應急救援訓練指揮信息系統的研究與設計

金 濤

(鄂爾多斯應用技術學院，內蒙古自治區鄂爾多斯市，017000)

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應急救援訓練指揮信息系統的研究與設計

金 濤

(鄂爾多斯應用技術學院，內蒙古自治區鄂爾多斯市，017000)

分析了國內外礦山應急救援發展現狀和我國礦山應急救援訓練指揮存在的問題，介紹了應急救援訓練指揮信息系統需求分析和應急救援訓練指揮信息系統整體結構設計，詳細闡述了應急救援訓練指揮信息系統功能模塊設計。通過實際應用表明，該系統能夠提高救護隊的訓練水平，保證救護隊訓練和考核的客觀公正性、準確性和嚴肅性。

煤礦應急救援 訓練指揮 信息系統 煤礦安全

礦山應急救援是安全生產應急救援工作的重要組成部分，建立礦山應急救援體系，加強礦山應急救援工作，始終是黨和政府極為關切的重大問題。我國正處于經濟社會轉型期，現階段正是生產安全事故的易發期。因此，在礦山生產安全事故發生后，積極有效地實施應急救援是最大程度地減少人員傷亡和財產損失、盡快恢復生產、迅速穩定礦區秩序的主要措施。

黨中央、國務院高度重視安全生產工作，其中很重要的一項就是建立礦山應急救援體系，加強礦山應急救援工作。一支優秀的救護隊伍必須建立在學習和訓練的基礎上，只有建立強大的訓練系統，才能源源不斷地培養出合格救援隊伍。本文從我國礦山應急救援訓練指揮存在的問題入手，設計了與礦山應急救援訓練指揮相適應的信息系統，為模擬訓練和救援實戰提供科學依據。

1 國內外礦山應急救援發展現狀

目前，發達國家及少數發展中國家的煤礦救援隊都具備完善的救援硬件設施和軟件救援管理系統，包括平時的訓練、事故預案的編制和礦難發生時的救援都進行了信息化的處理，通過對這些數據進行統計、處理和分析，發現了許多訓練和救援中存在的問題，并得到了及時的解決，使之成為礦難救援的寶貴經驗，也在以后的救援工作中使得財產損失和人員傷亡降到最低點。縱觀國際社會，政府統一指揮的應急救援協調機構、專業化的緊急救援隊伍、精良的應急救援裝備、完善的應急預案以及急救援管理的信息化已經成為國際社會公共安全救援體系的基本運作模式，其中重要一點就是救護管理的信息化。實踐證明，這種救護管理的信息化機制在減少和控制事故人員傷亡和財產損失方面發揮了重要作用，成為維持國家管理能夠正常運行的重要支撐體系之一，這為我們更好地結合我國實際情況，順應智能應急救援行動信息化發展的方向和趨勢，加快智能應急救援信息化發展的建設步伐提供重要借鑒。

我國對礦山應急救援隊建設非常重視，不斷強化隊伍建設，加大裝備的投入，目前礦山應急救援大隊遍布全國27個省、自治區和直轄市。隨著全球信息技術的飛速發展，我國加快應急救援信息系統的建設步伐，初步構建了應急救援訓練指揮智能化信息平臺，實現了應急救援訓練指揮的信息互連互通，為模擬訓練和救援實戰提供了科學依據。

2 我國礦山應急救援訓練指揮存在的問題

我國礦山應急救援隊多數依托傳統手段實施應急救援訓練和管理工作，這在一定程度上難以保證對應急資源日常進行有效管理，更難以保障應急救援訓練和管理工作的時效性、科學性和有效性，無法實現較高水平的訓練指揮效果。目前我國應急救援訓練指揮存在以下主要問題：

(1)管理粗放、手段單一。應急救援日常訓練管理手段單一，訓練場地相對分散，監控訓練管理難度加大。訓練教學內容單一，無法及時跟上國際訓練變革的速度。

(2)缺乏依據、指導盲目。新裝備的更新換代和新技術發展迅速，但多數應急救援訓練指揮模式依舊沿襲以前固有的模式和依據，不能與現實情況很好的結合。

(3)模式陳舊、科技含量低。隨著信息技術的蓬勃發展，網絡教學為訓練指揮活動提供了新的發展機遇，但受到設備數量、訓練場地、科研成果等因素的制約，應急救援訓練指揮網絡化訓練尚未真正普及開展。

因此，采用先進的信息化手段，積極探索礦山應急救援訓練指揮信息系統平臺建設，構建完善的智能信息化訓練和指揮管理平臺，提高訓練指揮效率，切實提高應急救援隊伍的實戰能力，是目前礦山應急救援隊面臨的重要課題。

