赵开功，方 衡

(1.国家能源投资集团有限责任公司 安全环保监察部，北京 100011；2.北京科技大学 土木与资源工程学院，北京 100083；3.四川广安发电有限责任公司，四川 广安 638500)

能源产业是国家的重要基础产业，能源安全是国家安全的重要组成部分，是关系社会经济发展的全局性、战略性问题[1-2]。目前，传统能源企业技术工作的重心开始向智慧能源、数字化平台等的技术研发方面转型升级，借助互联网科技构建及时、准确、有效的应急指挥系统，实现精细化运营及管理将是必然的趋势。美国的应急管理平台体系由联邦、州、市级应急平台及相应的移动应急平台组成，建设和使用机构是各级政府的应急运行中心(EOC)[3-4]；日本构建了以总理府、省政府和地方政府为核心的，由各部、各专业领域和各层次力量组成的多角度、多领域、多层次的协作系统。我国构建了以国务院应急平台为核心，向省级和部级应急平台进行辐射，形成了纵向指令贯通、横向信息共享的国家应急平台体系[5-6]。中国海洋石油集团有限公司基于一张图构建应急指挥系统，实现了海上应急管控空天海一体化应急指挥[7-8]。虽然这些应急指挥系统实现了高效应急指挥，但是缺乏一套针对多属性综合能源企业特点的“一体化集中管控、智能化高效协同、可视化高度融合”的多级一体化应急智能指挥平台。以一体化运营综合能源集团为例，通过构建“系统、智能、共享、协同、安全”的生产运营管控系统，实现集生产调度协同统一、产业平衡价值发现、生产管理预警预测、企业经营统计分析、应急救援准备响应、数字化计划调度、智能化安全监视、数据标准化治理、全景可视化展示等功能于一体的智能应急指挥平台。

1 功能设计

一体化运营综合能源企业智能应急指挥平台，至少应包含应急值守、应急资源、应急预案、信息汇聚、研判分析、协调指挥、决策调度、应急演练和应急评估等功能。

1)应急值守：实现值班管理、预警信息传递等功能，加强集团总部、产业实体和生产单位的应急值守和应急管理工作，迅速有效地处置各类突发事件，确保指令传达、信息畅通、体系运转。

2)应急资源：实现对救援力量、物资装备、避险场所、技术支持等应急资源的多方式数据采集、信息辨识、数据管理、多维统计与空间分析，为突发事件分析提供数据资源保障。结合地理信息系统，搭建“应急队伍+应急装备物资+医疗力量+保障支持”的共享资源图，自动将应急资源所在地理位置快速定位显示到GIS中，同时能够关联显示应急资源的相关信息[9]。

3)应急预案：实现对煤、电、路、港、航、化工产业等各类生产安全事故的综合应急预案、专项应急预案、现场处置方案等3种类型的预案管理，按照 GB/T 29639—2020《生产经营单位生产安全事故应急预案编制导则》建立全产业、多层级的应急预案体系。

4)信息汇集：实现基础地理信息和应急指挥调度的集成和共享，打造跨领域、跨系统、跨网络的一体化智能服务平台，实现对集团各部门专题数据和服务的接入和统一管理，提供实时准确的数据支撑和空间分析服务等。

5)研判分析：通过定位事发位置，展示事故详情，满足集团处理重特大安全事故、综合分析事故企业信息和周边资源需求，并基于地图可视化展示分析结果。

6)协调指挥：依托音视频模块和应急通讯系统，实现跨地域、跨部门的多方音视频会商，结合系统信息共同研判灾情。

7)决策调度：通过系统提取事故概况信息、应急预案、研判分析结果、领导批示和专家意见、结构化案例、处置管理信息、现场处置态势，应急处置技术自动生成突发事件综合处置方案，为现场应急处置提供决策支持。

8)应急演练：系统提供演练方案模板，通过编辑演练目的、演练范围、演练地点与场所、参加演练人员、事故场景、角色任务配置(数字化预案解析)、持续时间、场景触发条件、任务考核评估标准，形成数字化演练方案。

