王乾坤， 劉昆玉

(武漢理工大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢 430070)

由于地鐵施工的地域及工藝特殊性、影響因素的復(fù)雜性等致使重大安全事故屢有發(fā)生，而在建設(shè)應(yīng)急管理過程中，建設(shè)管理者承擔(dān)應(yīng)急通訊、分析、決策、指揮、處置和救援的任務(wù)，需要利用先進(jìn)的信息技術(shù)建立應(yīng)急管理信息系統(tǒng)，提高地鐵工程建設(shè)管理者的應(yīng)急管理能力。謝旭陽等研究了應(yīng)急管理信息系統(tǒng)的應(yīng)急信息來源、系統(tǒng)架構(gòu)及功能組成［1］;秦勇等研究了軌道交通運(yùn)營階段應(yīng)急管理系統(tǒng)體系框架、組織結(jié)構(gòu)、通信機(jī)制、功能設(shè)置和工作流程等［2，3］;廖光煊等將 GIS 技術(shù)應(yīng)用于城市重大事故應(yīng)急救援，研究了城市重大事故應(yīng)急輔助決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法［4］，但未涉及到地鐵工程施工建設(shè)階段的應(yīng)急管理系統(tǒng)總體框架和主要功能。本文針對地鐵工程施工建設(shè)階段應(yīng)急管理，綜合利用GIS技術(shù)、XML、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)構(gòu)建地鐵工程建設(shè)應(yīng)急管理信息平臺。

地鐵工程建設(shè)應(yīng)急管理系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)目標(biāo)如下。

(1)整合地鐵建設(shè)應(yīng)急管理信息的平臺。面向地鐵工程建設(shè)安全應(yīng)急管理全過程，整合應(yīng)急管理信息，構(gòu)建地鐵工程建設(shè)安全應(yīng)急管理各參與方的信息共享平臺。

(2)實(shí)現(xiàn)地鐵工程建設(shè)安全應(yīng)急迅速響應(yīng)。通過視頻、網(wǎng)絡(luò)、電話等多通道多方式實(shí)時(shí)采集和迅速響應(yīng)應(yīng)急信息，縮短信息傳遞時(shí)間，提高信息傳遞的時(shí)效性。

(3)增強(qiáng)地鐵工程建設(shè)應(yīng)急決策水平，通過GIS等技術(shù)提供應(yīng)急管理輔助決策分析，并提供專家決策支持接口，緊跟應(yīng)急決策需求變化，動(dòng)態(tài)科學(xué)決策。

(4)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急管理中的知識管理，將地鐵工程知識、歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)匯總，并集中存儲(chǔ)、挖掘、整理、標(biāo)準(zhǔn)化、傳遞、共享、沉淀及創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)對應(yīng)急管理知識的跨組織共享和高效的知識管理。

1 系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)管理

1．1 系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)組成

系統(tǒng)信息主要由面向地鐵工程建設(shè)應(yīng)急管理的基礎(chǔ)信息、地理信息和知識庫信息三部分組成。

(1)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)。地鐵工程應(yīng)急管理預(yù)防準(zhǔn)備階段、監(jiān)測預(yù)警階段、應(yīng)急響應(yīng)階段和應(yīng)急恢復(fù)評估階段各主要業(yè)務(wù)流程工作過程中需要利用的或產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息。主要有風(fēng)險(xiǎn)源管理信息、應(yīng)急資源管理信息、應(yīng)急預(yù)案管理信息、監(jiān)測預(yù)警信息、應(yīng)急響應(yīng)信息、應(yīng)急績效評價(jià)信息及其他信息數(shù)據(jù)。

(2)地理信息數(shù)據(jù)。地理信息數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)(表1)，空間數(shù)據(jù)描述地鐵工程建設(shè)應(yīng)急管理涉及的地理實(shí)體的坐標(biāo)、位置和空間形狀，屬性數(shù)據(jù)描述地理實(shí)體質(zhì)量和數(shù)量特征［5］。其中空間數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)是顯示和空間查詢分析的基礎(chǔ)，屬性數(shù)據(jù)可以分為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)更新、修改和維護(hù)較頻繁，如監(jiān)測值、實(shí)際降深，靜態(tài)數(shù)據(jù)錄入后變化較少，如周邊建筑物信息等。

