突發(fā)事件應(yīng)急準(zhǔn)備與應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

李　群

(中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院，北京 100012)

0　引言

圖1　系統(tǒng)平臺(tái)整體業(yè)務(wù)組成Fig.1　Whole Business of system platform

近些年，隨著我國(guó)各級(jí)應(yīng)急管理部門對(duì)突發(fā)事件應(yīng)急的逐年重視與投入，國(guó)家整體應(yīng)急管理水平明顯提高，但總結(jié)2008年我國(guó)南方冰雪災(zāi)害、“5·12”四川汶川大地震以及“4·14”青海玉樹地震的抗災(zāi)工作，在面對(duì)巨災(zāi)方面，應(yīng)急準(zhǔn)備工作存在明顯不足[1]。而縱觀目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)急管理的最新研究成果，以“應(yīng)急準(zhǔn)備”和“應(yīng)急預(yù)案”為核心的應(yīng)急管理模式以成為共識(shí)而被普遍接受，在應(yīng)急準(zhǔn)備體系方面，李湖生[2]等在大量國(guó)內(nèi)外調(diào)研與分析的基礎(chǔ)上，提出應(yīng)急準(zhǔn)備規(guī)劃理論與方法、應(yīng)急準(zhǔn)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、任務(wù)和目標(biāo)能力、應(yīng)急準(zhǔn)備評(píng)估理論與方法、應(yīng)急準(zhǔn)備文化的內(nèi)涵與特征等應(yīng)急準(zhǔn)備體系理論研究方面的關(guān)鍵科學(xué)問題。在應(yīng)急預(yù)案體系方面，劉鐵民[3]在分析國(guó)內(nèi)外突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案體系發(fā)展沿革基礎(chǔ)上，提出應(yīng)急預(yù)案體系建設(shè)，應(yīng)以重大突發(fā)事件情景構(gòu)建為基礎(chǔ)、加強(qiáng)應(yīng)急準(zhǔn)備為指導(dǎo)思想、提高應(yīng)急準(zhǔn)備能力為核心目標(biāo)，以系統(tǒng)論和系統(tǒng)工程為基本方法，形成具有戰(zhàn)略性、前瞻性、繼承性和致用性應(yīng)急預(yù)案體系框架的總體設(shè)計(jì)。在深入研究應(yīng)急準(zhǔn)備體系、應(yīng)急預(yù)案體系及二者相互關(guān)系的基礎(chǔ)上[3]，以應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)、應(yīng)急準(zhǔn)備框架、突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、預(yù)案運(yùn)行基礎(chǔ)、基于基礎(chǔ)平臺(tái)的預(yù)案系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境等為方向的細(xì)化研究領(lǐng)域得到快速發(fā)展，其中在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面，江田漢[4]等選擇突發(fā)事件應(yīng)急準(zhǔn)備能力指標(biāo)和突發(fā)事件固有風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，構(gòu)建區(qū)域突發(fā)事件應(yīng)急準(zhǔn)備脆弱性評(píng)估指標(biāo)體系，計(jì)算突發(fā)事件應(yīng)急準(zhǔn)備脆弱性指數(shù)；席學(xué)軍[5]等提出基于動(dòng)態(tài)毒性負(fù)荷分析的安全疏散評(píng)估方法。在應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)方面，榮莉莉[6]在突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)層次模型及預(yù)案的應(yīng)急響應(yīng)流程基礎(chǔ)上，提出可實(shí)現(xiàn)預(yù)案之間有效銜接的預(yù)案體系模型；劉曉[7]等研究關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施(CI)及其安全管理過程中的若干問題，對(duì)CI的特點(diǎn)進(jìn)行分析和總結(jié)，建立網(wǎng)絡(luò)化CI系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；朱曉寒[8]等采用“情景-應(yīng)對(duì)”模式，借助情景的靈活性，從演化趨勢(shì)途徑提升對(duì)自然災(zāi)害的認(rèn)知-行為能力。在應(yīng)急準(zhǔn)備框架方面，劉鐵民[9]結(jié)合我國(guó)應(yīng)急管理工作實(shí)際，提出突發(fā)事件情景基本概念、分類矩陣、構(gòu)建程序、情景框架結(jié)構(gòu)與要素內(nèi)容等；李湖生[10]在對(duì)中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、愛爾蘭等國(guó)家應(yīng)急準(zhǔn)備規(guī)劃相關(guān)規(guī)范性指導(dǎo)文件的分析基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)國(guó)家在應(yīng)急規(guī)劃的分級(jí)分類、政策指導(dǎo)、規(guī)劃過程、理論基礎(chǔ)和規(guī)劃工具等方面的情況進(jìn)行比較研究；彭宗超[11]等基于公民文化理論，以問卷調(diào)研的實(shí)證方法考察中國(guó)6個(gè)城市公民的應(yīng)急準(zhǔn)備文化現(xiàn)狀。在預(yù)案運(yùn)行基礎(chǔ)方面，朱建明[12]在同時(shí)考慮應(yīng)急設(shè)施可能的損毀情景以及設(shè)施兩兩之間的調(diào)度時(shí)間基礎(chǔ)上，建立可靠連通應(yīng)急設(shè)施選址模型；張超[13]等提出建立公共安全應(yīng)急標(biāo)準(zhǔn)體系的基本原則，構(gòu)建公共安全應(yīng)急標(biāo)準(zhǔn)體系的四維結(jié)構(gòu)模型，并建立公共安全應(yīng)急標(biāo)準(zhǔn)體系框架?？v觀以上已有成果，在應(yīng)急準(zhǔn)備和應(yīng)急預(yù)案業(yè)務(wù)體系的多個(gè)方面均有較為深入的研究，但在預(yù)案系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境方面，由于大規(guī)模的業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成往往需要建立在業(yè)務(wù)清晰(子系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系)、功能明確(系統(tǒng)角色與功能設(shè)計(jì)合理)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)接口)的前提下，故需要在應(yīng)急業(yè)務(wù)與信息化技術(shù)，尤其是系統(tǒng)集成技術(shù)，之間兼顧才可實(shí)現(xiàn)，文獻(xiàn)[14]提出基于“情景-應(yīng)對(duì)”的國(guó)家應(yīng)急平臺(tái)體系基礎(chǔ)科學(xué)問題與構(gòu)建“網(wǎng)絡(luò)集成-計(jì)算集成-應(yīng)用系統(tǒng)集成”3層交互的立體集成模式可作為借鑒，但專門圍繞應(yīng)急準(zhǔn)備和應(yīng)急預(yù)案業(yè)務(wù)體系的整體集成系統(tǒng)平臺(tái)方面的研究仍較為少見。針對(duì)此類問題，提出1套高度集成的突發(fā)事件應(yīng)急準(zhǔn)備與應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)思路，從集成業(yè)務(wù)分析、集成功能框架、集成系統(tǒng)架構(gòu)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、集成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)等4個(gè)方面進(jìn)行針對(duì)性討論。

