基于事件全过程的应急决策模式研究及系统构建

姚晓晖 李季梅

（北京市劳动保护科学研究所 安全与应急管理研究室，北京 100054）

0 引言

突发事件的有效处置必须建立在科学合理的应急决策之上。应急决策的概念有广义和狭义之分[1]。狭义上的应急决策主要是针对处置与救援阶段的，指在突发事件刚发生或者出现征兆时，决策者在极短的时间内迅速收集事件信息、研判事件态势、拟定应急处置方案、派发并跟踪指令任务，直到事件被控制或消除的动态过程。广义上的应急决策是针对突发事件的全过程而言的，包括突发事件事前、事发、事中、事后各阶段的决策活动。整体来看，因各个阶段的工作是互相关联、互相影响的，为了在总目标上取得最优，需要从全过程的角度进行目标分解、资源统筹、任务统筹。

当前应急决策方法主要包括经验直觉方法、“预测-应对”模式、“情景-应对”模式3类。1990年Mintzberg H[2]通过研究发现在突发事件发生时，决策主体通常会选择依靠直觉和经验做出决策，这种方法就是经验直觉方法，它主要依赖于决策者对形势的主观判断，但由于灾情变化迅速复杂、决策时效性要求高，决策的科学性很难保证。“预测-应对” 模式是一种基于事前预测提前编制应急预案用于应急指挥时使用的决策方法，该方法仅适用于发展过程简单、演变规律相对固定的常规灾害事故，对于演变规律复杂的非常规突发事件，该方法并不适用[3]。 在“情景-应对”模式研究方面，Chang MS等[4]将情景规划理论应用于应急决策之中，以洪涝灾害为例进行了应用；张小趁等[5]基于“情景-应对”模式，对突发地质灾害应急处置的方式进行了探讨；王能等[6]将“情景-应对”模式引入应急物流运输协同决策体系中，减少了方案主观性较强的问题。总体来说，当前的研究主要集中于应急响应阶段的决策，侧重在处置方案的形成，并未系统性的将各阶段的工作进行有效贯穿，不利于指导形成持续优化提升的应急体系。

1 基于事件全过程的应急决策要素分析

应急决策的核心目的是最大程度的减少事故发生、控制事故发展、避免人员伤亡、降低财产损失和社会影响，而要实现这一目的就需要围绕各阶段目标汇总相关信息、尽快研判当前态势并给出科学合理的解决方案。为了更清晰的界定突发事件的每个阶段所涉及的决策要素，需要建立系统性的分析框架来指导应急管理工作。

围绕突发事件的“事前-事发-事中-事后”全过程，应急工作需要针对“预防与准备-监测与预警-处置与救援-恢复与重建”各个阶段开展，在每阶段以“目标维度”为基准，可以从时间维度、空间维度、任务维度、对象维度、资源维度展开分析，形成基于事件全过程的辅助决策六维分析框架，如图1。

图1 辅助决策六维分析框架Fig.1 Six-dimensional analysis framework for aided decision making

（1）目标维度分析：研究分析在不同阶段、不同情形下的应急决策目标集合。

（2）空间维度分析：研究分析在不同阶段、不同情形下的突发事件及应急管理涉及到的地点与区域类型、范围等。

（3）时间维度分析：研究分析各项工作开展的时段。

（4）任务维度分析：研究分析为实现不同阶段、不同情形下的目标所需要执行的任务清单。

（5）对象维度分析：研究分析在各个环节中所涉及的人员主体和客体，如应急管理/指挥人员、应急救援队伍、受灾人员、新闻工作者、应急志愿者等不同主体。

（6）资源维度分析：研究分析不同阶段不同目标前提下为执行各项任务所需要的设备设施、应急物资、技术手段等的类型、优先级、规模等。

按照“辅助决策六维分析框架”，从“预防与准备、监测与预警、处置与救援、恢复与重建”4个阶段对6个维度进行具体分析后可以形成辅助决策六维分析框架下的决策要素表，见表1。对于决策者而言，在每个阶段需要组织相应的对象利用相应的资源在对应的时间和空间内去执行对应的任务以完成该阶段的目标。

