謝文 陳霖 王敏 李詩(shī)琴 趙航 王冠

國家管網(wǎng)集團湖南公司

摘要：隨著(zhù)我國能源管網(wǎng)規模持續增長(cháng)與運行年限累積，第三方施工、地質(zhì)災害及材料腐蝕等因素引發(fā)的泄漏風(fēng)險日益突出，對應急處置的時(shí)效性、精準性與科學(xué)性提出了更高要求。傳統依賴(lài)人工經(jīng)驗、靜態(tài)預案與離散通訊的應急模式，在信息感知、指揮協(xié)同與決策支持方面存在固有瓶頸，難以滿(mǎn)足智慧管網(wǎng)建設的戰略需求。本文基于長(cháng)輸油氣管道的應急實(shí)踐，針對現有體系在信息化融合方面的不足，提出并驗證了一種以“動(dòng)態(tài)地理信息平臺”為數字中樞的應急管理新模式，其可行性和有效性將提升管道應急響應的規范化水平和效率。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機；管道應急管理；地理信息平臺；一張圖指揮

油氣長(cháng)輸管道作為國家能源戰略 “核心動(dòng)脈”，其安全穩定連續運行是保障國民經(jīng)濟與社會(huì )發(fā)展的基石。但管道途經(jīng)山地、丘陵、水域、人口密集區等復雜地形，面臨第三方施工損壞、地質(zhì)災害、腐蝕老化及人為破壞等多重風(fēng)險，一旦泄漏，不僅造成經(jīng)濟損失與能源供應中斷，還可能引發(fā)火災爆炸、環(huán)境污染等次生事故，威脅公共安全與生態(tài)系統。

傳統管道應急管理模式依賴(lài)文本預案、個(gè)人經(jīng)驗判斷，以及電話(huà)、對講機等點(diǎn)對點(diǎn)通信，日益暴露出固有的局限性。本文基于長(cháng)輸油氣管道的應急實(shí)戰化演練，通過(guò)實(shí)時(shí)全景建�？焖贅嫿ǘ�維、三維實(shí)景地圖，實(shí)現可視化精準指揮、智能巡飛直播獲取全局動(dòng)態(tài)視野的核心應用，貫穿于應急響應全流程，實(shí)現了對復雜應急場(chǎng)景的可視化、精準化與智能化管理，總結提煉并論證地理信息平臺與無(wú)人機技術(shù)深度融合的現代化管道應急管理新模式。

1  傳統應急預案體系局限性分析

隨著(zhù)信息技術(shù)的快速迭代，傳統應急預案體系支撐能力不足的問(wèn)題日益凸顯。大量演練實(shí)戰表明，由于沒(méi)有充分利用信息技術(shù)，現有體系在面對應急事件時(shí)，暴露出明顯的不適應性，主要體現在以下三個(gè)方面。

（1）現場(chǎng)感知手段單一，初期態(tài)勢構建能力弱。泄漏事故發(fā)生初期是應急處置的關(guān)鍵窗口期，快速精準地掌握現場(chǎng)整體態(tài)勢至關(guān)重要。但傳統模式依賴(lài)人工實(shí)地探查泄漏點(diǎn)位、規模及地形信息，效率低下且收集信息數據零散，導致指揮部在最佳決策期內僅通過(guò)電話(huà)、圖片、短視頻等方式獲得模糊、片面的信息描述，難以構建完整的空間態(tài)勢認知，容易造成應急響應初期資源調度的盲目性，從而錯失控制事態(tài)的最佳窗口。

（2）指揮協(xié)同難度大，易造成信息流無(wú)序�，F代應急響應需多專(zhuān)業(yè)小組并行作業(yè)，高效協(xié)同需要統一透明的信息流。當前依托電話(huà)、聊天群組傳遞指令與信息的模式存在明顯局限，如指令模糊，口頭描述任務(wù)區域易生歧義；多頭指揮，不同崗位向同一小組發(fā)令致現場(chǎng)混亂；信息共享不暢，各小組進(jìn)展報告分散，形成信息孤島等，易因信息問(wèn)題引發(fā)安全事故。