1　系統(tǒng)平臺(tái)集成業(yè)務(wù)分析

應(yīng)急準(zhǔn)備與應(yīng)急預(yù)案體系作為目前應(yīng)急管理領(lǐng)域的核心內(nèi)容，從應(yīng)急管理業(yè)務(wù)上來(lái)說，無(wú)論在廣度上，還是深度上，均是多個(gè)細(xì)化研究領(lǐng)域和方向的高度集成，故在此業(yè)務(wù)層面上開展具體物理技術(shù)系統(tǒng)平臺(tái)的集成，需要首先分析、構(gòu)建系統(tǒng)平臺(tái)的整體業(yè)務(wù)模型，在對(duì)現(xiàn)有應(yīng)急準(zhǔn)備與應(yīng)急預(yù)案體系的梳理與分析基礎(chǔ)上，抽取“應(yīng)急情景構(gòu)建與管理”、“應(yīng)急預(yù)案數(shù)字化管理”、“應(yīng)急模擬演練與評(píng)估”和“應(yīng)急輔助支持”等4個(gè)業(yè)務(wù)板塊作為系統(tǒng)平臺(tái)集成的落腳點(diǎn)，力求在眾多相關(guān)“應(yīng)急準(zhǔn)備與應(yīng)急預(yù)案理論、方法、模型”與“各類應(yīng)急管理實(shí)踐”之間搭建溝通的橋梁，實(shí)現(xiàn)相關(guān)細(xì)化領(lǐng)域研究成果的標(biāo)準(zhǔn)化、工具化、系統(tǒng)化應(yīng)用，如圖1所示。