表1 地理信息數(shù)據(jù)分類

(3)知識庫數(shù)據(jù)。知識庫數(shù)據(jù)為地鐵應(yīng)急管理各參與方提供知識共享和智力支持，根據(jù)知識種類將知識庫分為事實(shí)知識庫、規(guī)則知識庫和規(guī)律知識庫［6］。事實(shí)性知識是指對已經(jīng)發(fā)生應(yīng)急管理的事實(shí)屬性或狀態(tài)的客觀描述，按照事故類型來劃分，包括事故案例、事故成因和事故措施等。規(guī)律性知識是指地鐵工程建設(shè)應(yīng)急管理領(lǐng)域的理論知識和經(jīng)驗(yàn)知識等，如施工工藝、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、規(guī)章制度和法律基礎(chǔ)等，規(guī)則性知識是指應(yīng)急管理業(yè)務(wù)過程中的行動(dòng)、動(dòng)作相聯(lián)系的因果關(guān)系知識，主要是業(yè)務(wù)流程中需要用到的分析模型和分析方法規(guī)則。知識庫采用文本、多媒體、三維動(dòng)畫模擬等多方式表達(dá)，使地鐵各參與方更高效快捷地獲取相關(guān)知識。

1．2 系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)獲取與更新

系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的獲取主要依賴于系統(tǒng)的組織體系，本系統(tǒng)組織體系分為應(yīng)急救援決策指揮管理中心和應(yīng)急管理支持中心。應(yīng)急救援決策指揮管理中心主要由應(yīng)急決策層、應(yīng)急指揮層、應(yīng)急處置層和應(yīng)急輔助決策層四部分組成。應(yīng)急管理支持中心是在應(yīng)急管理過程中，為應(yīng)急決策指揮管理中心提供支持保障的機(jī)構(gòu)，其主要任務(wù)和工作有應(yīng)急預(yù)案管理、應(yīng)急資源管理、監(jiān)測預(yù)警管理、事故調(diào)查評估管理、信息管理和行政管理。

系統(tǒng)應(yīng)急信息是地鐵工程建設(shè)應(yīng)急管理的基礎(chǔ)，系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的獲取、整理和更新需要地鐵工程建設(shè)應(yīng)急管理中不同類別、不同層次的各方按照共同約定的流程，在主體協(xié)同、信息協(xié)同和流程協(xié)同的基礎(chǔ)上分工協(xié)作。主要包括風(fēng)險(xiǎn)源信息數(shù)據(jù)、應(yīng)急預(yù)案管理信息數(shù)據(jù)、應(yīng)急資源管理信息數(shù)據(jù)、應(yīng)急監(jiān)測預(yù)警信息數(shù)據(jù)和應(yīng)急管理績效數(shù)據(jù)的獲取與更新機(jī)制，如圖1～5。

2 應(yīng)急管理處置流程設(shè)計(jì)

應(yīng)急管理處置流程主要包括事故接報(bào)、趕赴現(xiàn)場、現(xiàn)場踏勘、現(xiàn)場會(huì)議、確定應(yīng)急搶險(xiǎn)方案、指揮搶險(xiǎn)和后期處置。

2．1 事故接報(bào)

地鐵施工項(xiàng)目管理部接到事故報(bào)告后，應(yīng)對事故進(jìn)行初步判斷，如發(fā)生或有可能發(fā)生三級及以下事故的，立即上報(bào)地鐵公司相關(guān)負(fù)責(zé)人;事故進(jìn)展情況及時(shí)匯報(bào)并由辦公室對外統(tǒng)一報(bào)告。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)源信息數(shù)據(jù)獲取與更新機(jī)制

圖2 應(yīng)急預(yù)案管理數(shù)據(jù)獲取與更新機(jī)制

圖3 應(yīng)急預(yù)案管理數(shù)據(jù)獲取與更新機(jī)制

圖4 應(yīng)急監(jiān)測預(yù)警信息獲取與更新機(jī)制

圖5 應(yīng)急管理績效信息獲取與更新機(jī)制

2．2 趕赴現(xiàn)場

公司負(fù)責(zé)人接到發(fā)生或有可能發(fā)生三級事故報(bào)告后立即趕赴現(xiàn)場，了解事故情況，研究決定是否啟動(dòng)預(yù)案。若需啟動(dòng)預(yù)案，則由相關(guān)部門負(fù)責(zé)通知專家、搶險(xiǎn)及應(yīng)急救援聯(lián)動(dòng)單位進(jìn)場。

2．3 現(xiàn)場踏勘

組織有關(guān)人員踏勘現(xiàn)場，向上級領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)事故簡要情況，必要時(shí)通過市應(yīng)急聯(lián)動(dòng)中心(110)，協(xié)調(diào)其他單位參加救援。

