CN116167592B - 一种河流溢油风险防控和决策支持系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种河流溢油风险防控和决策支持系统，涉及河流溢油监管测技术领域。针对现有海洋溢油监测系统在应用于河流溢油监测时无法准确判定易发生溢油事故的高风险点，且复杂的河道环境易导致对溢油事故的误判，在溢油事故发生时，适用于海洋的处置方案及响应速度不适用于河流，无法满足河流溢油应急响应要求的问题，本发明针对河流复杂的形态和敏感的生态环境，有针对性的设置拦截点，针对不同风险等级的河流溢油风险源，执行不同的监控策略，并对河流溢油事故进行预测预警，在溢油事故发生时，自动生成河流溢油事故应急处置优化方案，提高河流溢油联合监管水平与应急响应效率。
Description
技术领域
本发明涉及河流溢油监管测技术领域，尤其涉及一种河流溢油风险防控和决策支持系统。
背景技术
随船舶吨位加大与成品油运量增加，加之流速急、礁石多、航道狭窄等河流水域特征，溢油风险显著提升。跨河流溢油事故处理不当不仅对生态环境、居民生活造成极大威胁。河流沿线各地区溢油防控水平发展不均衡，且港口、溢油应急资源分布较为分散，溢油发生无法及时有效的做出应急响应决策，导致污染的危害性加大。
近年来，随着海洋溢油应急研究的不断深入，不少学者开发了基于地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术强大的地理空间分析和属性数据管理能力的海洋溢油应急决策响应系统。国家海洋信息中心研发了中国近海海上溢油一体化预测预警系统，该系统由数据库和多个子系统构成，数据库为溢油应急数据库，子系统包括中国近海海洋环境预报子系统、溢油漂移动态预测子系统以及溢油环境敏感资源和应急资源管理子系统。整个系统基于GIS平台研发，发生溢油事故时，及时调用后台服务进行模块的一体化模拟计算，在二维电子海图基础上叠加相关的海洋环境动力要素信息，模拟溢油扩散和漂移态势，并同时计算剩余油量，估算溢油面积以及岸线吸附程度等。
但是，与海洋溢油相比，河流溢油在以下方面有着更显著的特点：
1、河流环境更加复杂：河道边界形态复杂、水文条件变化多样、支流众多、部分河段水流湍急溢油漂移扩散迅速，水流方向更加固定；
2、河流环境更加敏感：河流沿岸分布着众多的城镇、企业及重点保护区域，与海洋相比，河道水深更浅，河流内的生态环境也更加复杂多样，使得河流环境更加敏感；
3、河流溢油事故相应速度要求更高：鉴于河流环境更加复杂、河流环境更加敏感，一旦发生河流溢油事故，更容易对生态、环境、生命造成重大的影响，因此对河流溢油应急事故的处理的效率及拦截点的布置提出了更高的要求。
而现有海洋溢油监测系统在应用于河流溢油监测时无法准确判定易发生溢油事故的高风险点，且复杂的河道环境也容易导致对溢油事故的误判，在溢油事故发生时，适用于海洋的处置方案及响应速度也不再适用于河流，无法满足河流溢油应急响应的要求。
因此急需研发集港口溢油风险监测预警、溢油漂移扩散精细化预测、应急响应方案优化生成等功能于一体的河流溢油风险防控和决策支持系统。
发明内容
本发明提出一种河流溢油风险防控和决策支持系统，根据风险源发生溢油事故概率的高低以及风险源溢油事故发生后对环境影响程度大小，确定风险源的风险等级，针对不同风险等级的风险源，执行不同的监控策略，在溢油事故发生时，通过预测溢油扩散的动态轨迹，以自动生成河流溢油事故应急处置方案；
所述河流溢油风险防控和决策支持系统具体包括如下模块：
溢油应急数据库模块：用于为河流溢油风险防控和决策支持系统提供数据支撑，存储的数据包括河流气象信息、油品信息、应急资源分布、历史溢油事故及风险源信息；
溢油风险管控模块：与溢油应急数据库模块连接，根据溢油应急数据库模块提供的历史溢油事故，确定各风险源发生溢油事故概率的高低，根据风险源所在河道两侧的功能设施布置情况确定溢油事故对环境影响的程度，根据所述风险源发生溢油事故概率和所述溢油事故发生后对环境影响程度大小，确定所述河流溢油风险源风险等级；
溢油监视监测模块：与溢油风险管控模块连接，根据所述风险源的风险等级，对风险源进行不同策略的监视，获取监测信息，并根据监测信息判定各风险源是否发生河流溢油事故；
