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应急预案的数字化开发研究

时间:2011-02-08


课题编号:Z0005189040691 数字化开发研究

密级:非密

课题名称: 《北京市应急指挥技术系统总体设计研究》之应急预案的

《北京市应急指挥技术系统总体设计》 北京市应急指挥技术系统总体设计》 应急预案的数字化开发研究

研究报告 研究报告

项目委托单位: 项目委托单位:北京市科学技术委员会 项目承担单位: 项目承担单位:北京市应急指挥中心 2006 年 4 月





一、项目综述................................................................. 3 二、北京市应急预案的现状和发展构思 ........................................... 3 (一)北京市应急预案的现状 ............................................................................................... 3 (二)数字化应急预案的构思 ............................................................................................... 5 (三)建设原则、要求 ........................................................................................................... 6 三、数字化应急预案体系总体架构 ............................................... 6 四、数字化应急预案体系总体功能 ............................................... 7 (一)数字化应急预案体系的基本功能 ............................................................................... 7 (二)数字化总体预案的主要功能 ....................................................................................... 8 (三)数字化专项和部门预案的主要功能 ........................................................................... 8 五、数字化应急预案的基本组成与功能描述 ....................................... 9 (一)基础数据信息............................................................................................................... 9 (二)应急组织体系............................................................................................................. 11 (三)应急环节构成............................................................................................................. 17 (四)辅助决策技术............................................................................................................. 20 (五)信息发布系统............................................................................................................. 24 (六)预案管理系统............................................................................................................. 25 五、数字化应急预案的培训与演练系统 .......................................... 26 (一)应急管理人员的培训与演练 ..................................................................................... 27 (二)公务员的培训与演练 ................................................................................................. 27 (三)公众应急常识教育、培训与演练 ............................................................................. 28 六、数字化应急预案的智能支持系统 ............................................ 28 (一)数据库......................................................................................................................... 28 (二)模型库......................................................................................................................... 30 (三)案例库......................................................................................................................... 38 七、项目研究进程............................................................ 38 八、相关研究成果............................................................ 38 (一)城市总体应急预案数字化研究-黄石市数字化总体应急预案与基础数据平台 . 38 (二)奥运消防专项数字预案的研究 ................................................................................. 40 (三)平安校园基层应急预案研究 ..................................................................................... 42 (四)昆山市突发公共事件应急平台总体设计 ................................................................. 43 (五)丽江古城基础消防应急平台与数字预案系统 ......................................................... 43 (六)应急技术平台............................................................................................................. 43

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一、项目综述
《应急指挥系统总体设计研究》课题主要研究北京市应急指挥系统技术 支撑体系的建设原则与建设方案,同时针对应急工作的预防、处置和善后的 全过程管理,结合市区两级指挥平台间重要信息资源管理与信息交换开展研 究,来保证以市应急指挥中心为核心,区县指挥中心和专项应急指挥部的技 术支撑体系建设工作,做到顶层设计、集约性建设的目的,为北京市沉着应 对突发事件的发生尽早做好准备。该课题研究用于完善北京市应急指挥技术 支撑体系,积极防范和应对各类突发公共事件,不断增强政府的应急反应能 力,是新形势下提高党的执政能力的重要体现,对于成功举办 2008 年奥运 会,实现经济、社会、人口、资源、环境的协调、可持续发展,具有十分重 大意义。 该项目是为北京市应急指挥技术支撑体系建设而开展的总体设计与规 划工作, 能够提出北京市应急指挥技术支撑体系的建设标准、 总体技术方案、 信息整合交换、预测预警、应急预案电子化等相关内容的一揽子建设计划与 规划,从而确定我市应急技术支撑体系的建设方向和步骤。 应急预案的电子化开发作为该项目的一部分, 主要利用数据库和 GIS/RS 技术对规范化的应急预案中危险源管理、灾害预测、资源管理、处置流程、 通讯集成等进行融合,实现动态化管理的数字预案。

二、北京市应急预案的现状和发展构思
(一)北京市应急预案的现状
北京市于 2005 年颁发北京市突发公共事件总体应急预案,并初步构建了全 市突发公共事件的预案体系。其中专项应急预案 34 个,分应急预案 18 个,应急 保障预案 7 个。专项应急预案包括 7 个自然灾害预案,17 个事故灾难预案,4 个公共卫生事件预案和 6 个社会安全事件预案。 表 1 类别 专 项 应 急 预 案 害预案 北京市突发公共事件预案体系 编号 自 然 灾 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 预案 北京市破坏性地震应急预案 北京市突发性地质灾害应急预案 北京市防汛应急预案 北京市抗旱应急预案 北京市突发气象事件应急预案 北京市雪天道路交通保障应急预案 北京市森林火灾扑救应急预案
3

事 故 灾 1、 难预案 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 公 共 卫 1、 生 事 件 2、 预案 3、 4、 社 会 安 1、 全事件 预案 2、 3、 4、 5、 6、 分应急预案 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、

北京市危险化学品事故应急救援预案 北京市矿山事故应急救援预案 北京市特种设备事故应急预案 北京市轨道交通运营突发事件应急工作预案 北京市道路抢险应急预案 北京市桥梁突发事故应急预案 北京市人防工程事故灾难处置预案 北京市道路交通事故处置救援应急预案 北京市火灾事故灭火救援预案 北京市建筑施工突发事故应急预案 北京市城市公共供水突发事件应急预案 北京市城市排水突发事件应急预案 北京市地下管线抢修预案 北京地区重、特大电力突发事件应急处置预案 北京市燃气事故应急预案 北京市供热事故应急预案 北京市环境污染和生态破坏突发事件应急预案 北京市食物中毒事件应急预案 北京市突发急性职业中毒事件应急预案 北京市重特大传染病疫情应急预案 北京市防治重大动物疫病应急预案 北京市处置突发恐怖袭击事件和重大刑事案件 工作预案 北京市处置重大群体性上访事件应急预案 北京市处置公共场所滋事事件应急预案 北京市民族宗教群体性突发事件应急预案 北京市涉外突发事件应急预案 北京市影响校园安全稳定事件应急预案 东城区突发公共事件应急预案 西城区突发公共事件应急预案 崇文区突发公共事件应急预案 宣武区突发公共事件应急预案 朝阳区突发公共事件应急预案 海淀区突发公共事件应急预案 丰台区突发公共事件应急预案 石景山区突发公共事件应急预案
4

9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18、 应急保障预案 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、

门头沟区突发公共事件应急预案 房山区突发公共事件应急预案 通州区突发公共事件应急预案 顺义区突发公共事件应急预案 昌平区突发公共事件应急预案 大兴区突发公共事件应急预案 平谷区突发公共事件应急预案 怀柔区突发公共事件应急预案 密云县突发公共事件应急预案 延庆县突发公共事件应急预案 北京市应急通信保障预案 北京市应急交通运输保障预案 北京市应急救援物资保障预案 北京市突发公共事件灾民救助保障预案 北京市突发公共事件社会动员保障预案 北京市应急资金保障预案 北京市应急避难场所保障预案

