來聊聊城市公共發展應急管理的研究

    　隨著城市化，信息化的高速發展。加強應急管理，提高預防和處置突發事件的能力，是關系國家經濟社會發展全局和人民群眾生命財產安全的大事，是構建社會主義和諧社會的重要內容;是堅持以人為本、執政為民的重要體現;是全面履行政府職能，進一步提高行政能力的重要方面。此篇內容介紹了“城市公共發展應急管理的研究”的有關知識，在實際案例的過程中，不少企業都會遇到這樣的困境，接下來就讓小安帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

　　針對城市公共安全應急決策需求，圍繞火災、爆炸與毒氣泄漏等突發重大事故，研究災害事故監測技術、模擬預測方法，集成Internet、GIS、無線數據傳輸、無線通訊等信息化技術，以分布式的形式整合各獨立系統，構建應急管理與決策系統平臺。選擇化工集團、西氣東輸城市天然氣門站以及生商業中心三個特色功能區，采用高速網絡、可視化視頻電話系統和遠程無線視頻監控等技術，組建了城市公共安全應急示范系統。實踐表明，在城市可視化與數字化的基礎上，該系統能夠實現城市災害信息的科學管理，實現各種災害的分析模擬、公共安全規劃以及應急決策支持，從而有效提高突發性城市公共安全應急的效率和響應速度，為城市公共安全的應急工作提供了有效的輔助手段。

　　隨著我國城市化的進程加快，城市規模不斷擴大，人員和財富越來越集中。同時，工業重大危險源數目日益增多，災害威脅形勢十分嚴峻；一旦發生火災或危險化學品泄漏，很容易發展成為城市重大火災、爆炸等危害公共安全的重特大事故，從而造成群死群傷和巨大的財產損失。城市公共安全對于保障地區乃至整個國家的經濟發展與政治穩定具有重大的現實意義。因此，城市管理機構必須對重大危險事件做出及時、靈敏和正確的反應。

　　在國際上，發達國家近年來在公共安全方面做了大量的投入，特別注重跨領域、跨部門的一體化應急技術體系的研發。歐美等國已經成功地利用先進的應急技術與裝備武裝了本國的公共安全保障體系，并有超前的災害研究和完善事故預防機制方面的研究，形成了一整套較為完備的災害應急防御體系。例如，美國政府建立了“國家應急反應系統”，將指揮、響應、救援技術系統整合為國家綜合應急聯動技術體系，確保在危機發生后能迅速提供優化決策與快速救援。

　　我國在公共安全部分領域利用已有技術初步建立了監測預警系統，但在計劃經濟體制影響下形成的分部門、分災種的城市應急模式，還缺乏統一協調的應急指揮系統。在2004年制定的國家中長期科技發展規劃（2006—2020年）中，建國50多年來首次將公共安全列為重點研究專題。開展應急技術科技攻關，為建立健全公共安全應急技術體系、充分發揮應急預案在預防和應對突發公共事件中的指導作用提供科技支撐，是建立我國強大的公共安全保障體系、實現公共安全總體形勢根本好轉的有效途徑。目前，國內各大中城市已陸續建立或正在建立城市應急指揮系統。

　　本文以城市為例，建立分布式城市突發公共事件應急決策指揮體系，形成有效應對火災、爆炸、有害氣體泄露等突發事故相對完整的公共安全應急體系。

　　1城市公共安全應急決策支持系統的功能與總體結構

　　針對城市的特點和安全要求，通過整合現有各類公共安全管理信息系統，在現有應急指揮系統基礎上，以分布式的形式整合各獨立系統。采用高速網絡、可視化視頻電話系統和遠程無線視頻監控等技術，組建一個虛擬的應急決策指揮中心。中心常設一個辦公室，平時負責協調各部門的工作，在有突發事故發生時，由應急決策領導小組坐鎮指揮中心進行指揮和決策。

　　針對城市的特點，采用基于移動式的溫度、有毒氣體快速檢測設備，結合無線視頻監控系統、無線數據傳輸系統，設計建立移動式現場指揮平臺，同時采用大屏幕多路視頻、In-ternet GIS（Geographic Information System）服務器、遠程數據處理器、NAS網絡存儲系統、自動備份磁帶庫等設備建成了城市公共安全應急決策指揮中心；集成現有的專門系統，實現對重大危險源及事故過程的遠程動態實時監測以及與指揮中心的遠程圖像、語音通訊，為中心實時提供事故現場情況。

