油氣田應急通信系統(tǒng)深化應用探討

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摘要：隨著西南油氣田全面推進數(shù)字化油氣田的建設，提升通信信息系統(tǒng)與生產經營的深度融合，對自身的生產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，具有產業(yè)鏈復雜，危險源分布廣，部分地區(qū)交通不便等特點。本文介紹了西南油氣田應急通信系統(tǒng)和各種應急通信技術，闡述了應急通信技術在保障西南油氣田生產作業(yè)以及突發(fā)事件處置過程的重要作用。結合公司實際，展望多種應急通信技術在西南油氣田應急通信保障過程的深度融合。應急通信技術的集成應用，對于提高應急管理水平，形成高效的應急響應機制和應急處置能力，最大限度減少突發(fā)事件帶來的損失和負面影響具有重要意義。

關鍵詞：應急通信；應急管理系統(tǒng)；視頻編碼技術；車載應急通信系統(tǒng)；現(xiàn)場無線接入技術

一、西南油氣田應急通信系統(tǒng)現(xiàn)狀

西南油氣田應急通信系統(tǒng)功能定位于突發(fā)事件發(fā)生時實現(xiàn)應急指揮中心和事件現(xiàn)場之間的互聯(lián)互通，滿足指揮中心對現(xiàn)場情況的了解和掌握，實現(xiàn)應急指令的快速傳達。當出現(xiàn)突發(fā)事件的時候，相關人員能夠及時組建網絡，保障通信暢通，監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸質量，實現(xiàn)應急指揮的目的。根據(jù)石油行業(yè)突發(fā)事件突發(fā)性、緊急性、隨機性的特點，應急通信系統(tǒng)應具備相應的安全性、靈活性、不確定性、緊急性、隨機性的特征。為了確保通信效率和信息傳送的及時性、可靠性和準確性，應急通信系統(tǒng)由多種通信鏈路作為支撐，整合了多個相關的信息化系統(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急管理系統(tǒng)為應用核心，結合現(xiàn)場衛(wèi)星通信車、應急指揮車、車載單兵、便攜式移動多媒體通信終端等設施設備，和數(shù)據(jù)存儲管理等功能，為指揮中心提供信息支持和決策支撐，同時也為應急現(xiàn)場提供直觀的專家意見和領導決策?？傮w架構如圖1所示。

