油气田应急通信系统深化应用探讨

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摘要：随着西南油气田全面推进数字化油气田的建设，提升通信信息系统与生产经营的深度融合，对自身的生产和安全管理及通信保障也提出了更高的要求。西南油气田地处四川盆地，具有产业链复杂，危险源分布广，部分地区交通不便等特点。本文介绍了西南油气田应急通信系统和各种应急通信技术，阐述了应急通信技术在保障西南油气田生产作业以及突发事件处置过程的重要作用。结合公司实际，展望多种应急通信技术在西南油气田应急通信保障过程的深度融合。应急通信技术的集成应用，对于提高应急管理水平，形成高效的应急响应机制和应急处置能力，最大限度减少突发事件带来的损失和负面影响具有重要意义。

关键词：应急通信；应急管理系统；视频编码技术；车载应急通信系统；现场无线接入技术

一、西南油气田应急通信系统现状

西南油气田应急通信系统功能定位于突发事件发生时实现应急指挥中心和事件现场之间的互联互通，满足指挥中心对现场情况的了解和掌握，实现应急指令的快速传达。当出现突发事件的时候，相关人员能够及时组建网络，保障通信畅通，监控数据传输质量，实现应急指挥的目的。根据石油行业突发事件突发性、紧急性、随机性的特点，应急通信系统应具备相应的安全性、灵活性、不确定性、紧急性、随机性的特征。为了确保通信效率和信息传送的及时性、可靠性和准确性，应急通信系统由多种通信链路作为支撑，整合了多个相关的信息化系统，可以为西南油气田发生的突发事件提供高效的保障。系统以西南油气田公司应急管理系统为应用核心，结合现场卫星通信车、应急指挥车、车载单兵、便携式移动多媒体通信终端等设施设备，和数据存储管理等功能，为指挥中心提供信息支持和决策支撑，同时也为应急现场提供直观的专家意见和领导决策。总体架构如图1所示。

二、应急通信技术集成应用

（一）应急管理系统。系统的软件硬件核心是利用高速的数据链路和先进的编码技术，将事故现场的实际情况实时快速地推送到应急指挥大厅，建立现场人员和应急指挥大厅的音视频通道，方便应急指挥大厅命令的下达和现场的进程反馈。本机制能实现音视频互传、移动办公、信息、应急相关系统集成、与分公司工业监控视频对接、与集团公司E2应急管理平台对接等功能，形成具有西南油气田特色的移动化、多媒体化应急管理解决方案，具备以下特点：能与分公司视频会议通过背靠背技术模式实现音视频交互、与工业视频监控平台实现对接；与分公司应急相关信息子系统对接，且与平台本身其他功能应用及平台整体管理不冲突。突发事件现场、应急指挥车、双向语音系统、应急通讯车音视频信号能通过4G网络或卫星网络回传到应急指挥大厅大屏和电脑终端，达到1080P高清画质显示。在3G环境下，可以实现在移动定制终端、手机、电脑进行流畅的D1/CIF视频播放。该系统整合了多媒体信息、视频会议、视频监控、即时通信、触控屏指挥调度终端、车载视频、3G单兵、3G手机端、IP指挥调度电话（VOIP）等功能组件，可实现在电脑、大屏上实时快速调用。（二）视频编码技术。为保障在应急场景下的传输效率，满足应急指挥中心对现场图像的业务需求，需要具备极强的系统编解码能力，以及对多种通信链路的适应能力，尤其是基于偏远山区或丘陵地区，有线网络难以覆盖的时候，必须考虑移动运营商提供的通信链路做支撑时，不稳定的网络需要回传连续清晰的视频画面等极端情况。所以应急通信系统视频编解码平台使用了最新的H.265HEVC（HighEfficiencyVideoCoding，高效率视频编码）视频压缩标准。H.265HEVC对比H.264，显著的优势是具备更高的压缩比，极大降低了音视频流所需的带宽和储存传输的成本。H.265相比H.264，优化了编码方案，具有更灵活的编码单元。在PSNR相同的前提下，应用1080P模式，H.265比H.264减少使用了36%的数据量，并且在影像质量不下降的情况下，能够进一步节省带宽至50%。适用于无线移动低带宽（25K到256K）环境下的实时编解码。该技术是实现低码率下编码器的特殊编码模型，简化编码器计算方式、在不降低性能的同时，极大提升了编码器的压缩性能，相比H.264协议，将低码率下的失真性能及无线网络的通过性能大幅度提高。相比国际通用H.264，HEVC技术传输同等视频质量所需要带宽要小得多，更适合分公司应急管理过程中利用运营商网络的无线通信模式解决目前突发事故现场信息回传的业务需求，相比H.264技术在数据编解码压缩技术具有较高的优越性。（三）车载应急通信系统。应急通信指挥必须依托对突发事件现场指令的实时反馈。先进的应急通信技术中，极其重要的一点是将通信链路、指挥设备、应急物资等快速部署延伸到应急处置现场，与指挥中心快速形成信息回路。西南油气田公司已配备较为完善的车载应急通信系统，包括卫星通信系统、综合接入系统、无线图传系统、无线集群系统、视频采集、存贮系统、视频显示、切换系统、高清视频会议系统和配电系统。能担负突发事件现场与指挥中心之间的链路保障，并具备近距离的视频采集传输功能。（四）现场无线接入技术现场配置微波技术实现与通信车进行连接，并回传图像到车内，再由通信车经卫星回传到应急指挥中心。应急通信车通过车载摄像机能确保在车辆可视范围内的场景画面通过卫星链路清晰回传到指挥中心。