　　構建了城市公共安全基礎數據庫，開發了基于InternetGIS的城市重大災害事故應急決策支持軟件系統。能夠實現對城市火災、爆炸與有害氣體泄漏等公共安全事故過程的模擬和預測，對比推理性知識庫、程式性知識庫，針對人員和人群特點，選擇最優化的、最適合的模型，為事故發生時的人員疏散方案和事故應急預案制定提供指導，實現事故接警，地理信息查詢，事故分級，分析預測事故發展趨勢及其影響范圍，確定事故應急預案、制定指揮方案及人員疏散和疏導策略等功能。

　　2分布式應急決策系統硬件平臺

　　根據城市實際情況，在現有應急指揮系統基礎上，以分布式的形式整合各個獨立系統，采用應急決策中心與分布式現場指揮平臺相結合的硬件結構方式；重點圍繞火災、爆炸與有毒氣體泄漏事故監控、事故模擬與預測、應急處置預案、應急指揮決策、人員疏散等方面開展系統的攻關研究，集成Internet GIS、無線數據傳輸、圖像采集與通信等先進的信息化技術，建立城市突發重大熱災害事故的應急指揮決策系統技術平臺。

應急

　　2.1應急決策中心

　　在應急響應過程中，應急中心接受、傳遞和顯示事故信息和應急響應的有關信息，并進行分析和評價，為專家咨詢和行政首長提供技術信息支持和決策依據；為重大事故應急響應提供通信聯絡手段；作為場外指揮的場所，為相關人員提供工作環境，保障應急響應活動順利進行。應急決策中心通過系統集成方式配置多路視頻投影、Internet GIS服務器、遠程數據處理器、NAS（Network Attached Storage）網絡存儲系統、數據庫服務器、自動備份磁帶庫等設備，實現對重大危險源及事故過程的遠程動態實時監測以及與遠程音視頻通訊，為中心實時提供事故現場情況。

　　事故動態模擬數據存儲備份系統采用高性能磁盤陣列和大容量磁帶庫相結合的存儲方案，配合數據自動遷移軟件實現數據的透明管理。選擇NAS文件級的存儲方案，既保證常用數據的存取性能，又具有較強的擴容能力。主要設備是一臺類似于文件服務器的存儲設備，通過標準的網絡拓撲結構連接到一群計算機上，無需服務器直接上網，不依賴通用的操作系統，而采用一個面向用戶設計、內置網絡連接協議的專門用于數據存儲的簡化操作系統。NAS作為文件服務器，為IP網絡客戶機上的重要數據或需共享的數據提供存儲空間，利用其本身具有的Snapshots（快照）功能，可制定自動的快速備份策略，將重要數據進行備份恢復。

　　顯示、通信和控制子系統主要包括大屏幕投影、數字視頻會議和中央控制器。大屏幕投影是信息顯示的主要設備，由數碼電視圖像處理器、視頻矩陣切換器、9臺背投影單元監視器、功放、音箱和計算機控制系統及相關附屬設備組成。根據投影系統中圖像信號的數量，在計算機控制下切換拼接設備，將信號源進行組合式的選擇與切換，可實現44″單獨顯示，也可以組合成2×2或3×3（整屏）最大達132″的拼接畫面。集中控制系統將投影設備拼接系統及音響環境、信號切換繁瑣的操作有序地結合在一起，實現信號、投影、視音頻設備及音響系統的全部操作。應急決策系統的通信通過視頻會議完成，視頻采集包括1個主會場攝像頭、5個分會場攝像頭和2個移動現場攝像頭。主會場攝像頭采用高靈敏CCD,分辨率為752×528;分會場和移動攝像CCD的分辨率為640×480。視頻會議攝像機設置與控制功能均可通過計算機完成。音頻系統調音臺實現8路麥克風輸入混音；可編程語音交換機，響應時間≤400ms,可實現語音信號的快速切換。