溢油预测预警模块：与溢油监视监测模块连接，在发生河流溢油事故时，计算溢油在风场和流场作用下漂移和扩散的动态轨迹；
溢油应急决策支持模块：与溢油预测预警模块连接，根据所述溢油漂移和扩散的动态轨迹及河道两侧功能设施，确定拦截点，结合溢油应急数据库模块提供的应急资源分布信息，自动生成河流溢油事故应急处置方案。
进一步的，所述风险源包括固定风险源和移动风险源，其中所述移动风险源指在河流上航行的船舶、跨河流建设的桥梁行驶的车辆、沿河路道路上行驶的车辆，所述固定风险源指码头的输油管道、油库、跨河流建设的输油管道。
进一步的，根据溢油应急数据库模块提供的历史溢油事故，统计各风险源发生溢油事故的次数，若风险源发生溢油事故的次数高于预设值，则判断该风险源发生溢油事故概率高，否则判断该风险源发生溢油事故概率低。
进一步的，若风险源周围及下游沿岸分布至少一个功能设施时，则该风险源发生溢油事故的影响程度大，否则该风险源发生溢油事故的影响程度小，所述功能设施包括居民区、工业区、生态保护区、水坝。
进一步的，风险等级划分的原则为：
a.将发生溢油事故概率高，且发生溢油事故后的影响程度大的风险源作为高风险源；
b.将发生溢油事故概率低，但发生溢油事故后的影响程度大的风险源，或发生溢油事故概率高，但发生溢油事故后的影响程度小的风险源作为中风险源；
c.将发生溢油事故概率低，且发生溢油事故后的影响程度小的风险源作为低风险源。
进一步的，对不同等级风险源进行不同策略的监控策略的原则为：
a.对高风险源，日常监控时，通过卫星遥测，并布置至少两个上岸基监测设备进行监控，当发生溢油事故时调取卫星遥测数据，并通过无人机获取遥测图像；
b.对中风险源，日常监控时，通过卫星遥测，并布置一个岸基监测设备进行监控，当发生溢油事故时调取卫星遥测数据，并通过无人机获取遥测图像；
c.对低风险源，日常监控时，进行卫星遥测，当发生溢油事故时调取卫星遥测数据，并通过无人机获取遥测图像。
进一步的，所述溢油应急决策支持模块生成河流溢油事故应急处置方案原则为：
a.若应急物资储备库能够提供足量物资，则按照所需应急资源送达事故点时间最短原则生成河流溢油事故应急处置方案，若生成的河流溢油事故应急处置方案所需时间相等，则选择其中所需费用最小的河流溢油事故应急处置方案；
b.若应急物资储备库无法提供足量物资，则优先保证事故点、油膜前锋的拦截点和出境拦截点的应急物资，剩余物资根据运输时间最短原则确定运送拦截点。
进一步的，应急物资储备库可提供足量物资时，调度方案优化方案具体步骤为：
S1：根据溢油预测预警模块提供的溢油漂移和扩散的动态轨迹及河道两侧功能设施，确定拦截点1，2……n，及每个拦截点所需物资L1，L2……Ln；
S2：根据溢油应急数据库模块提供的应急资源分布，选出满足以下条件的应急物资储备库，n为拦截点的数量，m为应急物资储备库的数量，
a.每个应急物资储备库运送到所有拦截点的物资小于本应急物资储备库中应急物资数量，
其中，
Wik为第i个拦截点从第k个应急物资储备库调度的应急物资数量，
Wk为第k个应急物资储备库中本次调度前应急物资数量，
b.每个拦截点接收的应急物资数量不小于本拦截点必须的应急物资数量，
其中，
Wqp为第q个拦截点从第p个应急物资储备库调度的应急物资数量，
Lq为第q个拦截点所需的应急物资数量；
S3：计算S2选出的应急物资储备库将物资送达各个拦截点的总时间，选择总时间最短的应急物资储备库，作为本次溢油应急决策支持模块自动选出的应急物资储备库；
S4：从S3所选出的应急物资储备库向拦截点运送应急物资，按照拦截点与应急物资储备库的距离由近到远的顺序依次运送。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
其一，本发明通过获取河流溢油风险源及各风险源的风险等级，针对不同风险等级的风险源，执行不同的监视监测策略，在溢油事故发生时，进行溢油动态预测并给出相应的应急决策方案，提高河流溢油联合监管水平与应急响应效率，实现了溢油风险源监测预警、溢油应急数据查询与共享、溢油漂移扩散精细化预测、溢油应急资源优化调度、溢油应急指挥辅助决策等多功能集成；
其二，本发明针对河流复杂的河道环境、敏感的生态和周边生活圈，确定风险源及各风险源的发生溢油事故的风险等级，通过对不同风险等级的风险源采取不同的监视监控策略，提高溢油事故判定的准确性；