(二)数字化应急预案的构思
数字化应急预案的开发和建设,将紧密围绕北京市应急预案体系的实施, 深入研究北京市实际情况,立足自主创新,依靠先进公共安全科学技术,充分整 合现有资源,为提高城市现代化管理水平和公共安全应急保障能力服务。 目前,国外的应急预案已基本实现数字化和图形化。针对北京市数字化预案 的制定需展开以下工作: (1)超前启动,进行顶层设计 数字化预案的实现,需要率先进行顶层设计,确定各个总体预案和各部门预 案,专项预案之间的组织协调体系,调用体系等。 (2)先期调研,广泛收集资料 必须进行广泛的调研,充分了解现有条件,在建设中利用好现有资源。 (3)标准先行,提出建设指南 提出数字化预案体系的建设标准,在统一的标准下进行建设,实现不同系统 间的良好兼容和互联互通。 (4)分期建设,选择试点区县 数字化预案体系的建设应分期进行,条件成熟一部分就建设一部分,先期选 择 1~2 个区县进行试点,完善和验证数字化预案,再逐步推广。 (5)结合平台,统筹规划建设
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应急平台是数字化预案实施的重要工具, 数字化预案体系的建设应紧密结合 应急平台建设,进行统筹规划。

(三)建设原则、要求 建设原则、
1、建设原则 数字化预案体系的建设要以北京市突发公共事件总体应急预案为龙头; 以突 发公共事件应急管理流程为主线;以充分利用部门和基层现有资源为基础;以公 共安全科技和信息技术为支撑;以应急预案标准化为前提;以立足自主创新和强 化科学管理为途径。 2、建设要求 数字化预案体系的建设要做到技术与管理相结合、应急与培训相结合;从本 部门、 本基层、 本单位的实际需求和现实基础出发; 注重核心应急技术的实用性、 可靠性、先进性、标准化和可扩展性;重视应急预案的日常维护和管理更新。

三、数字化应急预案体系总体架构 数字化应急预案体系总体架构
数字化应急预案库体系的建设以北京市应急预案体系为纲, 立足本地区的实 际情况,向上与国务院应急预案总预案和专项预案连通,向下涵盖至各基层应急 预案,横向与各部门预案衔接,做到横向到边,纵向到底。包括专项应急预案 34 个,分应急预案 18 个,应急保障预案 7 个。专项应急预案包括 7 个自然灾害 预案,17 个事故灾难预案,4 个公共卫生事件预案和 6 个社会安全事件预案。
数字化应急预案体系

国家级
数 字 化 专 项 预 案

数 字 化 总 体 预 案

数 字 化 部 门 预 案

北京市
北 京 数 字 化 总 体 预 案 自 然 灾 害 公 共 卫 生 事 件 数 字 化 专 项 预 案 数 字 化 区 县 预 案 数 字 化 保 障 预 案

数 字 化 基 层 预 案

事 故 灾 难

公 共 卫 生 事 件

社 会 安 全 事 件

社 会 安 全 事 件

事 故 灾 害

自 然 灾 害

图 1 数字化应急预案体系
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四、数字化应急预案体系总体功能 数字化应急预案体系总体功能 体系总体
(一)数字化应急预案体系的基本功能
数字化预案是以地理信息数据库、公共安全信息数据库、模型库、决策技术 库和预案库为可基础,根据各类突发公共事件的不同特性和对应的文本预案,采 用突发公共事件预测分析模型,对事件的发生发展进行科学模拟预测预警,指导 应急救援力量的调派部署和应急救援物资的调配的计划和方案。 数字化预案体系包括预案系统、培训系统和数字预案智能系统。预案系统由 预案主体、 信息发布、 预案管理组成; 培训系统由管理人员培训、 使用人员培训、 公众教育培训组成;数字预案智能系统包括智能化的数据库、模型库、案例库。 数字化预案体系的构架和实现还应有统一的建设标准。 数字化预案体系的结构如 下图所示:

图 2 数字化预案体系结构 建设数字化预案是应急管理的必要支撑,通过建设数字化预案,将服务于北 京市突发公共事件应急预案体系的高效运行,有能力将总体应急预案与专项预 案、区县预案和基层预案相衔接,纵向到底,横向到边,真正实现多部门和各基 层之间的统筹与协同应对。功能完备的数字化预案体系,具有科学研判、方便直 观、快捷高效的特点,基本功能包括: 1)应急管理与组织; 2)隐患分析和风险评估; 3)灾害事故的发展预测和影响分析; 4)预警分级与信息发布; 5)应急方案的优化确定;
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6)应急指挥和资源、力量调度的辅助决策; 7)事故过程的再现与分析; 8)应急预案的总体功效评估和应急能力评价; 9)数字化应急预案的管理与完善; 10)应急预案的培训与演练; 数字化预案与一般文本预案不同, 它是在现有文本和组织预案基础上发展起 来的,它吸取了现有预案的优点和长处,并利用数字技术与信息技术、安全科学 技术、数据库技术、地理信息系统技术、图像显示技术等现代技术,克服了原有 预案缺乏科学模型支持、 形式枯燥、 查询困难、 表达不直观、 可操作性差等缺点, 数字化预案可以应对复杂多变的事故情形,并针对实际情况进行快速查询,与传 统的文本预案相比具有很多优势。 建设数字化预案体系是应急管理的必要支撑,通过建设数字化预案体系,将 服务于北京市突发公共事件应急预案体系的高效运行, 有能力将总体应急预案与 专项预案、分预案和基层预案相衔接,真正实现多部门和各基层之间的统筹与协 同应对。

(二)数字化总体预案的主要功能
通过数字化总体预案建立统一高效、科学规范的智能指挥体系,信息共享、 运作灵敏的智能防范体系,行动迅速、反应及时的智能救援体系,责任明确、配 合密切的智能保障体系,提高政府应对突发公共事件的能力,最大程度地预防和 减少突发公共事件的发生及其造成的损害,切实保护人民群众生命财产安全,有 效促进社会和谐稳定与经济全面、协调、可持续发展,构建和谐社会。数字化总 体应急预案是政府组织管理、指挥协调相关应急资源和应急行动的操作方便、应 对快捷、整体计划和程序规范的智能系统。通过该系统可以快速明确突发公共事 件事前、事发、事中、事后的各个进程中,谁来做,怎样做,何时做,以及用什 么资源做等问题。充分发挥总体预案管理、协调、指挥的作用。

(三)数字化专项和部门预案的主要功能
数字化专项预案针对自然灾害、事故灾难、公共卫生、社会安全四大类事件 中某一专项,如森林火灾,危险化学品,动物传染病等灾种,通过模型库预测该 类事故风险,当重特大事故发生时,立即根据紧急程度启动相应的应急预案,及 时传递情况,合理调度应急力量,协助领导科学决策,实施快捷有效的救援等。

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图 3

数字化专项预案-森林火灾扑救应急预案

部门预案与专项预案及总体预案不同,针对某一具体事件,具体场馆等基础 问题。事故发生后,往往需要横向多部门联合,纵向上下级指挥协调共同进行事 件应急。

五、数字化应急预案的基本组成与功能描述 数字化应急预案的基本组成与功能描述
(一)基础数据信息
基础数据信息主要包括应对突发公共事件所需的基础数据,包括危险源、重 要防护目标、监测监控台站、救援队伍、医疗、通信、专家队伍、应急物质与储 备、人口与社会经济状况、应急法律法规、资金等信息。可归纳为:

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图 4

数字化预案系统-基础数据信息

(1)应急常用的基础性数据:包括应急救援队伍、专家、物资、通信、医 疗、资金等应急资源信息,特别重大危险源、重要目标、监测监控台站、人口与 社会经济状况等。 (2)空间数据库:指应急使用的矢量图形数据及相关联的空间数据,包括 1:5 万、1:50 万等多种比例尺的地图数据库行政区分划、地名数据、航空摄影 与卫星遥感影像、防洪用图、易发地震区域图、主要地质灾害分布图、环境污染 状况图、主要路网、管网、主要林(草)场图、土地资源利用图等。 (3)案例:国内外有重大影响的、典型的突发公共事件案例。为处理各种 突发事件提供决策参考。 (4)知识:各类突发公共事件的法律法规、专家知识和经验、各领域的常 用专业数据,以及危化品特性数据、传染性疾病特征、环境污染物特性等数据。 (5)文档:日常工作中流转的公文、简报、文档等。 (6)预案:包括总体预案、各部门、专项预案等各级各类文本预案。 北京市公共安全应急预案由公共安全总体应急预案、 各职能部门专项应急预 案组成,其中各职能部门专项预案又可分为自然灾害类事件应急预案、事故灾害 类事件应急预案、公共卫生类事件应急预案以及社会安全类事件应急预案。 公共安全总体应急预案从总体上阐述预案的应急方针、政策,应急组织结构 及相应的职责,应急行动的总体思路等。通过总体预案,可以清晰地了解应急地 组织体系、运行机制及预案的文件结构,其更为重要的功能是作为应急救援工作 的基础和“底线” ,对没有预料到的紧急情况也起到一般的应急指导作用。专项 预案是针对某种具体的、特定类型的紧急情况,充分考虑特定危险的特点,对应
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急的形式、组织机构、应急活动等进行更为具体的阐述,具有较强的针对性。下 图是应急预案库的结构图。
公共安全总体应急预案

自然灾害类 事件应急预案 城 区 水 灾 专 项 应 急 预 案 暴 雨 灾 害 专 项 应 急 预 案 台 风 灾 害 专 项 应 急 预 案 地 震 灾 害 专 项 应 急 预 案 火 灾 爆 炸 事 故 专 项 应 急 预 案

事故灾害类 事件应急预案 危 化 品 泄 漏 事 故 专 项 应 急 预 案 城 市 生 命 线 事 故 专 项 应 急 预 案 辐 射 事 故 专 项 应 急 预 案 大 规 模 交 通 拥 塞 事 故 项 应 急 预 案

公共卫生类 事件应急预案

社会安全类 事件应急预案 群 体 不 明 原 因 疾 病 专 项 应 急 预 案 动 物 疫 情 专 项 应 急 预 案 重 大 刑 事 案 件 专 项 应 急 预 案 大 规 模 群 体 活 动 专 项 应 急 预 案

传 染 病 疫 情 专 项 应 急 预 案

食 物 中 毒 专 项 应 急 预 案

职 业 中 毒 专 项 应 急 预 案

图 5

全市应急预案库

采用数据仓库系统技术,根据应急的特定需要对应急分析决策所需的大量 数据进行加工抽取,使分散的、不一致的操作数据转换成集成的、统一的信息。

(二)应急组织体系
通过数据库形式录入相关机构、职责、负责人、联系方式等内容,可实时查 询,以文本、框图等形式显示调用。突发事件发生时能迅速查询到相关负责机构 和负责人,并依托信息技术、通讯技术,实现事故信息向有关组织机构的快速上 报和传递。 突发公共事件往往涉及多种复杂因素,进而涉及到多项不同的预案。例如运 输危化品的车辆发生交通事故造成危化品泄漏的事故,首先是一起交通事故,同 时又是危化品泄漏事故,还有可能引发环境污染事故。因此一件突发事件往往要 同时启动多项预案,涉及到的组织机构大量重叠。利用数字化预案系统能够自动 实现预案融合,给出有关的组织机构和相关程序。

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图 6

数字化预案的启动与融合

图 7

数字化预案的启动与融合
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图 8 组织体系框架图

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表 2 突发公共事件处置分工表 “A”为应对突发公共事件主责部门; “B”为突发公共事件预测部门 市 市 部 公 安 事 市 市 安 市 市 市 全 市 市 市 门 件 公 消 交 卫 地 农 生 交 水 国 类 安 防 通 生 震 业 产 通 务 土 别 局 局 管 理 局 水旱灾害 地震灾害 地质灾害 大风及沙尘暴 浓雾天气 冰雪天气 暴雨、雷电天气 森林火灾 危险化学品事故 核事件、放射性污染 矿山事故 A A A A A A AB AB
A

市 市 环 保 局 市 人 防 办 市 气 象 局 市 市 政 管 委 市 发 展 改 革 委 北 京 电 力 公 司 质 量 市 技 政 术 府 监 外 督 办 局 市 民 委 市 林 业 局 市 信 息 办 市 通 信 管 理 局

市 教 委

市 建 委





局 监 督 局



局 局

A

B B B B B B B A A

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建筑工程事故 特种设备事故 道路交通事故 轨道交通运营突发事件 道路桥梁突发事故 火灾事故 燃气事故 供、排水事故 供热事故 重特大电力突发事件 通信线路和通信设施事故 城市地下管线突发事件 人防工程事故 环境污染和生态破坏事故 重特大传染病疫情 重特大动植物疫病 食物中毒事件 影响校园安全稳定事件 重特大群体性上访事件 公共场所滋事事件 民族宗教群体性突发事件 A A A A AB AB A A A AB AB AB

A A

A A A A A B A A A

A

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重大恐怖事件和刑事案件 涉外突发事件

A A

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(三)应急环节构成
应急响应是根据事件设定环节设定公共安全事件发生发展情况以及危险等 级,考虑基本情况环节提供的基础地理信息和公共安全信息、应急救援力量和应 急救援装备/设施信息,按照应急预案的应急响应原则、应急启动流程和行动流 程、各类工作规划和各类注意事项制定出的一套应急行动流程和计划方案。 应急响应的具体内容包括确定响应级别、基本应急、扩大应急、社会动员、 应急纪要等方面。 1、确定响应级别 利用模型库对灾害事故的预测和评估,结合现场信息,确定灾害事故的相应 级别。根据预案确定的突发公共事件分级标准,响应级别分为四级:分别是特别 重大突发公共事件(I 级) 、重大突发公共事件(II 级) 、较大突发公共事件(III 级) 、一般突发公共事件(Ⅳ级) 。 确定相应级别后,通过数字预案系统决定启动相应专项预案和部门预案,并 通知有关部门。 2、基本应急 基本应急包括熟悉事发地基本情况、 确定相关行动部门、 制定应急处置方案、 召集专家顾问组等内容。 基本情况包括危险源、重点防护目标、救援力量分布、重点防护单位、避难 场所等相关公共安全信息,可快速查询和交互查询。 确定相应级别后, 根据数字预案系统确定相关部门是否出动, 如公安、 交通、 消防和医疗急救等部门应急队伍是否开展救援行动,是否组织、动员群众和志愿 者开展防灾、减灾和救灾工作。 通过模型库人员疏散、路径规划等模型确定人员疏散方案,增援路线,进行 力量部署,制定应急处置方案。 通过专家数据库查询相关领域专家信息, 快速确定专家组到现场或指挥室进 行事故性质判定,研究处置措施。 3、扩大应急 根据预测预警与危险性分析获知可能发生或根据现场监测情况获知已经发 生特别重大、重大突发公共事件时,预案提示报请有关上级领导和部门,申请增 援,争取更多支持。 4、社会动员 通过志愿者团队、社区、社团、企事业单位等相关数据库信息,召集社会力 量,进行社会动员。 5、应急纪要 数字化预案系统根据应急流程自动生成应急纪要,并可进行维护整理,进行
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纪要的查询、备份等。 应急响应程序流程图如下图所示。
事故发生