（3）決策支持手段局限，全局動(dòng)態(tài)掌控不足。當前應急指揮決策面臨信息支撐不足的突出問(wèn)題。在處置過(guò)程中，各應急小組的現場(chǎng)排查情況與處置進(jìn)度主要依賴(lài)電話(huà)匯報、拍攝圖片或短視頻等零散方式回傳指揮部。一方面，指揮部需從多個(gè)渠道被動(dòng)收集信息，整合難度大、效率低；另一方面，所獲信息往往呈現碎片特征，難以全面、客觀(guān)反映現場(chǎng)整體態(tài)勢與動(dòng)態(tài)進(jìn)程。指揮人員難以實(shí)時(shí)精準掌握人員分布、作業(yè)進(jìn)度、風(fēng)險變化等關(guān)鍵要素，導致決策過(guò)程中常依賴(lài)經(jīng)驗推斷，從而影響指揮調度的精準性與前瞻性。

2  基于地理信息平臺的應急模式探索

遵循數據驅動(dòng)、可視指揮與高效協(xié)同的核心原則，構建以無(wú)人機系統為主的感知層，以地理信息平臺為智慧中樞與協(xié)同樞紐的平臺層，以手機、平板電腦等終端為信息顯示與指令發(fā)布的應用層，系統性重塑從態(tài)勢感知到指揮決策，再到現場(chǎng)執行的全流程作業(yè)體系。

2.1  系統架構設計

構建由“感知層、平臺層、應用層”組成的技術(shù)架構體系（圖 1），形成完整應急指揮數據閉環(huán)。

圖 1 一體化感知指揮體系示意圖 

感知層：以搭載高清光學(xué)、熱成像、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量定位（RTK）及氣體檢測等功能的無(wú)人機為核心，采集高分辨率正射影像、傾斜攝影數據、實(shí)時(shí)視頻流及環(huán)境可燃氣體濃度參數。

平臺層：以地理信息平臺為核心，集成了實(shí)時(shí)通信、空間數據融合與精準坐標定位能力的核心樞紐，能夠對多源地理信息進(jìn)行統一管理、分析與共享。該平臺的核心能力在于能夠快速處理無(wú)人機回傳的影像數據，實(shí)現實(shí)景二維、三維模型的在線(xiàn)實(shí)時(shí)構建，將物理現場(chǎng)精準映射為動(dòng)態(tài)更新的“電子沙盤(pán)”。在此基礎上，指揮人員可依托平臺地圖，對任務(wù)區域、關(guān)鍵點(diǎn)位和行動(dòng)路線(xiàn)進(jìn)行可視化標注并一鍵分發(fā)至各應急小組的移動(dòng)終端；現場(chǎng)人員可通過(guò)終端實(shí)時(shí)接收指令、上報排查進(jìn)展、標注現場(chǎng)情況并回傳多媒體信息。通過(guò)“一張圖”實(shí)現指揮意圖與現場(chǎng)態(tài)勢的雙向同步與無(wú)縫交互，構建了信息實(shí)時(shí)匯聚、指令精準下達、行動(dòng)透明可控的高效協(xié)同機制。

應用層：含指揮中心大屏系統、指揮員平板電腦及現場(chǎng)小組智能手機終端，作為交互界面，接收可視化信息，執行指令下發(fā)與信息上報。

2.2  實(shí)時(shí)實(shí)景建模與態(tài)勢構建

在應急處置初期，當事故點(diǎn)確認后，無(wú)人機按預設航線(xiàn)飛抵事故點(diǎn)，通過(guò)無(wú)人機操作終端或地理信息平臺劃定需掌握的地理區域后，自動(dòng)規劃航線(xiàn)，執行事故點(diǎn)預設區域航測，影像數據經(jīng)網(wǎng)絡(luò )回傳至地理信息平臺云端，15 min～20 min內即可生成泄漏點(diǎn)周邊 1 平方公里高精度實(shí)景模型，提供厘米級精度、帶精確高程信息的模型場(chǎng)景，指揮員可在模型上進(jìn)行距離、面積、土方量的精準量測，從而精準評估泄漏影響范圍、科學(xué)規劃救援通道、預選最佳處置點(diǎn)位，推動(dòng)指揮決策從“經(jīng)驗主導”邁向“數據驅動(dòng)”。將傳統模式下需數小時(shí)的人工探查工作壓縮至分鐘級，為應急響應贏(yíng)得寶貴的戰略決策窗口（圖 2）[1]。

圖 2 在線(xiàn)實(shí)時(shí)建模 

2.3  一張圖協(xié)同指揮機制    

應急處置中，在獲得現場(chǎng)高精度實(shí)景模型后，指揮部可直接在地理信息平臺高精度地圖上進(jìn)行在線(xiàn)標繪，如使用藍色標線(xiàn)劃定疏散區，用特定紅色箭頭標注警戒路口等。這些要素化的任務(wù)通過(guò)平臺“一鍵分發(fā)”至對應小組的手機終端。對應小組接收任務(wù)后，可即時(shí)點(diǎn)擊“確認”，并可在同一張圖上實(shí)時(shí)顯示自己的位置，上傳處置進(jìn)展照片或簡(jiǎn)短文字說(shuō)明（圖 3）。

