学文网[摘要] 利用三维GIS与虚拟仿真技术相结合，建立与现实世界的工厂厂区设施及周边环境高度一致的生动直观的真三维场景，实现面向真实设备对象的可视化查询，为用户提供全新感受的信息管理和操作环境，实现可视化的技术平台。基于三维平台，开发安全应急管理信息系统，提升企业安全应急管理水平。
[关键词] 安全应急； 管理； 信息系统； 建设
[中***分类号] TP39； TU714 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）07- 0059- 03
1 引 言
为加强企业安全生产应急管理，完善应急预测预警、信息报送、辅助决策、指挥调度和总结评估等应急管理工作，严格企业安全管理，及时排查治理安全隐患，有效预防和妥善处置安全生产事故，加强安全应急信息系统的建设已成为实现上述管理目标的必要手段。
从应急业务本身特点来看，突发事件的应急救援指挥需要上级机关、国家主管部门参与决策。因此，企业需要建立应急管理平台，使参与应急救援指挥的各部门都能够基于该平台开展救援任务下达、作战指挥部署、救援分析决策、指挥意***展示等工作，从而为实现快速的应急救援指挥提供保障。
从应急管理现状来看，突发事件情况下现场灾情、事故发展态势、周边信息难以获取。企业需要将生产环境和实际状况真实再现，基于此真实场景进行灾情的模拟，将获取的灾情信息直观展示，在突发事件情况下快速定位到现场场景，为人员快速疏散提供帮助。
因此，无论是企业的日常安全监管和应急管理，还是突发事件的应急救援，都需要一个基础可视化的信息平台进行信息的直观展示和有效管理，为企业的安全平稳运行提供有力的保障。
2 需求分析
应急管理需解决平时针对应急预案模拟演练的有效性，突发应急事件发生时应急响应的速效性，并验证应急预案的实用性。
充分利用现有信息系统，进行信息整合，实现信息综合管理，为突发事件发生时的应急响应提供支持。
需要将装置区域、设备设施以及管线清晰直观展示，并关联查询详细属性信息。
需要建立一套隐患动态管理机制，将厂区内各隐患从排查、整改到消除全过程管理起来，及时有效消除装置存在的隐患。
需要将日常设备检修维护信息统一储存管理，便于直观查询调阅。
3 系统建设
3.1 系统设计策略
系统设计策略参见***1。
3.2 系统总体架构
三维应急管理系统是安全应急管理的现代化管理手段，是企业信息化的发展趋势。系统层次结构如***2所示。
本系统是建立在三维GIS平台基础之上的，将厂区设备、设施管线各类基础数据进行采集、整合与植入，包括基础地理要素、设计施工数据、厂区运营数据、周边社会经济信息等。完成三维GIS平台建设和基础的数据整合后，就可根据业务需求建设三维应急管理系统，开发其上的各个应用模块。同时，结合企业实际情况，可以扩展其他业务，如设备完整性管理、相关外系统的信息集成。
该层次结构充分考虑到系统的灵活性和未来的扩展性，无论是扩展更多的地理场景、业务数据、专业模型，还是开发更多的应用系统，都能借助平台提供的各类服务来方便快速地完成。
3.3 系统逻辑拓扑设计
拥有Web服务器，3D-GIS服务器，应用服务器及数据库服务器。服务器的描述为：
3.3.1 Web服务器
以Web的形式数据、进行数据交互。Web程序操作快捷、方便，集成支持系统功能和集成其他服务器功能灵活，可以超链接的形式集成支持系统Web服务器，也可以COM组件、网络等形式集成应用服务器、3D-GIS服务器、数据库服务器功能。
3.3.2 3D-GIS服务器
存放地理信息数据、数字场景数据、各种模型等。为空间量计算等GIS操作功能提供支持。
3.3.3 应用服务器
进行用户登录的认证管理，可根据负载来自动调整用户使用的服务器。提供系统的自动升级功能，当系统的版本改变时，可以进行客户端的自动升级功能，不用每个客户端进行重新安装。
3.3.4 数据库服务器
安装数据库软件，存放除地理信息数据以外的所有数据，并对数据进行管理，如：生产工艺流程、危险源、应急预案、历史灾情、系统配置等，并对所存数据进行同步管理操作。
3.4 数据库设计方案
