应急准备知识库系统设计与实现*——以演练方案为例

倪慧荟，吴园涛，石 彪

(1.北京市劳动保护科学研究所，北京 100054；2.中国科学院重大科技任务局，北京 100864；3.中国科学院科技战略咨询研究院，北京 100190)

0 引言

我国的应急管理体系自2003年“SARS”疫情之后逐步建立起来，经过多年的发展，基本形成了以“一案三制”为核心的架构[1]。2018年3月，应急管理部的成立为防范化解重特大安全风险，整合优化应急力量和资源提供了有力支撑。在应急管理理论研究不断深入、工作实践日益精进的背景下，与应急管理相关的知识在近年得到了极大的丰富，其专业化程度也在不断提升，但从知识保存和使用的方式来看，应急管理的大部分领域知识仍然停留在文档管理层面，呈现出碎片化、孤岛化、断档化等问题。而在应急管理实践中，很多管理者和业务实施人员并非安全与应急管理相关专业出身，往往都要遵循“学习知识-掌握知识-实践检验-总结提升”的闭环流程，在积累到一定程度后，才能基本达到专业水平。因此，采用更为高效的知识管理架构来传承和管理知识，提升知识流转、应用和更新效率，减少实践中对人员初始专业素养的依赖，是新形势下的必然需求。

在上述背景下，应急管理知识库作为一个可行的解决方案得到了广泛关注。知识库的概念早在20世纪80年代就已存在，最初目标是应用专家的专业能力求解特定问题，因此初期常以“专家系统”的形式出现[2]。随着相关研究的演进，知识库的概念逐渐扩大，成为一类特殊的数据库，偏重于知识之间的关系、属性及语义的沟通[3]，其与普通数据库最大的区别在于除了需要存储事实类数据外，还需对过程性、启发式数据(即经验知识)进行处理与存储，以便让其发挥更重要的作用[4]。

初期，学者普遍认为应急管理知识库应以提高应急处置决策的科学性与效率为首要目的[4]，因此学术界对应急管理知识库的研究大部分集中于预案库、案例库等主题上。如荣莉莉等[5]从知识供需匹配的角度对应急预案的构成做了初步分析和评价；李永海等[6]提出一种基于案例库的方案生成方法；祁明亮等[7]从预案模块化的角度提出基于预案库的预案重构思想；温志强[8]提出基于应急预案与案例库的“两案三制”突发事件应急决策模式，强调案例库建设对于应急决策体制建设的重要性；Bryson等[9]将灾害恢复预案(DRP)描述为预案库中若干子预案的集合；王庆全等[10]将文本型预案表示为由概念及其之间的关系定义的语义信息，从而便于提取相关信息为新的应急情境提供决策辅助。

按照目前学界广泛认可的应急管理四阶段(预防、准备、处置、恢复)划分，以往的应急管理知识库相关研究主要汇集在应急处置阶段。而从业务层面来看，应急准备工作(包括储备物资、锻炼队伍、应急演练、建设避难场所、宣传教育等)占据的时长和工作量却要远远高于真正的应急处置。应急准备在实践中又是“知识断档”问题的“重灾区”，频繁的人员调动和职责变更导致大量的工作出现“断档-重新学习摸索-再次断档”的困境，严重影响了应急准备工作的效率。亟需为之设计相匹配的知识库系统，从而提升整体的应急管理水平。

本文着眼于应急准备阶段的知识内容特点和知识管理流程，探讨应急准备知识库系统的设计和实现方法。与过往研究侧重于对知识库整体架构[4]、功能设计[11-12]、数据引擎[13]，知识表示和推理[14-16]等进行理念或理论架构的阐述不同，本文拟从应用实践的角度出发，基于用户视角，以演练方案编制为例，阐述应急准备知识库系统具体的设计和实现过程。

1 应急准备知识库概述

1.1 应急准备知识层次架构

要构建应急准备知识库，首先应明确应急准备知识涵盖的内容。通常来说，应急准备知识可以来源于应急准备工作中需要用到的各类信息载体，如纸质文档、宣贯海报等有形的介质，以及预警指标阈值、风险指数等无形的数据或模型。为了更好地界定应急准备知识的概念，本文提出如图1所示的应急准备知识三级层次架构。其中，“知识范畴”代表最广义的知识来源，一切与应急准备、甚至应急管理有关的信息载体均可被认为是知识范畴。而“知识主体”是指，经过初步提取和筛选后获得的知识范畴的子集，可以认为是经过初筛后按照不同主题或类型进行聚类后得到的较为“大颗粒”的“粗知识”。考虑到内容规范化、体系化程度的不同，以及使用场景的差别，目前应急准备环节能实现模块化管理的知识主体主要包括：法律法规、技术标准、应急预案、历史案例总结、应急装备与物资数据、应急队伍数据、应急演练方案等(这些知识主体在传统的应急管理信息系统中就是所谓的“知识库”)。在知识主体基础上，再进一步提取，就可以得到“知识点”，其是能应用于知识加工、输出等复杂应用需求的“小颗粒”的“精细知识”。