二、應急通信技術集成應用

（一）應急管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的軟件硬件核心是利用高速的數(shù)據(jù)鏈路和先進的編碼技術，將事故現(xiàn)場的實際情況實時快速地推送到應急指揮大廳，建立現(xiàn)場人員和應急指揮大廳的音視頻通道，方便應急指揮大廳命令的下達和現(xiàn)場的進程反饋。本機制能實現(xiàn)音視頻互傳、移動辦公、信息、應急相關系統(tǒng)集成、與分公司工業(yè)監(jiān)控視頻對接、與集團公司E2應急管理平臺對接等功能，形成具有西南油氣田特色的移動化、多媒體化應急管理解決方案，具備以下特點：能與分公司視頻會議通過背靠背技術模式實現(xiàn)音視頻交互、與工業(yè)視頻監(jiān)控平臺實現(xiàn)對接；與分公司應急相關信息子系統(tǒng)對接，且與平臺本身其他功能應用及平臺整體管理不沖突。突發(fā)事件現(xiàn)場、應急指揮車、雙向語音系統(tǒng)、應急通訊車音視頻信號能通過4G網絡或衛(wèi)星網絡回傳到應急指揮大廳大屏和電腦終端，達到1080P高清畫質顯示。在3G環(huán)境下，可以實現(xiàn)在移動定制終端、手機、電腦進行流暢的D1/CIF視頻播放。該系統(tǒng)整合了多媒體信息、視頻會議、視頻監(jiān)控、即時通信、觸控屏指揮調度終端、車載視頻、3G單兵、3G手機端、IP指揮調度電話（VOIP）等功能組件，可實現(xiàn)在電腦、大屏上實時快速調用。（二）視頻編碼技術。為保障在應急場景下的傳輸效率，滿足應急指揮中心對現(xiàn)場圖像的業(yè)務需求，需要具備極強的系統(tǒng)編解碼能力，以及對多種通信鏈路的適應能力，尤其是基于偏遠山區(qū)或丘陵地區(qū)，有線網絡難以覆蓋的時候，必須考慮移動運營商提供的通信鏈路做支撐時，不穩(wěn)定的網絡需要回傳連續(xù)清晰的視頻畫面等極端情況。所以應急通信系統(tǒng)視頻編解碼平臺使用了最新的H.265HEVC（HighEfficiencyVideoCoding，高效率視頻編碼）視頻壓縮標準。H.265HEVC對比H.264，顯著的優(yōu)勢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存?zhèn)鬏數(shù)某杀?。H.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，并且在影像質量不下降的情況下，能夠進一步節(jié)省帶寬至50%。適用于無線移動低帶寬（25K到256K）環(huán)境下的實時編解碼。該技術是實現(xiàn)低碼率下編碼器的特殊編碼模型，簡化編碼器計算方式、在不降低性能的同時，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線網絡的通過性能大幅度提高。相比國際通用H.264，HEVC技術傳輸同等視頻質量所需要帶寬要小得多，更適合分公司應急管理過程中利用運營商網絡的無線通信模式解決目前突發(fā)事故現(xiàn)場信息回傳的業(yè)務需求，相比H.264技術在數(shù)據(jù)編解碼壓縮技術具有較高的優(yōu)越性。（三）車載應急通信系統(tǒng)。應急通信指揮必須依托對突發(fā)事件現(xiàn)場指令的實時反饋。先進的應急通信技術中，極其重要的一點是將通信鏈路、指揮設備、應急物資等快速部署延伸到應急處置現(xiàn)場，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急通信系統(tǒng)，包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)、綜合接入系統(tǒng)、無線圖傳系統(tǒng)、無線集群系統(tǒng)、視頻采集、存貯系統(tǒng)、視頻顯示、切換系統(tǒng)、高清視頻會議系統(tǒng)和配電系統(tǒng)。能擔負突發(fā)事件現(xiàn)場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)場無線接入技術現(xiàn)場配置微波技術實現(xiàn)與通信車進行連接，并回傳圖像到車內，再由通信車經衛(wèi)星回傳到應急指揮中心。應急通信車通過車載攝像機能確保在車輛可視范圍內的場景畫面通過衛(wèi)星鏈路清晰回傳到指揮中心。