其三，在溢油事故发生后，准确获取河流溢油在风场和流场作用下漂移和扩散的动态轨迹，系统自动生成河流溢油事故应急处置优化方案，及时对溢油事故实施应急响应策略，实现对河流溢油事故的高效、精准的处理；
其四，在进行溢油围控时，拦截点的选取更加有针对性，根据溢油漂移和扩散的动态轨迹及河道两侧功能设施，在河流下游及重点保护区域设施处设置拦截点，此种设置为应急物资储备库的布置提供了方向，并且实现了溢油应急物资的优化调度，进一步满足了河流溢油事故处理的低成本及资源调度的高效性的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为河流溢油风险防控和决策支持系统示意图；
图2为河流溢油风险防控和决策一体化支持平台系统功能模块结构；
图3为溢油监视监测模块组成示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本发明为进一步解释具体的发明内容而列举的一系列优化的设置方式，而该些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本发明明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理解。
下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。
针对现有海洋溢油监测系统在应用于河流溢油监测时无法准确判定易发生溢油事故的高风险点，且复杂的河道环境易导致对溢油事故的误判，在溢油事故发生时，适用于海洋的处置方案及响应速度不适用于河流，无法满足河流溢油应急响应要求的问题，本发明整合溢油应急决策所需的基础数据、评估预测技术以及应急处置技术等，基于溢油风险源与应急处置资源分布特征，以快速响应为目标，实现溢油风险源监测预警、溢油应急数据查询与共享、溢油漂移扩散精细化预测、溢油应急资源优化调度、溢油应急指挥辅助决策等多功能集成，为溢油事故快速响应和科学决策提供支撑，有效提升流域溢油监管水平与应急响应效率。
图1为河流溢油风险防控和决策支持系统示意图。
一种河流溢油风险防控和决策支持系统，根据风险源发生溢油事故概率的高低以及风险源溢油事故发生后对环境影响程度大小，确定风险源的风险等级，针对不同风险等级的风险源，执行不同的监控策略，在溢油事故发生时，通过预测溢油扩散的动态轨迹，以自动生成河流溢油事故应急处置方案。
河流溢油风险防控和决策支持系统具体包括以下模块：溢油应急数据库模块、溢油风险管控模块、溢油监视监测模块、溢油预测预警模块、溢油应急决策支持模块，通过各模块相互配合实现了溢油风险源监测预警、溢油应急数据查询与共享、溢油漂移扩散精细化预测、溢油应急资源优化调度、溢油应急指挥辅助决策的多功能集成。本发明已应用于澜沧江-湄公河跨国界河流区域，图2为该流域采用的河流溢油风险防控和决策支持系统功能模块结构。
在日常管控中，系统可提供港口等固定风险源溢油实时监测数据与视频画面，标注溢油风险区划分布，识别溢油高风险区，为溢油风险源管理提供科学依据；在溢油应急过程中，系统可提供溢油漂移扩散轨迹动态预测、溢油源追踪监测、敏感区预警和优先保护次序、溢油事故现场实时监视画面，基于平台应急资源分布数据库、环境敏感资源等数据库，利用多目标应急资源优化调度模型，形成涵盖指挥体系、资源调用、人员调动、处置方法建议等方面的应急处置优化实施方案，为溢油应急决策提供科学支持。
1、溢油应急数据库模块
该模块用于为河流溢油风险防控和决策支持系统提供数据支撑，存储的数据包括河流气象信息、油品信息、应急资源分布、历史溢油事故及风险源信息。
具体包括：提供环境敏感资源分布数据的录入、更新、维护管理功能，包括自然保护区、水产种质保护区、水源保护区、鱼类三场、鱼虾类洄游通道等，提供溢油应急资源分布数据录入、更新、维护管理功能，包括溢油应急设备型号、数量、性能参数、适用条件等，并把查询得到的环境敏感资源、溢油应急资源定位显示在地图上，相应的数据则显示在数据显示窗口；提供风场、流场、气温等水文气象条件实时动态显示功能，为平台的溢油扩散预测、溢油应急处置调度分析功能提供基础数据分析支撑；提供历史溢油事故管理、查询和显示功能，如溢油量、油品种类、事故时间、地点、船舶信息、事故影响等，对发生的溢油事故具有归纳总结的能力；提供常用油品特性查询功能，包括油品密度、黏度、表面张力、蒸发常数、油指纹、溢油应急处置技术等。