警 信息反馈





警情判断 响应级别

中心人员到位

信息网络开通 应急启动 应急资源配 交通管制 现场指挥到位 人员救助 工程抢险 扩大应急 救援指挥行动 物资配送 医疗救护 人员疏散 申请增援 事态控制 现场监控 现场清理 解除警戒 善后处理 事故调查 应急恢复 专家支持 警戒划区

应急结束 关闭系统

救援总结评审

图 9

应急响应程序流程图

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图 10

数字化预案系统-应急响应示例
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(四)辅助决策技术
在制定数字化应急预案的过程中,在事件设定并利用分析模型分析事件发 生发展的趋势和影响范围以及影响程度后, 需要应用辅助决策技术进行危险源辨 识、事故灾害后果、预警分级、路径规划、资源调配、力量调度等内容,从而作 为制定合理的应急决策、采取优化应急行动方案的参考基础。

图 11

数字化预案辅助决策技术

传统的决策依靠决策者个人的经验,凭直觉判断,因而决策被认为是一种 艺术和技巧。辅助决策技术以管理科学、运筹学、控制论和行为科学为基础,以 计算机技术、仿真技术和信息技术为手段,以 GIS 强大的空间数据处理、显示表 达和制图输出功能为载体,主要针对半结构化的决策问题,支持决策活动的具有 智能作用的人机系统。包括资源调配、路径规划、力量调度等相关模块。 1、路径规划决策模块 该模块根据应急救援资源、救援力量、事发地区道路、交通等情况合理规划 出应急救援路径,使得救援力量最快或者以最佳路线(如消防泡沫排烟车、水罐 车、 屈臂高喷车等对接近目标的方向有要求) 达到救援目标, 或者对疏散、 救援、 处置等多种运动物体提出总体的优化目标,以有效组织这些应急行动的运行,避 免行进方向相互冲突,为决策提供指导和参考。 路径规划决策模块是指在特定的约束条件下, 寻找运动物体从起始点到目标 点,满足某种性能指标和某些约束条件的最优运动路线、路径。
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(1)时间最优:实现应急救援力量到达出事地点最短时间最优路径。 (2)确定固定救援目标进入方向的最优路径,如消防泡沫排烟车、水罐车、 屈臂高喷车等对接近目标的方向有要求车辆的最优路径进行规划。 (3)道路宽度、桥洞高度等道路约束:限制了所规划路径中最低道路宽度, 最低通过高度等因素,对于大型救援车辆进攻路线进行优化。 (4)多目标路径规划:当发生突发公共安全事件时,对疏散、救援、处置 等多种运动物体提出总体的优化目标,以有效组织这些应急行动的运行,避免行 进方向相互冲突。 (5)对于运送危险化学品的车辆进行路径规划,使得其对城市的安全性带 来影响的可能性降至最低。 2、突发公共安全事件智能交通管制决策模块 在突发公共安全事件的应急指挥中,往往要涉及到种类、数量众多的各种交 通、工程车辆,如一起严重的火灾中,往往涉及大量的人员疏散、消防车辆的进 入、紧急医疗救护车辆、工程抢险车辆等的调度。如果没有一个良好的交通管制 模型,事故区域必将陷入混乱的交通状态,极大地降低应急救援和处置的效率。 为了能够在突发公共安全事件发生后, 合理规划各种应急救援力量以及疏散 的路径,我们采用突发公共安全智能交通管制模型进行综合分析、计算,获取最 优的交通调度和管制方案,为突发公共安全事件的高效救援、处置提供支持。 突发公共安全事件智能交通管制决策模块以地理信息系统为基本的技术支 撑,结合交通监控,以智能交通调度和管制与决策为目的。模型对静态交通信息 和动态交通信息进行综合处理,静态交通信息是包括道路信息、交通附属设施信 息、 停车场信息、 车辆管理信息等随时间变化较小的信息, 可以分为基础数据 (如 道路路网数据等)和历史数据;动态信息主要指各类实时采集到的交通信息,如 交通流量信息、视频监控信息、车辆信息等。利用 GIS 系统可对以上所有数据进 行集成管理,建立专属的地理信息数据库,确定最优的交通管制方案。 3、疏散指挥决策模块 应急疏散指挥时间紧迫、事关重大,疏散指挥过程实际上就是一系列有限时 间约束条件下对于灾区人员疏散的决策与决策实施过程的集合。 在一定的时间约 束条件下, 各种指挥决策是否科学合理、 各种指挥决策的实施过程是否及时有效, 这是疏散指挥成败的关键。 疏散决策指挥技术主要基于 GIS 和当前突发公共事件的形成条件和特点, 结 合气候气象条件、 事发地建筑地形特征、 城市人口群体特征 (包括人口分布情况、 群体聚集特点等) 、以及事故现场的动态数据反馈,与路径规划和交通管制相结 合,提取相对安全的避难区域,通过空间分析研究和推演合理的人群疏散组织形 式,利用图的智能优化遍历算法,实现优化的人群疏散指挥方法,并在 GIS 图上 形成明确的人员疏散路线和方向。

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疏散范围和方向 灾害发生点

图 12 4、应急资源配置决策模块

疏散方向示意图

应急资源配置包括应急救援队伍和应急救援器材、设备两个方面。应急救援 队伍由训练有素的专业救援队伍和培训合格的自愿人员组成。应急救援器材、设 备是事故应急救援必不可少的工具和手段,必须预先予以配备。具体讲:一是政 府为消防等专业救援队伍配备的救灾、抢险器材、设备;二是危险物品的生产、 经营、储存单位以及矿山、建筑施工单位必须根据本单位生产经营活动的性质、 特点以及应急救援工作的实际需要,有针对性、有选择地配备应急救援器材、设 备。 在突发公共安全事件发生后,需要多少应急物资和应急救援队伍、以及这些 应急资源如何合理地在灾害现场和周边合理配置,是能否迅速控制灾情,保障人 员安全的前提。应急资源配置决策技术将根据实际的灾害类型、灾害等级以及灾 害演化机理,结合灾害模拟预测,GIS 地理信息系统和安全信息数据库,给出应 急救援位置的合理配备数量和地域分布。 5、救援力量调度决策模块 突发公共事件的多样性、突发性、危害性和复杂性应引起高度重视,决定了 救援力量的调度决策过程十分复杂,涉及到大量的信息描述。灾害发生后,需要 各级政府把社会各种可用救援力量调动起来,建立抢险救援联动机制,把当地公 安、消防、武警、驻军、交通、煤气、化工、卫生、环保、通信等有救援能力的 单位纳入抢险救援体系, 明确各有关部门在抢险救援工作中的任务和协调配合的 方式,为抢险救援响应机制和启动形式、组织原则和通信指挥方法作支撑。 突发公共事件的发生具有随机性的特点,不同事件的发生时间、地点以及周
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边环境、气象条件千差万别。同时,城市的救援力量所处的状态、实时的交通情 况也处于动态变化之中。就公安消防部队而言,应结合本地重点单位、重点目标 的实际情况和可能发生的重大灾害事故确定处置对策和具体措施, 针对辖区内各 重点单位可能发生的灾害事故确定具体的技战术。同时,公安消防部队各级指挥 员要明确单独作战与参加协调战斗的组织指挥要求, 确保对公安消防部队投入抢 险救援的官兵的领导和控制,这是有效完成任务,避免造成伤亡的至关重要的因 素。 总体来说,城市救援力量调度属于离散事件动态系统,基于最佳调度算法, 可以采用加色 Petri 网理论从逻辑层次上进行仿真。 加色 Petri 网把系统中具有类同行为特征的元素归属到一个位置节点或一 个变迁节点中,并对其所属标识赋予不同”颜色”来区别,从而使 Petri 网的结 构大大简化。下图是决策系统加色 Petri 示意图。