9)应急评估：实现对整个应急指挥过程的及时性、处置方法的科学性、资源调配的合理性、预案执行的准确性进行评估，并生成应急救援评估报告。根据事故发生的经过、原因、人员伤亡情况及直接经济损失，总结事故教训，提出防范和整改措施，自动收集系统中已有的信息并生成事故总结报告。

2 总体架构设计

2.1 应急指挥逻辑关系

一体化运营智能应急指挥平台依托安全在线监控系统，实现风险预警、应急值守、监督管理、指挥调度、决策支持等应急管理功能，建立起集“通信、研判、指挥、调度”于一体的专业化、智能型应急指挥平台，实现安全生产从被动应付到主动保障，从经验决策到科学支撑的有力转变，推动形成体系完备、层次清晰、技术先进的应急管理信息化体系；在满足集团公司内部应急管理需求的基础上，向上支撑国家各职能部委的应急管理要求，向下统一部署各产业实体、生产单位、作业单元的应急管理工作，完成跨层次的信息传递，满足指挥调度的纵向贯通，实现跨区域的横向协同，建立“集团总部—产业实体—生产单位—作业单元”的点线面应急处置网络。应急指挥逻辑关系如图1所示。

图1 一体化运营智能应急指挥平台逻辑关系

2.2 应急指挥平台总体架构

应急指挥平台总体架构采用分布式、多层体系架构，自上向下分为用户层、展示层、业务应用层、应用支撑层、数据资源层、基础设施层、接入层，并建设标准规范体系、安全管理体系、运维保障体系。通过构建“系统、智能、共享、协同、安全”的一体化运营智能应急指挥系统，构建集生产调度协同统一、产业平衡价值发现、生产管理预警预测、企业经营统计分析、应急救援准备响应、数字化计划调度、智能化安全监视、数据标准化治理、全景可视化展示等功能于一体的智能应急指挥平台，其总体架构如图2所示。

图2 一体化运营智能应急指挥平台总体架构图

2.3 应急指挥业务架构

通过分析一体化运营综合能源集团应急指挥调度工作的主要流程和节点，在满足集团公司高效的应急指挥要求下，在安全生产事故的事前预防、事中处置和事后恢复过程中，在涉及应急预防、应急准备、应急响应、应急恢复、事故管理等5个环节，实现“通讯呼得通、处置看得见、资源调得动、灾情控得住”等效果。应急指挥业务架构如图3所示。

图3 应急指挥业务架构图

2.4 应急指挥业务应用系统主要数据流

平台主要涉及的数据分为三大类，即基础数据、业务数据和外部数据。平台应用的基础数据和业务数据通过数据共享交换处理后推送到应急信息资源管理模块，经过平台中的数据接入、数据处理，以及数据管控后进入到数据资源池中，根据不同类型进行分类处理并入库。数据资源池的基础信息通过数据共享交换提供给基础库和业务库同时来支撑业务系统的应用。部委应急数据、地方应急数据、外部企业数据、感知数据通过应急信息资源管理系统中的数据接入、处理和管控后，产生的高质量数据进入数据资源池中，为应用系统提供信息支撑。平台数据流转的整个流程如图4所示。

图4 应急指挥业务应用系统主要数据流程图

3 系统构建与应用

3.1 系统架构

国家能源集团拥有煤炭、火电、新能源、水电、运输、化工、科技环保、金融等 8 个产业板块，自营铁路 2 155 km，自有船舶 62艘。煤电化路港航油一条龙、产运销纵向一体化是国家能源集团特有的运营模式。2020 年底国家能源集团建成智能应急指挥平台，包括2 个应急大屏幕展示、6 个功能模块、3 个管理体系的建设，在第一批实施单位初步构建集团公司一体化的三级值守，实现突发事件的快速响应，音视频多方会商，应急资源一张图的统筹管理，实现集团公司应急指挥系统试运转；用户终端包括信息化管理部、总调度室、安全环保监察部、下属 56 家子分公司和所属包含应急指挥业务的生产单位。

