，为事后的战评总结提供数据支撑，保证所有数据的客观准确。

5   结语

本文以长庆油田为例，通过分析油气田应急管理现状及应急救援行动中所存在的难点，紧扣油气田智能化应急联动平台建设这一目标，从预防预警和应急处置各阶段任务出发，研究了各项现代信息技术在油气田应急各阶段工作中的应用。针对目前油气田应急管理中所存在的几个难点提出了信息化、智能化的解决方式，体现了各项技术应用在油气田应急处置中的特点和优势，但在实际的应急处置过程中，还存在很多其他影响因素，受限于笔者本身的工作经验及信息技术应用水平，无法提出更加完备的解决方案，还需要进一步深入研究。

参考文献：

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