突發(fā)事件數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案綜述及研究＊

李 娜 李 嬌 孫青峰

(1.中國石油集團安全環(huán)保技術(shù)研究院有限公司；2.中國石油大學(北京)；3.中國石油天然氣銷售分公司)

0 引 言

我國發(fā)生的一系列重大突發(fā)事件，例如2003年的“SARS事件”、2008年的“5·12”汶川地震、“南方特大暴雪”事件、2015年“8·12”天津濱海新區(qū)爆炸事故等，具體可概括為自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件和社會安全事件四大類，針對突發(fā)事件的頻繁發(fā)生，國家投入很大力量組織制訂應(yīng)急預(yù)案，推進應(yīng)急管理預(yù)案體系建設(shè)。應(yīng)急預(yù)案是針對各類突發(fā)事件提前制定的一套解決問題的行動計劃[1]，對防止事故后果擴大，降低事故損失，具有十分重要的作用。然而，在實際應(yīng)用中，現(xiàn)有的應(yīng)急預(yù)案存在著預(yù)案銜接不緊密，預(yù)案內(nèi)容執(zhí)行有效性差，預(yù)案更新速度慢等問題，應(yīng)急響應(yīng)的快速性和準確性面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)急預(yù)案不應(yīng)該只停留在紙質(zhì)階段，應(yīng)利用現(xiàn)代化計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，將應(yīng)急預(yù)案的功能最大化，以控制事故、減少損失[2-4]。

1 國內(nèi)外數(shù)字化預(yù)案技術(shù)綜述

1.1 國外研究現(xiàn)狀

國外從20世紀就開始積極地研究數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案，尤其是歐洲、北美等國已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位。例如，20世紀末，美國Ohio油氣田應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)[5]為了對油氣田緊急情況進行處理，利用多媒體程序為應(yīng)急人員提供實時信息傳達與分析功能。該系統(tǒng)包括三個模塊：井位搜索模塊、報告模塊、資源模塊。井位搜索模塊中將Ohio州的風險管理數(shù)據(jù)庫與GIS地圖結(jié)合起來，讓用戶更方便地獲得油氣井的信息；報告模塊能夠在災(zāi)情發(fā)生時快速上報所需條目選項及相關(guān)事件信息；資源模塊可提供該油氣田所配備的資源信息與可提供增援的政府和私人應(yīng)急保障信息，同時利用GIS功能進行分析，實現(xiàn)最佳應(yīng)急資源調(diào)度。該系統(tǒng)還可為現(xiàn)場人員提供應(yīng)急培訓(xùn)，使人員更加熟悉應(yīng)急處置流程，提高應(yīng)急能力。

Zheng C G等[6]以地質(zhì)災(zāi)害為研究對象，將UAVRS技術(shù)與應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)結(jié)合起來，構(gòu)建了基于UAVRS的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理與預(yù)警系統(tǒng)。Kollarits S[7]將災(zāi)害圖模型與應(yīng)急計劃需求聯(lián)系起來，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感技術(shù)、挖掘鏈接技術(shù)、圖模型理論與方法構(gòu)建的自感應(yīng)鏈接災(zāi)害預(yù)警應(yīng)急系統(tǒng)-MONITORII，可根據(jù)用戶輸入特定的應(yīng)急場景與要求，自動調(diào)整預(yù)案，基于此，進行系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計。Mei-PoKwan[8]利用實時三維地理信息系統(tǒng)開發(fā)了基于地理信息系統(tǒng)的智能應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)(GIERS)，旨在促進對多層結(jié)構(gòu)的快速應(yīng)急響應(yīng)，特別參考了基于網(wǎng)絡(luò)的最短路徑算法的應(yīng)用，探討了GIERS的重要決策支持功能。Chun S等[9]將眾包技術(shù)與傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建了城市應(yīng)急預(yù)案管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自動分析與判斷應(yīng)急場景，實現(xiàn)了應(yīng)急預(yù)案管理的自動化和功能化。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國對應(yīng)急管理的研究起步晚，基礎(chǔ)比較薄弱，對數(shù)字化預(yù)案的研究也是近些年才興起。盡管這樣，我國卻在某些公共危機和高危行業(yè)開展了一些數(shù)字化預(yù)案的建設(shè)。例如，2008年，北京消防局針對奧運場館設(shè)計了消防滅火數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用仿真技術(shù)，搭建了三維場景，可實現(xiàn)真實場景傳輸、預(yù)案管理功能和應(yīng)急演練等。將易發(fā)生火災(zāi)的重點部位的風險評估、火災(zāi)模擬、消防栓布置、人員疏散、現(xiàn)場處置方案等導(dǎo)入系統(tǒng)，以便災(zāi)情發(fā)生時有據(jù)可依。該系統(tǒng)還提供了消防作戰(zhàn)預(yù)案布置功能，能夠布置與動態(tài)演示消防人員的行走路線、站位等，消防救援人員還可通過三維仿真場景了解建筑結(jié)構(gòu)、重點部位的情況以及現(xiàn)場的實時信息。該系統(tǒng)是根據(jù)北京奧運場館真實場景按照一定的比例開發(fā)的，具有很強的針對性，同時大大提高了應(yīng)急效率，降低了成本。