2 组合推演式应急辅助决策流程设计

应急决策过程是一个短时间多信息大量输入、需快速分析和研判，并根据反馈进行修正的循环过程。如图2所示，数据信息围绕目标的实现在各个环节之间流转反馈，由于应急决策最复杂、影响最大的阶段是在处置与救援阶段，因此信息的处理中枢位于该阶段，其他阶段主要进行信息准备、输入及接收反馈并修正。

表1 决策要素表Tab.1 Table of decision elements

图2 辅助决策信息流转图Fig.2 Flow diagram of auxiliary decision information

2.1 预防与准备

在预防与准备阶段，核心目标是“多维度-多属性”立体式自评价应急知识库和基础信息库构建。应急知识库包括预案库、案例库、规则库等，应急知识体系应围绕事件从“时间-空间-类型”3个维度进行组合重构，并基于此进行各类预案、案例、情景等范例模板研究和数据收集、结构化和表示，“多维度-多属性”链图式自组织案例库属性示意图和结构示意图，如图3、4。同时，可基于“机理分析”对不同突发事件类型下的预案和案例的演化子事件进行网络化表达，构建分类演化网络模型，实现“多维度-多属性”链图式自组织应急知识库和基础信息库。

图3 自组织案例库属性示意图Fig.3 Attribute diagram of self-organizing case base

图4 自组织案例库结构示意图Fig.4 Structure diagram of self-organizing case base

2.2 监测与预警

监测和预警包括2类：一是在事前进行的常规性监测和预警，面向自然灾害、事故灾难、公共卫生等突发事件，通过专业性的监测与预警指标设计、监测传感器或人工观测形成定性或定量的监测结果，将其与分级预警标准比对形成预警结果，超过阈值时启动应急响应；二是在事件处置过程中服务于态势研判而进行的监测和预警，用于确定当前的事件状态等。

2.3 处置与救援

处置与救援阶段的起点是事件的触发，目标是最大程度的减少事件的影响，实现方式是组建合理的指挥架构、快速调用恰当的资源和队伍进行处置和救援。该过程主要包括5项主要内容，处置与救援流程，如图5。

图5 处置与救援流程Fig.5 Disposal and rescue process

（1）事件定位与基础信息输入。事件发生时首先要定位事件位置、事件类型、当前状态、受影响的对象和规模，同时获取周边的人口分布、重点保护目标分布、关键基础设施分布等。

（2）态势研判与处置方案动态生成。基于预案结构化和案例结构化属性信息，设置预案库和案例库的搜索范围，基于属性项的重要程度和相似度计算算法，通过模式匹配给出相应的初始匹配结果。同时结合当前的研判结果、资源类型、资源数量与分布、人员专业能力和位置等进行方案的修正与调整。包括：应急指挥组织架构修正、应急处置任务修正、应急资源集修正、调度信息修正等。

（3）辅助决策分析。根据应急预案处理突发事件时都会遇到不可预知的问题，需充分利用相关的工具和算法给予决策支撑，如路径规划、灾害扩散演化模拟等。

（4）任务分发和任务跟踪。任务管理一方面应遵循闭环原则，同时应能以简洁清晰的方式展示出当前各任务的执行状态以及未执行的任务。

（5）调度过程记录。为了事后对事件处置过程进行追溯和分析，以利于进行总结和评价，应对调度过程进行记录和存储。

2.4 恢复与重建

应急响应结束后进入恢复与重建阶段，本阶段工作围绕2条轴线展开：一是事件轴，对事件造成的影响，包含人员伤亡、财产损失和社会影响进行评估，以此作为基础，开展人员救助、设施修复、建筑重建、环境污染消除等工作，同时需对事件发生的直接原因和间接原因进行分析和责任认定，实现经验学习，避免类似事故发生；二是以响应轴为轴线，以应急过程记录信息为参考依据，进行工作总结和分析完成对事件发展预测、应急指挥组织人员、应急任务集等的评价，对预案进行修正，并形成案例，从而对知识库进行更新完善。

3 应急辅助决策系统功能规划

随着社会结构的日趋复杂和各类因素的耦合，突发事件的处置和救援压力越来越大，当前物联网、人工智能、信息技术不断发展，建立辅助决策系统是有效实现应急决策对时效性、科学性要求的重要方式。在辅助决策六维分析框架明确每一阶段关键决策要素的基础上，从信息化系统的角度，可进一步对各要素进行聚类，结合各阶段的流程梳理和系统实现的可操作性，设计系统总体功能。系统主要应包含基于GIS的资源可视化、应急指挥调度、决策支持管理、应急资源管理、统计分析、系统管理等模块，如图6。