2、溢油风险管控模块
该模块与溢油应急数据库模块连接，根据溢油应急数据库模块提供的历史溢油事故，确定各风险源发生溢油事故概率的高低，根据风险源所在河道两侧的功能设施布置情况确定溢油事故对环境影响的程度，根据所述风险源发生溢油事故概率和所述溢油事故发生后对环境影响程度大小，确定所述河流溢油风险源风险等级。
溢油风险管控模块内集成的船舶AIS系统确定船舶移动风险源，并确定各个风险源的等级划分，将各个风险源信息传输给溢油监视监测模块和溢油预测预警模块，实现风险源的确定和查询功能。
河流溢油风险源信息包括风险源类型信息、风险源位置信息、风险源所处环境信息及风险源溢油事故发生后的影响范围信息，所述风险源类型信息包括固定风险源和移动风险源，其中所述移动风险源指在河流上航行的船舶、跨河流建设的桥梁行驶的车辆、沿河路道路上行驶的车辆，所述固定风险源指码头的输油管道、油库、跨河流建设的输油管道。
具体包括固定风险源、船舶移动风险源和溢油风险区划查询、显示和管理等功能。实现将查询得到的固定风险源定位显示在地图上，显示该风险源的位置、管理/隶属单位、主要溢油风险因素等数据信息。船舶移动风险源集成船舶AIS系统，显示船型、航线轨迹、载货信息、油量等数据信息。溢油风险区划基于定量化多级模糊综合评价模型，系统评估重点区域溢油风险的总体水平，形成溢油风险等级区划分布图，并在地图上显示，高中低三个风险等级分别对应红黄绿三个颜色，为加强溢油风险管控提供基础。
根据溢油应急数据库模块提供的历史溢油事故，统计各风险源发生溢油事故的次数，若风险源发生溢油事故的次数高于预设值，则判断该风险源发生溢油事故概率高，否则判断该风险源发生溢油事故概率低。
根据河流气象信息、河道两侧功能设施及风险源信息，获取溢油事故对环境影响的程度，具体的，
若风险源周围及下游沿岸分布着至少一个功能设施时，即分布有居民区、工业区、生态保护区、水坝或其他重点设施，则发生溢油事故后，溢油的扩散会给居民、水域生态等造成很大的影响，这就对溢油应急处置提出了更高的要求，需要在溢油事故发生初期，就能采取及时的处置措施，以免溢油扩散造成更大的影响及损失；若风险源周围及下游沿岸未分布着居民区、工业区、生态保护区、水坝及其他重点设施，则可以认为发生溢油事故后的影响小。
基于以上的发生溢油事故的概率高低和发生溢油事故后的影响程度，得到风险等级划分的原则为：
a.将发生溢油事故概率高，且发生溢油事故后的影响大的风险源作为高风险源；
b.将发生溢油事故概率低，但发生溢油事故后的影响大的风险源，或发生溢油事故概率高，但发生溢油事故后的影响小的风险源作为中风险源；
c.将发生溢油事故概率低，且发生溢油事故后的影响小的风险源作为低风险源。
3、溢油监视监测模块
该模块与溢油风险管控模块连接，根据所述风险源的风险等级，对风险源进行不同策略的监视监测，并根据监测信息判定各风险源是否发生河流溢油事故。主要用于对溢油风险管控模块提供的河流溢油风险源进行实时监控，根据监控信息和溢油应急数据库模块提供的信息进行溢油风险判断，并将风险判断结果及时上传到溢油预测预警模块，实现溢油风险源的监视监测和溢油事故报警。
基于多点位港口溢油污染监测传感装备和数据传输技术，根据澜沧江-湄公河沿岸重点港口风险源信息，实时获取并呈现不同监测点位的溢油监测数据和图像信息，发生溢油时自动获取监测点位并显示在地图上，相应的数据信息（定位坐标、监测数据、溢油发生时间等）则显示在数据显示窗口，有效实现澜沧江-湄公河重点港口及其周边溢油污染监测与预警。
针对不同等级的河流溢油风险源，采用不同程度的监视监测策略：
a.对高风险源，日常监视监测时，通过卫星遥测，并布置多个岸基监测设备进行监视监测，当发生溢油事故时调取卫星遥测数据，并通过无人机获取遥测图像；
b.对中风险源，日常监视监测时，通过卫星遥测，并布置少量的岸基监测设备进行监视监测，当发生溢油事故时调取卫星遥测数据，并通过无人机获取遥测图像，
c.对低风险源，日常监视监测时，进行卫星遥测，当发生溢油事故时调取卫星遥测数据，并通过无人机获取遥测图像。