三、西南油气田应急通信技术应用思考

西南油气田生产场站分布广、地形复杂，部分场站分布在交通和通信不便利的山区，这些情况对应急指挥带来了较大的困难。应急通信车到达事故突发地点需要一定的时间，同时其配备的单兵与应急通信车之间传输距离为1到2公里视距。根据2011年至今分公司应急演练及应急抢险经验，演练地点或突发事件地点一般都远离城镇，交通情况不佳，有线网络无法覆盖。因此，应急指挥车、应急通信车通常只能行驶到距离处置地点2公里以外，难以近距离拍摄现场视频，回传应急场景。另外在现场处置的过程中，单纯依靠应急管理系统所配置的便携式移动多媒体通信终端进行信息传递也存在较为明显的弊端。首先便携式移动多媒体通信终端进的工作原理基本主要是依靠移动运营商所提供的4G/3G网络，或者内网通过无线WIFI进行接驳。但事发地点具有很大的随机性，往往远离城镇，处于崇山峻岭之间，运营商基站信号无法正常覆盖，或信号微弱，西南油气田通信光纤更是无法覆盖到以上作业地点。综上应急通信车和应急管理系统所配置的便携式移动多媒体通信终端各有弊端，均无法完全满足在突发事件发生时候的现场多媒体通信，音视频回传要求。但考虑到两个系统各自的优点，比如应急车辆机动性强、通信手段多；便携式移动多媒体通信终端体积小适合应急人员手提肩扛、电池持续时间长，能深入到现场进行场景直播。因此，有必要考虑如何依靠应急指挥车辆配合应急管理系统联合工作，各自发挥距离、网络接入、设备体积方面的优势，解决应急处置现场通信的最后一公里难题。结合西南油气田突发事件处置的业务需求和实践经验，根据应急通信车和移动多媒体通信终端的应用特点，突发事故处置流程将实际应急响应过程划分为以下三个阶段：第一阶段：突发事故信息接报开始至应急通信车到达事故现场为第一阶段，除常规通信手段外，该阶段采用便携式移动多媒体通信终端搭建最初应急抢险音视频及现场监测数据传输通道。分公司应急指挥中心快速调用相关分公司信息系统获取当前数据，如GPS坐标、附近可调度车辆、生产运行相关数据等作为参考。第二阶段：应急通信车到达事故现场实施现场指挥并回传应急相关数据到指挥中心为第二阶段，本阶段依据通信车实际能够到达的位置与事故现场通信状况，确定应急信道选择。如应急通信车配备的单兵系统可将事故现场信号回传至应急通信车，则便携式信息采集终端的应用转换为备用方式；如果由于现场交通状况复杂，通信应急车由于天气或路况等原因无法深入事故现场，无法接受其单兵系统回传信息，这种情况仍然选择第一阶段的便携式移动多媒体通信终端为现场检测数据传输通道。第三阶段：其他相关应急资源到达事故现场后为第三阶段，该阶段根据现场实际情况调用相关应急预案进行指挥。结合实际情况考虑极端条件下的通讯方式，优先考虑回传视频和音频的连续性，适当降低画面分辨率，确保第一时间能回传连续、较为清晰的视频流作为现场指挥的第一手参考资料。

四、西南油气田应急通信技术展望

根据应急管理系统的发展方向，在油气生产中，应急通信系统的重要性日益突显。应急通信模式将逐渐向多平台互通融合，充分利用已有的不同通讯模式整合实施，达到更高更快的指挥处置能力。（1）统一通信，立体指挥：利用光通信技术和无线传输技术，将视频互传、视频会议、GIS调度、语音调度、监控组件、数字广播、多媒体信息推送功能融为一体，促进应急指挥向更加简单高效的方向发展。（2）广域覆盖高效协同：把集群通讯、传统固话、移动电话和3G/4G智能终端进行优化整合，充分利用现有的成熟通信技术实现高效指挥的目标。（3）移动视频指挥：将指挥中心、应急现场、以及其他应急管理机构等多方用户的视频信息实时调配、存储、转发，真正实现全音视频数据的融合调度，使指挥中心或移动指挥人员能够身临其境。（4）GIS资源动态管控：展示应急事件中相关车辆和人员位置、系统设备、移动轨迹等资源的信息，实现基于位置的动态圈选建组，构造音视频和群信息的通道，在大屏、电脑、移动可视终端等系统上实现所见即所得的可视化调度。（5）交互式应急指挥：支持多平台、多系统的无缝对接，实现数据的交互化、移动化和实时化，整合统计分析数据、应急预案、知识库共享、业务查询、值班管理表单、任务派发、执行状态、进程管控、数据备份等多资源，达到核心业务的智能调度。综上所述，应急通信技术的发展，将极大地提升西南油气田公司的应急管理水平。以增强应急通信效率和能力为目标，进一步提升应急管理水平，在油气安全生产中具有重要的意义。

参考文献

[1]牛炳乾,邸小彪.卫星应急通信在油气领域的重大应用[J].卫星与网络,2013(03):48-54.

[2]王培,顾伟峰,张素欣.应急通信的关键技术以及在石油通信专网中的应用分析[J].中国管理信息化,2014,17(16):57-58.

[3]钱锋.浅析石油石化行业各种主流无线通信技术特点[J].当代化工研究,2016(08):147-148.

作者:黄骞 郭菁 万春晓 秦继刚 徐黎 单位:西南油气田通信与信息技术中心