图6 系统总体功能规划图Fig. 6 Overall function planning of the system

3.1 基于GIS的资源可视化

为了可视化呈现各类资源，简化指挥人员操作，提高决策效率，可利用GIS技术将资源、人员、医疗机构、重点目标等各类信息整合在一起进行可视化呈现，并可在突发事件发生后，利用GIS地图辅助实现高效的应急指挥，进而对整个区域的安全与应急状况，实现直观有效的监控和管理。

可实现根据资源类型、资源所属层级进行分类分级的检索和呈现，可查询随机某一点在地理信息系统中的坐标值，并搜索周边指定范围内的相关目标（避难场所、重要目标、物资等），可对某一类或某一区域内的指定资源类型进行数量统计分析。

3.2 应急指挥调度

为实现处置与救援阶段的目标，本模块功能应实现事件信息录入、突发事件信息调用和展示、处置方案生成与调整、任务分发和任务跟踪、调度过程记录、总结评价、案例生成。

（1）事件创建。事件发生时首先要通过监测预警系统或人工方式接报事件，完成事件信息录入。系统自动生成事件编号、发生日期、上报时间，用户选择事件类型、事件等级、当前状态等其他基本信息。可通过位置模糊捜索在用户输入关键字后自动提示相关结果，帮用户快速定位事件范围，根据上报人描述，通过地图缩放拖动完成事件地点的标注，获得事件位置的具体坐标。

（2）信息调用和展示。自动关联事件发生地点的视频图像；自动调用并展示与相关突发事件相关的应急预案信息；自动调用展示相关突发事件相关的历史案例信息；展示突发事件地点周边的各类应急资源信息，通过二维GIS展示人力、物力、资源等的信息。

（3）处置方案生成与调整。系统根据检索与匹配规则、要素匹配与呈现规则等，调用数字化预案和数字化案例，并根据实际要求合并和修改，形成初始化的针对性的处置方案。

（4）辅助决策分析。根据应急预案处理突发事件时都会遇到不可预知的问题，系统可根据应急的行业特点，归纳一些常用的辅助分析手段。

● 系统可按与指定位置的距离远近自动推荐相关的人员信息、资源信息。

● 系统可自动计算“指定人员”到“指定地点” 最快的到达时间和最佳行动路径。

● 典型灾害分析，利用灾害扩散模型，分析典型灾害场景下的影响区域面积、需要疏散人数、所需抢险队伍及资源。

● 事件演化路径预测，基于案例推理形成的事件演化网络图和当前事件信息进行后续演化路径预测。

（5）任务分发和任务跟踪。通过集成调度系统，实现任务多通道下发，如对讲机、电话、短信等，并记录下发时间、接收时间、接收人等信息；为任务的执行跟踪提供依据；任务接收单位接到任务后，执行任务，并对执行结果进行反馈；任务执行过程中，各单位可以通过反馈跟踪功能，及时反映任务执行情况或遇到的问题。根据任务的反馈情况生成处置任务状态一览表，明确显示各任务当前的状态。

（6）调度过程记录。应急事件处置完成后，系统需要保存应急处置的整个流程，包括涉及到部门、人员、资源和任务流程，以及处置完成后的效果，同时可实现该事件调度过程中相关内容的查询、调用、显示等功能。

3.3 决策支持管理

决策支持管理模块主要完成决策支持相关信息的管理任务，包含预案管理、案例管理、规则管理、重点对象管理。

预案管理将各级预案按预案等级、类型等组织起来，方便系统在应急过程中快速定位相关预案内容，包括预案分类树管理、数字化预案管理、预案查询、预案编辑、预案评审记录管理、预案版本管理、预案附件管理等功能。

案例管理将各级案例按案例等级、类型等组织起来，方便系统在应急过程中快速定位相关案例内容，包括案例分类树管理、数字化案例管理、案例查询、案例编辑、案例评审记录管理、案例版本管理、案例附件管理等功能。