3 應急救援訓練指揮信息系統需求分析

根據我國多數礦山應急救援隊伍實際情況，本文基于應急訓練、指揮管理機制、主要應急預案內容和業務流程，設計基于B/S模式開發架構、集應急資源管理、應急訓練動態管理和應急救援指揮處置一體化的信息系統，主要內容包括以下3個部分：

(1)應急資源管理的信息化。實現對應急救援訓練和指揮機構、隊伍、物資和裝備等環節的日常管理，包括對機構應急值守狀況、物資和裝備的完好情況以及各種救援資料實時查閱和管理。

(2)應急訓練動態管理的信息化。根據訓練指揮內容自動采集數據并進行相關分析，實現對救護隊員體能訓練的監控與評價。對相關人員進行日常考勤管理、業務水平考核的等級評價以及相關設備操作和技術操作的在線培訓演示，為礦山救護隊提供一種反復進行應急訓練、演練和學習的平臺。

(3)應急指揮處置的信息化。實現應急預案演練信息化過程的實戰化，整個系統依托事故救援預案和各種資源數據庫和多媒體手段，科學和高效地調動資源和分析災情，輔助領導決策指揮，保障應急救援響應及時性和搶救工作有效性。

4 應急救援訓練指揮信息系統的設計原則

面向對象設計最困難的部分是將系統分解成為對象集合，所以考慮到追加模塊系統是原軟件系統的追加升級，在設計子模塊系統時要充分考慮與原軟件系統的架構的統一，其中包括系統模塊的分層以及各個模塊之間接口風格都要與原系統保持一致。基于以上要求，在設計系統過程中主要遵循如下原則:

(1)分層原則。將系統分成構件組，并使構件組形成層疊結構;使上層只使用下層提供的服務；盡量不使用非緊鄰下層提供的服務。

(2)模塊化原則。目前流行的軟件開發模式都支持把系統分解成模塊的設計原理，它是把數據結構和操作這些數據的方法緊密地結合在一起所構成的模塊。這些模塊相互獨立，但又相互關聯，各自分擔主系統的一部分功能。有了模塊的劃分，從而使得整個系統的操作流程更加清晰、直觀。

(3)松散耦合原則。耦合指一個軟件結構內不同模塊之間互連的緊密程度。弱耦合是優秀設計的一個重要標準，因為這有助于系統中某一部分的變化對其他部分的影響降到最低程度。在理想情況下，對某一部分的理解、測試或修改，無須涉及系統的其它部分。

(4)封裝原則。在面向對象方法中，信息隱藏通過對象的封裝性實現，類結構分離了接口與實現，從而支持了信息隱藏。

(5)可重用原則。軟件重用是提高軟件開發效率和目標系統質量的重要途徑。重用基本上從設計階段開始，它有兩方面的含義：一是盡量使用己有的類;二是如果確實需要創建新類，則在設計這些新類的協議時，應該考慮將來的可重用性。

(6)開放性原則。具有可擴充性和可更改性，一個系統是否開發成功、是否具有生命力很大程度上要看系統是否具有開放性原則，是否易于維護和完善。

(7)一致性原則。新追加的模塊一定要添加到相應的分層中去，模塊分解與實現要盡量與原系統一致。

5 應急救援訓練指揮信息系統整體結構設計

應急救援訓練指揮信息系統整體結構可分為數據采集層、數據接入層、數據平臺層、GIS服務和信息發布層5層。

(1)數據采集層。數據采集層以開放性、模塊化、可配置的架構原則配置傳感器和收發裝置，通過在訓練人員個體上配置基于多傳感器和定位信息融合的系統，實現個人生理數據、定位數據、運動姿態數據及周邊環境數據的采集與獲取。

(2)數據接入層。數據接入層的作用是將所采集到的數據通過Zigbee/WiFi等無線傳輸的方式接入到后臺信息系統中。此外，也可以在事后以人工錄入等方式將數據信息錄入到后臺信息系統。

(3)數據平臺層。數據平臺層的作用是將上傳的數據進行處理后進行存儲，最終進入到數據庫。通過基于云計算的大數據存儲技術對人員和環境的信息進行分類存儲，這些數據作為系統訓練評估的有力支撐，通過數據平臺層對業務數據進行數據清洗和挖掘，建立數據倉庫。該數據倉庫面向不同的業務主題，可以實現即時數據查詢和統計報表需求。

(4)GIS服務。GIS服務能夠為系統提供人員室內和室外的定位服務，因此在數據完備性、空間分析能力、數據表現形式、對各種平臺的支持等方面都有著較為嚴格的要求。GIS服務與時間信息相結合，從時間、空間上對人員行為和訓練效果進行監控。

