长输管线智能化应急管理系统设计

2021-03-24倪俊

中国应急管理科学 2021年2期

倪俊

摘要：对于长输管道企业，因管道跨越多个地区，面临的社会风险及自然灾害给企业的应急资源管理带来巨大挑战，传统的应急管理手段难以满足应急需求，对此本文根据华南分公司实际，设计智能化应急管理系统进行应急资源管理，提搞应急效率，提升管道应急管理水平。

关键词：成品油管道;应急资源;智能化管理

一、概述

长输管道是石化企业油品输送的主要途径，华南分公司管理的成品油管道覆盖广东、广西、贵州、云南、重庆、四川等省份。所辖区域社会环境复杂，地质灾害频发。管线在运行过程中若发生应急事件，需调配应急资源进行处置，但应急资源的传统管理方式存在效率较低，调配协调资源困难的问题。本文旨在设计应用智能化应急管理系统，实现应急人员、物资及其他资源的高效利用，提升应急管理水平。

二、背景

1.成品油管道事故

近几十年，随着我国管道建设的蓬勃发展，油气管道里程总数已经突破12万公里，为我国能源战略发展做出了卓越的贡献，另一方面油气管道事故的屡有发生。据不完全统计，自1995年到2012年全国共发生各类管道安全事故1000多起[1]，给国民经济、人民生命及财产安全造成了严重影响，尤其是2013年东黄复线“11.22”特大爆炸事故，为我国油气管道安全建设敲响了警钟。我国现存进入事故高发期的老旧管道有1.1万公里以上[2]，我国城市建设发展迅速管道安全环境日趋恶化，2013年底以来开展油气输送管线等安全专项排查中上报事故隐患3万多处，面对油气管道安全的严峻局面有必要对管道的事故应急系统进行研究分析。

2.国内外研究现状分析

2.1当前油气管道事故应急体系存在的问题[8]

近几十年，随着我国管道建设的蓬勃发展，油气管道里程总数已经突破12万公里，为我国能源战略发展做出了卓越的贡献，另一方面油气管道事故的屡有发生。据不完全统计，自1995年到2012年全国共发生各类管道安全事故1000多起[1]，给国民经济、人民生命及财产安全造成了严重影响，尤其是2013年东黄复线“11.22”特大爆炸事故，为我国油气管道安全建设敲响了警钟。我国现存进入事故高发期的老旧管道有1.1万公里以上[2]，随着我国城市化进程加快，土地开发建设项目剧增，管道面临的运行风险也日益严峻，针对长输管道运行安全的严峻局面，非常有必要对管道的事故应急系统进行研究。

（1）缺少事故后果警示

长达数千公里的长输管道面临各种各样的社会、地质情况，部分管道沿线发生事故后极有可能造成灾难性后果（高后果区），目前的制度文件对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抢修人员没有认识到原油泄漏进入暗渠会导致爆炸的后果，抢修人员凭借经验贸然开展抢修作业。

（2）应急制度庞杂不便查询和协调开展工作

长输管道通过地域众多，各地可能发现多种的事故，针对这些事故的应急制度文件内容往往十分繁杂，但管道事故的复杂多变涉及面广的性质又要求所有部门和沿线协作单位都要熟悉规程，这几乎不可能。一旦发送应急事故时间，各个部门可能根据对文件的不同理解各行其是，造成混乱，耽误应急处置的最佳时机。

（3）应急制度文件、信息更新不及时

制度文件的编制和修订需要投入大量的时间，我国管道事业发展迅速，企业用工形式多、人员流动频繁，文件更新往往滞后。我国城市化建设速度快，管道沿线情况不断变化，事故的形式和后果也随之发生变化，应对事故的规程、预案等文件需要及时更新。因为文件修订工作烦杂，管道企业很难做到及时更新制度文件。

（4）应急制度文件缺乏针对性

管道企业在制订应急制度文件时为了提高适应性，在一些具体环节的处置规定较为笼统，遇到突发事故、事件很难直接根据制度文件快速制定维抢修方案，尤其在事故响应任务分配、资源利用、人员、设备调用等环节容易产生混乱，严重制约事故应急救援工作。