溢油监视监测模块包括：通讯系统、控制系统、信息采集系统和监控系统，将监测点的位置、数量和油污荧光强度数据传输到管理系统与数据库连接，具体通过如下方法实现：
基于“3C+S”（计算机、通讯、控制和传感技术）的数据采集和监控系统，以溢油监测传感器为核心，综合运用监测技术、传感技术、自动控制技术、计算机技术及相关的分析软件和通讯网络组成在线监测体系，将监测点的位置、数量和油污荧光强度等数据传输到管理系统与数据库链接，依据统计分析与人工智能的方法对比油污预测模型，实现对水面溢油指标的在线监测与管理。可及早发现水面溢油发生，做出预警预报，追踪污染源，为管理决策服务。图3为溢油监视监测模块组成示意图。
4、溢油预测预警模块
该模块与溢油监视监测模块连接，在发生河流溢油事故时，准确获取溢油在风场和流场作用下漂移和扩散的动态轨迹，准确追踪溢油漂移和扩散态势，对溢油应急处置方案设计及溢油污染预警起着关键性作用。
河流与海洋相比，溢油轨迹方向性更加明确，溢油会沿着水流的方向，向下游漂移和扩散，且由于河流水速相较于海洋更加湍急，溢油漂移和扩散的速度也更快，这就对溢油事故处理的效率提出了更高的要求。
该模块基于水动力模型、“油粒子”模型和环境敏感资源图等，对油膜在风场和流场的耦合作用下产生的显著拉伸、油膜边缘的扩展以及油污漂移扩散过程进行精准预测，基于溢油风化模型预测油品物理化学性质变化，动态显示模拟结果并进行敏感资源污染预警。基于河面油膜目标谱图一体化识别技术和溢油探测传感器，利用无人机搭载平台，溢油发生后对溢油源进行监测追踪，实时显示无人机监视画面，并实现溢油探测传感器监测数据回传功能，为溢油应急决策提供支撑。
其中，“油粒子”模型运用“油粒子”的概念，将溢油离散化为大量油粒子，每个油粒子代表一定数量的油，在表层水流的作用下漂移，而油膜的扩展受到“油粒子”尺寸分布、剪切流和湍流过程的控制，通过油粒子的随机运动来实现；油的蒸发、消散过程则由“油粒子”的质量损失来体现；油膜厚度分布可通过一定水面面积内油粒子的个数、体积、质量计算得到，最终得到每一时刻各个油粒子所处的空间位置。溢油预测预警模块的功能通过如下方法实现实现方法：搜集地形、水文、岸线等相关数据资料，基于此航段河道岸线曲折复杂的特征，利用MIKE模型构建河段水动力模型，水平方向上利用无结构的三角形网格离散模拟区域（分辨率约10-20m），水动力模型求解垂向平均的二维不可压缩雷诺平均方程。
溢油风化模型能预测溢油在风化中组成、性质、状态的变化及最终归宿，为应急决策的制定、清除方法的选择及溢油损害的评估提供依据。目前，国内外已有多种溢油风化模型，如IKU溢油风化模型、ADIOS溢油风化模型、OSIS溢油风化模型、Sebastiao&Guedes-Soares的数学模型、三维溢油动态预报模式等。
5、溢油应急决策支持模块
该模块与溢油预测预警模块连接，根据所述溢油漂移和扩散的动态轨迹及河道两侧功能设施，确定拦截点，结合溢油应急数据库模块提供的应急资源分布信息，自动生成河流溢油事故应急处置优化方案，是集成平台的核心功能。溢油应急资源调度方案随溢油种类的差异、水文气象条件以及现场环境的不同而呈现明显差异，该模块基于所需应急资源送达事故点的时间最短和所需应急物资送达事故点的费用最小为目标的多目标应急资源优化调度模型及其智能求解算法，根据溢油现场各种参数信息，通过GIS叠加分析，自动生成溢油事故处理优化方案及人员、设备的配备与调动方案，为应急决策提供全方位的信息支持，有效缩短应急响应时间，并提供溢油拦截位置、溢油应急资源调度路径显示功能。
溢油应急决策支持模块的功能通过如下方法实现：
根据溢油物资需求量及河道现场情况提前确定备选拦截点位，优先选择交通方便，便于下水、便于拦截设施布设和具有大型机械操作空间的点位，或桥梁等可固定拦截设施的点位，并提前测定拦截点位坐标、河道宽度、水深、流速等参数。根据事故点坐标和备选拦截点位坐标，判别两者的上下游关系，位于事故点下游的备选拦截点位均作为应急拦截点位。除事故点下游备选入库的拦截点外，溢油泄漏点也是必设的拦截点。根据现场交通运输和围油栏、收油机等物资的布设条件，初步选定的溢油拦截点假设每个拦截点物资的运输过程均独立调度，分别计算从每个应急物资储备库运送应急物资到拦截点的时间。