图1 应急准备知识层次架构Fig.1 Hierarchical structure of emergency preparedness knowledge

1.2 应急准备知识库系统定位

知识管理概论通常定义的知识管理业务流程是一个包含5个主要模块的螺旋式循环，如图2所示，应急准备知识库也不例外。再结合引言中所述的“知识断档”的困境，应急准备知识库应该达到的主要定位目标可归纳为如下4条：

1)完成应急准备知识的输入和提取。

2)实现应急准备知识的体系化、标准化、规范化存储。

3)简单、便利地对应急准备知识进行维护更新。

4)高效地查询应急准备知识，并且可以利用这些知识生成目标结果。

图2 知识管理通用流程Fig.2 General procedure of knowledge management

上述前3条解决的是知识的提取和存储问题，最后1条解决的是知识的应用问题。前者已有较多的文献论述[4]，本文不再赘述；后者是相对更重要的应用需求，往往需要结合应用场景，创建知识点才能完成，这是本文关注的重点。下文就以“应急演练方案的智能生成”这一应用场景为例，提出并探讨一种包含方案模板设计和智能向导制作等理念在内的一整套应急准备知识库系统设计与实现思路和方法。

2 系统设计与实现

2.1 系统设计概述

从知识库系统应用的角度，设计考虑的要素主要包括：用户、需要存储和应用的知识内容、使用知识的场景、应用模式等。本文将之归纳为“四要素设计法”。其中，用户设计需要明确会有哪几类人群使用知识库，其各自又分别有多大的操作权限；知识内容的设计一方面要明确纳入知识库的具体知识内容，另一方面要为不同类型的知识提供合适的管理方法；使用场景设计来源于对应用知识的直接需求，通常可以分为查询、分享等基本需求，以及加工输出等复杂需求，基本可视为对系统功能的设计；应用模式则主要是考虑系统的使用方式，包括了系统的部署、网络条件以及不同用户的业务模块、知识流转逻辑等。这4大要素中，最能体现知识库系统特点的是知识内容和使用场景的设计，可以认为是核心模块。下文分别针对上述4个不同要素进行阐述。

2.2 用户设计

应急准备知识库系统不同于一般的知识分享载体或科普用具，其终端用户主要可以分为2大类：①负责具体实施应急管理职能的政府部门或企事业单位；②为第①类单位提供咨询及技术服务的第三方机构。无论具体由哪个组织来使用，知识库系统的核心均在于知识的存储、管理、共享与应用。因此，应急准备知识库系统必然也是一个多种用户联动的系统。仅从应用角度，可以定义如表1所示的4类系统用户。

表1 系统用户分类Table 1 Classification of system users

表1中前3类用户一般为默认用户，对于知识管理的权限深度不同，但通常均只面向系统用户对应组织内部的人员。最后的知识浏览用户则是组织根据实际需要来决定是否设置，通常面向外部人员或尚在考察期内未完全被组织认可的人员。可以考虑授予有限的浏览权限，一方面达成必要的知识共享要求，另一方面也能有效地保护内部知识的完整性和私密性。

系统管理员可以对用户类型进行必要的更改和停用，以适应随时可能变化的人员身份，同时，也可对用户进行可获取数据的范围管理，确保不同级别的用户只能浏览授权的数据。

2.3 知识内容设计

2.3.1 知识主体结构化

知识内容管理的第1步是从知识范畴中初筛得到知识主体，并转化为系统支持的格式导入知识库，这可以由具备初步经验的知识使用者来完成。早期的知识库管理通常是将已形成的方案整体作为一项知识进行存档，在必要时完整调出使用，该类知识主体属于非结构化内容。比如早期的“应急预案库”中就直接存放了大量的预案文档，这些文档通常没有进行标签化和版本管理，甚至大多没有相对比较统一和精确的命名。这样的知识管理模式无法实现高效精准的查询，同时也难以实现对知识的智能加工。因此，将知识主体结构化是识别知识点并实现存储的基础工作。

结构化原理如图3所示，第1步是把方案整体按照不同的内容切分成独立的内容模块。例如，1个完整的演练方案通常包括：总则、演练基础信息、事件信息、参演资源清单、进度计划、风险分析等内容，可以首先将上述内容作为一个个独立分析的单元。这一步通常从文档结构图的角度即可完成。