（5）应急处置规程无法覆盖全部的事故、事件类型

大多应急处置制度文件都是针对具体的事故场景设计的，并且覆盖面非常有限，所以在管道应急处置中存在大量的规程“盲点”。如果事故、事件在“盲点”处发生，应急处置规程的作用将十分有限。

为了提高管道企业事故、事件应急处理能力，需要对应急制度文件及相关系统进行信息化、智能化建设改造，利用现代信息技术为管道企业的相关人员提供及时、准确和有效的事故处置方案，提高管道企业事故处置能力和效率，杜绝发生重大次生灾害。

2.2国外管道应急相关技术体系发展现状

美国拥有长约200×104km的油气管道，覆盖境内50个州，管道运营公司超过3000家。美国建立了政府层面上管道安全体系，有覆盖全国的管道地图系统（NPMS），作为国家制定管道检测计划、安全管理和应急响应的重要决策支持工具[5]。该系统包括州际或州内天然气和危险液体管道输送、LNG装置及危险液体接卸储罐等的相关地理空间数据及其属性。建立了国家管道统一呼叫中心（“811”电话）根据2002年颁布的《管道安全改进法案》，美国设立了国家管道统一呼叫中心（“811”电话），要求施工方拨打“811”电话，并与管道运营商进行沟通，共同制定管道的安全保护措施，以避免施工引起管道意外事故。

维抢修应急反应程序是管道系统运行管理的重要组成部分，可以最大限度地保护公众、环境以及邻近设备和相关设施的安全。通过立法建立事故应急程序，美国联邦法规第 49部分第 192章、第 194章和第 195章陈述了管道运营的相关法规，其中包含应急维抢修反应程序。

管道事故应急响应系统的管理和运行涉及许多不同层面的组织机构（联邦、州和地方政府机构，油气管道行业、公共安全和工业組织，以及其他一些组织机构）的协调合作。维抢修应急管理和运行的关键是最大程度地应用一套事故指令体系，指导所有应急机构结合各自资源去安全和高效地解决问题。

国土安全部基于国家事故管理系统建立了管道维抢修应急响应程序系统，包括应急准备和管理、通信和信息管理、资源管理、命令和管理、正在进行的管理和维护等内容，用于预防和减轻事故的影响，减少人身和财产损失，降低对环境的危害。无论事故原因、规模、地点和复杂性如何，该系统都能提供一套体系化的方法来指导政府、非政府组织以及私人机构开展应急工作。

地方应急响应机构和管道运行人员共同处理管道紧急事件，基于设备、设施、人员、程序、通信、运行等综合情况，不同权限和功能的公共或私人机构能够做出相同的反应，为应急计划和管理资源建立共同的程序，形成一个共同的组织结构。这是一个标准化的、可现场应用的系统。大多数情况下，事故由地方处理，典型事故则由地方通信传输中心和事故应急管理中心雇员通过事故命令系统处理，且他们拥有唯一的处理权限。

事故管理成员通常包括总指挥官、事故指挥官、命令官员、一般人员和支持人员（图1）。事故管理成员负有相关的法律责任，系统预先为其设定角色和责任，安排其昼夜值班。

2.3国内管道应急相关技术体系发展现状

油气管道事故危害大、范围广，管道安全受到高度重视，我国中石油、中石化和中海油等大型国企都建立了事故应急体系。

（1）队伍：三大公司都组建了自己的事故应急救援体系，拥有装备较精良，数量较多的专业化事故应急队伍。

（2）机构：国家有安全生产应急救援指挥中心、各公司有应急办和所属的各级企业均有应急领导小组。

（3）制度：各公司和所属的各级企业均编制了较完善的事故应急预案和技术规程。

2014年，按照国家安全生产应急救援指挥中心对安全生产应急预案简明化的工作要求，在组织专家评审的基础上，中国石化在集团层面探索将生产安全事故专项与综合应急预案整合，形成《中国石化生产安全事故应急预案》，其原有的井喷、火灾爆炸、海难、油气管道泄漏、危险化学品泄漏及中毒等专项预案的现场应急处置指导原则，作为通用性的指导原则，用表格化形式体现，作为预案的附件，大大简化了预案文本。