河道边界形态复杂、水文条件变化多样、支流众多、部分河段水流湍急溢油漂移扩散迅速，水流方向更加固定，为拦截点的布置提供了方向；河流沿岸分布着众多的村镇、企业及重点保护区域，与海洋相比，河道水深更浅，河流内的生态环境也更加复杂多样，使得河流环境更加敏感。
鉴于河流环境更加复杂、河流环境更加敏感，一旦发生河流溢油事故，更容易对生态、环境、生命造成重大的影响，因此对河流溢油应急事故的处理的效率及拦截点的布置提出了更高的要求。
因此溢油应急决策支持模块生成河流溢油事故应急处置优化方案原则为：
a. 若应急物资储备库能够提供足量物资，则按照所需应急资源送达事故点时间最短原则生成河流溢油事故应急处置方案，若生成的河流溢油事故应急处置方案所需时间相等，则选择其中所需费用最小的河流溢油事故应急处置方案；
溢油应急事故处理中，在满足应急物资需求量的前提下，从距离更近的、需要时间更少的应急物资储备库调集物资，以更好的兼顾低成本、高效率的要求。
b. 若应急物资储备库无法提供足量物资，则优先保证事故点、油膜前锋的拦截点和出境拦截点的应急物资，剩余物资根据运输时间最短原则确定运送拦截点。
该原则要求在物资不足的情况下，首先满足溢油影响后果更为严重的区域的物资要求，即事故点、油膜前锋的拦截点和出境拦截点的应急物资，能为后续的事故处理降低实施难度，进一步的降低了成本、提高了效率。
应急物资储备库可提供足量物资时，调度方案优化方案具体步骤为：
S1：根据溢油预测预警模块提供的溢油漂移和扩散的动态轨迹及河道两侧功能设施，确定拦截点1，2……n，及每个拦截点所需物资L1，L2……Ln；
溢油预测预警模块提供的溢油漂移和扩散的动态轨迹，可为拦截点的设置提供方向，通过选择更少的、更为有效的拦截点；河道两侧环境、设施复杂，可能有景区、生活区、水坝等环境敏感资源，在这些区域设置拦截点，进一步降低了溢油事故可能产生的严重影响。
根据溢油漂移和扩散的动态轨迹及河道两侧功能设施，在河流下游及重点保护区域设施处设置拦截点，此种设置为也应急物资储备库的布置提供了方向，并且实现了溢油应急物资的优化调度，进一步满足了河流溢油事故处理的低成本及资源调度的高效性的要求。
S2：根据溢油应急数据库模块提供的应急资源分布，选出满足以下条件的应急物资储备库，n为拦截点的数量，m为应急物资储备库的数量，
a.每个应急物资储备库运送到所有拦截点的物资小于本应急物资储备库中应急物资数量，
其中，
Wik为第i个拦截点从第k个应急物资储备库调度的应急物资数量，
Wk为第k个应急物资储备库中本次调度前应急物资数量，
b.每个拦截点接收的应急物资数量不小于本拦截点必须的应急物资数量，
其中，
Wqp为第q个拦截点从第p个应急物资储备库调度的应急物资数量，
Lq为第q个拦截点所需的应急物资数量；
S3：计算S2选出的应急物资储备库将物资送达各个拦截点的总时间，选择总时间最短的应急物资储备库，作为本次溢油应急决策支持模块自动选出的应急物资储备库；
河流区域环境复杂，从满足物资要求的应急物资储备库中，选出运送物资时间最短的库，满足溢油事故处理的效率要求。
S4：从S3所选出的应急物资储备库向拦截点运送应急物资，按照拦截点与应急物资储备库的距离由近到远的顺序依次运送。
当应急物资储备库不能保证所有拦截点都能提供应急物资时，可从不同应急物资储备库为不同拦截点调配物资，调配方案仍然遵循河流溢油事故处理的低成本及资源调度的高效性的要求。
本发明的系统采用以WebGIS技术（使用web技术实现的服务器与客户端通信的地理信息系统）为基础的浏览器/服务器架构建设，采用面向服务的软件架构（SOA）技术设计，在统一的信息安全保障体系上，以组件化技术进行构建，灵活、快速地响应业务变化对平台的需求，体现先进性、灵活性、稳定性、可用性和可扩展性，满足各部门溢油突发事件环境风险与应急决策应用的迫切需求。以水上油品漂移预测和水上溢油监测技术为核心，溢油事故应急反应流程为纽带，全面、及时采集现场数据为依托，构建统一的溢油风险协同防控与应急决策平台，将全部应急资料浓缩到一张图上，实现水域宏观态势掌控，对空间地理信息、辖区敏感资源、应急资源分布、事故漂移预测、水上及周边环境数据、现场实时监测数据等要素进行综合显示。通过强有力的一体化基础支撑、安全防护管理及标准规范体系，为全面提高溢油突发事件应急反应能力提供科技支撑。
