李 迪，王家盛，趙汗青，王林杉，楊合樂

（1.河北省危險化學品安全與控制技術(shù)重點實驗室，華北科技學院，河北廊坊 065201；2.秦皇島博赫科技開發(fā)有限公司，河北秦皇島 066004）

我國是化學品制造和使用大國，化學工業(yè)飛速發(fā)展的同時，危險化學品安全生產(chǎn)形勢也日益嚴峻。根據(jù)應(yīng)急管理部數(shù)據(jù)，2020 年，我國化工企業(yè)共發(fā)生事故127 起，死亡157 人。為有效應(yīng)對各類危險化學品事故，國家相關(guān)部門對危險化學品應(yīng)急救援工作給予了高度重視。盡管近年來我國專業(yè)的應(yīng)急救援力量和救助能力都有了不同程度的提升，但是在應(yīng)急救援過程中的決策仍過多依賴經(jīng)驗。

事故發(fā)生后的每分每秒，都直接影響著所有被困在現(xiàn)場中人的健康和生命安全?？茖W有效的應(yīng)急決策和快速準確的救援行動不僅有助于消防人員及時解救現(xiàn)場被困群眾，同時也能夠避免所有參與營救的消防工作者和其他人員遭受傷害，并減少次生災(zāi)害的發(fā)生。事故中的人員傷亡與損失情況不僅與事故的性質(zhì)相關(guān)，還與應(yīng)急救援工作的有效性有關(guān)。

危險化學品事故應(yīng)急救援輔助決策可以幫助決策者在短時間內(nèi)作出科學決策，加強應(yīng)急決策的時效性。危險化學品事故發(fā)生后，輔助決策系統(tǒng)可以根據(jù)事故的發(fā)生態(tài)勢進行科學研判，在最短的時間內(nèi)利用有限的應(yīng)急信息與應(yīng)急資源制定合理的應(yīng)急方案，在第一時間盡可能遏制住事態(tài)發(fā)展，防止事故進一步惡化，提高危險化學品事故應(yīng)急救援的成功率。相比普通人工經(jīng)驗決策，智能化的輔助決策對事故危害的計算更加精準，能有效縮短決策提出所花費的時間，為后期的救援工作的準備及開展提供寶貴的時間。

1 危險化學品事故應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)

危險化學品事故應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)是一套通過輸入現(xiàn)場信息，短時間內(nèi)輸出應(yīng)急決策參考的軟件系統(tǒng)。應(yīng)急決策人員根據(jù)事故現(xiàn)場的實際情況，將地理特性（人員密集程度等）、氣象條件（風速、風向等）及事故化學品等相關(guān)信息輸入，根據(jù)系統(tǒng)中預設(shè)的危險化學品事故模型，即可進行危害性指標的評估[1，2]。針對實際發(fā)生的化學災(zāi)害事故[3，4]，可以預測傷亡人員情況、所需要的消防車輛、滅火器材、滅火藥劑的數(shù)量；生成包括化學品理化性質(zhì)、危害特點、戰(zhàn)術(shù)要點、處置程序和方法及所需力量等內(nèi)容的現(xiàn)場處置方案。

危險化學品事故應(yīng)急救援工作要求貫穿于事故的全過程，包括事故基本情況的了解、事故初始反應(yīng)、事故發(fā)展態(tài)勢分析、事故回放及報告四個階段。馬良俊等[5]自主開發(fā)的軟件系統(tǒng)就是根據(jù)危險化學品事故發(fā)生的一般特征和事故應(yīng)急處置的一般流程，創(chuàng)建一個預備的事故工程檔案來管理并處置整個事故的應(yīng)急流程，對于可能發(fā)生的危險化學品事故進行各種輔助性的決策和支持。

針對化學事故現(xiàn)場與危險化學品相關(guān)的數(shù)據(jù)難以實時獲取等突出問題，戴佳偉[6]提出了應(yīng)用便攜式移動終端器來進行化學災(zāi)害事故現(xiàn)場數(shù)據(jù)的獲取和應(yīng)用，研究了應(yīng)用于化學事故現(xiàn)場移動的應(yīng)急救援決策工作中的關(guān)鍵技術(shù)，研究并設(shè)計和推廣了化學事故現(xiàn)場移動的應(yīng)急救援輔助決策系統(tǒng)。管理人員可以針對不同的化學災(zāi)害事故的進行模擬計算，根據(jù)實際發(fā)生的事故類型完成評估計算預測，自動生成相應(yīng)的應(yīng)急救援方案。該系統(tǒng)為消防部門提供了罐區(qū)火災(zāi)事故下各種應(yīng)急處理輔助決策的相關(guān)信息檢索以及罐區(qū)火災(zāi)事故下消防部門的應(yīng)急處理輔助決策等基本功能，能夠健全統(tǒng)一指揮、職責完善、響應(yīng)迅速、協(xié)調(diào)有序的現(xiàn)場應(yīng)急處理決策工作機制。

