谢文 陈霖 王敏 李诗琴 赵航 王冠

国家管网集团湖南公司

摘要：随着我国能源管网规模持续增长与运行年限累积，第三方施工、地质灾害及材料腐蚀等因素引发的泄漏风险日益突出，对应急处置的时效性、精准性与科学性提出了更高要求。传统依赖人工经验、静态预案与离散通讯的应急模式，在信息感知、指挥协同与决策支持方面存在固有瓶颈，难以满足智慧管网建设的战略需求。本文基于长输油气管道的应急实践，针对现有体系在信息化融合方面的不足，提出并验证了一种以“动态地理信息平台”为数字中枢的应急管理新模式，其可行性和有效性将提升管道应急响应的规范化水平和效率。

关键词：无人机；管道应急管理；地理信息平台；一张图指挥

油气长输管道作为国家能源战略 “核心动脉”，其安全稳定连续运行是保障国民经济与社会发展的基石。但管道途经山地、丘陵、水域、人口密集区等复杂地形，面临第三方施工损坏、地质灾害、腐蚀老化及人为破坏等多重风险，一旦泄漏，不仅造成经济损失与能源供应中断，还可能引发火灾爆炸、环境污染等次生事故，威胁公共安全与生态系统。

传统管道应急管理模式依赖文本预案、个人经验判断，以及电话、对讲机等点对点通信，日益暴露出固有的局限性。本文基于长输油气管道的应急实战化演练，通过实时全景建模快速构建二维、三维实景地图，实现可视化精准指挥、智能巡飞直播获取全局动态视野的核心应用，贯穿于应急响应全流程，实现了对复杂应急场景的可视化、精准化与智能化管理，总结提炼并论证地理信息平台与无人机技术深度融合的现代化管道应急管理新模式。

1  传统应急预案体系局限性分析

随着信息技术的快速迭代，传统应急预案体系支撑能力不足的问题日益凸显。大量演练实战表明，由于没有充分利用信息技术，现有体系在面对应急事件时，暴露出明显的不适应性，主要体现在以下三个方面。

（1）现场感知手段单一，初期态势构建能力弱。泄漏事故发生初期是应急处置的关键窗口期，快速精准地掌握现场整体态势至关重要。但传统模式依赖人工实地探查泄漏点位、规模及地形信息，效率低下且收集信息数据零散，导致指挥部在最佳决策期内仅通过电话、图片、短视频等方式获得模糊、片面的信息描述，难以构建完整的空间态势认知，容易造成应急响应初期资源调度的盲目性，从而错失控制事态的最佳窗口。

（2）指挥协同难度大，易造成信息流无序。现代应急响应需多专业小组并行作业，高效协同需要统一透明的信息流。当前依托电话、聊天群组传递指令与信息的模式存在明显局限，如指令模糊，口头描述任务区域易生歧义；多头指挥，不同岗位向同一小组发令致现场混乱；信息共享不畅，各小组进展报告分散，形成信息孤岛等，易因信息问题引发安全事故。

（3）决策支持手段局限，全局动态掌控不足。当前应急指挥决策面临信息支撑不足的突出问题。在处置过程中，各应急小组的现场排查情况与处置进度主要依赖电话汇报、拍摄图片或短视频等零散方式回传指挥部。一方面，指挥部需从多个渠道被动收集信息，整合难度大、效率低；另一方面，所获信息往往呈现碎片特征，难以全面、客观反映现场整体态势与动态进程。指挥人员难以实时精准掌握人员分布、作业进度、风险变化等关键要素，导致决策过程中常依赖经验推断，从而影响指挥调度的精准性与前瞻性。

2  基于地理信息平台的应急模式探索

遵循数据驱动、可视指挥与高效协同的核心原则，构建以无人机系统为主的感知层，以地理信息平台为智慧中枢与协同枢纽的平台层，以手机、平板电脑等终端为信息显示与指令发布的应用层，系统性重塑从态势感知到指挥决策，再到现场执行的全流程作业体系。

2.1  系统架构设计

构建由“感知层、平台层、应用层”组成的技术架构体系（图 1），形成完整应急指挥数据闭环。

图 1 一体化感知指挥体系示意图 

感知层：以搭载高清光学、热成像、实时动态测量定位（RTK）及气体检测等功能的无人机为核心，采集高分辨率正射影像、倾斜摄影数据、实时视频流及环境可燃气体浓度参数。

平台层：以地理信息平台为核心，集成了实时通信、空间数据融合与精准坐标定位能力的核心枢纽，能够对多源地理信息进行统一管理、分析与共享。该平台的核心能力在于能够快速处理无人机回传的影像数据，实现实景二维、三维模型的在线实时构建，将物理现场精准映射为动态更新的“电子沙盘”。在此基础上，指挥人员可依托平台地图，对任务区域、关键点位和行动路线进行可视化标注并一键分发至各应急小组的移动终端；现场人员可通过终端实时接收指令、上报排查进展、标注现场情况并回传多媒体信息。通过“一张图”实现指挥意图与现场态势的双向同步与无缝交互，构建了信息实时汇聚、指令精准下达、行动透明可控的高效协同机制。