在完成頂層業(yè)務(wù)板塊的設(shè)計(jì)后，進(jìn)一步梳理各個(gè)業(yè)務(wù)板塊之間在應(yīng)急管理實(shí)踐中的相互關(guān)系，如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)平臺(tái)整體業(yè)務(wù)流程與邏輯關(guān)系Fig.2　Whole business process and logic relation of system platform

從圖2可知，“應(yīng)急情景構(gòu)建與管理”是整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)業(yè)務(wù)流程的第1個(gè)環(huán)節(jié)，在該環(huán)節(jié)，需要圍繞某類的突發(fā)事件進(jìn)行情景構(gòu)建工作，梳理出該類突發(fā)事件的“情景-任務(wù)-能力”列表并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在該業(yè)務(wù)過程中，需要調(diào)用“應(yīng)急輔助支持”業(yè)務(wù)板塊下的“應(yīng)急輔助工具庫(kù)”、“應(yīng)急輔助知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”、“應(yīng)急輔助模型庫(kù)”進(jìn)行相應(yīng)“工具”、“知識(shí)”與“模型”的支持，以保證情景構(gòu)建過程的科學(xué)性、合理性與規(guī)范性。在“應(yīng)急情景構(gòu)建與管理”基礎(chǔ)上，提煉出應(yīng)急預(yù)案所要針對(duì)的具體目標(biāo)與對(duì)象，明確需要針對(duì)什么情景進(jìn)行準(zhǔn)備與處置、需要考慮哪些具體的任務(wù)，并最終落實(shí)到需要哪些能力進(jìn)行保障，將應(yīng)急預(yù)案按照“情景—應(yīng)對(duì)”模式進(jìn)行結(jié)構(gòu)化重構(gòu)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的存儲(chǔ)與表示?！皯?yīng)急模擬演練與評(píng)估”是在“情景構(gòu)建與管理”提出的演練事件情景的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體應(yīng)急預(yù)案演練所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)、參與對(duì)象以及評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)基于信息化系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)急模擬演練的腳本設(shè)計(jì)、演練組織實(shí)施與評(píng)估等，相應(yīng)的演練腳本以結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的形式存入“應(yīng)急模擬演練數(shù)據(jù)庫(kù)”，而模擬演練發(fā)現(xiàn)的問題用于相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案的修訂與相應(yīng)應(yīng)急能力的完善?！皯?yīng)急輔助決策支持”業(yè)務(wù)板塊是整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)所有外部工具、專業(yè)知識(shí)數(shù)據(jù)與模型方法的調(diào)用接口，根據(jù)不同的輔助支持類型，提供不同的調(diào)用與返回模式。