2．4 現(xiàn)場會(huì)議

指示公司相關(guān)職能部門落實(shí)指揮部現(xiàn)場辦公場所，通知事故單位、技術(shù)專家組、救援單位、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)單位(公安、武警、衛(wèi)生、人防等)以及地方政府等單位領(lǐng)導(dǎo)參加現(xiàn)場會(huì)議。

2．5 確定應(yīng)急搶險(xiǎn)方案

聽取事故單位簡要匯報(bào)事故，聽取技術(shù)專家組和救援單位搶險(xiǎn)方案設(shè)想，并做出決策確定應(yīng)急搶險(xiǎn)方案。

2．6 指揮搶險(xiǎn)

現(xiàn)場應(yīng)急指揮小組指揮搶險(xiǎn)，必要時(shí)通過市應(yīng)急聯(lián)動(dòng)中心(110)、市領(lǐng)導(dǎo)等協(xié)調(diào)其他力量支援搶險(xiǎn)，指揮部辦公室草擬事故快報(bào)、新聞統(tǒng)發(fā)稿等，協(xié)助新聞辦公室統(tǒng)一對外發(fā)布事故信息。

2．7 后期處置

根據(jù)相關(guān)法規(guī)組成事故調(diào)查組，開展事故調(diào)查及查處工作，安排組織測算搶險(xiǎn)直接費(fèi)用，報(bào)送事故調(diào)查組，計(jì)入事故直接經(jīng)濟(jì)損失。

3 系統(tǒng)總體體系架構(gòu)

從總體角度自下而上，系統(tǒng)平臺體系架構(gòu)采用多層方案，包括數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)訪問層、應(yīng)用邏輯層、表現(xiàn)邏輯層和表現(xiàn)層。整個(gè)系統(tǒng)在操作系統(tǒng)、無線通訊網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、GIS系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等技術(shù)支撐下和國家法律法規(guī)、部門規(guī)章制度及組織運(yùn)行機(jī)制等保障下，基于統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)多層次、跨部門應(yīng)急信息系統(tǒng)互聯(lián)及授權(quán)與訪問控制，面向應(yīng)急指揮決策中心和應(yīng)急支持中心等提供應(yīng)急信息發(fā)布、管理和決策支持等服務(wù)［7］。

客戶端Web瀏覽器中通過 HTML(頁面內(nèi)容)和XML(數(shù)據(jù)內(nèi)容)從Web服務(wù)器下載內(nèi)容實(shí)現(xiàn)。表現(xiàn)邏輯層中的Web服務(wù)器平臺采用Apache+Tomcat+JDK，客戶端請求靜態(tài)頁面，Apache服務(wù)器負(fù)責(zé)響應(yīng)請求，客戶端請求動(dòng)態(tài)頁面，Tomcat服務(wù)器負(fù)責(zé)響應(yīng)請求，JDK負(fù)責(zé)連接數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)。應(yīng)用邏輯程序設(shè)計(jì)語言為專門設(shè)計(jì)用于因特網(wǎng)和面向?qū)ο缶幊虡?biāo)準(zhǔn)的 Java，采用Spring和Struts開源框架，使用基本JavaBean代替EJB。地理信息系統(tǒng)服務(wù)器采用Geoserver，實(shí)現(xiàn)空間地理信息在用戶間的迅速共享。數(shù)據(jù)庫選擇對象-關(guān)系型數(shù)據(jù)庫 PostgreSQL及其內(nèi)嵌的PostGIS模塊作為整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理，通過JDBC/JNDI實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用服務(wù)器連接［8，9］，平臺體系架構(gòu)如圖6。

圖6 系統(tǒng)平臺體系架構(gòu)

4 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地鐵工程建設(shè)應(yīng)急管理系統(tǒng)主要功能模塊分成5部分:基礎(chǔ)信息管理、典型事故模擬管理、響應(yīng)指揮管理、輔助決策支持管理和信息通訊管理。

4．1 基礎(chǔ)信息管理

基礎(chǔ)信息是在地鐵工程建設(shè)應(yīng)急管理過程中，包括安全狀態(tài)下和應(yīng)急狀態(tài)下日常管理中所需要利用到的基礎(chǔ)信息和資源，是應(yīng)急管理的基礎(chǔ)。基礎(chǔ)信息管理主要包括應(yīng)急預(yù)案信息(應(yīng)急預(yù)案編制、評審和培訓(xùn)演練信息)、風(fēng)險(xiǎn)源管理信息(風(fēng)險(xiǎn)源識別清單、重大風(fēng)險(xiǎn)源清單、重大風(fēng)險(xiǎn)源跟蹤報(bào)告)、應(yīng)急資源信息(應(yīng)急資源分布儲(chǔ)備匯總、應(yīng)急資源巡查報(bào)告)、監(jiān)測預(yù)警信息(監(jiān)測方案、監(jiān)測數(shù)據(jù)、預(yù)警信息)、勘察設(shè)計(jì)信息(水文地質(zhì)資料、施工設(shè)計(jì)圖紙)、施工組織信息(施工組織設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度計(jì)劃、施工進(jìn)度形象)、知識庫(規(guī)律知識信息、規(guī)則知識信息、事故案例知識)等?；A(chǔ)信息管理可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)添加、刪除、修改和維護(hù)等功能。