应用层：含指挥中心大屏系统、指挥员平板电脑及现场小组智能手机终端，作为交互界面，接收可视化信息，执行指令下发与信息上报。

2.2  实时实景建模与态势构建

在应急处置初期，当事故点确认后，无人机按预设航线飞抵事故点，通过无人机操作终端或地理信息平台划定需掌握的地理区域后，自动规划航线，执行事故点预设区域航测，影像数据经网络回传至地理信息平台云端，15 min～20 min内即可生成泄漏点周边 1 平方公里高精度实景模型，提供厘米级精度、带精确高程信息的模型场景，指挥员可在模型上进行距离、面积、土方量的精准量测，从而精准评估泄漏影响范围、科学规划救援通道、预选最佳处置点位，推动指挥决策从“经验主导”迈向“数据驱动”。将传统模式下需数小时的人工探查工作压缩至分钟级，为应急响应赢得宝贵的战略决策窗口（图 2）[1]。

图 2 在线实时建模 

2.3  一张图协同指挥机制    

应急处置中，在获得现场高精度实景模型后，指挥部可直接在地理信息平台高精度地图上进行在线标绘，如使用蓝色标线划定疏散区，用特定红色箭头标注警戒路口等。这些要素化的任务通过平台“一键分发”至对应小组的手机终端。对应小组接收任务后，可即时点击“确认”，并可在同一张图上实时显示自己的位置，上传处置进展照片或简短文字说明（图 3）。

图 3 平台动态指挥与标注 

通过地理信息平台一张图协同指挥，所有指令空间位置明确，要求具体，彻底杜绝了口头描述的模糊性与歧义。所有小组均在“同一张图”上作业，彼此的任务范围、实时位置、工作进度一目了然，有效打破了“信息孤岛”。减少了传统的中间传达环节，指令直达执行者，反馈直报指挥层，形成了“指挥—执行—反馈”的有效闭环，杜绝了多头指挥现象。

2.4  智能巡飞实现动态监控

智能巡飞体系是应急现场信息获取能力的关键补充。依托地理信息平台，指挥中心或操作员可预先规划多架无人机的自动化巡飞航线，并设定关键位置的悬停点与镜头参数。如分别部署航线持续监控泄漏核心区、追踪河流污染带扩散态势、巡查主要救援通道保障通行安全等（图 4）。

图 4 无人机实时直播 

多架无人机依据预设程序自动执行巡飞与直播任务，将视频实时回传至指挥大屏，指挥人员能够全面掌握人员分布、作业进度与风险演变，从而更准确地预判事态趋势，实施资源调配与战术部署。一旦发现异常情况，指挥中心可借助无人机视角迅速识别，并通过平台快速调度相关小组进行协同处置，极大提升了整体作业效率与现场安全性。

3  应用成效分析

经过多次实战演练验证，基于无人机与地理信息平台的协同应急模式在多个维度展现出显著成效。在响应效率方面，新模式将初期态势构建时间从传统模式下超过90 min缩短至18 min，效率提升约80%；指令传达与确认实现实时交互，耗时从原先每指令5 min～10 min降至即时水平；指挥部关键决策周期平均缩短40%；各小组间协同效率明显提高，任务并行推进能力增强。

该模式同时推动了应急指挥体系的系统性升级。指挥决策由依赖个人经验转向基于数据可视化的科学研判，形成了“发现—感知—决策—执行—反馈”的快速精准闭环，提升了整体响应的敏捷性与可靠性。

4  结语

本研究验证了地理信息平台与无人机空地协同管道应急管理新模式的可行性与有效性，该模式不仅是技术装备叠加，更是对传统应急管理理念与流程的系统性重构，通过数字孪生映射现场、指挥调度，实现复杂局面精准掌控。

未来，通过将不同类型事故（如河流、山区、站场泄漏）的处置流程、资源配置、无人机航线和平台符号库等要素封装为标准化模块，形成可快速调用、灵活组合的“应急应用包”。打造信息化时代的新型应急处置卡，显著提升应急响应的规范化水平和启动效率。

参考文献：

[1]齐健龙，徐葱葱，刘少柱，等.无人机在油气管道应急场景中的应用[J].天然气与石油，2021，39(3)：130-134.

作者简介：谢文，1986年生，本科，高级工程师，安全管理岗，2010年毕业于湘潭大学过程装备与控制工程，现主要从事长输油气管道安全管理工作。联系方式：15367903577，914753442@qq.com。