2　系統(tǒng)平臺(tái)集成功能框架

按照軟件工程的思想，在完成系統(tǒng)平臺(tái)的集成業(yè)務(wù)分析后，需要從系統(tǒng)用戶角度分析、確定系統(tǒng)平臺(tái)的集成功能框架，而相應(yīng)的系統(tǒng)功能是相關(guān)業(yè)務(wù)在物理系統(tǒng)層面的具體對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)平臺(tái)的集成功能框架如圖3所示，由圖可知，整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)主要包括：6個(gè)1級(jí)功能點(diǎn)、28個(gè)2級(jí)功能點(diǎn)及若干下屬不同細(xì)化粒度的3級(jí)功能點(diǎn)，其中“應(yīng)急情景構(gòu)建與管理”、“應(yīng)急預(yù)案數(shù)字化管理”、“應(yīng)急模擬演練與評(píng)估”、“應(yīng)急輔助支持”4個(gè)1級(jí)功能點(diǎn)基本覆蓋上文系統(tǒng)平臺(tái)業(yè)務(wù)模型的相關(guān)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，以“應(yīng)急情景構(gòu)建與管理”為例，下設(shè)“應(yīng)急情景構(gòu)建”、“應(yīng)急情景展示”、“應(yīng)急情景分析”和“應(yīng)急情景應(yīng)用”4個(gè)2級(jí)功能點(diǎn)，已基本上從信息化系統(tǒng)的角度響應(yīng)了相關(guān)“應(yīng)急情景構(gòu)建與管理”的業(yè)務(wù)需求。而“平臺(tái)安全管控”與“平臺(tái)對(duì)外信息發(fā)布”2個(gè)1級(jí)功能點(diǎn)則是為了滿足應(yīng)急準(zhǔn)備與應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)平臺(tái)以1個(gè)具體的、可訪問的物理信息化系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的需求，具體功能分析限于篇幅不做過多討論。

圖3　系統(tǒng)平臺(tái)集成功能框架Fig.3　Whole integration function framework of system platform

圖4　系統(tǒng)平臺(tái)集成架構(gòu)Fig.4　Integration architecture of system platform

3　系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在明確和系統(tǒng)平臺(tái)的整體業(yè)務(wù)與功能后，相關(guān)系統(tǒng)平臺(tái)的架構(gòu)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則是物理系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)與關(guān)鍵，既是物理系統(tǒng)平臺(tái)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的保障，也是系統(tǒng)平臺(tái)向外擴(kuò)展與集成的關(guān)鍵，考慮到應(yīng)急準(zhǔn)備與應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)的業(yè)務(wù)廣度、深度以及接入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，采用分層設(shè)計(jì)思想，在不同層面采用有針對(duì)性的集成策略，如圖4所示。

1)物理層

物理層主要是系統(tǒng)平臺(tái)運(yùn)行的硬件與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，從用途角度主要包括：WEB服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、通信服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、地圖服務(wù)器和計(jì)算模擬服務(wù)器等；從系統(tǒng)集成角度，目前有多種高擴(kuò)展性、高存儲(chǔ)、高性能的解決方案，其中基于可擴(kuò)展計(jì)算與存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的云平臺(tái)是典型代表，既可直接使用商用的公有云(譬如：阿里云、美團(tuán)云等)，也可自建私有云。

2)基礎(chǔ)軟件層

基礎(chǔ)軟件層主要是系統(tǒng)平臺(tái)運(yùn)行的軟件基礎(chǔ)，主要包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、文件傳輸服務(wù)系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、流媒體服務(wù)系統(tǒng)、通信服務(wù)系統(tǒng)、多媒體交互與會(huì)商系統(tǒng)等，其中操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的統(tǒng)一選取格外重要，目前基于VDB中間件的解決方案從某種程度上能夠部分解決數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的集成問題。

3)數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層要是系統(tǒng)平臺(tái)運(yùn)行的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)基礎(chǔ)，不但存儲(chǔ)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和接口定義，而且相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、分析與計(jì)算的過程與結(jié)果數(shù)據(jù)的交互訪問均由數(shù)據(jù)層統(tǒng)一提供，按照數(shù)據(jù)格式，可分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

4)業(yè)務(wù)層

業(yè)務(wù)層是系統(tǒng)平臺(tái)的人機(jī)交互界面，是不同用戶直接操作系統(tǒng)平臺(tái)的入口與媒介，業(yè)務(wù)層往往對(duì)上提供統(tǒng)一且無(wú)異議的功能服務(wù)，向下屏蔽相關(guān)數(shù)據(jù)與模塊的訪問接口，使系統(tǒng)平臺(tái)最終用戶聚焦在具體的業(yè)務(wù)范疇。

