油氣田應(yīng)急通信系統(tǒng)深化應(yīng)用探討

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摘要：隨著西南油氣田全面推進(jìn)數(shù)字化油氣田的建設(shè)，提升通信信息系統(tǒng)與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的深度融合，對(duì)自身的生產(chǎn)和安全管理及通信保障也提出了更高的要求。西南油氣田地處四川盆地，具有產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜，危險(xiǎn)源分布廣，部分地區(qū)交通不便等特點(diǎn)。本文介紹了西南油氣田應(yīng)急通信系統(tǒng)和各種應(yīng)急通信技術(shù)，闡述了應(yīng)急通信技術(shù)在保障西南油氣田生產(chǎn)作業(yè)以及突發(fā)事件處置過程的重要作用。結(jié)合公司實(shí)際，展望多種應(yīng)急通信技術(shù)在西南油氣田應(yīng)急通信保障過程的深度融合。應(yīng)急通信技術(shù)的集成應(yīng)用，對(duì)于提高應(yīng)急管理水平，形成高效的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制和應(yīng)急處置能力，最大限度減少突發(fā)事件帶來(lái)的損失和負(fù)面影響具有重要意義。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急通信；應(yīng)急管理系統(tǒng)；視頻編碼技術(shù)；車載應(yīng)急通信系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線接入技術(shù)

一、西南油氣田應(yīng)急通信系統(tǒng)現(xiàn)狀

西南油氣田應(yīng)急通信系統(tǒng)功能定位于突發(fā)事件發(fā)生時(shí)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮中心和事件現(xiàn)場(chǎng)之間的互聯(lián)互通，滿足指揮中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的了解和掌握，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指令的快速傳達(dá)。當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事件的時(shí)候，相關(guān)人員能夠及時(shí)組建網(wǎng)絡(luò)，保障通信暢通，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮的目的。根據(jù)石油行業(yè)突發(fā)事件突發(fā)性、緊急性、隨機(jī)性的特點(diǎn)，應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)具備相應(yīng)的安全性、靈活性、不確定性、緊急性、隨機(jī)性的特征。為了確保通信效率和信息傳送的及時(shí)性、可靠性和準(zhǔn)確性，應(yīng)急通信系統(tǒng)由多種通信鏈路作為支撐，整合了多個(gè)相關(guān)的信息化系統(tǒng)，可以為西南油氣田發(fā)生的突發(fā)事件提供高效的保障。系統(tǒng)以西南油氣田公司應(yīng)急管理系統(tǒng)為應(yīng)用核心，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)星通信車、應(yīng)急指揮車、車載單兵、便攜式移動(dòng)多媒體通信終端等設(shè)施設(shè)備，和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理等功能，為指揮中心提供信息支持和決策支撐，同時(shí)也為應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)提供直觀的專家意見和領(lǐng)導(dǎo)決策。總體架構(gòu)如圖1所示。