图 13 6、预案优化支持模块

调度决策分析

预案是针对突发公共事件, 为保证迅速、 有序、 有效地开展应急与救援行动、 降低事故损失而预先制定的有关计划和方案。由于是预先制定的,必然包含某些 假设,与实际的灾害发生发展存在一定的区别,因此,有必要根据实时的灾害监 控信息和气象条件,在原预案的基础上对通讯、通告、报警、信息发布;救援力 量优化组织和调配;救援物质准备和调配;医疗救护力量准备和调配;影响区人 员紧急安全疏散;灾害控制及灾害消除措施等运行和处置相关工作进行优化调 整,形成具有具体指导意义的数字化动态预案,如下图。

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灾害报警 监控信息 灾害类型 预案模块

灾害事故等级及影响范围确定

组织指挥机构及人员组成 通讯、通告、报警、信息发布

发生地点 救援力量优化组织和调配 发生时间 救援物质准备和调配 气象条件 医疗救护力量准备和调配 影响区人员紧急安全疏散 灾害控制及灾害消除措施 交通状况 灾害事故恢复程序 培训与演练

现场信息

图 14

动态预案示意图

预案优化支持能够为决策者提供决策所需的数据、信息和背景材料,帮助 明确决策目标和进行问题的识别,并对各种预案进行评价和优选,通过人机交互 功能进行分析、比较和判断,生成符合实际情况的动态预案,为正确决策提供必 要的支持。

(五)信息发布系统
发布系统是应急平台对外进行信息发布的渠道, 其载体包括广播电台、 电视台和新闻媒体、公众网、短信等多种方式,根据应急预案规定的相关 程序对日常安全信息、应急信息等进行快速发布。

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图 15

数字化预案系统-信息发布示例

(六)预案管理系统
北京市应急预案库体系的建设以《国家突发公共事件总体应急预案》为纲, 立足本地区的实际情况、认真总结实践经验、吸收借鉴国内外成熟做法、广泛听 取各方面意见的基础上形成。在应急预案中明确相应的工作原则、组织体系、运 行机制和处置方法,对指导政府和各部门有效处置突发公共事件,保障公众生命 财产安全,减少灾害损失,具有重要作用。 预案管理系统采取如下方式进行:预案集中存储在数字化应急预案系统的 预案库中,预案系统及下级应用系统均可以访问此预案库,通过权限管理对预案 库中不同的预案进行分类管理。应急预案系统可以查询、管理各专项应急预案, 对预案进行修改和审核;各应用系统仅可以查询、管理和使用各自对口的专项预 案,并有权对对口专项预案进行修订。 预案管理系统具体包括预案生成、预案应用和预案管理三部分。预案生成 包括基础信息录入、查询和修订;预案制作;预案审核等功能。预案应用包括预 案查询、预案演示、预案调整、预案调用、预案更新等功能。预案管理包括预案 发布和预案维护等功能。其中预案发布能将已完成的预案发布给相应的责任部 门,预案发布将采取责任部门主动下载的方式,并对责任部门可访问预案的权限 控制。预案维护具备对已完成预案进行调整修订的功能,此功能的使用将受到严 格的权限控制,并记录调整过程和内容。

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图 16

数字化预案系统-预案管理系统

五、数字化应急预案的培训与演练系统 数字化应急预案的培训与演练系统 与演练
为了提高应急人员的应对能力和处置效率, 通过数字预案中的培训演练系统 可进行某种突发公共事件场景的假设,进行低成本、高效的演练,在虚拟场景中 透彻的分析事态的走向和各种应对方案。 通过数字化应急预案的培训与演练系统,可以增强管理人员、公务操作人员 与群众应对公共安全突发事件的能力, 培训系统包括针对这三类应急相关人员的 教育、培训和演练,通过培训系统实现如下目标: 1)在事故发生前完善应急决策和程序; 2)辨识出缺乏的人力和物力资源; 3)改善各种应急反应人员、部门和机构之间的协调水平; 4)在应急管理能力方面获得大众认可和信心; 5)增强应急反应人员的熟练度和信心; 6)明确个人岗位和职责; 7)增强应急组织之间的合作与协调; 8)提高整体应急反应能力。

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图 17

3D仿真培训演练系统

模拟训练和培训系统系统包括应急管理训练和培训系统、 事件监测监控训练 和培训系统、 事件预测预警训练和培训系统、 应急救援力量调派训练和培训系统、 应急资源调配训练和培训系统、应急决策指挥训练和培训系统、应急通讯管理训 练和培训系统、 应急行动总结训练和培训系统以及一个综合应急反应训练和培训 系统。

(一)应急管理人员的培训与演练
为了提高应急人员的应对能力和处置效率,通过数字预案中的培训演练系统 可进行某种突发公共事件场景的假设,进行低成本、高效的演练,在虚拟场景中 透彻的分析事态的走向和各种应对方案。通过模拟应急反应活动进行应急管理、 事件监测监控、事件预测预警、应急决策指挥、救援力量和资源的调派调配。应 急过程完成后,还可以通过数字化预案系统的回放功能再现应急处置过程,为应 急管理人员提供处置流程的回顾,让指挥决策者进行自评价与互评价,可以使应 急管理人员总结经验教训,提高应急管理水平。

(二)公务员的培训与演练
针对数字化应急预案使用人员,培训系统具备训练模式,让公务人员在该系 统中漫游,达到熟练操作的目的。新用户可以通过培训系统了解应急救援决策指 挥的各项功能和使用方法, 老用户可以通过模拟训练系统进一步熟悉各自的岗位 职责,通过完成应急活动演练,相关人员可以深入了解自身在整个应急救援活动 中所处的位置,增强与整个应急体系的协作。应急过程结束后,通过数字化预案 系统回放功能再现公务员的应急操作过程,让公务人员的应急操作接受客观评
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价,并进行自我总结,不断提高应急操作水平。

(三)公众应急常识教育、培训与演练 公众应急常识教育、
使用 3D 仿真技术,对公众进行场馆熟练教育。在虚拟公共安全应急环境中 进行模拟现场报警、疏散逃生等内容。

六、数字化应急预案的智能支持系统 数字化应急预案的智能支持系统
数字化应急预案的智能支持系统是数字化预案区别于一般的文本预案的重 要方面,也是体现数字化预案的核心思想所在。该系统主要内容包括数据库、模 型库、案例库。

(一)数据库
数字化应急预案的智能支持系统依赖于大量的空间地理信息和相关的属性 信息,以及模型数据。这些数据的规模都是海量级的数据。根据数据的特征数据 库主要包括基础地理信息数据库、公共安全专题信息数据库和专家数据库。