各业务系统通过地理信息共享平台（中间层）访问数据层，实现信息的共享、交互、集成。数据层包括基础地理信息数据库、设备监控数据库、动态业务数据。基础地理信息数据库包括各类地***数据、遥感影像数据、周边社会环境数据。业务数据是指各业务部门日常工作流程所产生的数据。
三维应急管理信息系统是个复杂的大系统，一方面需要在应用层与数据层之间加入中间层，从技术层面上进行信息采集整理、信息分析处理、信息输出，实现空间数据的共享、融合；另一方面需建立一整套完整的数据组织标准、数据维护标准、数据管理标准，保证地理信息共享平台的正常运行。中间层还需要提供系统安全管理、系统性能监控、均衡网络负载、标准数据交换等功能，在应用层与数据层之间建立一条安全、可靠的“访问通道”。使用SQL Server 2005标准版，可满足系统对数据库的安全性、高性能、可靠性的要求，且实施性价比高。后期系统的可扩展性好。
4 系统功能及要求
4.1 地理信息及场景全息化展示
4.1.1 三维地理信息构建
三维场景中的厂区建筑、设施设备等均采用实体建模，用户可以实时查看关注实体的地理位置，并可以编辑和拖放，便于用户根据生产规划调整和改扩建项目情况自行更新场景信息，提高系统使用维护效率，降低维护成本。系统支持实时地理信息查询、标绘等功能，用户可以在三维场景下进行道路、建筑物、区域等信息的标绘。
4.1.2 工艺流程信息管理
系统提供工艺流程可视化制作工具，不仅可以显示整个工艺流程的线路、流经设备的名称和属性参数，而且可以通过对工艺流程动态演示的方式实现对员工的生产工艺培训。通过生产过程中的主要设备、工艺流程的查看功能，了解介质名称、流向等信息。
当突发事故发生时，可以通过工艺流程的动态演示查看与事发设备相关联的设备、管线、阀门等，以便于应急指挥人员根据事故情况及时关断受影响的工艺过程，避免次生、衍生事故的发生，最大限度地减少事故损失。
4.1.3 设备设施可视化管理
系统可对厂区内设备设施进行管理。将设施设备分类管理，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，通过系统设备编辑器实时动态编辑设备属性信息。可对任意设施或装置提供多种查看方式，包括隐藏外层、透视、超视***浏览等。在三维场景中系统可以显示地下设施的位置，在场景中点击目标对象就会将地表其他覆盖物隐去或半透从而实现直观查看的效果。
4.1.4 地质灾害区域查询
对厂区内容易遭受大风、暴雨等气象灾害的地点，可以在系统三维地景中标绘其位置或影响范围，实现逻辑信息可视化。通过录入历史灾情信息和可能引发灾害的气象条件进行地质灾害预警，当可能有恶劣天气出现时，系统可根据前期标绘的地质灾害和气象灾害易发地点、灾害条件，自动筛选排查可能发生的灾害，并可自动锁定报警地点。
4.1.5 空间测量标绘
系统可通过对***进行空间量测等操作，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。
4.1.6 系统设置维护
系统提供丰富的管理维护功能，可以对系统中所有信息进行实时的日常维护，实现数据同步；还可以根据实际角色需要进行设置管理；保证系统正常运行，当灾情发生时数据能够及时更新。
4.2 日常安全生产管理
4.2.1 安全设备设施信息管理
通过系统可直观地查看厂区内的消防设备、设施的位置，用户不但可以查询消防水、消防炮等设备的属性信息，还可动态展示消防设备的有效作用半径，为突发事故的应急救援提供决策支持。
4.2.2 重大危险源信息管理
将企业内的重大危险源信息进行分类汇总并保存，用户可以在三维场景下全方位、多角度地定位查看危险源的空间分布，如查看储罐等重大危险源的基本属性信息及***片。在查看重大危险源的基本信息时，可随时调阅相关联的应急预案。
4.2.3 重大危险源风险评估
系统提供两种风险评估的方法。一种是通过集成的火灾、爆炸、扩散专业事故后果评价模型，结合厂区的实际天气状况、事发设备类型、事故类型等分析出重大危险源的事故影响范围和后果。另外一种是根据企业的安全预评价报告，将某些重大危险源的泄漏扩散、火灾爆炸事故的危险评价结果进行集成并可视化展现，用户只需选择关注的区域、设备、事故类型等，系统会给出模拟计算的结果，并结合三维场景进行可视化展现。
4.3 全息化应急预案管理