　　2.2事故現場視頻及特征氣體數據采集

　　為了獲得事故現場的第一手資料，需要事故現場的實時影像資料以及氧氣、可燃氣體、有毒氣體濃度等數據，為后續仿真、預測模型提供關鍵性的參數。針對城市的城市特點，并考慮設備的機動性能，采用基于移動式的有毒氣體快速檢測設備、無線數據傳輸系統，并結合無線視頻傳輸系統建立移動式現場指揮平臺。數據的遠傳通過互聯網實現，即采集采用無線加有線的傳輸方式。

　　現場移動式監測平臺集成了便攜式氣體采集設備PGM-50、便攜式無線視頻傳輸系統PT-209和服務器，PGM-50可同時檢測5種不同成分氣體的含量；PT-209最多可同時采集傳輸16路音視頻信號。事故現場與現場指揮平臺間采用短距離無線傳輸，服務器將無線采集的數據和圖像做進一步處理并存儲備份，再將現場視頻圖像和特征氣體數據通過互聯網實時傳到應急決策指揮中心。

　　無線視頻傳輸系統采用直接序列擴頻（DSSS）技術，便攜式移動終端由CCD攝像頭、MPEG4編碼器、LCD顯示器、無線調制解調器和電源部分組成。每套設備擁有一個IP地址，在接收端，相同IP地址的無線調制解調器分別通過以太網接口和RS-232串行接口與監控計算機相連。網絡接口用于傳輸視頻和音頻信號，RS-232傳輸特征氣體數據。

　　便攜式氣體探測器持續監測現場環境有毒、易燃和氧氣含量。氣體探測器測得的數據按照一定格式存儲，并通過無線調制解調器將氣體數據傳輸出去。數據采集軟件安裝在現場指揮平臺的服務器端，可在服務器端實時顯示采集到的數據及其變化趨勢，并提供數據接口功能，通過ASP網頁的形式實時發布，指揮中心和其他用戶可以通過互聯網在遠端實時瀏覽事故現場的氣體數據。

　　3應急決策系統軟件平臺

　　應急決策系統的軟件融合了多學科領域的理論和技術手段，運用系統工程方法，將專家經驗、現代技術、計算技術融為一體，為管理決策提供有效的決策方案[3,4]。輔助決策軟件將應急決策模型庫和城市危險源管理模塊結合到主程序中，系統設計采用螺旋模型，使初始軟件原型不斷收斂于用戶需求。系統涵蓋的功能為基本信息的查詢管理、事故動態模擬仿真、事故應急決策支持，軟件總體框架見圖1。

　　軟件系統采用模塊化設計，在模型管理系統基礎上，結合GIS軟件開發平臺，將事故模擬預測模型、應急預案、應急調度決策模型和人員疏散模型有機地整合起來，建立城市重大事故應急決策的仿真模型，實現各個環節的空間決策模擬，包括災情模擬分析與分級、應急預案、應急力量配置與調度、最佳調度路徑分析、人員疏散等。

　　4城市公共安全應急管理與決策示范試點

　　為了與城市政府應急平臺建設規劃接軌，在現有應急指揮系統基礎上，以分布式的形式整合各獨立系統。采用高速網絡、可視化視頻電話系統和遠程無線視頻監控等技術，組建了城市公共安全應急示范系統。選擇安徽氯堿化工集團、西氣東輸城市天然氣門站以及安徽樂普生商業中心三個特色功能區進行公共安全示范建設。前兩家單位是城市重大危險源的代表，樂普生商業中心則作為城市人口密集場所的典型代表。

　　4.1應急決策示范系統工作流程

　　應急決策示范系統作為災害事故信息的“匯集點”，在突發災害事故時必須快速有效地整合、分析、提取危險源和事故現場的信息；提供對事故的科學動態預測與危險性分析，判斷預警級別并快速發布預警。在應急決策系統的支撐下，通過人機交互，完成人群疏散與避難的評估、應急方案的優化確定與啟動、動態的應急決策指揮和資源配置等系統功能。圍繞應急預案，進行有準備、有條理、機動靈活的科學決策和施救，其工作流程見圖2[5]。