二、應(yīng)急通信技術(shù)集成應(yīng)用

（一）應(yīng)急管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的軟件硬件核心是利用高速的數(shù)據(jù)鏈路和先進(jìn)的編碼技術(shù)，將事故現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況實(shí)時(shí)快速地推送到應(yīng)急指揮大廳，建立現(xiàn)場(chǎng)人員和應(yīng)急指揮大廳的音視頻通道，方便應(yīng)急指揮大廳命令的下達(dá)和現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)程反饋。本機(jī)制能實(shí)現(xiàn)音視頻互傳、移動(dòng)辦公、信息、應(yīng)急相關(guān)系統(tǒng)集成、與分公司工業(yè)監(jiān)控視頻對(duì)接、與集團(tuán)公司E2應(yīng)急管理平臺(tái)對(duì)接等功能，形成具有西南油氣田特色的移動(dòng)化、多媒體化應(yīng)急管理解決方案，具備以下特點(diǎn)：能與分公司視頻會(huì)議通過背靠背技術(shù)模式實(shí)現(xiàn)音視頻交互、與工業(yè)視頻監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接；與分公司應(yīng)急相關(guān)信息子系統(tǒng)對(duì)接，且與平臺(tái)本身其他功能應(yīng)用及平臺(tái)整體管理不沖突。突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)、應(yīng)急指揮車、雙向語(yǔ)音系統(tǒng)、應(yīng)急通訊車音視頻信號(hào)能通過4G網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)回傳到應(yīng)急指揮大廳大屏和電腦終端，達(dá)到1080P高清畫質(zhì)顯示。在3G環(huán)境下，可以實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)定制終端、手機(jī)、電腦進(jìn)行流暢的D1/CIF視頻播放。該系統(tǒng)整合了多媒體信息、視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控、即時(shí)通信、觸控屏指揮調(diào)度終端、車載視頻、3G單兵、3G手機(jī)端、IP指揮調(diào)度電話（VOIP）等功能組件，可實(shí)現(xiàn)在電腦、大屏上實(shí)時(shí)快速調(diào)用。（二）視頻編碼技術(shù)。為保障在應(yīng)急場(chǎng)景下的傳輸效率，滿足應(yīng)急指揮中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圖像的業(yè)務(wù)需求，需要具備極強(qiáng)的系統(tǒng)編解碼能力，以及對(duì)多種通信鏈路的適應(yīng)能力，尤其是基于偏遠(yuǎn)山區(qū)或丘陵地區(qū)，有線網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋的時(shí)候，必須考慮移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供的通信鏈路做支撐時(shí)，不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)需要回傳連續(xù)清晰的視頻畫面等極端情況。所以應(yīng)急通信系統(tǒng)視頻編解碼平臺(tái)使用了最新的H.265HEVC（HighEfficiencyVideoCoding，高效率視頻編碼）視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。H.265HEVC對(duì)比H.264，顯著的優(yōu)勢(shì)是具備更高的壓縮比，極大降低了音視頻流所需的帶寬和儲(chǔ)存?zhèn)鬏數(shù)某杀尽.265相比H.264，優(yōu)化了編碼方案，具有更靈活的編碼單元。在PSNR相同的前提下，應(yīng)用1080P模式，H.265比H.264減少使用了36%的數(shù)據(jù)量，并且在影像質(zhì)量不下降的情況下，能夠進(jìn)一步節(jié)省帶寬至50%。適用于無(wú)線移動(dòng)低帶寬（25K到256K）環(huán)境下的實(shí)時(shí)編解碼。該技術(shù)是實(shí)現(xiàn)低碼率下編碼器的特殊編碼模型，簡(jiǎn)化編碼器計(jì)算方式、在不降低性能的同時(shí)，極大提升了編碼器的壓縮性能，相比H.264協(xié)議，將低碼率下的失真性能及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的通過性能大幅度提高。相比國(guó)際通用H.264，HEVC技術(shù)傳輸同等視頻質(zhì)量所需要帶寬要小得多，更適合分公司應(yīng)急管理過程中利用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信模式解決目前突發(fā)事故現(xiàn)場(chǎng)信息回傳的業(yè)務(wù)需求，相比H.264技術(shù)在數(shù)據(jù)編解碼壓縮技術(shù)具有較高的優(yōu)越性。（三）車載應(yīng)急通信系統(tǒng)。應(yīng)急通信指揮必須依托對(duì)突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)指令的實(shí)時(shí)反饋。先進(jìn)的應(yīng)急通信技術(shù)中，極其重要的一點(diǎn)是將通信鏈路、指揮設(shè)備、應(yīng)急物資等快速部署延伸到應(yīng)急處置現(xiàn)場(chǎng)，與指揮中心快速形成信息回路。西南油氣田公司已配備較為完善的車載應(yīng)急通信系統(tǒng)，包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)、綜合接入系統(tǒng)、無(wú)線圖傳系統(tǒng)、無(wú)線集群系統(tǒng)、視頻采集、存貯系統(tǒng)、視頻顯示、切換系統(tǒng)、高清視頻會(huì)議系統(tǒng)和配電系統(tǒng)。能擔(dān)負(fù)突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)與指揮中心之間的鏈路保障，并具備近距離的視頻采集傳輸功能。（四）現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線接入技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)配置微波技術(shù)實(shí)現(xiàn)與通信車進(jìn)行連接，并回傳圖像到車內(nèi)，再由通信車經(jīng)衛(wèi)星回傳到應(yīng)急指揮中心。應(yīng)急通信車通過車載攝像機(jī)能確保在車輛可視范圍內(nèi)的場(chǎng)景畫面通過衛(wèi)星鏈路清晰回傳到指揮中心。