系统可提供专门的全息化预案制作工具，结合真实的三维可视化场景，可将文本预案进行全息化制作，并将全息化预案进行保存和动态展示。在平时可作为预案培训教材，并在突发事故情况下辅助应急指挥人员正确下达指令，快速、有效地应对突发事故。
企业上级部门或当地***府安全监管部门也可以通过各自的三维应急平台查看企业已制订的各种预案情况，并可通过预案推演验证预案的合理性。
4.4 应急响应与辅助决策
4.4.1 应急资源查询管理
应急资源查询管理模块可以对企业内应急人员和机构、应急装备物资、周边应急救援力量、救援专家信息、应急避难场所等进行管理及可视化查询显示。通过系统分类列表可以定位查询和显示某一类或某一个应急救援机构及应急物资情况，并以着色、闪烁、***标、动态标牌等方式立体展示应急资源的数量和分布情况、救援力量的分布和救援路线、道路封闭情况等信息。
4.4.2 现场灾情三维再现
系统可将整个救援过程进行全息化制作，并传给不同的人员。通过上报的事故信息以及对应的三维画面，分公司、总公司的领导、专家及其他应急相关人员能够及时、详细地了解现场情况，结合历史类似事故的处置措施及结果，采取相应的救援措施。
4.4.3 救援路线寻优
系统提供路由分析功能，可按时间最短、路程最短等方式规划出最佳的应急疏散及救援路线，同时三维显示需疏散区域及应急避难场所，通过将所规划路线与事故推演结果进行对比，对可能受到影响的道路会做出警戒提示。
4.4.4 灾情推演与辅助决策
系统可模拟火灾、爆炸、气体泄漏扩散事故，通过集成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爆炸范围、扩散范围、死亡半径、重伤半径、安全距离等关键数据，并能够通过三维画面展示模拟分析的结果。根据事故状况，可以提出初步的行动方案，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。
4.4.5 救援评估
在事故应急救援过程中，系统可以记录现场汇报的事故灾情、应急决策信息、应急资源调配过程、现场应急行动过程、应急决策指令等重要信息和经过，并实时更新伤亡人员数量、财产损失数量、调用应急力量的名称和数量等，在应急救援（或应急演练）结束后可以将上述记录的信息再现为一个完整的事故发展过程，可以为事故救援评估或演习点评提供参考依据。
4.5 无线视频远程监控系统集成
无线视频监控系统的信息集成到三维应急信息展示平台后，可借助该可视化平台实现视频监控设备的可视化查询，在三维场景中调阅相应的视频监控画面，还可控制监控设备的云台参数。通过与平台的全息视频监控画面进行对比显示，可弥补在突发事件或恶劣天气情况下真实视频监控画面不清晰，无法快速掌握监控范围内设备设施信息的缺陷，为突发事件的快速救援指挥提供有力的支持。
4.6 DCS系统集成
通过集成DCS系统的实时数据信息，实时监测相关设备参数的实时数值，可在平台中直观看到实时数据的分布情况及分类，查看重大危险源的实时数据，为事故应急救援提供准确的数据支持。
5 结 语
通过三维安全应急管理信息系统，建立了应对突发事件的的应急联动机制；提高了企业应急管理信息系统的整体管理水平，适应企业高速发展带来的应急管理新需求；有机整合现有应急信息资源，建立统一、集成、可控、共享的应急信息化协同平台；基于“平战结合”的理念，利于平时有效预防事故的发生和应急状态下的快速应急响应； 集成实时数据，使安全应急与生产紧密结合； 提供可扩展应用的三维平台，为建设“数字企业”，促进“两化融合”奠定了基础。
主要参考文献
[1] 李永丽. 应急平台建设若干问题研究[D]. 长春：吉林大学，2010：27-43.
[2] 李娜. 基于SOA架构的应急管理信息系统分析与设计[D]. 济南：山东大学，2009：30-57.
[3] 张黎明，汤代佳，宋爱红. 多级应急响应地理信息服务平台的应用技术[J]. 地理信息世界，2010（5）：78-81.
[4] 胡继华，钟广鹏，严国灿. 基于GIS的动态应急资源调度系统设计与实现[J]. 计算机应用研究，2012，29（1）：206-208.
转载请注明出处学文网 » 安全应急管理信息系统设计与实现