一网统管下的应急指挥系统的设计和应用研究

2022-05-06卜良

科学与信息化 2022年8期

卜良

上海鸿翼智城数据科技有限公司上海 200233

引言

一网统管是建设运行和推动构建社会治理体系和治理能力现代化的重要手段，应急管理是关乎社会发展全局和社会安全的头等大事，近年重大突发事件频发，应急管理部门的应急指挥体系和综合能力相对落后，应急管理信息化和智能化水平不足，因此迫切需要在“一网统管”的治理体系下，运用大数据、人工智能、GIS等新技术，建设高效智能的应急指挥系统。应急指挥系统以应急预案结构化、应急资源可视化、应急指挥体系化、应急处置流程化为目标，为各类突发事件的指挥提供最优的处置建议，实现“事前精细管理、事发迅速响应、事中高效处置、事后有序恢复”。

本系统以上海市某区应急管理平台项目为基础进行设计分析，该项目依托城运中心“城市大脑”，开展业务工作的深度融合，整合应急管理相关资源，如人员、数据、流程，并进行融合，为应急指挥提供更多的数据源接入，更全面地进行事态的研判和指挥，从而实现应急指挥的精细化。

1 应急指挥系统整体框架设计

1.1 应急指挥系统信息化现状

随着计算机技术及“互联网+”技术的发展和应用，原应急管理相关部门都已建立起大量的信息系统，以往都是各自为战，没有站在多灾种融合治理的角度考虑信息化建设的标准，应急指挥系统的集成和数据的综合应用是面临的现实问题。

图1 多灾种融合治理图

1.2 应急指挥系统总体框架

应急指挥系统依托城市综合管理体系和智能化技术手段，立足高起点，追求高品质，争做新标杆，通过制度创新、模式创新、管理创新，进一步夯实应急管理工作基础，进一步优化应急指挥工作流程，进一步提高各类应急资源的共享水平。紧密围绕应急管理部门的职能，实现纵横联通、联勤联动，充分发挥“平时可值守、战时可指挥，日常可监管、应急可联动，系统可应用、功能可扩展、资源可共享、数据可维护”的作用。

在发生重大突发事件时，应急指挥系统能够辅助调配区域内各种物资装备和应急队伍，形成统一指挥、专常兼备、反应灵敏、上下联动、平战结合的应急管理体系。通过应急管理大数据应用层实现不同业务系统的数据互联互通和共享交换，业务应用层包括监测预警、值班值守、应急指挥、辅助决策、GIS一张图等核心业务应用，交互层通过不同网络、不同门户实现各类业务和数据的融会贯通。

图2 应急指挥系统总体框架图

2 应急预案结构化

2.1 应急预案结构化的定义

应急预案结构化就是以传统的文本应急预案为基础，构建可以被计算机自动识别并处理的数字化预案，将文本形式的应急预案内容转化为计算机可以理解的数据信息，实现应急预案标准化、结构化的过程[1]。

2.2 应急预案结构化设计

应急预案结构化是应急指挥系统的核心模块，实现对各级别、各类型应急预案的信息化管理。应急预案结构化模块实现应急预案结构化内容的快速查询，在突发事件发生时提供高效精准的预案结构化查询数据，利用饼图、柱状图等各种统计图表对结构化预案进行深度分析，辅助应急管理人员掌握应急预案分类、分布及编制质量情况。以预案结构化要素模块化为核心，围绕事件链、空间链、时间链，进行态势研判，自动生成应急处置方案[2]。实现突发事件发生时自动调用相关预案，为辅助决策提供技术支撑。

图3 应急预案管理界面设计图

2.3 应急预案结构化要素

应急预案的结构化是将文本预案进行结构化分解，将预案基本信息、组织体系及责任清单、组织机构与职责、行动清单、应急处置流程图、应急资源等要素进行整合，并利用NLP等先进技术开发成既相对独立又相互关联的程序模块，形成电子预案库，实现电子预案的版本控制、快速检索和在线预览，形成一套有效的预案编撰与实战实用的工具。

图4 应急预案结构化要素图

3 应急指挥体系化

应急指挥体系是应急指挥系统的非常重要的组成部分，是及时，有序，有效开展应急救援的重要保障。如何在突发事件发生后快速建立高效有序的应急指挥体系是应急指挥系统需要重点研究和解决的核心问题。

应急指挥系统设计了一套智能化的应急指挥体系管理模块，该模块包括应急管理机构体系信息、重要相关部门体系信息、应急物资体系信息、队伍装备体系信息、避难场所体系信息、应急专家体系信息、医疗机构体系信息、交通工具体系信息、人员体系信息等。

在突发事件发生时应急指挥体系模块可根据预案结构化的部门和人员职责，结合当日值班值守信息、应急通讯录信息，以及实际的应急组织体系和工作流程，快速智能的关联应急处置部门和人员，建立参与应急处置人员的一体化信息群组，实现信息一键推送、电话一键呼叫、指令一键下达。

应急指挥体系管理模块还可根据事态的不断发展，动态调整指挥体系中的组内成员，提升指挥层级。应急指挥体系化的建设极大地提高了突发事件应对和处置的能力，建立起“信息通畅，反应迅速，指挥有力，责任明确”的应急指挥新机制。如图5。