本平台的实现是建立在多层应用体系结构之上：具体包括存储层、服务层、服务接口层、前端和访问层，存储层又分为持久化存储层和缓存层。
（1）持久化存储层：基础环境层包括基础通信网络、主机及存储，以及必要的软件支撑环境，如操作系统、数据库管理系统、GIS平台等。
（2）缓存层：缓存数据是为了让客户端很少甚至不访问数据库服务器进行的数据查询，高并发下，能最大程度降低对数据库服务器的访问压力。
（3）服务层：服务层由平台开发框架、数据驱动服务、业务应用服务等组成。业务逻辑和数据访问采用网络服务方式构成。为了便于维护、升级和实现分布式应用，在实现过程中，又将业务逻辑层和数据访问层分离开，客户端不直接调用数据访问层，而是通过业务逻辑层调用数据库。
（4）服务层接口：系统的接口在设计和实现中考虑到了整个系统的内部通讯以及与其他系统的接口问题。界面上与整个系统使用一致的风格，都由用户应用层进入，使整个系统完美的结合为一体。单位、用户以及用户的权限等公共信息使用共同的，避免每个系统都要单独登录，而且避免同一个用户在每个系统都有单独的密码。
（5）前端：通过网页展现业务数据与流程，界面按照传统大屏的设计配色，仓储式仪表盘的布局模式，体现了数据可视化的大气。由于业务对象的原因，摒弃太过花俏、复杂的边框跟元素。技术上采用CSS+HTML5 实现。
（6）访问层：装有浏览器的笔记本或个人电脑。
平台服务层应用框架技术：
Web Service也叫XML Web Service WebService是一种可以接收从Internet或者Intranet上的其它系统中传递过来的请求，轻量级的独立的通讯技术。通过SOAP在Web上提供的软件服务，使用WSDL文件进行说明，并通过UDDI进行注册。
XML：(Extensible Markup Language)扩展型可标记语言。面向短期的临时数据处理、面向万维网络，是Soap的基础。
Soap：(Simple Object Access Protocol)简单对象存取协议。是XML WebService 的通信协议。当用户通过UDDI找到WSDL描述文档后，通过SOAP调用建立的Web服务中的一个或多个操作。SOAP是XML文档形式的调用方法的规范，它可以支持不同的底层接口，像HTTP(S)或者SMTP。
WSDL：(Web Services Description Language) WSDL 文件是一个 XML 文档，用于说明一组 SOAP 消息以及如何交换这些消息，大多数情况下由软件自动生成和使用。
UDDI (Universal Description, Discovery, and Integration) 是一个主要针对Web服务供应商和使用者的新项目。在用户能够调用Web服务之前，必须确定这个服务内包含哪些商务方法，找到被调用的接口定义，还要在服务端来编制软件，UDDI是一种根据描述文档来引导系统查找相应服务的机制。UDDI利用SOAP消息机制（标准的XML/HTTP）来发布、编辑、浏览以及查找注册信息。它采用XML格式来封装各种不同类型的数据，并且发送到注册中心或者由注册中心来返回需要的数据。
服务器端WebService是在微软的 DOTNET FRAMEWORK4 环境下用VS C#开发而成的服务(WEB SERVICE)。基于XML，JSON技术的Web Services是一种新的分布式计算模型，其松散耦合、平台无关和开放性使得它将成为下一代电子商务的标准架构，跨平台可以访问服务，但考虑到网络的安全性，本系统的每个SERVICE都需要用户端在登录成功后经过验证才能进行访问。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (2)
1.一种河流溢油风险防控和决策支持系统，其特征在于，根据风险源发生溢油事故概率的高低以及风险源溢油事故发生后对环境影响程度大小，确定风险源的风险等级，针对不同风险等级的风险源，执行不同的监控策略，在溢油事故发生时，通过预测溢油扩散的动态轨迹，以自动生成河流溢油事故应急处置方案；
所述河流溢油风险防控和决策支持系统具体包括如下模块：
溢油应急数据库模块：用于为河流溢油风险防控和决策支持系统提供数据支撑，存储的数据包括河流气象信息、油品信息、应急资源分布、历史溢油事故及风险源信息；
