洪涝干旱灾害应急物流智慧管理系统研究

●程 鹏

一、研究背景

受全球气候变化和自然环境恶化影响，近年我国极端天气事件明显增多，水旱灾害呈多发、频发、并发、重发态势。据统计，我国水旱灾害损失已占各类自然灾害损失的70%左右。洪涝干旱灾害应急物资作为国家应急储备的重要组成部分，是一种可靠的战略手段和保障措施。《中华人民共和国防汛条例》第二十一条明确要求“各级防汛指挥部应当储备一定数量的防汛抢险物资。”中央和地方不断扩大储备规模，初步形成了中央、省、市、县四级储备为主体的洪涝干旱灾害应急物资储备体系。实践证明，这些物资在关键时刻能够调得出、运得到、用得上，为减免水旱灾害损失、保障群众生命财产安全、促进农业生产稳定发挥了重要作用。

洪涝干旱灾害应急物资储备特点主要有：品类多元、规格不一。目前我国储备的洪涝干旱灾害应急物资达100余种，体积大者有嵌入式玻璃钢冲锋舟，体积小者有光学变焦强光搜索灯，不同物资保管要求各异；平战结合、弱经济性。整体来讲，洪涝干旱灾害应急物资轮换频率不高，不以追求经济效益最大化为目的，但战略意义重大、公益性强、可靠性高，能够确保发生险情后随调随到随用，满足一线工程抢险救援需求；突发性强、时间约束紧迫。洪涝干旱灾害突发事件无法提前预知，调运时限往往决定着抢险救援效果，要求储备部门时刻保持机动应急状态。

我国洪涝干旱灾害应急物资储备体系还存在明显的短板和不足，亟需加以解决。第一，布局规划、品种配备等不尽合理。中央级仓库设立有均衡化趋势，29个省（区市）均设有中央级仓库，而中央级、省级、市、县级四级储备间未作分级规划，储备品种严重同质化。第二，信息化建设水平滞后。存在纵横向信息孤岛，绝大多数仓库未使用信息管理系统，基本依靠人工手段完成物资盘点、记账、单据制作等任务，工作效率低下。同时对全国洪涝干旱灾害应急物资储备情况掌握也不够准确、详尽，信息追溯和信息加工应用能力不足。第三，仓储自动化水平普遍较低。对于RFID、自动引导车、输送设备等现代化技术采用较少，快速响应能力、风险控制水平尚有较大提升空间。

综合考虑上述因素，引入现代化信息技术，建立一套高效完备的管理系统尤为重要，其直接意义在于提升应急物流效率，深远意义在于对国家应急储备体系的理念与流程再造，全面提升应急保障现代化水平。

二、需求分析

建立洪涝干旱灾害应急物资应急管理系统，首先应结合其业务特点，分析信息化需求，针对性地开展顶层设计。根据党和国家机构改革对洪涝干旱灾害应急物资管理权限调整，水利部门不再直接承担洪涝干旱灾害应急物资决策管理工作,但其所属防汛抗旱储备库机构人员编制、资产等仍归水利部门管辖。按照新的业务主体，主要分为三个层次，即：应急管理部门、国家粮食和物资储备部门、储备仓库，业务运转流程如图1所示。

图1 洪涝干旱灾害应急物资业务运转流程

（一）功能需求

1.用户管理：按照权限及业务需求设置3个等级用户，要求操作界面友好便捷，用户有修改个人信息的权限，常用业务模块可以结合实际由上级授权调整，通过Web浏览器、手机APP等方式可随时登录，无需单独安装数据库及插件。

2.数据管理和维护：满足各种洪涝干旱灾害应急物资管理数据的维护功能，可进行新增、修改、删除、编辑、查询等操作，数据输入以手工输入与传感识别批量录入相结合，数据输出以表格、图形、图像相结合，并与Word、WPS、Excel等常用编辑软件相关联。

3.信息采集加工：从供应商出厂即张贴电子标签，对于物资进行特征编码，到验收入库、盘点、出库、运输整个环节的信息记录。通过光载无线交换技术结合RFID射频技术采集处理功能，实现利用物品信息流、轨迹流的追踪，提高整体工作效率。