何望君等[10]提出運用GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)、數(shù)學模型、CBR等技術(shù)，開發(fā)了智能化突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)以應(yīng)對上海世博會期間可能發(fā)生的各類突發(fā)事件。該系統(tǒng)給出了系統(tǒng)全面的開發(fā)方案，能夠解決關(guān)鍵的技術(shù)難題。

李峰等[11]根據(jù)中國石油的具體情況，提出了適合該公司數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)建設(shè)的實施步驟。從業(yè)務(wù)流程設(shè)計、系統(tǒng)部署設(shè)計和系統(tǒng)功能設(shè)計三個方面詳細介紹了如何建設(shè)中國石油數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)，對開發(fā)與設(shè)計數(shù)字化預(yù)案系統(tǒng)具有一定的指導(dǎo)作用。

2 應(yīng)急預(yù)案數(shù)字化的總體思路

數(shù)字化預(yù)案就是利用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，根據(jù)突發(fā)事件的處置流程，將文本式應(yīng)急預(yù)案轉(zhuǎn)化成數(shù)字化預(yù)案，自動分析事故狀態(tài)，判定預(yù)警級別與響應(yīng)級別、恢復(fù)重建等關(guān)鍵應(yīng)急節(jié)點，優(yōu)選處置方案，輔助決策者做出更加科學的決策。在開發(fā)數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案過程中，要將事故風險評估與應(yīng)急資源調(diào)查列入其中[12]，將潛在的危險、有害因素，事故的可能性與后果的嚴重性、危害程度、影響范圍、應(yīng)急資源等要素同時導(dǎo)入并做及時的更新，為預(yù)案的制定、生成、改進提供科學合理的依據(jù)。

數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)開發(fā)總體思路見圖1。主要分為三個步驟——預(yù)案數(shù)字化過程、預(yù)案啟動與快速處置過程、預(yù)案評估與預(yù)案改進過程。

1)預(yù)案數(shù)字化過程。首先要梳理應(yīng)急預(yù)案相關(guān)要素，包括組織機構(gòu)、預(yù)警與預(yù)防機制、應(yīng)急響應(yīng)、后期處置、保障措施等，將這些相關(guān)要素進行結(jié)構(gòu)化和模塊化，制定成預(yù)案模板，導(dǎo)入預(yù)案庫，以便后期進行預(yù)案生成與維護。

圖1 數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案開發(fā)總體思路

2)預(yù)案啟動與快速處置過程。根據(jù)突發(fā)事件的特點，通過邏輯推理從預(yù)案庫中調(diào)取相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案構(gòu)成要素，形成完成的應(yīng)急處置方案，啟動預(yù)警、預(yù)防機制，監(jiān)測事件信息與上報，展開預(yù)防行動，發(fā)布預(yù)警級別，明確各組織機構(gòu)職責，啟動應(yīng)急響應(yīng)，應(yīng)急結(jié)束后恢復(fù)現(xiàn)場。若該應(yīng)急預(yù)案不符合要求，系統(tǒng)能夠識別并從事件庫、預(yù)案庫、歷史資料庫、應(yīng)急資源庫、法律法規(guī)庫中檢索相關(guān)內(nèi)容，自動分析形成新預(yù)案。若新預(yù)案有偏差，系統(tǒng)會自動修復(fù)，根據(jù)現(xiàn)場信息實時制定新預(yù)案，直至滿足要求。

3)預(yù)案評估與預(yù)案改進。預(yù)案評估與預(yù)案改進能夠?qū)ξｋU、有害因素、應(yīng)急處置措施、應(yīng)急資源進行更新，對突發(fā)事件及應(yīng)急處置進行全過程跟蹤、記錄與執(zhí)行，優(yōu)化應(yīng)急處置行動評估，歸納和提升預(yù)案。行動記錄文件可作為修正和改進預(yù)案的依據(jù)，也可為以后類似事件的應(yīng)急決策提供參考。

3 數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案的框架設(shè)計與實現(xiàn)

數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案是根據(jù)紙質(zhì)版應(yīng)急預(yù)案開發(fā)和設(shè)計的，它的要素和重要節(jié)點應(yīng)與文本預(yù)案一一對應(yīng)，只不過相對于文本預(yù)案，數(shù)字化預(yù)案可實現(xiàn)的功能更加強大。例如文本預(yù)案的預(yù)警機制，在數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案中可以通過監(jiān)測預(yù)警、預(yù)警分級等功能實現(xiàn)，通過網(wǎng)絡(luò)快速通知相應(yīng)負責人與發(fā)布事件信息；文本預(yù)案中的應(yīng)急響應(yīng)程序與數(shù)字化預(yù)案中應(yīng)急處置流程相對應(yīng)；文本預(yù)案制作中的風險分析和資源調(diào)查、評估的信息等，可在數(shù)字化預(yù)案庫中調(diào)取。文本預(yù)案針對特定突發(fā)事件的應(yīng)急處置方案，在數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案庫中都有存儲，并在事件發(fā)生后第一時間觸發(fā)相應(yīng)程序，調(diào)出或者根據(jù)特定事件的環(huán)境條件生成預(yù)案[13]。