圖 3 平臺動(dòng)態(tài)指揮與標注 

通過(guò)地理信息平臺一張圖協(xié)同指揮，所有指令空間位置明確，要求具體，徹底杜絕了口頭描述的模糊性與歧義。所有小組均在“同一張圖”上作業(yè)，彼此的任務(wù)范圍、實(shí)時(shí)位置、工作進(jìn)度一目了然，有效打破了“信息孤島”。減少了傳統的中間傳達環(huán)節，指令直達執行者，反饋直報指揮層，形成了“指揮—執行—反饋”的有效閉環(huán)，杜絕了多頭指揮現象。

2.4  智能巡飛實(shí)現動(dòng)態(tài)監控

智能巡飛體系是應急現場(chǎng)信息獲取能力的關(guān)鍵補充。依托地理信息平臺，指揮中心或操作員可預先規劃多架無(wú)人機的自動(dòng)化巡飛航線(xiàn)，并設定關(guān)鍵位置的懸停點(diǎn)與鏡頭參數。如分別部署航線(xiàn)持續監控泄漏核心區、追蹤河流污染帶擴散態(tài)勢、巡查主要救援通道保障通行安全等（圖 4）。

圖 4 無(wú)人機實(shí)時(shí)直播 

多架無(wú)人機依據預設程序自動(dòng)執行巡飛與直播任務(wù)，將視頻實(shí)時(shí)回傳至指揮大屏，指揮人員能夠全面掌握人員分布、作業(yè)進(jìn)度與風(fēng)險演變，從而更準確地預判事態(tài)趨勢，實(shí)施資源調配與戰術(shù)部署。一旦發(fā)現異常情況，指揮中心可借助無(wú)人機視角迅速識別，并通過(guò)平臺快速調度相關(guān)小組進(jìn)行協(xié)同處置，極大提升了整體作業(yè)效率與現場(chǎng)安全性。

3  應用成效分析

經(jīng)過(guò)多次實(shí)戰演練驗證，基于無(wú)人機與地理信息平臺的協(xié)同應急模式在多個(gè)維度展現出顯著(zhù)成效。在響應效率方面，新模式將初期態(tài)勢構建時(shí)間從傳統模式下超過(guò)90 min縮短至18 min，效率提升約80%；指令傳達與確認實(shí)現實(shí)時(shí)交互，耗時(shí)從原先每指令5 min～10 min降至即時(shí)水平；指揮部關(guān)鍵決策周期平均縮短40%；各小組間協(xié)同效率明顯提高，任務(wù)并行推進(jìn)能力增強。

該模式同時(shí)推動(dòng)了應急指揮體系的系統性升級。指揮決策由依賴(lài)個(gè)人經(jīng)驗轉向基于數據可視化的科學(xué)研判，形成了“發(fā)現—感知—決策—執行—反饋”的快速精準閉環(huán)，提升了整體響應的敏捷性與可靠性。

4  結語(yǔ)

本研究驗證了地理信息平臺與無(wú)人機空地協(xié)同管道應急管理新模式的可行性與有效性，該模式不僅是技術(shù)裝備疊加，更是對傳統應急管理理念與流程的系統性重構，通過(guò)數字孿生映射現場(chǎng)、指揮調度，實(shí)現復雜局面精準掌控。

未來(lái)，通過(guò)將不同類(lèi)型事故（如河流、山區、站場(chǎng)泄漏）的處置流程、資源配置、無(wú)人機航線(xiàn)和平臺符號庫等要素封裝為標準化模塊，形成可快速調用、靈活組合的“應急應用包”。打造信息化時(shí)代的新型應急處置卡，顯著(zhù)提升應急響應的規范化水平和啟動(dòng)效率。

參考文獻：

[1]齊健龍，徐蔥蔥，劉少柱，等.無(wú)人機在油氣管道應急場(chǎng)景中的應用[J].天然氣與石油，2021，39(3)：130-134.

作者簡(jiǎn)介：謝文，1986年生，本科，高級工程師，安全管理崗，2010年畢業(yè)于湘潭大學(xué)過(guò)程裝備與控制工程，現主要從事長(cháng)輸油氣管道安全管理工作。聯(lián)系方式：15367903577，914753442@qq.com。