5)用戶層

用戶層實(shí)際是系統(tǒng)平臺(tái)的外部訪問者，主要包括：系統(tǒng)管理員、數(shù)據(jù)維護(hù)管理員、普通用戶和專家用戶等4類角色。

目前，系統(tǒng)平臺(tái)存儲(chǔ)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)按照格式分為：結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其中結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于應(yīng)急情景數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)急模擬演練數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)急輔助知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)；非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以文件形式存儲(chǔ)在文件服務(wù)器上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)基于FTP服務(wù)的文件共享和部分視頻信息的流媒體服務(wù)推送。

4　系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

在系統(tǒng)平臺(tái)業(yè)務(wù)與功能分析基礎(chǔ)上，參照系統(tǒng)整體物理架構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，采用B/S與C/S混合結(jié)構(gòu)，JAVA，C#等主流程序語(yǔ)言，開發(fā)實(shí)現(xiàn)物理系統(tǒng)平臺(tái)，選取數(shù)據(jù)集成、模型集成和系統(tǒng)集成等3方面的案例說明系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)。

1)數(shù)據(jù)集成

采用VDB實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集成，VDB是1款由中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心開發(fā)的、可以幫助數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)人員簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開發(fā)工作的軟件，具有Web應(yīng)用自動(dòng)生成能力，在數(shù)據(jù)庫(kù)物理建模之后，只需要通過VDB進(jìn)行一些配置，便可得到用于數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)查詢?cè)L問的Web應(yīng)用界面，發(fā)布后即可為用戶所使用，如圖5所示。

圖5　基于VDB的數(shù)據(jù)集成Fig.5　Data integration on basis of VDB

2)模型集成

采用“DLL+Webservice”的形式實(shí)現(xiàn)專業(yè)模擬計(jì)算模型的集成，由算法實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言(如fortran，java或C#)變成實(shí)現(xiàn)模型，通過DLL形式封裝、打包，Webservice接口發(fā)布，如圖6所示。

圖6　基于Web Service的固體火災(zāi)事故后果計(jì)算Fig.6　Accident results calculation of solid fires on basis of Web Service

3)系統(tǒng)集成

采用單點(diǎn)登錄(SSO)形式實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整合，如圖7所示。

圖7　基于SSO的系統(tǒng)平臺(tái)整合效果Fig.7　Integration system platform effect on basis of SSO

5　結(jié)論

1)在充分梳理、分析應(yīng)急準(zhǔn)備與應(yīng)急預(yù)案體系范疇內(nèi)各項(xiàng)研究成果基礎(chǔ)上，提出整合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、應(yīng)急準(zhǔn)備框架、應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)和預(yù)案運(yùn)行基礎(chǔ)的集成系統(tǒng)平臺(tái)業(yè)務(wù)模型，確立“應(yīng)急情景構(gòu)建與管理”、“應(yīng)急預(yù)案數(shù)字化管理”、“應(yīng)急模擬演練與評(píng)估”和“應(yīng)急輔助支持”等4個(gè)業(yè)務(wù)板塊作為系統(tǒng)平臺(tái)集成的落腳點(diǎn)。

2)在系統(tǒng)平臺(tái)整體業(yè)務(wù)模型基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)用戶角度提出系統(tǒng)平臺(tái)的集成功能框架，主要包括：6個(gè)1級(jí)功能點(diǎn)、28個(gè)2級(jí)功能點(diǎn)及若干下屬不同細(xì)化粒度的3級(jí)功能點(diǎn)。

3)從系統(tǒng)平臺(tái)的物理設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)角度，提出系統(tǒng)平臺(tái)的整體集成架構(gòu)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

4)選取數(shù)據(jù)集成、模型集成和系統(tǒng)集成等3方面的實(shí)際案例，說明系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。

5)相關(guān)業(yè)務(wù)模型、架構(gòu)與設(shè)計(jì)思想、關(guān)鍵集成技術(shù)等可為相應(yīng)應(yīng)急準(zhǔn)備與應(yīng)急預(yù)案體系的建設(shè)與工程應(yīng)用提供參考。

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