　　4.2典型功能區遠程數據采集與傳輸遠程數據傳輸采用“無線采集-有線中繼”，基于移動式的有毒氣體快速檢測設備，無線視頻采集結合無線數據傳輸系統分別在3個試點單位建立移動式現場指揮平臺?，F場指揮平臺由便攜式氣體采集設備PGM-50、便攜式無線視頻傳輸系統PT-209和服務器等組成。服務器將無線采集的數據和圖像做進一步處理、存儲，再通過有線互聯網（Internet）將視頻圖像和氣體數據傳回城市應急指揮中心，圖3為遠程數據采集與傳輸示意圖。

　　在城市天然氣門站，安排采集一路視頻信號及CO、LEL、VOC等氣體數據，采用PT-209型無線通信系統和PGM-50型氣體探測設備?，F場指揮平臺設在距離儲氣罐現場約500m的辦公樓內，一臺計算機兼作視頻服務器和特征氣體動態發布IIS服務器，通過ADSL與互聯網連接。經過多次現場測試驗證，可以滿足傳輸一路視頻和氣體數據的要求。圖4為遠程氣體濃度數據傳輸軟件框圖。圖5為在應急中心瀏覽到的實時氣體數據和變化趨勢圖。

　　在氯堿化工廠，除了設有上述無線視頻及氯氣參數無線采集外，還在液氯分裝車間和液氯儲罐上分別安裝了兩臺CCD攝像頭，通過專用電纜與監控計算機圖像采集卡相連，監控計算機即作為IIS服務器實時發布氣體數據，又作為硬盤錄像機，作為嵌入式網絡視頻Web DVR服務器使用，通過以太網接口與氯堿化工廠的內部局域網實現無縫連接，采用純硬件壓縮提供高質量MPEG4視頻流。圖6為WebDVR實現視頻監控的示意圖。這樣，指揮中心就可以通過訪問視頻服務器實現對化工廠生產現場的實時監控。

　　生商業中心有完備的網絡化消防及安全保衛監控系統，近20臺與監控室硬盤錄像機等監控設備相連的CCD攝像頭遍布商業中心各主要通道。選取其中一路有線視頻作為試點監控，配合無線視頻采集和火災特征氣體遠程數據采集設備實現對商業中心的監控，指揮中心通過互聯網訪問商業中心內部網絡，實現對現場的實時監控。

　　4.3事故趨勢預測與決策管理的實現

　　城市公共安全應急決策過程的一個重要特點就是涉及的空間信息量巨大，如火場周圍環境、應急力量的分布和配置、道路狀況等，且這些信息對決策結果有十分重要的影響。地理信息系統（GIS）為管理和分析空間數據提供了豐富的可視化手段，把應急資源、建筑物特性、單位或區域性質等屬性信息與地表空間位置相連，組成完整的決策信息數據庫，方便查詢、管理、分析、調用和現實[3,6]。應急決策的過程就是根據報警參數從這些數據中提取對決策有意義的事實和關系，如事故波及范圍內是否存在重大危險源；消防隊與隨機事故發生地點之間的距離，可能到達的路徑以及其中最佳的路徑等。通過對地理空間數據進行分析處理，并與危險化學品泄漏模型、可燃氣云的爆炸波模型、人員安全疏散模型、火災和煙氣蔓延過程的動態模擬等專業模型計算相結合，使模擬計算的結果能更準確合理，依據知識庫中的專家知識，分析估計事故，劃定事故等級。提供給應急決策模型庫進行決策，以此指導事故現場的人員疏散和事故的撲救工作。例如判斷需要多個消防隊聯合作戰，每個消防隊需要出動的消防力量，同時根據道路網的情況，在地圖上給出最佳調度路徑。圖7為基于GIS的天然氣爆炸事故模擬及應急響應示意圖。

　　5結論

　　本文針對城市特點，采用基于移動式的數據采集和音、視頻傳輸設備，并集成現有的專門系統，實現對重大危險源及事故過程的遠程動態實時監測；構建了典型事故預測預報模型；建立了基于WebGIS的公共安全基礎數據庫及應急管理與決策系統的軟件平臺；并選擇城市的典型商業中心、危險化學品生產基地以及危險化學品倉儲地進行了示范試點，形成一個建設性的公共安全應急決策框架系統。該系統實現了對火災、爆炸、毒氣泄漏等典型公共安全事故的應急管理與決策功能，還可以將其他公共安全事故的相關功能進行模塊式擴充，為城市公共安全應急決策系統的建立提供了參考。

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