4.储备环境在线监测：通过传感器、视频监控终端，对库房温度、湿度、烟雾、虫害生物等信息进行收集分析，及时发出警报，智能控制启闭相关设备设施，消除环境不利因素影响。

5.运输管理：通过GIS属性数据和街道、路、车、人等交通信息图谱知识，与目的地和发送地进行时间、空间和效率等维度的综合计算，形成最优路径并结合实际情况调整，控制运输时间。同时掌握水利工程损毁、干旱灾区面积等情况，便于计算洪涝干旱灾害应急物资需求。

（二）性能需求

本系统的主要性能需求包括：分级权限设置，同时满足至少5000个用户在线处理；数据库容量达到TB级；资料提交和数据检索查询时间小于3s、分析类实时计算时间小于10s；系统开发接口标准化，保持延展性，为不同系统接入和进一步开发预留空间；具有较强安全性能，保障通信安全；备份数据库与系统隔离，能够实现数据和系统状态的回滚操作等。从决策者下达指令到设备终端可自动完成操作，无需过多人工干预，各子系统配合信息管理系统进行工作，其功能信息和操作相互依赖又互不干涉。

三、系统设计

（一）建设目标

系统总体目标是，建立覆盖全国洪涝干旱灾害应急物资的信息网络体系，实现中央级、省级、市、县级四级储备互联互通，通过集成物联网技术、GIS技术等，实现需求精准预测、装卸自动高效、调运路径最短、环境安全可靠、管理透明可视，增强洪涝干旱灾害应急物资的灵敏度和可靠性，最大限度缩短调配支援时间，实现时间效益最大化和灾害损失最小化。

（二）系统架构

本系统分为四个层次结构（图2系统整体层次架构），通过软硬件结合实现物物互联、人物互联。硬件部分主要包括物联网所需的光载无线交换机、RFID射频识别系统、传感器系统及智能仓储设施设备；软件部分采用Java语言编写代码，使用B/S体系统结构，数据库采用SQL Server 2012分布式管理，前台使用IE或360浏览器，运用ArcGIS软件对地图进行矢量化处理，缩放不影响地图显示的分辨率，实现受灾地区地理要素的查询提取、应急物资轨迹监控等。

图2 系统整体层次架构

（三）功能模块设计

1.决策指挥子系统（DSS）。（1）救灾所需物资测算模块。基于GIS和卫星遥感技术，可以第一时间掌握因灾害造成的水利工程、道路、房屋、农田等的损失情况，自动输入系统。在系统内建立基于《防汛物资储备定额编制规程》(SL298-2004)测算公式改进模型，根据受损堤防、水库大坝、涵闸、蓄滞洪区等不同水工程类型、等级，测算出工程抢险所需物资品种、数量等信息，关联灾区周边仓库信息，基于最短路径形成初步需求计划。同时，结合地方上报的水旱灾害物资调拨请求，安排应急物资。（2）统计查询模块。输入物资名称、价格、所在区域、储备仓库、出入库时间、返还时间、生产厂家等不同条件，进行综合模糊查询统计，便于快速准确掌握最新情况。同时，通过数据挖掘，分析历年物资使用频率、不同区域物资使用数量等，为中长期储备规划编制及每年物资分配提供决策依据。（3）管理费测算模块。管理费按每年代储物资价值的百分比计算，各地标准不一，管理部门可在系统内预设不同比例，年终系统依据新增、出库、报废等物资相关月份、价值，自动计算出应拨付储备仓库的管理费。（4）行政命令文书模块。应急管理部门、国家粮食和物资储备管理部门、水利部门（储备仓库）等相关主体可进行公文交换，具备公文的上传、修改、删除、审批、上报等功能，该模块嵌入短信提示、网络传真等功能，实现信息快速交换、实时提醒，防止传统方式引起的公文流失、效率低下等问题。