溢油风险管控模块：与溢油应急数据库模块连接，根据溢油应急数据库模块提供的历史溢油事故，确定各风险源发生溢油事故概率的高低，根据风险源所在河道两侧的功能设施布置情况确定溢油事故对环境影响的程度，根据所述风险源发生溢油事故概率和所述溢油事故发生后对环境影响程度大小，确定所述河流溢油风险源风险等级；
根据溢油应急数据库模块提供的历史溢油事故，统计各风险源发生溢油事故的次数，若风险源发生溢油事故的次数高于预设值，则判断该风险源发生溢油事故概率高，否则判断该风险源发生溢油事故概率低；
若风险源周围及下游沿岸分布至少一个功能设施时，则该风险源发生溢油事故的影响程度大，否则该风险源发生溢油事故的影响程度小，所述功能设施包括居民区、工业区、生态保护区、水坝；
所述风险等级划分的原则为：
a.将发生溢油事故概率高，且发生溢油事故后的影响程度大的风险源作为高风险源；
b.将发生溢油事故概率低，但发生溢油事故后的影响程度大的风险源，或发生溢油事故概率高，但发生溢油事故后的影响程度小的风险源作为中风险源；
c.将发生溢油事故概率低，且发生溢油事故后的影响程度小的风险源作为低风险源；
对不同等级风险源进行不同策略的监控策略的原则为：
a.对高风险源，日常监控时，通过卫星遥测，并布置至少两个上岸基监测设备进行监控，当发生溢油事故时调取卫星遥测数据，并通过无人机获取遥测图像；
b.对中风险源，日常监控时，通过卫星遥测，并布置一个岸基监测设备进行监控，当发生溢油事故时调取卫星遥测数据，并通过无人机获取遥测图像；
c.对低风险源，日常监控时，进行卫星遥测，当发生溢油事故时调取卫星遥测数据，并通过无人机获取遥测图像；
溢油监视监测模块：与溢油风险管控模块连接，根据所述风险源的风险等级，对风险源进行不同策略的监视，获取监测信息，并根据监测信息判定各风险源是否发生河流溢油事故；
溢油预测预警模块：与溢油监视监测模块连接，根据所述风险判断结果，在发生河流溢油事故时，计算溢油在风场和流场作用下漂移和扩散的动态轨迹；
溢油应急决策支持模块：与溢油预测预警模块连接，根据所述溢油漂移和扩散的动态轨迹及河道两侧功能设施，确定拦截点，结合溢油应急数据库模块提供的应急资源分布信息，自动生成河流溢油事故应急处置方案；
所述溢油应急决策支持模块生成河流溢油事故应急处置方案原则为：
a.若应急物资储备库能够提供足量物资，则按照所需应急资源送达事故点时间最短原则生成河流溢油事故应急处置方案，若生成的河流溢油事故应急处置方案所需时间相等，则选择其中所需费用最小的河流溢油事故应急处置方案；
b.若应急物资储备库无法提供足量物资，则优先保证事故点、油膜前锋的拦截点和出境拦截点的应急物资，剩余物资根据运输时间最短原则确定运送拦截点；
应急物资储备库可提供足量物资时，调度方案优化方案具体步骤为：
S1：根据溢油预测预警模块提供的溢油漂移和扩散的动态轨迹及河道两侧功能设施，确定拦截点1，2……n，及每个拦截点所需物资L1，L2……Ln；
S2：根据溢油应急数据库模块提供的应急资源分布，选出满足以下条件的应急物资储备库，n为拦截点的数量，m为应急物资储备库的数量，
a.每个应急物资储备库运送到所有拦截点的物资小于本应急物资储备库中应急物资数量，
其中，
Wik为第i个拦截点从第k个应急物资储备库调度的应急物资数量，
Wk为第k个应急物资储备库中本次调度前应急物资数量，
b.每个拦截点接收的应急物资数量不小于本拦截点必须的应急物资数量，
其中，
Wqp为第q个拦截点从第p个应急物资储备库调度的应急物资数量，
Lq为第q个拦截点所需的应急物资数量；
S3：计算S2选出的应急物资储备库将物资送达各个拦截点的总时间，选择总时间最短的应急物资储备库，作为本次溢油应急决策支持模块自动选出的应急物资储备库；
S4：从S3所选出的应急物资储备库向拦截点运送应急物资，按照拦截点与应急物资储备库的距离由近到远的顺序依次运送。
2.根据权利要求1所述的一种河流溢油风险防控和决策支持系统，其特征在于，所述风险源包括固定风险源和移动风险源，其中所述移动风险源指在河流上航行的船舶、跨河流建设的桥梁行驶的车辆、沿河路道路上行驶的车辆，所述固定风险源指码头的输油管道、油库、跨河流建设的输油管道。
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