数字化应急预案

安全专题数据库

模型专用数据库

专家数据库

基础地理信息数据库

专业资源数据库

图 18

数据库的构成

表 3 主要数据库列表 类别 基础地理信息数据库 编号 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 数据库 全市地形数据库和数字高程数据库 全市土地利用数据库 全市地名数据库 全市地下管网数据库 全市道路交通数据库 全市城镇土地与房产数据库 全市工程地质数据数据库 全市数字正射影像数据库
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公共安全专题信息数 1、 据库 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 专家数据库 1、

危险源及易发事故点数据库 应急救援资源(人、财、物)数据库 应急预案数据库 应急救援指挥数据库 应急信息采集点数据库 防护和保卫目标数据库 事故记录数据库 城市安全规划数据库 气象、水文、地震数据库 历史灾害(事故记录)数据库 危险化学品数据库(无地理信息) 安全距离数据库(无地理信息) 法律法规数据库(无地理信息) 国内外事故记录数据库 专家数据库

1、基础地理信息数据库 地理信息管理是用于组织、存储和管理安全规划、预测模拟、应急救援等所 涉及的基础地理数据信息的管理。 主要包括:全市地形数据库和数字高程数据库;全市土地利用数据库;全市 地名数据库;全市地下管网数据库;全市道路交通数据库;全市城镇土地与房产 数据库;全市工程地质数据数据库;全市数字正射影像数据库。 2、公共安全专题信息数据库 公共安全专题信息数据库采取地理空间信息(地理信息)与描述信息(属性 信息)一体化存储的模式,如易发事故点及危险源数据库中,既包含了事故点或 危险源的地理位置坐标(地理信息) ,也包含了对事故点或危险源的描述信息。 主要包含以下内容:危险源及易发事故点数据库;应急救助资源(人、财、 物)数据库;应急预案数据库;应急救援指挥数据库;应急信息采集点数据库; 防护和保卫目标数据库;事故记录数据库;安全规划分区数据库;地震数据库; 气象数据库; 洪水数据库; 历史灾害 (事故记录) 数据库; 危险化学品数据库 (无 地理信息) ;安全距离数据库(无地理信息) ;法律法规数据库(无地理信息) ; 国内外事故记录数据库。

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图 19 3、专家数据库

安全信息数据库-救援力量分布

专家数据库对专家按所属领域、所在地区等进行分类存档,事故发生后可进 行智能提取。通过数据库存储的专家姓名,职务职称,从事专业,技术特长,单 位,住址,联系方式等信息,快速查询并通知专家迅速到达现场,或通过视频会 议等方式进行远程咨询。

(二)模型库
1、模型库在数字化预案中的地位 模型库是数字化应急预案必不可少的智能支持系统之一, 是应急预案科学性 的重要保障。模型库是数字化预案区别于文本预案的重要特点之一,是实现科学 研判、有效应对复杂多变的突发事件的重要决策依据。 通过数字化应急预案模型库,可以实现危险源辨识,进行灾害后果评估。它 与预测预警中的模型库以及决策指挥中模型库有较大差别。在预测预警过程中, 通过模型库的调用分析,可以通过数据(数据驱动) 、模型(模型驱动)和知识 (知识驱动)提供专家咨询和辅助预警,可以让决策者自始至终的介入预警的决 策过程(何时发布预警、预警级别如何) ,实现知识推理和数值运算结合,向决 策者提供预警发布和预案实施的支持。 在决策指挥过程中的模型库需要具有时效 性。一旦事态扩大需要进行动态调整,要求决策指挥中的模型库迅速进行二次或 多次预测再评估。 2、模型库的主要功能
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模型库主要基于基础地理信息、公共安全信息等基础数据,结合突发公共事 件现场、周边环境及气候条件等信息,采用各种事故发展与影响后果模型、人群 疏散模型、危险性分析与安全评估模型、预警分级模型等,模拟预测灾害事故发 生发展趋势、规模、影响范围、危险程度等。作为制作应急预案的模型库,与现 场决策指挥救援的模型库不同,不具有时效性。因此数字预案模型库技术可为预 案制作时的决策技术提供更为细致精确的预测分析。 利用模型库的模拟预测,结合经验和专家分析,科学预测事态发展趋势和危 险性,为制定处置方案提供辅助决策技术支持。 3、模型库的分类 模型库主要为灾害评估、 预测预警等功能服务, 用以确定灾害发生发展速度、 规模, 影响范围, 危险等级。 模型库主要分为自然灾害模型库、 事故灾害模型库、 公共卫生模型库、社会安全模型库等。针对北京市的特点,重点开发:危化品泄 漏扩散模型;水污染影响范围模型;爆炸影响范围评价模型;城区火蔓延预测模 型;群体职业中毒模型;传染病动态预测预警模型;水灾淹没模型;城市台风、 暴雨排涝模型; 地震灾害快速评估模型。 通用类模型包括公共安全预警分级模型, 人员疏散模型等。 表 4 模型分类列表 类别 通用类 自然灾害 编号 1、 2、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 事故灾害 1、 2、 3、 4、 公共卫生 1、 2、 3、 社会安全 1、 2、 3、 数据库 公共安全预警分级模型 人员疏散模型 水灾淹没模型 城市台风、暴雨排涝模型 圩区排涝系统实时优化调度模型 地震灾害快速评估模型 建筑物震后火灾发生危险性概率模型 … 危化品泄漏扩散模型 爆炸影响范围评价模型 危险源影响范围模型 … 群体职业中毒模型 传染病动态预测预警模型 … 社会稳定性模型 突发群体性事件预警模型 …
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(1)预警分级模型 预警分级模型库系统,统一掌控决策突发公共时间的预警发布等级。按照各 类突发公共事件的严重程度、可控性和影响范围等因素,分为四级,即特别重大 (Ⅰ) 、重大(Ⅱ) 、较大(Ⅲ)和一般(Ⅳ) ,依次用红色、橙色、黄色和蓝色 表示。预警分级模型采用基于模糊模式识别理论的模糊综合评判法,通过对事件 的类型、伤亡人数、发展速度和发展趋势以及可用的救援力量等因素,进行综合 评价,从而对事故的预警等级进行界定。 (2)人员疏散模型 人员疏散模型是建立在城市地理信息系统(GIS)基础之上,并结合城市交 通状况的最优疏散路径选择模型和城市突发公共事件预测模型而成的, 其模拟计 算结果对于合理指挥城市人员疏散具有重要的指导意义。 采用的疏散模型的主要 框架如下图。
下层建筑疏散模型

建筑物 1 出口 1 出口 2 …… 出口 n

…… 出口 1

建筑物 m 出口 2 …… 出口 n

城市公路或街道网 入口 1 入口 2 …… 城市避难安全区 1 入口 n …… 入口 1 入口 2 …… 城市避难安全区 m 入口 n

图 20 疏散模型框架

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典型的城市人员疏散模拟场景如下图,

图 21

城区人员疏散模型示例

图 22 危化品泄漏扩散模型示例

(3)危化品泄漏扩散模型 危化品泄漏扩散模型针对火灾和危化品泄漏事故, 采用计算流体力学的理论 方法结合安全评估技术和方法,对事故发生发展趋势进行模拟预测,给出事故发 展过程、蔓延规律、影响区域、以及各种因素对事故发展的影响等。 (4)水污染预测模型 水污染预测模型通过基于求解流体力学浅水波方程的二维水污染预测模型, 能够对流域内发生污染物泄漏后沿河流的时空发展规律进行模拟预测。 输入参数 包括污染物种类和泄漏情况时间序列、河流水位和流量,输出结果包括污染物的 特定监测点时间发展情况和特定时间河域上平面分布情况等。
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图 23 (5)爆炸影响预测模型