2 基于GIS 的輔助決策系統(tǒng)

基于GIS 的輔助決策系統(tǒng)即在原來的決策系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS），利用GIS 的空間分析技術(shù)來輔助指揮調(diào)度和決策。應(yīng)急決策人員輸入相應(yīng)信息后，進行危害性指標評估的同時，該事故的危害范圍、程度、蔓延速度和方向自動顯示在地圖上，廣泛應(yīng)用于應(yīng)急救援和應(yīng)急疏散中。

2.1 應(yīng)急救援

事故的應(yīng)急救援過程中，正確及時地做出應(yīng)急處置決策，對于防止事故進一步加劇和惡化，使得應(yīng)急處置工作更加快捷、準確、高效、有序，具有重要意義。

耿冰潔[7]通過對火災(zāi)、爆炸及中毒三種典型事故模型中各種參數(shù)進行分析和整理，將模型中的公式用編程語言編成函數(shù)，建立在一個xml 文件，用代碼讀取xml 文件中所存儲的信息。程序中存儲了固定的參數(shù)，用戶可以通過輸入較少的數(shù)據(jù)參數(shù)迅速地計算出事故傷害半徑值，為快速進行事故應(yīng)急救援工作提供準確的信息，大大縮短了預判決策的時間。

王昱[8]將應(yīng)急輔助決策與應(yīng)急指揮結(jié)合在一起，當需要應(yīng)急決策輔助時，系統(tǒng)根據(jù)輸入現(xiàn)場的關(guān)鍵特征，搜索現(xiàn)有的案例數(shù)據(jù)庫，找出一個可供參考的相似候選案例。如果決策者對候選案例不滿意，可以考慮通過人機交互技術(shù)，對案例進行修改與調(diào)整，生成一個更好地適合于解決現(xiàn)有問題的處置方式，并將其作為一個新的案例加以保存。

易高翔[9]將三維GIS 虛擬系統(tǒng)和現(xiàn)實場景、倉儲罐區(qū)日常風險管理、監(jiān)控預警、應(yīng)急指揮與輔助決策等核心功能進行綜合應(yīng)用，搭建油罐區(qū)應(yīng)急管理綜合平臺。利用先進的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將液位、壓力、溫度等多個參數(shù)進行融合，提高了報警的可靠性。構(gòu)建DEA－BP應(yīng)急管理資源配置模型，結(jié)合了可能發(fā)生的事故類型，實現(xiàn)了重大事故應(yīng)急管理資源的優(yōu)化配置。平臺也同時提供了一套數(shù)字化的應(yīng)急管理預案及三維的應(yīng)急演練，不僅可以為所有的安全應(yīng)急管理指揮者和應(yīng)急決策人員提供真實、直觀、有效的決策輔助信息，還可以為罐區(qū)工作人員培訓提供一種專業(yè)培訓的學習環(huán)境，增強了他們的應(yīng)急管理知識和安全技能。

2.2 應(yīng)急疏散

在緊急事故情況發(fā)生后，往往需要較大范圍、較多人員的緊急疏散，如何迅速確定疏散范圍，以及如何使應(yīng)急疏散費用成本降至最低，是應(yīng)急指揮人員不得不面對的兩個重要問題。

謝旭陽[10]通過對事故發(fā)生后果的模擬，分析實驗數(shù)據(jù)，確定出單種和多種災(zāi)害事故發(fā)生時的應(yīng)急疏散區(qū)域，通過GIS 將所有需要進行疏散的建筑物標識出來，根據(jù)各個建筑物內(nèi)的人員數(shù)量或人員密度，就可以確定需要疏散的總?cè)藛T，構(gòu)建出一個應(yīng)急疏散的模型，確定出應(yīng)急疏散的最優(yōu)方案。根據(jù)該研究方法，在事故發(fā)生后，可以為應(yīng)急決策者快速提供應(yīng)急疏散的科學依據(jù)，而且還可以節(jié)省大量的人力、物力和財力。