图5 应急指挥体系示意图

4 应急处置流程化

4.1 应急处置流程化的意义

突发事件发生后，制定有效的应急处置流程进行救援，是降低人员伤亡和防止二次事故发生的关键。应急指挥系统处置流程化力求“一屏可视、总揽全局，闭环管理、全程监管，宽窄联动、快速指挥”。

图6 应急处置流程图

4.2 应急处置流程化赋能科学调度

突发事件应急处置以突发事件事发位置为中心点，结合GIS强大的空间分析技术，实现突发事件周边的应急物资，和该事件最匹配的应急专家和队伍，可能会影响的风险源和安全隐患，人员转移的应急避难场所，道路交通等应急关键要素的查询展示。获取突发事件周边应急要素信息后，应急指挥系统可有效进行应急资源调度，确保第一时间组织力量进行科学救援。

图7 应急处置示意图

5 应急指挥移动化

面向日常管理、赶赴途中、救援现场等不同作战环境使用需求，充分利用移动通讯（3G/4G/5G/Wi-Fi）、GPS定位、GIS等技术，结合应急指挥业务需求，实现多终端、多数据、多业务的融合移动应急指挥系统，该系统打通了应急指挥过程中的最后一公里，赋能一线处置人员与后方指挥大厅的互联互通，通过现场签到、信息报送、预案调阅、资源调度、指令传递等功能实现跨区域、跨部门、跨层级的应急指挥协调联动。

图8 应急指挥移动化

6 应急指挥一张图

应急指挥一张图是应急指挥系统的指挥中枢，依托国产高性能地理空间平台，建立空间数据共享、数据综合展示分析的一张图服务，为应急指挥系统提供统一空间数据资源和功能性服务，提供多用户并发的Web共享能力，促进应急指挥系统各类空间信息跨行业、跨平台的在线共享应用。

应急指挥一张图通过时空数据治理、时空数据管理、时空数据应用、时空数据分析服务等功能建设，汇聚城市管理基础部件、突发事件、风险隐患、应急物资、应急装备、街面视频等数据，并结合先进的GIS技术，对汇聚整合的数据进行综合应用，为指挥长应急指挥提供高效智能的技术支撑。

图9 应急指挥一张图示意图

7 应急指挥系统的技术应用

7.1 面向服务的架构

应急指挥系统涉及非常复杂的数据、业务和应用，按照传统的应用集成解决方案，很难实现，传统“烟囱式”的系统架构在这种情况下无法改善和优化流程，应急指挥系统采用了SOA架构和云服务技术构建系统，将相关应用系统和业务进行梳理，把复杂的应急业务逻辑、应急通信协议转换、多源数据格式转换等封装成SOA服务，对封装的SOA服务进行动态组合，能够快速进行不同应用子系统和功能模块之间的互联互通和数据交换，满足业务变化、流程整合的需要。

7.2 容器化部署

应急指挥系统采用docker技术实现容器化解决方案，容器化很好地解决了传统虚拟化技术对硬件使用效率不高，系统依赖组件部署和配置烦琐，系统升级和降级复杂，InDrive通过Docker技术，可以一键直接部署在安装最小化linux系统的物理机上，在docker网络环境中内置私有局域网，固定各服务之间的网络关系，实现零配置开箱即用，利用docker特有的系统编排技术，可以秒级实现系统的滚动式升、降级。

7.3 国产化

如今全球安全危机事件频发，信息安全成为世界各国政府关注的头等大事。应急指挥系统中含有大量敏感的、重要的信息数据，因此在系统底层设计上需要充分考虑设备安全、网络安全、数据安全、应用安全等各种安全措施，在设备安全上全面使用国产化服务器和操作系统，在网络安全上系统全部部署在政务外网区域，在数据安全上系统采用国产化的达梦数据库并使用国产加密算法对核心数据进行加密，在应用安全上系统开发全部使用开源的Java语言。

7.4 国产化GIS平台

应急指挥系统采用国产化GeoScene标准版平台软件作为GIS引擎，该GIS引擎支持二三维一体化应用。

GeoScene平台以云计算为核心，并融合各类最新IT技术，提供丰富、强大的GIS专业能力，包括制图与可视化、空间数据管理、大数据与人工智能挖掘分析、栅格影像管理与分析、实时数据可视化及分析、实景三维等新型数据的三维可视化与分析、空间信息可视化以及整合、发布与共享等。

GeoScene具备GIS技术前沿性、强大性与稳定性等特点，并面向国产化需求，从云端到客户端，再到平台扩展开发，为不同的应用模式与业务场景，不同的用户角色，提供了完整、灵活的选择空间。

7.5 自然语言处理

应急预案结构化使用自然语言处理技术对文本预案进行自动拆解，实现预案的智能化应用。自然语言处理（NLP）主要研究如何让机器进行自然语言信息处理，即让计算机模拟人类语言习惯，信息数据的精准发现、精准提取、精准存储、精准加工与高效传输[3]。NLP是计算机科学、语言学、人工智能与数学等学科的交叉学科和边缘学科，将人们对语言的结构规律的认识用精确的、形式化的、可计算的方式（计算模型）加以表示。