水污染预测模型示例

爆炸影响预测模型针对固态、液态、气态爆炸物,通过工程计算模型计算爆 炸热、冲击波超压等物理量,对爆炸产生的可能人员伤害,建筑结构破坏进行预 测。输入参数包括爆炸物种类、数量,爆炸发生点等,输出量包括爆炸引起的各 等级人员伤害与建筑物破坏半径及地图表现。

图 24 (6)城区火灾蔓延模型

爆炸影响预测模型

城区火灾蔓延模型基于反映火灾蔓延规律的元胞自动机模型,对城区树木、 房屋等可燃物形成的蔓延网进行过火预测。输入参数包括风向、风速,起火点位 置,模拟时间等,输出结果包括火灾蔓延区域的时间演化。

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图 25 (7)结构安全分析模型

城区火灾蔓延模型示例

结构安全分析模型基于结构计算力学的机构刚度、强度、稳定性分析,考虑 结构承重、热耦合、自然灾害影响等因素,对大型公共场馆、建筑设施在火灾、 爆炸、恐怖袭击等情况下的结构安全进行评估分析和预测。输出结果包括建筑内 部的温度分布、烟气沉降过程、建筑结构的变形情况、可能的坍塌模态、坍塌临 界值等内容。

图 26 (8)水灾淹没模型

结构安全分析模型

水灾淹没模型通过对洪水水灾的淹没范围、淹没深度等进行预测,并对洪灾 经济损失进行评估,为应急预案制定以及预防改善措施提供理论依据和技术手 段,为应急决策指挥以及有效组织抢险救援提供指导,以最大程度减少事故的损
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失。在灾害发生前,预测灾害发生地点、洪水淹没范围以及淹没深度,利用已有 的基础设施数据和社会经济数据,对经济损失进行预测性的快速评估,从而在洪 水来临之前就做好一系列的防范措施, 迅速制定安全快速地转移淹没区内的人员 与财产的方案。 (9)城市台风、暴雨排涝模型 城市台风、暴雨排涝模型结合地理信息(GIS)系统,将水动力学与暴雨监 测和预报结合起来,直接模拟或预报暴雨造成的内涝灾害,并在地形和建筑物三 维可视化的基础之上,动态模拟和演示不同暴雨情况下城市内涝受淹区域,重现 或预演北京市内涝的全过程;通过对防洪减灾策略作试演和模拟,提供用以决策 的科学依据,以评价策略的有效性,达到减少人力、物力投入,进而减小防洪减 灾策略的盲目性。

图 27 地震灾害快速评估模型 (10)地震灾害快速评估模型 地震灾害快速评估模型根据地震速报给出的地震参数,如经纬度,立刻在市 应急平台上进行快速定位。并以此震中为中心,确定受灾范围的大小(圈定等震 线) 。根据地震的发震地点、发震时间、震中经纬度、地震震级、长轴方向等要 素,利用椭圆模型得出地震影响场,并以矢量数据文件表达,根据给定地震动峰 值加速度和震级,预测受灾地区的面积,测算震害程度,对地震危险性、建筑物 破坏状态、生命线工程易损性、经济损失等方面进行评估和预测。 (11)群体职业中毒模型 群体职业中毒模型通过对北京市医疗系统提供的就诊数据进行收集、整合, 利用概率统计的理论和计算机数据挖掘技术,结合地理信息系统的空间分析技 术,对突发群体职业中毒事件进行自动预警。通过对各就诊数据的统计分析,迅 速了解某种疾病的发病是否超出了正常的统计规律,并通过就诊人员的分布,结 合人际交互的方式,迅速判断中毒原因、事发厂矿区域等,以便能迅速作出应急 反应和进行处置。 (12)传染病动态预测预警模型
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传染病动态预测预警模型通过对全市医疗系统的就诊数据进行收集、整合, 利用计算机数据挖掘技术和概率统计的理论,结合地理信息系统的空间分析功 能,发现传染病的空间和时间相关性,从而发现这些分散的就诊者之间的联系, 进一步发现其致病原因,致病影响范围等,并能及时给出预警信号。结合已知的 传染病发病规律和传染途径,采用传染病动态预测模型准确分析疫情动向,预测 群众和卫生部门最关心的急性传染病的传播速度、 传播范围和可能带来的人群健 康和生命危害与经济损失,评估疫情风险,确认预警级别,为政府启动预案提供 科学依据。 (13)社会稳定性模型 社会稳定性模型首先通过了解社会稳定的状态(了解社会稳定的状态,是对 突发群体性事件进行预防与预警的基础) 。分析社会稳定相关理论的研究和现实 生活中导致突发群体性事件发生的主要因素, 根据对社会稳定性所涉及的生存保 障系统、经济支撑系统、社会分配系统、社会控制系统、社会心理系统和外部环 境系统设置相应的指标体系,从而获得当前社会稳定度的度量,并用 GIS 系统将 量化的稳定性在城市地图上用不同的颜色表现出来。 (14)突发性群体事件预警模型 突发性群体事件预警模型将突发群体性事件发生可能性由 4 级指标体系表 示出来。建立一套完整的指标体系,根据个因素的调查以及统计计算,可以获得 某区域突发群体性事件发生的可能性。 并在 GIS 上用不同颜色将不同的预警级别 表示出来,以便获得不同城区突发群体性事件发生可能性的直观了解。

图 28 突发群体性事件发生可能性分析

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(三)案例库
案例库主要包括突发公共事件历史案例。分为自然灾害模型库、事故灾害 模型库、公共卫生模型库、社会安全模型库四大类。利用数字化预案技术对事故 以及应急的全过程进行再现和综合分析,并存入案例库。通过调用案例库,结合 专家分析得出可信的事态发展趋势和危险性预测、 确定事件等级和启动预案的级 别,为制定处置方案提供可靠的参考依据。

七、项目研究进程 项目研究进程 研究进
清华大学公共安全研究中心自 2005 年 11 月份接受本项目的应急预案的数字 化开发研究子项目开始,历经半年时间,在数字化应急预案的总体架构、总体功 能、基本组成等方面进行了一系列调研和构思,设想,并在此基础上进行了有效 的实践和验证,先后在黄石市数字化总体预案、奥运消防专项数字化预案、清华 平安校园基层数字化预案以及丽江、 昆山等一系列数字化预案项目中进行了反复 实践和论证,取得了卓有成效的成果。通过对不同层次数字化预案的实践,证明 该构架完全可能成功应用于北京市应急预案的数字化开发中。 本项目研究的主要历程如下: 2005/11/16 承接项目; 成立项目课题组; 进行广泛调研,完成初步调研报告; 编制数字化应急预案体系架构,并完成初步研究 开展数字化应急预案的实践与论证,先后在黄石 2005/11/16-2005/11/20 2005/11/20-2005/12/20 2005/12/20-2006/01/20 报告; 2005/11/01-2006/02/01 数字化总体预案、奥运消防数字化预案、清华平安校园、昆山、丽江数字化预案 项目中进行一系列探索,并取得初步结论; 2006/02/16 2006/04/06 参加项目阶段汇报 开展模型库开发研究工作,B/S 架构开发研究 进行项目总结汇报,完成项目规定的技术报告 参加项目阶段汇报 2006/02/16-2006/04/05 2006/04/06-2006/04/28