周俊飛[11]借助了一種多維度的高層次權(quán)重分析方法，找到了決定應(yīng)急疏散任務(wù)成功的關(guān)鍵影響因素，依次是突發(fā)事故后果的評估、疏散區(qū)的劃定、避難點的選址及應(yīng)急疏散路徑的最優(yōu)規(guī)劃。針對此四個關(guān)鍵環(huán)節(jié)問題，首先將傳統(tǒng)的危險化學品事故后果模擬數(shù)學計算分析模型與GIS 技術(shù)結(jié)合在一起，實現(xiàn)事故發(fā)生影響范圍的可視化；其次提出化工園區(qū)中單個泄漏點或多個泄漏點，在不同情況下應(yīng)急疏散區(qū)域的劃定方法；然后將改進的TOPSIS 方法與GIS 技術(shù)結(jié)合在一起，構(gòu)建出應(yīng)急避難點選址及求解模型，較為客觀地避免應(yīng)急指揮人員憑借經(jīng)驗確定避難點選址；最后綜合考慮道路等級、暢通情況、實際長度，建立了路徑規(guī)劃多指標優(yōu)化數(shù)學模型，引入“當量長度”的概念，將其轉(zhuǎn)為單指標求解模型。將Dijkstra 算法與GIS 技術(shù)結(jié)合在一起，進行路徑規(guī)劃求解及展示，解決了從疏散點到避難點的路徑規(guī)劃問題。以上應(yīng)用模型與GIS 結(jié)合起來的應(yīng)急疏散輔助決策系統(tǒng)，易得到事故現(xiàn)場地點準確定位、事故后果動態(tài)分析及應(yīng)急疏散區(qū)域的劃定、疏散集結(jié)點顯示、避難點搜尋及選址排序、疏散點至避難點路徑規(guī)劃功能模塊，可以更方便的為化工園區(qū)的事故應(yīng)急管理人員的決策活動以及安全管理工作提供有效的信息輔助和技術(shù)支撐。

周寧等[12]的主要觀點也是將GIS 與輔助應(yīng)急決策結(jié)合，針對一些高危工藝和重大危險源，進行事故后果預測和事故應(yīng)急救援管理，并將該技術(shù)拓展延伸，應(yīng)用到整個化工園區(qū)的事故風險管理與事故應(yīng)急救援輔助決策支持中。該系統(tǒng)可以自動實現(xiàn)各類安全突發(fā)事件的后果預測、自動規(guī)劃多種應(yīng)急救援路徑并提供最優(yōu)方案、生成最優(yōu)應(yīng)急救援方案，使得應(yīng)急救援工作更加科學的同時效率也更高，在減少受害人員和應(yīng)急救援人員的傷亡和財產(chǎn)損失的同時，提高整個化工園區(qū)安全管理水平。

3 基于QRI&FDAS 的輔助決策系統(tǒng)

基于二維碼技術(shù)（QR Code Identification，簡稱QRI）的消防滅火救援輔助決策系統(tǒng)（Fire Fighting Decision Auxiliary System，簡稱FDAS）是一個將目標用戶群定位于一線消防員的、查詢信息更靈活的、決策輔助更快捷的、情況反饋更及時的一套系統(tǒng)。原有的系統(tǒng)更多的是為指揮者提供輔助需求，其應(yīng)用方向主要集中在層級響應(yīng)和指揮調(diào)度上，很少考慮一線消防人員的決策需求。QRI&FDAS 由中心數(shù)據(jù)庫、信息采集子系統(tǒng)、系統(tǒng)維護子系統(tǒng)和信息調(diào)用子系統(tǒng)組成的總框架，以警情處置、日常管理和訓練模擬為系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，以信息獲取、路線指引、危險提示、滅火和救援協(xié)同作戰(zhàn)為系統(tǒng)的具體功能[13]，

相比之前的決策系統(tǒng)，主要優(yōu)化了以下三點：

（1）事故現(xiàn)場信息。QRI&FDAS 的決策輔助作用是收集和存儲數(shù)據(jù)，為決策者分析問題和做決策時提供可用信息。QRI&FDAS 最大特點在于信息提供的準確性與便捷性，節(jié)約消防員的時間，以改變當前一線消防員由于信息掌握不完整導致行動失敗的現(xiàn)象。

（2）通訊交流設(shè)備。在信息傳輸過程中，QRI&FDAS服務(wù)器端和客戶端是一對多和多對一的通訊模式，解決了消防人員在事故現(xiàn)場獲取信息的同時用聽覺進行搜救的問題，解決了無線電傳輸容易出現(xiàn)死區(qū)和操作過程中易發(fā)生通信中斷的問題。

（3）系統(tǒng)輕便易操作。二維碼存儲量大、糾錯性強，在缺氧、高溫的環(huán)境下，QRI&FDAS 能夠集成、輕便和易操作，消防隊員無需增加個人負重，大大簡化了消防員的系統(tǒng)操作，對信息采集更加準確，摒棄了錯綜復雜的信息對一線消防員的決策干擾，使決策依據(jù)更加客觀可靠，功能運行更加準確，將更多的時間與資源投入到救援中去，提高了消防人員救援效率，解決了一線指揮員的工作強度和決策壓力大的問題。

4 結(jié)語

本文總結(jié)了危險化學品安全事故應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)發(fā)展過程中的主要研究成果，討論了事故決策輔助系統(tǒng)在儲存數(shù)據(jù)、便攜方式、面向?qū)ο蟮确矫娴淖钚卵芯砍晒?。危險化學品事故應(yīng)急輔助決策技術(shù)未來的發(fā)展趨勢主要集中在：（1）系統(tǒng)目標用戶人群多元化；（2）事故輔助決策技術(shù)時效性、科學性、易操作性；（3）輔助決策系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)急能力評估系統(tǒng)。