通過對文本預(yù)案進行結(jié)構(gòu)化分解，按應(yīng)急救援所涉及的環(huán)節(jié)分解出關(guān)鍵節(jié)點，開發(fā)獨立且相互關(guān)聯(lián)的程序模塊，獲得詳細的處置流程圖，收集各類突發(fā)事件的典型案例，建立應(yīng)急預(yù)案案例庫，制定科學的推演規(guī)則，實現(xiàn)對應(yīng)急處置方案的智能分析與評估[14]。根據(jù)數(shù)字化預(yù)案開發(fā)思路與對應(yīng)急預(yù)案的剖析可以總結(jié)出，數(shù)字化預(yù)案可實現(xiàn)的功能主要包括七大模塊，這七大模塊既相互獨立又相互關(guān)聯(lián)，上一級模塊可為下一級模塊提供支持或被直接調(diào)用。

數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案制定的流程由事前準備(文本預(yù)案數(shù)字化的過程)—事中響應(yīng)(預(yù)案啟動與快速處置過程)—事后提升(預(yù)案評估與預(yù)案改進過程)三個步驟組成，這三個步驟形成一個閉環(huán)系統(tǒng)。事前準備即數(shù)字化預(yù)案管理模塊，是數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案的基礎(chǔ)；事中響應(yīng)由突發(fā)事件分析模塊、智能化分析模塊、預(yù)案實時制定模塊、執(zhí)行、跟蹤模塊、應(yīng)急記錄管理模塊組成，是數(shù)字化預(yù)案的核心；事后提升對應(yīng)新預(yù)案生成與融合模塊，歸納與提升預(yù)案；最終，再將優(yōu)化后的預(yù)案反饋至數(shù)字化預(yù)案管理模塊。數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)功能設(shè)計見圖2。

圖2 數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)功能設(shè)計

數(shù)字化預(yù)案管理模塊的功能主要包括梳理預(yù)案相關(guān)要素，對預(yù)案進行結(jié)構(gòu)分解，制定及管理預(yù)案模板。突發(fā)事件分析模塊通過搜集突發(fā)事件參數(shù)，對事件鏈進行分析，得出事故后果的影響區(qū)域，分析完成之后，從預(yù)案模板庫中調(diào)取合適的預(yù)案，該模塊還可對事故的演變過程進行仿真模擬。智能化分析模塊中包括多個知識庫、專家?guī)?，設(shè)有人機接口，當突發(fā)事件發(fā)生時，該模塊可根據(jù)突發(fā)事件的具體情況從系統(tǒng)中選擇最佳的應(yīng)急處置方案并對其進行評估，若有缺陷，系統(tǒng)會對該方案進行優(yōu)化。智能化分析完成后，預(yù)案實時制定模塊啟動預(yù)案制定流程，與現(xiàn)場信息進行關(guān)聯(lián)，實時制定預(yù)案。執(zhí)行、跟蹤模塊按照統(tǒng)一指揮、協(xié)同合作的原則，執(zhí)行預(yù)案，同時對預(yù)案執(zhí)行全過程進行跟蹤。應(yīng)急過程記錄管理模塊可對應(yīng)急行動全過程進行錄制和回放，管理記錄文件，可為歸納和提升預(yù)案提供依據(jù)。新預(yù)案生成與融合模塊可從預(yù)案執(zhí)行過程中查漏補缺，優(yōu)化舊預(yù)案，也可將多個預(yù)案進行融合，生成新預(yù)案，最后導(dǎo)入預(yù)案庫，又通過數(shù)字化預(yù)案管理模塊，對導(dǎo)入的預(yù)案進行評估修正，以此為一個循環(huán)，不斷提升。

4 結(jié) 論

數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案與GIS模塊、現(xiàn)場視頻監(jiān)控模塊、專家智庫模塊等模塊相互關(guān)聯(lián)，可將事故信息、地理信息、數(shù)據(jù)信息、設(shè)備信息、物資儲備與車輛信息等通過現(xiàn)代化信息手段顯示與智能整合，實現(xiàn)高度動態(tài)化、智慧化管理。數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案不僅大大縮短了應(yīng)急響應(yīng)時間，而且提高了應(yīng)急決策的科學性，使現(xiàn)場應(yīng)急措施更加準確，更切合實際。應(yīng)急預(yù)案數(shù)字化是現(xiàn)在乃至未來一個階段應(yīng)急預(yù)案發(fā)展的方向，應(yīng)與國際接軌，借鑒國外先進的經(jīng)驗與技術(shù)，使我國的數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案技術(shù)更加成熟。