三、西南油氣田應急通信技術應用思考

西南油氣田生產場站分布廣、地形復雜，部分場站分布在交通和通信不便利的山區(qū)，這些情況對應急指揮帶來了較大的困難。應急通信車到達事故突發(fā)地點需要一定的時間，同時其配備的單兵與應急通信車之間傳輸距離為1到2公里視距。根據(jù)2011年至今分公司應急演練及應急搶險經驗，演練地點或突發(fā)事件地點一般都遠離城鎮(zhèn)，交通情況不佳，有線網絡無法覆蓋。因此，應急指揮車、應急通信車通常只能行駛到距離處置地點2公里以外，難以近距離拍攝現(xiàn)場視頻，回傳應急場景。另外在現(xiàn)場處置的過程中，單純依靠應急管理系統(tǒng)所配置的便攜式移動多媒體通信終端進行信息傳遞也存在較為明顯的弊端。首先便攜式移動多媒體通信終端進的工作原理基本主要是依靠移動運營商所提供的4G/3G網絡，或者內網通過無線WIFI進行接駁。但事發(fā)地點具有很大的隨機性，往往遠離城鎮(zhèn)，處于崇山峻嶺之間，運營商基站信號無法正常覆蓋，或信號微弱，西南油氣田通信光纖更是無法覆蓋到以上作業(yè)地點。綜上應急通信車和應急管理系統(tǒng)所配置的便攜式移動多媒體通信終端各有弊端，均無法完全滿足在突發(fā)事件發(fā)生時候的現(xiàn)場多媒體通信，音視頻回傳要求。但考慮到兩個系統(tǒng)各自的優(yōu)點，比如應急車輛機動性強、通信手段多；便攜式移動多媒體通信終端體積小適合應急人員手提肩扛、電池持續(xù)時間長，能深入到現(xiàn)場進行場景直播。因此，有必要考慮如何依靠應急指揮車輛配合應急管理系統(tǒng)聯(lián)合工作，各自發(fā)揮距離、網絡接入、設備體積方面的優(yōu)勢，解決應急處置現(xiàn)場通信的最后一公里難題。結合西南油氣田突發(fā)事件處置的業(yè)務需求和實踐經驗，根據(jù)應急通信車和移動多媒體通信終端的應用特點，突發(fā)事故處置流程將實際應急響應過程劃分為以下三個階段：第一階段：突發(fā)事故信息接報開始至應急通信車到達事故現(xiàn)場為第一階段，除常規(guī)通信手段外，該階段采用便攜式移動多媒體通信終端搭建最初應急搶險音視頻及現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸通道。分公司應急指揮中心快速調用相關分公司信息系統(tǒng)獲取當前數(shù)據(jù)，如GPS坐標、附近可調度車輛、生產運行相關數(shù)據(jù)等作為參考。第二階段：應急通信車到達事故現(xiàn)場實施現(xiàn)場指揮并回傳應急相關數(shù)據(jù)到指揮中心為第二階段，本階段依據(jù)通信車實際能夠到達的位置與事故現(xiàn)場通信狀況，確定應急信道選擇。如應急通信車配備的單兵系統(tǒng)可將事故現(xiàn)場信號回傳至應急通信車，則便攜式信息采集終端的應用轉換為備用方式；如果由于現(xiàn)場交通狀況復雜，通信應急車由于天氣或路況等原因無法深入事故現(xiàn)場，無法接受其單兵系統(tǒng)回傳信息，這種情況仍然選擇第一階段的便攜式移動多媒體通信終端為現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)傳輸通道。第三階段：其他相關應急資源到達事故現(xiàn)場后為第三階段，該階段根據(jù)現(xiàn)場實際情況調用相關應急預案進行指揮。結合實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，適當降低畫面分辨率，確保第一時間能回傳連續(xù)、較為清晰的視頻流作為現(xiàn)場指揮的第一手參考資料。

四、西南油氣田應急通信技術展望

根據(jù)應急管理系統(tǒng)的發(fā)展方向，在油氣生產中，應急通信系統(tǒng)的重要性日益突顯。應急通信模式將逐漸向多平臺互通融合，充分利用已有的不同通訊模式整合實施，達到更高更快的指揮處置能力。（1）統(tǒng)一通信，立體指揮：利用光通信技術和無線傳輸技術，將視頻互傳、視頻會議、GIS調度、語音調度、監(jiān)控組件、數(shù)字廣播、多媒體信息推送功能融為一體，促進應急指揮向更加簡單高效的方向發(fā)展。（2）廣域覆蓋高效協(xié)同：把集群通訊、傳統(tǒng)固話、移動電話和3G/4G智能終端進行優(yōu)化整合，充分利用現(xiàn)有的成熟通信技術實現(xiàn)高效指揮的目標。（3）移動視頻指揮：將指揮中心、應急現(xiàn)場、以及其他應急管理機構等多方用戶的視頻信息實時調配、存儲、轉發(fā)，真正實現(xiàn)全音視頻數(shù)據(jù)的融合調度，使指揮中心或移動指揮人員能夠身臨其境。（4）GIS資源動態(tài)管控：展示應急事件中相關車輛和人員位置、系統(tǒng)設備、移動軌跡等資源的信息，實現(xiàn)基于位置的動態(tài)圈選建組，構造音視頻和群信息的通道，在大屏、電腦、移動可視終端等系統(tǒng)上實現(xiàn)所見即所得的可視化調度。（5）交互式應急指揮：支持多平臺、多系統(tǒng)的無縫對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互化、移動化和實時化，整合統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)、應急預案、知識庫共享、業(yè)務查詢、值班管理表單、任務派發(fā)、執(zhí)行狀態(tài)、進程管控、數(shù)據(jù)備份等多資源，達到核心業(yè)務的智能調度。綜上所述，應急通信技術的發(fā)展，將極大地提升西南油氣田公司的應急管理水平。以增強應急通信效率和能力為目標，進一步提升應急管理水平，在油氣安全生產中具有重要的意義。

參考文獻

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作者:黃騫 郭菁 萬春曉 秦繼剛 徐黎 單位:西南油氣田通信與信息技術中心