图3 知识主体结构化Fig.3 Structuralization of knowledge main body

其次，是对各个内容模块进行解析，区分出哪些属于可以标准化的内容，哪些属于知识点。图4展示了1个演练方案总则模块的部分内容，由图4可以发现，图中划线的文字部分会根据演练方案的不同而产生必要的变化，而非划线的部分则几乎可认为是万用型的普适性内容。因此，如果能将普适内容标准化，同时将划线内容作为知识点灵活调用，则演练方案这一知识主体就能得到较好的结构化，使智能生成演练方案成为可能。

图4 演练方案总则部分示例Fig.4 Drill plan sample (part of general principles)

2.3.2 知识点提取与管理

有效地识别出知识点之后，需要针对其不同特点设计对应的管理方式。以演练方案为例，可能涉及的知识点主要包括图5所示的4种类型。图5中最右侧1列的框选部分是对应知识点的示例。

图5 常见知识点类型Fig.5 Types of common knowledge points

1)灵活型知识点

该类知识点的特点是用户通常没有固定范例可用，可根据实际情况灵活填写和插入对应位置。灵活型知识点不仅限于文字，也可以是图片等其他内容。

2)文档型知识点

该类知识点就是指常见的完整文档文件。显然，预案和案例类的知识点并不适合这样处理，会显得太粗糙，但是某些文档(比如法律法规、技术规范等)用于引用或查询的频次较高，因此可以为其做单独的存储处理。图5示例中的各项法律条目和技术标准可以做成索引直接插入方案，用户可在方案中直接将其打开。

3)数据字典型知识点

数据字典型的知识点通常是用户使用频率较高的知识(如图5示例中框选内容所示)。若将其做成数据字典并适时维护，就能支持用户在编辑时通过下拉选择进行输入(数据量较大时可采用查询方式)。数据字典的主要素包括数据字典分类(为树状结构)和数据字典名称(比如“事故分类”)。此外，可以定义方案内数据字典和全局数据字典，一般情况下采用全局数据字典。图6展示了1个数据字典示例。

图6 数据字典示例Fig.6 Data dictionary sample

4)预置型知识点

有些知识点比较常用，并且关联关系复杂，例如参演单位、演练人员、演练道具、进度成果等，因此可以进行系统预置，方便后期灵活调用。预置型知识点的信息，类似固定的数据字典，但可以支持比较复杂的主从结构并进行基础数据的维护。例如，1个参演单位，可以进一步包含多个参演人员信息。

除此以外，按表现形式来分，知识点还可以被进一步分成文字型、表格型、图片型等，这对知识点的提取与管理并不构成本质影响，本文不做展开讨论。

2.4 使用场景设计

2.4.1 建立模板

查询和分享是知识库系统的基本应用需求。通常来讲，一般的数据库操作即可满足，无须赘述。因此，本文重点阐述如何针对知识的加工输出进行设计。

在完成知识主体结构化及知识点提取的基础上，可以创建业务模板。所谓业务模板也就是标准方案，其由资深的业务专家(比如专业的应急演练策划，也即用户类型中的知识管理员)创建并维护，内容主要由2大部分组成，第1部分是该业务类固定文档的输出样式，第2部分是该业务类非固定文档的输入知识点名称和形式。业务模板定型后，业务实施人员可以直接使用，从而显著提升方案的输出速度和质量稳定性。

考虑到MS Word文档的通用性，以此作为原始模板制式可以认为是一种较好的选择。为此，首先需要为用户制作1个基于MS Word的模板编辑工具(可以以插件的形式存在)。借助该工具，可以手工创建所有需要的方案模板。比如，可以分别为桌面推演和实战演练创立不同的方案模板。在模板中可以设立书签(就是未来要填写数据的占位符)。图7展示了1个示例。

图7 业务模板示例Fig.7 An example of work template

模板设计时，一方面需要通过设计工具，填写好所有固定内容部分，同时通过设定占位符的方式，描述非固定内容的位置和文字格式。另一方面，还需要设定该占位符对应的知识点具体表现类型(如数据字典型、表格型、图片型等)。

2.4.2 编制向导

有了标准业务模板之后，由资深业务专家编制1个配套的方案智能向导，最终真正完整实现对已有知识的加工和输出。方案智能向导实际就是为非专家用户准备的1份面向某知识主体对应知识点的使用指南(比如演练方案向导就是指导不太精通应急演练的用户如何能使用既有的知识生成1份较为专业的演练方案)。与传统知识库系统只提供知识查询功能不同，向导可以全方位提示用户该使用何种知识点，以及相关的注意事项，同时又可以将模板中的通用共性内容对用户黑盒化。从而降低对方案编写者的专业素养要求，一方面实现智能方案生成，另一方面帮助工作人员更专注于掌握核心的知识点。