2.运输管理系统（TMS）。（1）运力测算模块。在系统内录入物资规格、尺寸、重量，根据其装车码放要求，适当调整装配参数，录入不同车型尺寸、载重、最大装载体积，将所需调运物资勾选，即可自动优化提出运输组配方案，包括所需车型、车辆数、不同物资装车组配等，并结合公里数、载重等初步测算运费。（2）定位追踪。应急物资调运车辆一般为社会临时租用车辆，可在入库时绑定绑定RFID卡，并且安装车载GPS，进行车辆轨迹跟踪、车辆定位、线路导航等，当发生路线错误、滞留时间过长等情况，可通过GPS向指挥中心等发出报警。同时，可以通过GIS进行地图显示，结合道路中断、拥堵等情况优化运输路径。

3.环境监控系统（EMM）。（1）库区环境监测模块。根据《中央防汛抗旱物资储备管理办法实施细则》（办减〔2016〕35号）规定，对橡胶类应急物资恒温储备，对编织类应急物资避光储备，对机械设备类应急物资防潮储备等，分区域布设传感器，连接库房内温度、湿度、通风设施，在超出设定值时发出报警，并自动启动相关调节设备。同时结合红外传感等技术，监控库区围墙等区域，在不明生物闯入发出报警，防止发生应急物资失窃，防止库房内有老鼠、白蚁等虫害损坏物资，保障储备质量和安全。（2）远程视频监管模块。通过仓库视频监控联网，随时巡检各仓库防汛值守、现场调运组织、库区人员管理等情况，进一步规范管理、优化流程、落实责任，推动物流运转效率。通过车载视频监控，捕获司机疲劳驾驶等危险画面，做好安全提醒。该模块可接入防汛会商系统，为指挥决策提供可视化资料。

4.库存管理系统（WMS）。（1）入库验收模块。由代储单位与仓储部门一同组织验收，进行直观检测、质量检测和处理意见反馈，其中性能复杂且需要到检测机构检验的物资，采购时应统一取样到专业机构检测，验收时仅需查验检测报告和RFID电子标签。验收小组应根据实际情况，登陆系统填写验收报告单，报上级防汛部门备案。如验收通过，则通过各库房安装的一站式射频识别系统，将物资信息录入系统。（2）调拨出库模块。根据上级调令，储备仓库应当立即启动应急预案，迅速完成核对调令与实际库存数量型号、进行运力测算、联系运输队伍、现场组织装卸，在车辆出库时通过射频识别系统完成出库和台账调整，同时可通过RFID手持机，快速完成对库存物资清单，反向验证数量正确性。（3）盘点及维护保养模块。洪涝干旱灾害应急物资每年需在汛前维护保养，储备仓库应在完成保养任务后，填写《维护保养记录单》，将维护保养内容、实施人、日期等信息上报系统，便于信息追溯，出现问题时追责问责。同时，仓库保管员应定期利用RFID手持机等方式，实现对库存物资的自动／半自动盘点上报。（4）报废核销模块。按照预设的报废年限，系统提前2个月显示储备库应提交的报废申请，提交上级管理部门后，根据批复意见办理报废处置事宜，直至物资销毁或残值回收方结束流程。根据国家防汛抗旱应急响应级别及物资使用情况，需核销的物资，由申请调用部门提出核销申请，并请有资质的资产评估机构出具评估报告，一并报上级管理部门审批，同意则下账处理，否则应按原物资同等型号、数量、质量进行返还。

四、结语

在国家大力推动新型基础设施建设和全面加强应急体系建设背景下，物联网、无线射频、云计算等各项技术愈发成熟，其建设成本、稳定性、可靠性等均得到有效控制，推动洪涝干旱灾害应急物资信息系统建设正当其时。从以往实践来看，各级防汛抗旱部门尝试建立了物资管理信息系统，但因其开发重点集中在进出库管理环节，功能相对单一、操作便捷度不高，非但没有提高物流效率，反而增加了基层工作量，在实践中逐步被使用部门遗弃。本文在吸取以往信息化经验教训基础上，针对水旱灾害应急特点，将物联网和GIS的理念引人到物资管理平台中，使设备自动化和管理信息充分融合，进而改造现有物资供应链条，提升整个应急系统运行效率和灵敏度，实现洪涝干旱灾害应急物流管理信息化、动态化、可视化，为开发全国统一的指挥调度平台提供思路。