八、相关研究成果 相关研究成果
城市总体应急预案数字化研究-黄石市数字化总体应急预案与 (一 ) 城市总体应急预案数字化研究-黄石市数字化总体应急预案与 基础数据平台
为提高黄石市应对突发公共事件的能力,保障公共安全,维护社会稳定,促

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进黄石市社会经济全面、协调和可持续发展,黄石市委市政府委托清华大学公共 安全研究中心为黄石市设计和研制 “黄石市突发公共事件基础应急平台与数字预 案系统” 。内容包括:黄石市公共安全信息数据库;黄石市基础地理信息数据库; 黄石市数字化应急预案系统;黄石市基础应急平台;黄石市应急救援网络地图发 布系统。目前,该系统已投入运行。 黄石市数字化应急预案系统包括黄石市公共安全总体应急预案和五个专项 应急预案(自然灾害领域的地震应急预案、事故灾难领域的危化品事故应急预案 和矿山事故应急预案、公共卫生领域的城市突发公共卫生事件应急预案、社会安 全领域的反恐怖袭击应急预案)的数字化。 黄石市基础应急平台建设主要针对黄石市基础地理信息数据库和公共安全 专题信息数据库的建设, 并在此基础平台上对以上应急预案进行综合管理 (浏览、 显示、查询、地图的放大缩小、局部细节放大、救援力量分布、路径分析、空间 分析、不同信息的分层等) 。应急平台采用人机交互模式,自动或半自动的完成 信息提取分析、预测模拟、预警发布、预案优化、决策处置等系统功能。具体功 能包括:地理信息与安全信息的管理与共享;应急信息的传输与无障碍通讯;隐 患分析和风险评估;突发公共事件的信息获取与分析;预警的分级与发布;人群 疏散与避难评估;应急预案的优化确定与启动;现场与应急的信息实时获取;协 同指挥与会商机制;动态的应急决策指挥和资源配置;应急行动的总体功效评估 和应急能力评价。

图 29 基于 GIS 的灾害事故模拟与预测预警

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图 30 救援决策指挥

(二)奥运消防专项数字预案的研究
针对 2008 年北京奥运会使用的共 31 个比赛场馆和 41 个独立训练场馆,以 及相关奥运设施(包括奥运村、媒体村、国际广播电视中心、主新闻中心、数字 北京大厦、奥林匹克森林公园、地铁奥运支线、奥林匹克公园中心区地下交通联 系通道、奥林匹克公园中心区地下商业区以及签约饭店、指定医院等) ,开发基 于火灾烟气蔓延扩散分析、人群疏散模拟技术和交互式 3D 表现显示技术的奥运 场所数字化灭火救援动态预案及仿真训练系统。 该系统既可作为奥运场所安保勤 务和灭火救援预案的生成工具,又可为消防官兵开展战术、技术和心理训练提供 先进手段,是为奥运会的成功举办保驾护航的有效利器。 项目内容具体包括: 1) 灭火救援动态预案系统 灭火救援动态预案系统建立在大型数据库存储系统、地理信息系统(GIS) 、 3D 虚拟场景等基础系统之上,结合火灾安全科学理论,对火灾事故发展过程和 场所人群安全疏散过程进行模拟和危险性分析, 对奥运场所发生的火灾事故进行 科学预测,并结合奥运场所周边建筑和地理条件、交通情况、灭火救援力量配置 情况等制定数字化预案,为实际的救援力量的部署调配、灭火救援行动的组织和 实施提供强有力的决策支持。 2) 仿真训练系统 消防灭火救援训练系统设置火灾灾情和训练任务, 仿真实际火灾发生发展过 程,开展模拟实战训练,训练消防战术、消防技术和消防指战员的心理,重点是 消防战术的演练。虚拟训练系统要体现战术训练协同性强、指向性强、适用面广
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的特点。训练系统应仿真实际情况,完成训练消防技术和训练心理的任务。 系统首先是对各类预案的训练。系统将在仿真环境中,针对奥运场所(场馆 及配套设施)的不同火灾类型,依据预案,提供不同级别的训练内容和训练形式。 训练的对象有:非消防人员(群众、单位消防负责人)和各级别消防官兵。其中, 消防官兵的训练将成为本训练系统的核心部分。

图 31 奥运消防专项数字化应急预案

图 32 奥运消防专项数字化应急预案-火灾模拟和扑救对策

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(三)平安校园基层应急预案研究
为倡导和谐社会, 清华大学公共安全研究中心开展了平安校园应急数字化预 案的研究,其中包括基于 GIS 的灾害事故模拟与预测预警、人群疏散模拟、决策 指挥研究等。

图 33 基于 GIS 的空间分析

图 34 灾害事故模拟与危险性预测

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(四)昆山市突发公共事件应急平台总体设计 昆山市突发公共事件应急平台总体设计
为构筑昆山市公共安全防控预防安全体系,全面提高昆山市重大突发公 共事件的预防预警、快速响应、监测监控、准确预测和高效处置的能力,昆 山市委市政府委托清华大学公共安全研究中心为昆山市设计的“昆山市突发 公共事件应急平台”平台功能包括:地理信息和安全信息的管理与共享 ; 应急信息传输与无障碍通讯 ;隐患分析和风险评估 ;突发公共事件的信息 获取与分析 ;灾害事故的发展预测和影响分析 ;预警分级与发布 ;人群 疏散与避难的评估 ;应急方案的优化确定与启动 ;现场与应急的信息实时 获取 ;协同指挥与会商机制 ;动态的应急决策指挥和资源配置 ;应急行 动的总体功效评估和应急能力评价等功能。应急平台分中心平台和二级平 台。数据库有:地理信息数据库、公共安全信息数据库、预案库、模型库、 决策知识库和案例库等。中心平台包含三个核心系统:信息获取系统、应急 智能系统和应急决策与指挥系统。 通过该平台建设将实现以下目标:主动对突发公共事件实施全方位监测 监控、识别和自动应急;拥有强大的应急智能系统,能对突发公共事件进行 科学预测和危险性评估,为制定预案提供科学支撑;基于对重大危险源的辨 识和动态风险评估的预案库,并运用决策库,能动态生成优化的事故处置方 案和资源调配方案,形成实施应急预案的可视化实战指南。 目前,平台的总体设计方案已经完成,系统的研制正在进行中。

(五)丽江古城基础消防应急平台与数字预案系统
丽江古城建筑群由于木结构多、建筑密集、商业用途多样、街道狭窄等 防火不利因素,造成古城面临着巨大的火灾风险,一旦形成火烧连营的危险 情形将造成严重的生命财产损失和文物建筑破坏。由清华大学公共安全研究 中心为丽江市设计和研制的“丽江古城基础消防应急平台与数字预案系统” , 可对火灾事故快速定位、风险分析、科学处置、动态指挥,防止和避免形成 大规模城区火灾。目前,该系统已经完成研制,即将投入使用。

(六)应急技术平台
在开展数字化预案研究工作的同时, 清华大学公共安全研究中心注重应急技 术的相关研究,建设了应急技术研究平台,并开展了多方面的研究,包括:人员 疏散与避难组织的研究、城市工业区危化品泄漏事故的预测预警、多尺度灾害事 故的模拟预测与危险性分析、突发公共事件的预警分级理论等。

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图 35 小尺度城市模型实验台

图 36 应急决策指挥的研究平台

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