三、西南油氣田應(yīng)急通信技術(shù)應(yīng)用思考

西南油氣田生產(chǎn)場(chǎng)站分布廣、地形復(fù)雜，部分場(chǎng)站分布在交通和通信不便利的山區(qū)，這些情況對(duì)應(yīng)急指揮帶來(lái)了較大的困難。應(yīng)急通信車到達(dá)事故突發(fā)地點(diǎn)需要一定的時(shí)間，同時(shí)其配備的單兵與應(yīng)急通信車之間傳輸距離為1到2公里視距。根據(jù)2011年至今分公司應(yīng)急演練及應(yīng)急搶險(xiǎn)經(jīng)驗(yàn)，演練地點(diǎn)或突發(fā)事件地點(diǎn)一般都遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，交通情況不佳，有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法覆蓋。因此，應(yīng)急指揮車、應(yīng)急通信車通常只能行駛到距離處置地點(diǎn)2公里以外，難以近距離拍攝現(xiàn)場(chǎng)視頻，回傳應(yīng)急場(chǎng)景。另外在現(xiàn)場(chǎng)處置的過程中，單純依靠應(yīng)急管理系統(tǒng)所配置的便攜式移動(dòng)多媒體通信終端進(jìn)行信息傳遞也存在較為明顯的弊端。首先便攜式移動(dòng)多媒體通信終端進(jìn)的工作原理基本主要是依靠移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商所提供的4G/3G網(wǎng)絡(luò)，或者內(nèi)網(wǎng)通過無(wú)線WIFI進(jìn)行接駁。但事發(fā)地點(diǎn)具有很大的隨機(jī)性，往往遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，處于崇山峻嶺之間，運(yùn)營(yíng)商基站信號(hào)無(wú)法正常覆蓋，或信號(hào)微弱，西南油氣田通信光纖更是無(wú)法覆蓋到以上作業(yè)地點(diǎn)。綜上應(yīng)急通信車和應(yīng)急管理系統(tǒng)所配置的便攜式移動(dòng)多媒體通信終端各有弊端，均無(wú)法完全滿足在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)候的現(xiàn)場(chǎng)多媒體通信，音視頻回傳要求。但考慮到兩個(gè)系統(tǒng)各自的優(yōu)點(diǎn)，比如應(yīng)急車輛機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、通信手段多；便攜式移動(dòng)多媒體通信終端體積小適合應(yīng)急人員手提肩扛、電池持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，能深入到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行場(chǎng)景直播。因此，有必要考慮如何依靠應(yīng)急指揮車輛配合應(yīng)急管理系統(tǒng)聯(lián)合工作，各自發(fā)揮距離、網(wǎng)絡(luò)接入、設(shè)備體積方面的優(yōu)勢(shì)，解決應(yīng)急處置現(xiàn)場(chǎng)通信的最后一公里難題。結(jié)合西南油氣田突發(fā)事件處置的業(yè)務(wù)需求和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)應(yīng)急通信車和移動(dòng)多媒體通信終端的應(yīng)用特點(diǎn)，突發(fā)事故處置流程將實(shí)際應(yīng)急響應(yīng)過程劃分為以下三個(gè)階段：第一階段：突發(fā)事故信息接報(bào)開始至應(yīng)急通信車到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)為第一階段，除常規(guī)通信手段外，該階段采用便攜式移動(dòng)多媒體通信終端搭建最初應(yīng)急搶險(xiǎn)音視頻及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸通道。分公司應(yīng)急指揮中心快速調(diào)用相關(guān)分公司信息系統(tǒng)獲取當(dāng)前數(shù)據(jù)，如GPS坐標(biāo)、附近可調(diào)度車輛、生產(chǎn)運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)等作為參考。第二階段：應(yīng)急通信車到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)指揮并回傳應(yīng)急相關(guān)數(shù)據(jù)到指揮中心為第二階段，本階段依據(jù)通信車實(shí)際能夠到達(dá)的位置與事故現(xiàn)場(chǎng)通信狀況，確定應(yīng)急信道選擇。如應(yīng)急通信車配備的單兵系統(tǒng)可將事故現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)回傳至應(yīng)急通信車，則便攜式信息采集終端的應(yīng)用轉(zhuǎn)換為備用方式；如果由于現(xiàn)場(chǎng)交通狀況復(fù)雜，通信應(yīng)急車由于天氣或路況等原因無(wú)法深入事故現(xiàn)場(chǎng)，無(wú)法接受其單兵系統(tǒng)回傳信息，這種情況仍然選擇第一階段的便攜式移動(dòng)多媒體通信終端為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸通道。第三階段：其他相關(guān)應(yīng)急資源到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)后為第三階段，該階段根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)用相關(guān)應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行指揮。結(jié)合實(shí)際情況考慮極端條件下的通訊方式，優(yōu)先考慮回傳視頻和音頻的連續(xù)性，適當(dāng)降低畫面分辨率，確保第一時(shí)間能回傳連續(xù)、較為清晰的視頻流作為現(xiàn)場(chǎng)指揮的第一手參考資料。

