基于5G新型成品油管道应急指挥通信系统研究

2021-01-11谢云飞

数字通信世界 2021年9期

李伟，谢云飞

（国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司，广东广州 510000）

0 引言

管道是运输天然气和液态石油产品的相对安全且有效的手段。尽管管道的故障率远低于铁路或公路运输，但是，管道事故依然造成巨大的社会影响，会导致严重的商业损失，并对环境造成相当大的破坏。在实际中，管道路线很复杂，因为它们很少被设计为连接两个点的最短路线，在人口稠密地区时尤其如此。因此，当管道发生事故时，统一指挥、协调应对便显得尤为重要。随着我国各级应急中心的建立，以及5G技术的发展和应用，开发新的管道应急指挥通信系统迫在眉睫。本文据此出发，设计并提出一套基于5G的新型成品油管道应急指挥通信系统，以期为相关从业人员提供帮助。

1 应急指挥通信系统概述

1.1 应急指挥通信系统

应急指挥通信系统是用于组织和指导对特定事件或一系列事件的现场战术响应的框架。该系统提供了一种命令结构，用于以权威和标准化的方式进行协调、信息流、分析、决策、通信和实施。在实际应用中，根据操作，单个事件指挥官可能适合单个机构，而当涉及多个机构时，可能需要更完善的统一指挥。在有多个行为者的地方，在事件发生之前达成的协议和谅解备忘录对于建立与资源和权限相关的承诺和程序至关重要[1]。通过应急指挥通信系统，可以促进缓解措施的分析，例如使用协议来应对风险；对现场事件响应流程进行了标准化，以提供一个集成的组织结构，可以解决多个机构分担管理责任或促进行动的紧急情况的复杂性和需求。

在复杂事件中，事件指挥所用于促进与响应者和现场团队的快速沟通，其中包括会议空间，计算机，无线和卫星连接以及其他现场设施和后勤细节，这是进行协调的重要推动因素。签入和签出人员，车辆和设备以及化学品处理的系统对于确保安全和平稳运行以及满足资源跟踪和财务责任至关重要。在实践中，该系统已用于各种危险情况下的应急响应，包括野火、自然灾害、恐怖袭击、石油和化学物品泄漏、传染病暴发和物种入侵等，在应急事件的现场计划和执行的响应措施中发挥了重要作用。

1.2 应急指挥通信系统结构

通用应急指挥通信系统结构一般包括三个层次：系统支持层、控制层和应用层。系统支持层主要通过提供数据支持、模型支持、测量支持和知识支持实现系统功能；系统主要功能应用层包括灾害咨询、灾害刺激、应急决策、应急指挥和反馈子系统；系统控制层设置核心控制子系统（包括信息上传、下载和发布），主要负责系统各部分的协调和控制功能，综合处理系统支持层和系统应用层的各种数据[2]。

为使应急指挥通信系统有效，需要有具体的目标，可以将这些目标分解为旨在满足这些目标的离散运营时段。这些时期通常都有自己的事故行动计划，以描述运营时期的概要，结构和采取适当行动的目标。这些事件行动计划通常包括事件目标，健康和安全信息，人员分配，沟通计划，会议时间表，联系信息以及地图和其他重要的现场数据。包括有条不紊地停止运营，完成会计和数据汇总，进行运动后评估和汇报会议，以确保获得反馈以优化未来响应。

2 5G新型成品油管道应急指挥通信系统构建

2.1 成品油管道应急指挥通信系统需求分析

在成品油输送过程中，存在大量因油气管道运行意外而造成的损坏。由于应急响应中的协调和沟通不当，此类事故造成巨大的生命和财产损失，并造成广泛的环境破坏。然而，由管道引起的事故在很大程度上是可以预防的，甚至在事故发生后也是可以第一时间实施抢救性措施，以最大程度挽回损失。因此，应急响应计划是安全和损失预防战略不可或缺的重要组成部分，包括为管理、控制和减轻事故的直接影响而采取的行动。在各种可用的工具中，应急指挥通信系统被视为保证油气管道安全的关键工具之一。

不同于其他应急事件，管道事故通常是由结构故障，故意破坏或诸如飓风，地震，山体滑坡和洪水等环境危害引起，重点关注影响管道运输系统的石油，天然气和其他危险事件。因此，成品油管道应急指挥通信系统应包括对与响应行动的规模和性质有关的后勤需求的理解，包括现场访问、运输、运营中心、就餐、住房、医疗设施、信息系统连接和通信、安全、财务管理、设备存储等。紧急情况需要清晰的指挥层级和组织程序指南，在事件指挥系统的基础上，进一步加强应急响应中的协调和沟通。通过确认、命令、战术和支持网络对命令和信息的垂直和水平流动的响应机制。包括当地地理，包括可用访问点的地图和后勤考虑因素，参与机构的可用资产和资源以支持响应工作。其中，通信技术是成品油管道应急指挥通信系统的关键点。[3]

从内部运营以及与公众和媒体的外部参与的角度来看，清晰的沟通对于成品油管道应急指挥通信系统的所有方面都是必不可少的。内部沟通必须简洁，易于理解，尤其是在涉及多个机构或学科的情况下。信息需要在指定沟通渠道内纵向和横向流动，以确保运营和安全的连续性，对于传达有关响应的重要信息以及确保从上至下以及从下至上共享信息非常重要。相比传统的应急网络系统，5G网络低时延、高带宽、大连接的特点，可以在应急指挥系统中发挥独特优势。首先，低时延的特性可以将现场音视频信号实时传送回指挥中心，实现现场情况看得准；其次，高带宽的特点可以实现4K/8K视频的高清传输，实现现场情况看得清；最后，大连接的特点可以通过无人机、移动指挥车等移动手段，实现多角度、多方式的视频传输，实现现场情况看得全。

2.2 成品油管道应急指挥通信系统构成

通过对通用应急指挥通信系统结构的分析，结合成品油管道事故的应急特点，5G新型成品油管道应急指挥通信系统重点放在用于数据处理和分析的地理空间工具和模型上，以提供用于实时紧急响应的高质量预警和关键信息。拟议的系统架构支持实时地理空间灾难管理和决策，并整合了专题地图和事件报告的使用。命令和控制模块旨在提供灾难管理响应并协调事件管理任务。通过一个集成的互联网门户和一个基于事件的系统，系统的各个组件可以无缝通信，并且客户端可以请求和接收必要的信息。[4]通过结合遥测和基于互联网的通信基础设施，这种新的地理信息工程方法为日益增长的管道事故问题提供了有效的解决方案。

在系统组成中，修改通用应急指挥系统的控制层的内容，将5G新型成品油管道应急指挥通信系统划分为应用层、服务层和数据层。其中，系统应用层由灾害咨询系统（dcs）、应急决策系统（eds）、应急指挥系统（ecs）和应急预演系统（ers）组成；服务层模块为应用层提供具体的功能实现，如灾害模拟模块（dsm）、应急评估模块（eam）评估信息融合模块（ifm）、系统决策模块（sdm）等；数据层主要通过提供数据支持、模型支持、测量支持和知识支持为系统功能的实现服务。它主要由监控、灾情与部门信息、地理数据库、模型库、决策知识库管理系统等组成，其中包括用于检测管道破裂和故障的高级GIS工具。

该系统可以基于以下类型的设备使用：手持终端；安装在PPDR车辆中的车辆终端。通常，车载终端比手持终端具有更高的计算能力和能源。它们可以充当各种无线技术之间的中继；移动终端，可以将其部署在固定的地方，然后再移动到另一个地方；固定网络基础结构的基站，用于支持其他节点并将其连接到固定通信。