此外，针对一些易发生突发事件或突发事件可能造成严重后果的典型场景，企业结合虚拟现实技术、三维模拟技术、最坏场景分析技术等手段，由专业技术人员和现场操作人员共同制定科学的、实用的、有推广价值的应急预案模板，目前已经取得阶段性成果，对应急预案简明化工作具有借鉴意义和指导作用。

中石油编发了《长输管道事故灾难应急预案》内容包括应急救援组织机构及职责、事故分级、事故报告、事故预警、应急响应、应急救援、应急终止等，还有应急技术和现场处置措施、保障措施、预案编制管理和更新、事故调查等内容组成，其中危险辨识与灾害后果预测，预警和预防措施（图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应的事故应急体系。我国的管道事故应急体系是基于大型国企建设，石油、石化的体系并存水平和能力基本相当。目前都在研究将大数据引入管道系统，在近些年许多公司开始尝试数字化管道建设，智能化的管理模式和智能化事故应急体系建设也在酝酿中。到目前为止，中外的事故应急体系的响应基本都是建立在人工的基础上——人为响应。在遇到突发事故时需要不同部门、岗位的相关人员依据制度文件的要求进行处置，事故应对过程完全靠应急体系中各岗位人员执行，事故处置的结果与应急指挥系统效能、指挥者的能力和员工的素质直接相关。现代化的管道系统拥有海量数据信息，管道事故往往是在不确定地点突然发生，这需要事故应急指挥者非常熟悉应急预案（规程）、详细掌握管道工程信息，精通业务、判断准确;能迅速组成高效的应急指挥系统;各路应急抢修队伍动员迅速、配合默契、技术精湛。以人为响应为基础的事故应急体系需要管输企业付出巨大的资源进行企业各部门的应急能力建设和全体员工的应急能力培训，同时对各类相关信息的变化要做到及时、全面的更新，这项工作困难十分艰巨。

2.4华南分公司应急架构

华南应急组织机构由应急指挥中心、应急指挥中心办公室（简称应急办公室）、生产调度指挥中心、应急工作组、专家组、管理处现场应急指挥部。

应急办公室是公司应急指挥中心的日常办事机构，负责公司应急指挥中心的日常事务，接受预案主管部门和调控中心有关应急信息的上报，负责应急指挥中心各类应急指令的上传和下达。跟踪并监督公司发生各类重特大应急事件及处置情况，随时就现场应急工作中的重大事项，及时向应急指挥中心相关领导汇报。

三、应急管理系统设计需求

1.设计目标

通过研究事故应急抢修工艺、施工程序，利用数据库技术、大数据平台，根据国家安全生产的相关法规，建立智能化的管道事故应急体系，主要实现以下目标：

（1）利用现代信息技术自动完成事故应急制度文件的实时更新，自动实现管道事故的响应。

（2）针对高后果区实现智能化预警，该系统能迅速发出事故可能引发（何种）次生灾害的警报，弥补人工经验的不足，避免判断失误。

（3）通过管道应急抢修规程体系的研究建立智能化应急抢修规程体系，基于该系统实现根据事故类型、地点等信息自动生成针对具体事故的应急抢修规程。

2.设计研究内容

（1）输油管道事故应急体系信息库和事故智能响应体系

根据管道企业已有的事故应急体系，理清其事故应急响应的流程和特征，建立适用于事故应急体系各个响应处置环节的数据库。

根据事故应急制度文件内容开发电子化事故响应体系，该体系根据事故的性质帮助应急处置人员快速建立事故应急指挥机构，系统自动通知相关人员、部门（包括：主管领导、抢维修中心、协议单位、地方政府等相关人员）。

（2）次生灾害智能预警体系研究

对管线沿线的高后果区的具体情况开展详细的调研，建立管道（或第三方）事故可能引发次生灾害的数据库。开发“次生災害预警系统”，一旦发生管道事故，该系统能迅速发出事故可能引发（何种）次生灾害的警报，并提供次生灾害的预防措施。该系统能弥补人工经验的不足，避免判断失误。