四、西南油氣田應(yīng)急通信技術(shù)展望

根據(jù)應(yīng)急管理系統(tǒng)的發(fā)展方向，在油氣生產(chǎn)中，應(yīng)急通信系統(tǒng)的重要性日益突顯。應(yīng)急通信模式將逐漸向多平臺(tái)互通融合，充分利用已有的不同通訊模式整合實(shí)施，達(dá)到更高更快的指揮處置能力。（1）統(tǒng)一通信，立體指揮：利用光通信技術(shù)和無(wú)線傳輸技術(shù)，將視頻互傳、視頻會(huì)議、GIS調(diào)度、語(yǔ)音調(diào)度、監(jiān)控組件、數(shù)字廣播、多媒體信息推送功能融為一體，促進(jìn)應(yīng)急指揮向更加簡(jiǎn)單高效的方向發(fā)展。（2）廣域覆蓋高效協(xié)同：把集群通訊、傳統(tǒng)固話、移動(dòng)電話和3G/4G智能終端進(jìn)行優(yōu)化整合，充分利用現(xiàn)有的成熟通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效指揮的目標(biāo)。（3）移動(dòng)視頻指揮：將指揮中心、應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)、以及其他應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)等多方用戶的視頻信息實(shí)時(shí)調(diào)配、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)，真正實(shí)現(xiàn)全音視頻數(shù)據(jù)的融合調(diào)度，使指揮中心或移動(dòng)指揮人員能夠身臨其境。（4）GIS資源動(dòng)態(tài)管控：展示應(yīng)急事件中相關(guān)車輛和人員位置、系統(tǒng)設(shè)備、移動(dòng)軌跡等資源的信息，實(shí)現(xiàn)基于位置的動(dòng)態(tài)圈選建組，構(gòu)造音視頻和群信息的通道，在大屏、電腦、移動(dòng)可視終端等系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)所見即所得的可視化調(diào)度。（5）交互式應(yīng)急指揮：支持多平臺(tái)、多系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互化、移動(dòng)化和實(shí)時(shí)化，整合統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)、應(yīng)急預(yù)案、知識(shí)庫(kù)共享、業(yè)務(wù)查詢、值班管理表單、任務(wù)派發(fā)、執(zhí)行狀態(tài)、進(jìn)程管控、數(shù)據(jù)備份等多資源，達(dá)到核心業(yè)務(wù)的智能調(diào)度。綜上所述，應(yīng)急通信技術(shù)的發(fā)展，將極大地提升西南油氣田公司的應(yīng)急管理水平。以增強(qiáng)應(yīng)急通信效率和能力為目標(biāo)，進(jìn)一步提升應(yīng)急管理水平，在油氣安全生產(chǎn)中具有重要的意義。

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作者:黃騫 郭菁 萬(wàn)春曉 秦繼剛 徐黎 單位:西南油氣田通信與信息技術(shù)中心