4．2 典型事故模擬管理

該模塊提供各種典型事故現(xiàn)場動(dòng)畫三維模擬仿真，進(jìn)行典型事故桌面模擬演練培訓(xùn)。典型事故主要有基坑坍塌、基坑突涌、地面塌陷、坑底隆起、地下管線斷裂、隧道坍塌、隧道突泥涌水、火災(zāi)、觸電、有毒有害氣體、機(jī)械傷害、高空墜落等事故。主要內(nèi)容包括事故成因、事故措施、指揮調(diào)度、應(yīng)急力量聯(lián)動(dòng)、現(xiàn)場救援及事故影響及后果預(yù)測等。系統(tǒng)根據(jù)演練培訓(xùn)的情況進(jìn)行綜合評估，將演練培訓(xùn)計(jì)劃及演練培訓(xùn)完成情況編制成報(bào)表存儲(chǔ)上報(bào)，并根據(jù)演練培訓(xùn)效果動(dòng)態(tài)修改調(diào)整應(yīng)急預(yù)案。

4．3 響應(yīng)指揮管理

該模塊主要功能是滿足應(yīng)急救援過程中迅速響應(yīng)、統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)和跟蹤搶險(xiǎn)的需要，集成了突發(fā)事件接警、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急預(yù)案應(yīng)用、應(yīng)急資源調(diào)度、應(yīng)急力量聯(lián)動(dòng)、聯(lián)動(dòng)指揮和事故恢復(fù)評估等信息，并通過通信信息平臺的電話、郵箱、短信和視頻等通信方式?jīng)Q策指揮中心進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度、全局指揮。

4．4 輔助決策支持管理

輔助決策支持模塊包括計(jì)算機(jī)輔助決策和專家輔助決策，是綜合利用系統(tǒng)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)和知識庫數(shù)據(jù)，對事故成因、動(dòng)態(tài)發(fā)展、事故后果、事故評估等進(jìn)行分析和預(yù)測，為應(yīng)急決策指揮中心提供指揮調(diào)度方案的決策依據(jù)。主要包括地鐵事故點(diǎn)定位、應(yīng)急專家搜索、應(yīng)急資源分布、事故影響區(qū)域分析、事故后果模擬、交通警戒區(qū)域分析、人員疏散分析、最佳救援路線分析和專題地圖輸出等［10］。

4．5 信息通訊管理

信息通訊模塊是保障應(yīng)急管理各項(xiàng)工作迅速有效開展的基礎(chǔ)，主要包括遠(yuǎn)程音頻平臺、遠(yuǎn)程視頻平臺、短信平臺和郵件平臺。通過在地鐵施工現(xiàn)場施工關(guān)鍵部位安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)急決策指揮中心安裝多通道大屏幕視頻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)常態(tài)和應(yīng)急狀態(tài)下對關(guān)鍵部位的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控管理;通過短信和郵件平臺在日常管理和應(yīng)急管理中將應(yīng)急管理信息，如預(yù)警信息、響應(yīng)信息和調(diào)度信息等迅速及時(shí)發(fā)送到指定人員，保障信息通訊快速和暢通。

5 結(jié)語

地鐵工程建設(shè)應(yīng)急管理信息系統(tǒng)是面向地鐵工程施工建設(shè)階段應(yīng)急管理全過程、多層次、跨部門和跨專業(yè)的管理信息平臺，本文分析了系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和應(yīng)急信息數(shù)據(jù)的組成、獲取與更新機(jī)制，設(shè)計(jì)了應(yīng)急管理處置流程，建立了系統(tǒng)平臺總體體系架構(gòu)，并全面闡述應(yīng)急管理信息系統(tǒng)功能組成，本文將有助于指導(dǎo)地鐵工程建設(shè)管理者建立應(yīng)急管理信息系統(tǒng)，完善應(yīng)急管理機(jī)制，提高地鐵工程建設(shè)管理者應(yīng)急管理能力和科學(xué)決策水平。

［1］ 謝旭陽，鄧云峰，李 群，等．應(yīng)急管理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)探討［J］．中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2006，2(6):27-30．

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