(5)信息發布層。信息發布層通過多種信息化手段，將監測信息快速和準確地發布到管理層面。基于GIS和LBS系統支撐，該系統的信息發布系統不僅可以實時地監控人員的狀態，還可以監控人員所處的環境參數。

6 應急救援訓練指揮信息系統功能模塊設計

應急救援訓練指揮信息系統綜合應用計算機、傳感器、通信技術等的技術模塊，以實現救護隊訓練全過程的自動監控、考試信息自動記錄和管理、考核成績自動評定等功能，達到提高救護隊實戰訓練、考核的客觀性、準確性和效率的目的。本系統包括基礎信息管理模塊、應急訓練管理模塊、應急指揮管理模塊和運行維護管理模塊，其功能模塊圖如圖1所示。

6.1 基礎信息管理功能模塊

(1)應急隊伍數據庫。該數據庫收錄應急人員的詳細信息，系統支持對各管理部門的歸屬情況、編制和各類救援力量個人信息、相關崗位職責的錄入、修改、刪除和查詢功能管理。

(2)應急裝備數據庫。該數據庫收錄各類設施裝備的詳細信息，系統支持對各類基礎設施及裝備管理歸屬情況、維修狀況、技術操作和注意事項等相關圖文、視頻資料的錄入、修改、刪除和查詢功能管理。

(3)專家信息數據庫。該數據庫收錄應急救援專家人員的詳細信息，系統支持對各專家的個人信息、受教育情況，及在相關研究領域內的研究內容的錄入、修改、刪除和查詢功能管理。

(4)礦區圖件數據庫。該數據庫收錄關于煤礦所有相關圖件，包括礦區地形地質圖、礦區范圍圖、水文地質圖、底板等高線圖、地層水平切面圖、勘探線剖面圖、地質儲量估算水平投影圖等數據資料。

(5)事故案例數據庫。該數據庫收錄事故案例，并與事故接警、應急處理過程密切關聯，通過本系統處理的事故應急處理自動生成事故案例，同時也可以人工進行添加外部歷史事故案例。

(6)法律法規數據庫。該數據庫收錄的關于煤礦安全生產的法律法規(國家、地方、本單位)，支持對數據庫的管理和智能模糊查詢功能，系統支持對各級(國家層面、集團層面、煤礦層面、救援隊層面)應急行動的基本要求、事故救援的基本原則、各項管理制度、內務規范(隊容風紀、禮節禮儀)等智能模糊查詢功能。

6.2 應急訓練管理功能模塊

(1)專項訓練管理。該模塊將采集訓練隊員多項生理數據的詳細信息，針對專項訓練過程的長期性和影響因素的復雜性，實時地對訓練隊員的訓練狀態進行動態監測，可監測訓練隊員心率、體溫、速度、呼吸頻率以及姿態等多項生命體征參數，可設置各種報警參數，可實現人員定位，數據可通過無線傳輸方式直接傳輸到電腦或手機上顯示，或存儲在卡中進行后處理。管理平臺對采集的訓練人員體征數據進行處理、分析、歸檔，并可設置預警。同時，可以對多人體征進行實時排序、評價和分析；結合實際情況，對訓練方案進行有效調整，提高訓練的科學化水平。

(2)考勤系統管理。該模塊實現員工考勤數據采集、數據統計以及信息查詢過程的自動化，完善人事管理現代化，方便員工上班報到，方便管理人員統計和考核員工出勤情況，方便管理部門查詢和考核各部門出勤率。該模塊能夠準確地掌握員工出勤情況，有效地管理和掌握人員流動情況。

(3)業務考核管理。該模塊實現相關人員培訓考核功能，支持在線學習、培訓、考試、練習、競賽等多功能；支持隨機組卷、人工組卷、自定義抽題百分比；支持試卷內容一致、亂序、不一致等多種模式；支持自動批卷、人工批卷以及試卷打印；支持題庫、成績報表、考生掌握知識點等分析；支持視頻和音頻不同題型的考試；支持成績歸檔管理,方便歷史查閱；支持用戶、題庫、電子書籍批量導入功能。

(4)技術操作管理。該模塊實現對一般技術操作、儀器設備操作、對抗賽和預防性安全檢查等各類技術操作查閱功能，支持各類文本、音頻和視頻資料的錄入、調用、查閱功能，實現訓練隊員的在線學習功能和糾錯功能，強化對操作人員的培訓指導。

(5)綜合匯總管理。該模塊主要功能是提供給用戶進行下級和本級通過審核的匯總數據的查詢，并將分階段匯總訓練隊員多項考核指標的詳細信息，對系統記錄的各類考核事件的數據以報表和生成圖形的方式直觀地展示統計信息，并可按事件類別、發生地點、發生時間段(月、季度、年及自定義時間)進行統計分析。