（3）输油管道应急抢修智能化规程体系研究

根据管道企业现有的应急抢修规程和企业实际，按照智能化查询需求模式设置规程条目，满足管道事故事件的应急、维抢修需求。

在此基础上开发“维抢修规程体系智能化查询系统”，该系统能根据事故发生的地点、事故形式，结合管道现场条件关联事故特征与应急体系条目，由查询系统智能化组合生成针对该事故的急抢修规程。规程将包括：事故现场警戒、进场道路条件，是否需要开展道路敷设、设备进场安排、施工调度、周边应急资源等响应环节。并集合规程下发给相关部门，形成统一的抢险作业依据，无需查找、没有歧义、分工明确，有利于提高管道维抢修效率。

3.技术创新点

（1）智能化应急响应模式

它利用信息技术处理管道信息和应急制度文件形成事故响应模式——智能化响应，它把人员从繁杂的资料信息和制度条文中解放出来，为指挥者提供准确、全面的事故信息，推荐应对方案，在事故处理过程中协助指挥者发送指令，使各相关部门任务明确、调度有序。

（2）智能化次生灾害预警

根据管道高后果区的相关设施和可能发生的事故建立事故次生灾害预测模型及相关数据库，开发智能灾害预测系统，一旦管道发生事故系统自动预报可能发生的此生灾害，帮助现场指挥人员决策。

（3）应急抢修规程程序化

把以事故案例模式建立的应急抢修规程转变成抢修施工各阶段的程序条目，在各阶段再根据不同地形、不同事故细化成抢修作业条目单元。以此为基础能充分组合成适应不同地点、不同事故类型针对具体事故的抢修规程，从理论上避免了规程的盲区。

（4）应急抢修规程智能组合

在抢修规程程序化的基础上建立应急抢修规程体系模型，运用智能化查询、组合技术开发规程组建程序。利用该程序自动生成针对具体事故的抢修规程文本，并利用网络通讯方式传送至相关人。

四、应急管理系统设计

1.设计模块

华南分公司成品油管线长6000余公里。所辖区域内地形地貌复杂，自然灾害事件频发，同时管线沿线各地由于经济发展，第三方施工对管道安全造成威胁的事件也时有发生。为了降低应急抢险单位间信息沟通成本，提高突发事件的应急处置反应速度和协调水平，增强综合处置突发事件的能力，系统智能应急系统的功能应具有应急值班管理、应急响应和辅助决策信息管理等应用功能。

应急值班：包括应急组织机构管理、应急值班管理管理。

应急抢险：主要由应急响应、后期处置、辅助决策、现场预警组成，包括事故上报、应急启动、处置进展、应急终止、应急决策信息智能查询和定点推送、现场次生灾害和污染监控及预警等功能，全面跟踪记录突发事件的应急处置过程并为应急抢险提供决策信息的支持。

辅助决策信息管理：包括应急预案、周边应急资源、应急通信录、管线本体、周边环境信息、高后果区等数据的维护，为突发事件抢维修的决策过程提供决策信息支持。

2. 功能设计

智能化应急抢险系统功能包括以下模块：突发事件上报、事后归档总结、应急通讯录、应急值班、信息中心、标准化信息维护、智能抢险APP。

2.1突发事件上报

事件、事故发生时，事故上报人可使用电脑或手机app终端可进行事故上报，填写包括：地点、事件、位置、事故类型等信息。

事故上报后形成事故报告单，在系统中显示，收件人根据事故类型在系统中进一步上报。

系统集成视频传输功能，事件处置中，可随时上报图片、视频等现场情况供身处控制中心的领导决策。

2.2 事后归档总结

根据事故发生的地点、事故形式，结合管道现场条件关联事故特征与应急体系条目，由查询系统智能化组合生成针对该事故的急抢修规程。

可在事故处置过程中，实时填写事件处置进展及后期事故处置结果，包括：事故范围、损失、人员伤亡情况、事故初步原因、动用应急資源、生产恢复情况、善后处置情况等。