三峡总公司安全生产与应急管理平台规划及关键技术分析
1. 引言
为了预防风险、避免事故、发展生产、发展经济，解决大型水电工程建设施工、电力生产和枢纽运行中所遇到的安全问题，提高施工和运行期的安全生产和应急管理效率和科学性，强化安全生产管理，实现“双零——质量零隐患，安全零故障”管理目标；满足可能发生的突发公共事件应急决策及资源调度的需要，为重大危险源动态辨识、监控和风险评估，突发公共事件应急处置等提供技术支撑，应建立统一的、一体化的安全生产和应急管理平台（简称平台），保证特大型梯级水利水电工程安全管理体系和应急管理体系的顺利运行。本文的平台以三峡工程、金沙江下游流域复杂业务环境为背景，建立支持各级安全管理人员日常安全业务开展的安全管理信息系统，以及对危险源、突发公共事件的监测监控、预测预警、信息报告、辅助决策和指挥调度的应急管理平台。
2. 平台构架和功能
2.1 总体构架
零基础学java语言
平台的总体框架包括安全生产和应急管理应用软件系统，基础支撑系统、应急指挥场所等硬、软件基础设施，以及平台与外部业务系统的集成，其总体结构如下图所示：
图中，应用软件系统以开发总公司、工程建设、电力生产、枢纽运行以及专业化经营的安全生产与应急管理软件系统为主，部分模块和数据与已有的工程建设TGPMS、电力生产EPMS等信息系统集成，同时，应用软件系统应与总公司其它外部业务系统数据共享，以保证数据的一致性和实时性，例如，水文系统为防汛的决策提供数据依据等，因此，应设计系统间数据的接口。
2.2 安全管理信息系统
系统设计的逻辑上，应区分为总公司、工程建设管理部门以及其它二级单位的安全生产管理应用系统，业务领域涉及安全事故、危险源管理、安全检查、安全培训、安全文件、安全会议、安全生产工作考核管理、安全性评价、设备管理、劳保用品管理等功能模块。
安全生产管理信息系统中的部分数据，例如安全检查的详细记录，应与已有的TGPMS三峡工程管理系统以及EPMS管理信息系统接口；同时，为实现统一的危险源监控和应急管理平台，应实现平台对工程安全监测系统、水调自动化系统、地质灾害监测系统、地震监测系统、生态与环境监测系统等专业监测系统及相关数据的集成，研究分布、异构、异质海量数据快速及安全访问、传输和存储的系列技术标准与保障接口。
与外部信息系统的集成必须解决数据安全、跨部门、跨平台功能调用、异构数据交换等问题。传统的分布式计算模型CORBA、DCOM、Java RMI等，由于操作系统、编写语言、网络环境的限制，大多使用专有协议和特定端口进行远程通信，使得基于这些技术之上的模型没有较好的互操作性和可复用性。因此，在保障信息整合共享的前提下，如何运用组件技术，尽量避免紧耦合式的接口开发工作，以减少对原有系统的修改和影响，是很重要的研究
内容。
2.2 应急管理平台
以总公司多区域复杂业务环境下突发公共事件的综合应急管理和决策为背景，建设支持各级应急管理人员对突发公共事件的监测监控、预测预警、信息报告、辅助决策和指挥调度的应急管理平台。关键技术分析如下：
（1） 基于网格的应急资源管理
三峡和金沙江下游流域的应急资源类型庞杂，而且分布在总公司系统内不同的单位组织，研究利用网格信息技术手段实现应急资源的有效管理。① 应急资源的分类及应急资源描述语言：由于应急资源的种类繁多，统一规范的描述语言是应急资源有效管理的前提。② 应急资源的注册、发现及监控：对应急资源的提供统一的注册中心和状态监控数据采集和交换标准。③ 应急资源的分配、使用以及应急资源的回收：研究应急资源的管理模型。
（2） 应急预案表达及方案的动态生成