6.3 應急指揮管理功能模塊

(1)聞警出動。該模塊的功能是事故類型上報，調度室是接警和應急指揮的中心，當發生地面或井下事故時，報警人將警情上報到調度室，調度室當班調度人員接到報警后填寫接警記錄，確定事故發生地點、受災情況、報警時間以及報警人姓名。

(2)應急預案啟動。調度員接警后進入該模塊，系統自動生成事故報警短信，調度人員確定短信發送人員名單后提交，系統自動將信息發送出去。進入救援決策后，系統自動提取預案中針對該安全事故所規定的事故查詢內容、事故判斷內容、救援決策意見。指揮人員可以根據實際情況增加或刪減各項內容，完成針對事故的查詢、判斷和決策后，系統進入救援措施實施，自動提取預案中針對該安全事故救援的應急救援措施。當措施確認后自動提交系統，并指定執行部門和應急響應單位查看本部門執行措施，指派人員參與措施執行，并反饋給調度室指揮機構。

(3)救援方案。該模塊的功能是具有啟動事故應急救援的指揮人員輸入應急啟動密碼，授權調度室根據救援預案啟動救援。應急救援平臺正式發布救援信息，各終端用戶通過該系統平臺了解救援進展，接收救援指令。

(4)總結報告。該模塊在事故處置的過程中記錄每一步響應細節，形成信息記錄以便日后查閱并形成救援指揮報告。

(5)救援評估。該模塊的功能是針對演練中存在的問題進行評估，主要包括組織和管理(應急機構設置的合理性、責權分配的合理性、決策指揮、物資調運、回復總結)、制度基礎(規章制度、應急預案、救援技術資料)、保障系統(監測監控系統、應急裝備和物資、應急通訊系統、應急信息系統)以及人力資源(救援專家、救援隊伍、員工素質、教育培訓、演練與改進)。

6.4 運行維護管理功能模塊

該模塊的主要功能是實現對系統使用者的名稱、密碼、使用權限等信息的管理，確保系統的安全保密性。該模塊將管理對象和對應不同職能的管理員進行分別管理，不同的管理員通過登錄系統不同的界面完成對系統支撐軟件、應用服務和業務的管理。為了便于管理員對系統進行維護和升級，其登錄流程如圖2所示。

7 實施效果

應急救援訓練指揮信息系統基于傳統救援訓練向信息化和智能化轉變要求，以科學發展觀為指導，結合救護隊實際情況找準著力點，以此帶動救護訓練的全面創新。當前，許多國家正在應用數字化、信息化和智能化裝備來提高救護隊的訓練水平，從而提高各種作業的效率，最終提高救護隊實戰能力的效果。2016年5月，應急救援訓練指揮信息系統在鄂爾多斯市大源煤炭有限責任公司柳林溝煤礦進行了為期6個月的試運行，該系統的優點主要體現在以下幾個方面：

(1)該系統按照國家應急救援訓練的相關法律法規要求進行研究開發，適用于各種救護的訓練以及考核。

(2)該系統解決了救護隊模擬實戰訓練、考試標準的執行一致性問題，保證了訓練和考核的客觀公正性、準確性和嚴肅性。

(3)該系統提高了訓練時的作業效率，節省了大量的人力和物力，降低了教官、考官和保障人員的作業強度。

(4)該系統可以方便和長期保存、查詢以及調用訓練實況的記錄、評分、參訓人員、訓練場地、設備、資源等信息。

(5)該系統能夠實現全天候實戰訓練作業，使訓練和考核更貼合實戰要求。

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(責任編輯 路 強)

Research and design of emergency rescue training command information system

Jin Tao

(Ordos College of Applied Technology, Ordos, Inner Mongolia 017000, China)

The author analyzed mine emergency rescue developing status at home and abroad and open questions of mine emergency rescue training command in our country, introduced requirement analysis and overall structure design of mine emergency rescue training command information system, elaborated function module design of the system. Practical application showed that the system could improve training level of rescue brigade and ensure objective fairness, veracity and seriousness of rescue brigade training and check.

mine emergency rescue, training command, information system, mine safety

金濤. 應急救援訓練指揮信息系統的研究與設計[J].中國煤炭，2017，43(5)：79-83. Jin Tao. Research and design of emergency rescue training command information system[J].China Coal，2017，43(5)：79-83.

TD-9

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金濤(1978-)，女，內蒙古自治區鄂爾多斯人，碩士研究生，副教授，主要研究方向為計算機軟件、網絡、教育技術。