李 娜 李 嬌 孫青峰

(1.中國石油集團安全環(huán)保技術研究院有限公司；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害、事故災難、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急預案，推進應急管理預案體系建設。應急預案是針對各類突發(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，在實際應用中，現(xiàn)有的應急預案存在著預案銜接不緊密，預案內(nèi)容執(zhí)行有效性差，預案更新速度慢等問題，應急響應的快速性和準確性面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。隨著現(xiàn)代化信息技術的發(fā)展，應急預案不應該只停留在紙質(zhì)階段，應利用現(xiàn)代化計算機技術和網(wǎng)絡信息技術，將應急預案的功能最大化，以控制事故、減少損失[2-4]。

1 國內(nèi)外數(shù)字化預案技術綜述

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)字化應急預案，尤其是歐洲、北美等國已經(jīng)處于世界領先地位。例如，20世紀末，美國Ohio油氣田應急響應系統(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；報告模塊能夠在災情發(fā)生時快速上報所需條目選項及相關事件信息；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急保障信息，同時利用GIS功能進行分析，實現(xiàn)最佳應急資源調(diào)度。該系統(tǒng)還可為現(xiàn)場人員提供應急培訓，使人員更加熟悉應急處置流程，提高應急能力。

Zheng C G等[6]以地質(zhì)災害為研究對象，將UAVRS技術與應急預案系統(tǒng)結合起來，構建了基于UAVRS的地質(zhì)災害應急管理與預警系統(tǒng)。Kollarits S[7]將災害圖模型與應急計劃需求聯(lián)系起來，利用互聯(lián)網(wǎng)技術、傳感技術、挖掘鏈接技術、圖模型理論與方法構建的自感應鏈接災害預警應急系統(tǒng)-MONITORII，可根據(jù)用戶輸入特定的應急場景與要求，自動調(diào)整預案，基于此，進行系統(tǒng)的開發(fā)與設計。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)的智能應急響應系統(tǒng)(GIERS)，旨在促進對多層結構的快速應急響應，特別參考了基于網(wǎng)絡的最短路徑算法的應用，探討了GIERS的重要決策支持功能。Chun S等[9]將眾包技術與傳感網(wǎng)絡技術相結合，構建了城市應急預案管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自動分析與判斷應急場景，實現(xiàn)了應急預案管理的自動化和功能化。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國對應急管理的研究起步晚，基礎比較薄弱，對數(shù)字化預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)字化預案的建設。例如，2008年，北京消防局針對奧運場館設計了消防滅火數(shù)字化應急預案系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用仿真技術，搭建了三維場景，可實現(xiàn)真實場景傳輸、預案管理功能和應急演練等。將易發(fā)生火災的重點部位的風險評估、火災模擬、消防栓布置、人員疏散、現(xiàn)場處置方案等導入系統(tǒng)，以便災情發(fā)生時有據(jù)可依。該系統(tǒng)還提供了消防作戰(zhàn)預案布置功能，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構、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，同時大大提高了應急效率，降低了成本。

何望君等[10]提出運用GIS技術、數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)、數(shù)學模型、CBR等技術，開發(fā)了智能化突發(fā)事件應急響應系統(tǒng)以應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，能夠解決關鍵的技術難題。

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)字化應急預案系統(tǒng)建設的實施步驟。從業(yè)務流程設計、系統(tǒng)部署設計和系統(tǒng)功能設計三個方面詳細介紹了如何建設中國石油數(shù)字化應急預案系統(tǒng)，對開發(fā)與設計數(shù)字化預案系統(tǒng)具有一定的指導作用。

2 應急預案數(shù)字化的總體思路

數(shù)字化預案就是利用計算機技術和網(wǎng)絡技術，根據(jù)突發(fā)事件的處置流程，將文本式應急預案轉化成數(shù)字化預案，自動分析事故狀態(tài)，判定預警級別與響應級別、恢復重建等關鍵應急節(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)字化應急預案過程中，要將事故風險評估與應急資源調(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、應急資源等要素同時導入并做及時的更新，為預案的制定、生成、改進提供科學合理的依據(jù)。

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

1)預案數(shù)字化過程。首先要梳理應急預案相關要素，包括組織機構、預警與預防機制、應急響應、后期處置、保障措施等，將這些相關要素進行結構化和模塊化，制定成預案模板，導入預案庫，以便后期進行預案生成與維護。

圖1 數(shù)字化應急預案開發(fā)總體思路

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

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

3 數(shù)字化應急預案的框架設計與實現(xiàn)

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

通過對文本預案進行結構化分解，按應急救援所涉及的環(huán)節(jié)分解出關鍵節(jié)點，開發(fā)獨立且相互關聯(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，建立應急預案案例庫，制定科學的推演規(guī)則，實現(xiàn)對應急處置方案的智能分析與評估[14]。根據(jù)數(shù)字化預案開發(fā)思路與對應急預案的剖析可以總結出，數(shù)字化預案可實現(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)字化應急預案制定的流程由事前準備(文本預案數(shù)字化的過程)—事中響應(預案啟動與快速處置過程)—事后提升(預案評估與預案改進過程)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)字化預案管理模塊，是數(shù)字化應急預案的基礎；事中響應由突發(fā)事件分析模塊、智能化分析模塊、預案實時制定模塊、執(zhí)行、跟蹤模塊、應急記錄管理模塊組成，是數(shù)字化預案的核心；事后提升對應新預案生成與融合模塊，歸納與提升預案；最終，再將優(yōu)化后的預案反饋至數(shù)字化預案管理模塊。數(shù)字化應急預案系統(tǒng)功能設計見圖2。

圖2 數(shù)字化應急預案系統(tǒng)功能設計

數(shù)字化預案管理模塊的功能主要包括梳理預案相關要素，對預案進行結構分解，制定及管理預案模板。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，從預案模板庫中調(diào)取合適的預案，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)欤O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，預案實時制定模塊啟動預案制定流程，與現(xiàn)場信息進行關聯(lián)，實時制定預案。執(zhí)行、跟蹤模塊按照統(tǒng)一指揮、協(xié)同合作的原則，執(zhí)行預案，同時對預案執(zhí)行全過程進行跟蹤。應急過程記錄管理模塊可對應急行動全過程進行錄制和回放，管理記錄文件，可為歸納和提升預案提供依據(jù)。新預案生成與融合模塊可從預案執(zhí)行過程中查漏補缺，優(yōu)化舊預案，也可將多個預案進行融合，生成新預案，最后導入預案庫，又通過數(shù)字化預案管理模塊，對導入的預案進行評估修正，以此為一個循環(huán)，不斷提升。

4 結 論

數(shù)字化應急預案與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聯(lián)，可將事故信息、地理信息、數(shù)據(jù)信息、設備信息、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)字化應急預案不僅大大縮短了應急響應時間，而且提高了應急決策的科學性，使現(xiàn)場應急措施更加準確，更切合實際。應急預案數(shù)字化是現(xiàn)在乃至未來一個階段應急預案發(fā)展的方向，應與國際接軌，借鑒國外先進的經(jīng)驗與技術，使我國的數(shù)字化應急預案技術更加成熟。