规则管理主要包括预案检索与模式匹配规则、预案要素匹配与呈现规则、案例检索与模式匹配规则、案例要素匹配与修正规则、原评价与修正规则、案例聚类与重构规则、任务跟踪规则等的维护和管理。

重点对象管理能够维护应急相关的各类重点目标，如重点危险源、医疗地点等。

3.4 应急资源管理

应急资源管理模块主要包括文件与资料管理、物资与用品管理、设备与设施管理、机构与人员管理。

文件与资料管理包括文件与资料维护与审核、文件与资料检索统计。

物资与用品管理包括物资与用品资源录入与审核、物资与用品资源检索统计、物资与用品资源地图展示分析。系统获取资源信息后，能够实现资源的查询、资源的利用分析、资源的地理信息展示，同时这些数据为指挥调度提供决策支持。

设施与设备管理包括设施与设备资源录入与审核、设施与设备资源检索统计、设施与设备资源地图展示分析。

机构与人员管理包括机构与人员信息维护与审核、机构与人员信息检索统计。组织机构信息包括安全与应急相关的职能部门架构、所有人员信息以及业务相关部门、人员信息。组织架构图即能展现各部门的基本信息、职能职责，又能展现各部门工作人员的基本情况。

3.5 统计分析

对系统内的数据按照时间、空间、对象等不同维度进行统计和图表显示，实现规律识别和针对性预防控制。如可根据案例的类型、级别等不同维度进行统计分析，可根据预案的类型、级别等不同维度进行统计分析，可在电子地图中显示事件案例库中所有历史事件的发生地点和简要的统计分析结果。

3.6 系统管理

系统管理主要实现用户组及权限控制、数据备份和恢复、个人信息管理等。

4 应急辅助决策系统软件设计

应急辅助决策系统以事件和任务为驱动，集成多个安防消防技术系统数据和人工录入数据，能够建立满足常态下应急值守管理、应急资源管理、风险管理和非常态下应急处置。系统综合融入救援队伍库、应急物资库、专家信息库、典型案例库、法律法规库、风险隐患库、预案库、事件信息库、文档资料库等数据库资源，实现与通信调度系统、视频监控系统、报警系统等子系统和计算机网络等硬件平台的无缝连接，提供辅助应急决策能力。系统架构在统一的安全保障体系、权限管理和监管环境上，实现统一用户管理和权限配置。系统采用三层架构实现，包括用户界面层、应用服务层和数据及文件存储层，软件构成图，如图7。

（1）用户界面层。用户界面层包含功能视图文件集，提供用户功能界面的定义。同时还包括实现用户体验的相关页面效果组件。还包括从用户视图界面到业务对象的绑定方式定义。

（2）应用服务层。应用服务外观框架，实现统一的界面视图模型访问接口及灵活配置；业务实体组件采用面向对象的方式定义业务对象及相关属性、约束和方法；业务规则组件实现业务运行所需秉承的业务规则的定义以及进行规则判断需要比对的相关方法和约束；系统服务实现业务功能运行所需的系统功能，比如大屏显示控制组件、通讯指挥接口组件、各监控系统的集成组件、地图服务、权限管理等。

（3）数据及文件存储层。数据及文件存储层包括基础信息、规则模型、业务信息和辅助决策信息等。主要数据以结构化的方式存储到数据库关系表中，其他视频、音频、图片、电子文档和配置文件等存放到服务器文件目录中。

图7 软件构成图Fig.7 Software composition diagram

5 结论

（1）应急决策研究是应急领域研究的关键问题，本文围绕突发事件“事前-事发-事中-事后”全过程，从时间维度、空间维度、任务维度、对象维度、资源维度提出的“辅助决策六维分析框架”可作为一种工具用于应急管理工作的整体规划和辅助决策系统规划。

（2）基于当前突发事件趋向于“非常规”以及各种安全与应急新技术、新方法的涌现而设计的应急辅助决策系统可作为应急管理者的“参谋”，实现资源的可视化呈现、处置方案的动态生成和快速指挥调度，为减少事件造成的人员伤亡、财产损失和社会影响提供支撑。

（3）当前各类关联技术，如大数据、人工智能、云计算、通讯技术、显示技术等不断提升，应急决策模式和辅助决策系统也需要持续与新理念、新方法、新技术进行深度融合和扩展应用，方能实现决策科学性、高效性的持续优化。