图8(a)展示了以应急演练方案为例的1个方案智能向导步骤编辑器，它将方案分割为不同部分，对应不同步骤，每1步都包含多个知识点，点击“编辑”，可进入知识点维护功能。比如点击图8(a)中序号2对应的步骤：“基础信息”右侧的“编辑”按钮，就能出现图8(b)所示的知识点管理界面，可针对“基础信息”部分的所有单个知识点进行维护。图9进一步展示了某个图片型知识点的维护界面示例。不同的知识点类型，选择操作的界面有所差异，其中，知识点的名称和类型属于通用要素，而向导中最核心的内容在于“知识点向导提示”，该信息将直接告知用户某特定知识点究竟该如何准确合理地使用。

图8 向导步骤编辑示例Fig.8 An example of guide step editing

图9 知识点编辑维护示例Fig.9 An example of knowledge points editing and maintenance

最后，在完成提取知识点、建立模板和编制向导之后，还需要将业务类型、文档模板、文档模板中的标签、知识点等相互关联起来，才能真正为自动生成方案文档提供相应的素材。图10展示了进行关联的界面示例，需要注意的是，有时模板中的知识点与系统中存储的知识点并不完全一致，因此要仔细审阅关联结果，以免出现错误关联的情况，尤其是不能将名称近似，但类型不同的知识点混淆关联，这个可以在系统使用中加入一些防差错的措施(如不允许不同类型的知识点相互关联、出现同名知识点时进行提示等)来降低出错概率。

图10 知识点与模板关联示例Fig.10 An example of knowledge points connecting with templates

2.5 应用模式设计

2.5.1 系统部署与使用

为了便于使用，系统采用B/S与C/S相结合的架构。部署主要考虑Server端的安装(基于SQL Server)以及在所有用户桌面系统中安装MS Word插件以满足编辑模板的需要(非认证用户仅可浏览查询部分经过授权可获取的知识，无需部署C端)。

系统操作分2部分。Browser端通过网络浏览器打开，在用户端不需安装任何软件包；Client端需要安装MS Office Word及模板编辑工具插件，并通过Word自动打开。

2.5.2 分用户模式

业务模板、方案向导、知识点全部设置完成后，对应的知识主体即实现了系统导入，不同级别的系统用户可开展对应的应用业务。

1)系统管理员

该类用户除了对用户数据库进行增删改以外，还可以分配不同用户对于不同知识主体的权限，允许其对业务模板、向导、知识点等进行更新或仅是浏览。

2)知识管理员

该类用户只能由资深业务专家担任，其执行的也是知识库系统中最核心的操作，即定义知识主体的全部规则(比如演练方案的内容构成、格式、知识点提取和编制向导)，并定期进行更新维护，以保持知识库与时俱进。

3)知识使用者

该类用户是知识库中数量最庞大、操作量最大、使用频率最高的用户群体。典型的应用操作包括：添加1个具体项目(如应急演练策划)，为该项目添加参与的用户(如演练策划项目成员)，编制知识主体的具体实例(如利用模板和向导编制1份应急演练计划方案)，维护项目信息及分享实施经验等。当然，也可以浏览与该项目涉及的知识主体相关的知识点信息。值得一提的是，当需要进行机构宣传时，知识点浏览权限亦可开放给部分非认证用户，这取决于管理策略。知识浏览者可以认为是临时授权的最初级的知识使用者。

编制实例是该应急准备知识库系统最具价值的应用环节，用户按向导输入知识主体的核心要素时，如果是数据字典型和预置型知识点，还可以根据向导提示进行更为精准的输入。图11展示了实例方案生成的样式，用户可以在向导各大步骤及相应子步骤之间进行切换填写。

图11 方案实例生成Fig.11 Plan sample generating

2.5.3 知识流转业务逻辑

知识库系统构建完成之后，可以不断执行图12所示的知识流转循环。该过程涵盖了知识的提取输入(一部分来源于新的外部输入，另一部分来自于知识库自我产出的反馈输入)、知识的应用、知识的维护更新(包括知识的新增、修正和删除)等主要业务。以演练方案为例，原始的、未经知识库系统处理的应急演练方案可以认为是一种应急管理“知识主体”，是知识库系统的输入；经由知识库系统的模板、智能向导加工得到的应急演练方案即是应急准备知识库系统的输出成果；经过演练实践检验和修正后的应急演练方案又是知识库系统的反馈输入，可用于知识内容的积累、维护和迭代更新。这种更新可以使方案模板更加与时俱进或知识点更加丰富科学。

3 结论

1)定义了以“知识范畴-知识主体-知识点”为层级的应急准备知识层次架构。

2)结合知识管理流程，提出包含“输入提取、存储、维护更新、知识应用”在内的应急准备知识库系统定位。

3)归纳论述了由“用户、知识内容、使用场景、应用模式”所构成的应急准备知识库“四要素设计法”。

4)针对知识加工输出这一复杂需求，提出了以方案模板设计和智能向导制作为核心的解决方案。