目前，总公司及其二级单位、基层单位在工程建设、电力生产、枢纽运行、自然灾害等方面已建立了有关应急预案，但这些应急预案大多是非结构化或半结构化的文字描述。应急预案只能靠人来阅读、理解、选择，计算机只能做简单的存储、查询，应急预案的正确性、有效性检验只有靠人工完成，尽管可以通过人工或计算机仿真演练来检验应急预案，但无法从理论上进行检验和由计算机自动调整。因此，其关键技术是：① 在应急预案的基础上，研究基于情景演算理论的应急预案的知识表示形式化框架，对应急预案中的应急目标、组织结构（包括角、职责、实体及其关系等）、工作流（包括应急活动、流程）、应急资源以及各种约束等主要要素进行严格的形式化描述，以解决预案的数字化管理问题；② 研究基于情景演算理论的应急预案的形式化验证方法：在应急预案的知识表示框架基础上，研究利用情景演算理论，对应急预案的可执行性进行形式化验证的方法，以及应急预案目标可达成性进行形式化验证的方法，以解决预案的正确性、有效性问题；③ 研究基于过程模板的应急处置方案动态规划方法：应急预案是基于对未来应急情况预测的基础上拟定的预案，因此，在应急情况下，需要根据实际态势，在应急预案的基础上，动态生成应急处置方案。研究高效的、在应急预案指导下的应急处置方案的生成方法。
（3） 应急预案仿真演练系统
每种应急事件都存在一个综合的成套的预案体系，涉及的人员/部门也是比较多，预案的顺利实施和检验有赖于众多人员/部门的协作。采用真实的演练或者演习来进行预案的检验和人员的培训，费时费力。因此，其关键技术是：① 建立预案实施的事件模型，描述模型的触发关系和触发规则。以预案实施的工作流程为中心，以EBAT方法为手段，对预案实施全过程进行分析，提取训练需求，得出关键任务，随后将任务所涉及到的实施活动以符合仿真事件的规范进行描述，建立仿真事件库（包括事件触发关系和触发规则）；② 建立基于工作流的事件调度方法。拟采用工作流的思想对事件和事件关系和触发规则进行统一的建模，包括事件的控制流、数据流和时序关系描述。在此基础上，考虑时间成本和费用成本进行调度，建立效用函数，进行仿真事件调度，使得最终的仿真演练时间较短，费用较少。③ 结合事件模型描述，准确地实现仿真过程与情景集成。采用虚拟现实技术和视频技术逼真实现仿真场景的变化，包括突发事件现场的场景表现，组织结构的调整过程的表现，应急资源动态变化的表现等。
（4） 应急救援决策支持系统
应急决策支持系统，实现基于环境情景的应急资源存储、调度、分配以及应急处置方案的动
态生成；主要包括应用多目标规划，各种资源调配方法，动态规划，马尔科夫决策过程，最短路径算法等方法来研究突发事件应急资源的优化调度。① 应急资源的优化调度策略首先要使得应急资源能尽量满足应急需求；其次，还要使得这些资源运抵事发地的时间最短；最后，还要尽量减少资源运输的成本；② 各种突发事件对应急资源需求的种类都不相同，因此，根据不同的资源类型，动态资源分配模型考虑的重点也有所不同，根据这些资源各自的特点，结合诸如全局优化模型、局部优化模型、距离选择模型、成本分析模型、比例分配模型、重点选择模型、专家指定模型、综合调配模型等数学模型的适用范围，研究应急资源调度的优化策略，并应用动态规划以及马尔科夫决策过程的相关理论与方法实现上述策略的动态特性。
3. 结论
安全生产管理信息系统与应急管理平台的设计与开发是一项探索性的任务，上述仅仅完成了规划阶段的工作。目前，总公司有关信息系统涉及的业务不够完整，针对的是分散型的企业应用，必须整合现有的资源，应用先进计算技术来来保障安全生产与应急管理。规划工作为总公司正在申报的国家科技支撑技术子课题“水电工程安全生产和应急管理平台研发与应用”提供了参考的依据。