平台采用自上向下的统一设计与架构，以保证应用系统的统一运行与管理，主要从统一的应用支撑平台、统一的用户管理服务、统一的业务架构等方面对系统进行约束与控制[10]。在系统的建设、部署上具有高度的灵活性和扩展性，能够及时高效地根据需求进行应用系统的建设和变更，建立一套安全生产应急管理的支撑平台，提高系统的灵活性和复用性，能够有效支持业务的开展和扩展。

3.2 信息数据采集入湖与实时获取

应急管理工作是一个综合联动的体系，国家能源集团指挥中心作为集团公司安全生产应急救援的中心枢纽，需要全面地获取安全生产应急救援信息，动态地掌握生产安全应急管理情况，及时地对相关资源进行指挥调度。数据会被统一汇集和管理各生产系统的运营数据，提供统一的存储和数据服务，各级数据应用和数据开发人员可以各取所需，充分发挥数据价值。在数据存储方面，数据会按照生产系统的原生模型存储各种数据，对具有时效性要求的实时应用提供更好的支撑；在分析应用方面，上层应用可以通过数据会提供标准化接口获取数据，进行自定义的模型转换，能够更加快速地满足日益多样的分析需求；在数据治理方面，数据会提供统一的目录管理、权限控制、追踪溯源等功能，能够有效识别和管控各项数据及其处理过程，促进企业数据质量的持续提升。生产运营协同调度系统建立与集团数据会系统的对接，实现大量数据的采集入湖和实时获取，最终实现一站式、一体化协同救援。

3.3 GIS数据本地化动态展现

基于应急救援业务的特点，生产运营协同调度系统涉及到的应急资源、监测数据、预测预警信息、模拟演练信息、实时气象数据、移动监测数据、应急通信信息等都与空间地理信息密不可分。应急指挥决策中，空间数据本身具有大数据的特征[11-12]。动态的GIS平台通过空间与属性数据的关联，把业务数据实时动态地叠加到地图数据之上，对各种应急信息进行直观展示和分析，基于GIS对各种信息进行综合展现能够极大提高信息的可视性和直观性，增强决策的及时性和科学性。综合应急物资、医疗资源、救援队伍、事故信息、现场视频、处置进展、任务跟踪等众多信息，支持通过应急资源名称、地址等关键信息，自动将应急资源所在地理位置快速定位显示到GIS中，同时能够关联显示应急资源的相关信息[13]。

鉴于集团公司生产数据的安全性，需要在使用地图在线实时服务的基础上，采用地图引擎技术进行集团数据的本地化管理，从而在保障数据安全的同时，满足集团公司应急指挥的数据可视化业务。利用电子地图直观显示方式和地理信息特有的空间关联关系，建立多种业务信息空间关联模型，寻找资源之间的分布规律和空间关系，使其获得各种信息更加快捷、直观。结合“应急一张图”的空间地理信息协同的建设思路，展现重点防护目标、危险源、应急资源、救援力量等的分布情况，通过空间维度整合模型分析结果，提供多种空间维度辅助决策分析成果，并可快速生成处置方案[14]。

3.4 多种灾害事故耦合协同处置

生产安全事故的发生并不是单一的灾种，事故的应急处置需要决策者对灾害事故发展的整个过程有一个全面的了解和掌握，这样才能做出更准确、更高效的应急决策。特别是在煤矿、化工园区等复杂区域，分布着许多重大危险源，一旦多种事故同时发生，应急响应工作将会变得异常复杂，需要国家能源集团具备同时处置多种事故的能力。

在大数据时代，决策将日益基于数据和分析而制订相应措施方案，而并非基于经验和直觉[15]。综合灾害事故的应急处置，需根据多种灾害事故的致灾机理，以及与在预警监测、应急准备、应急响应、灾后恢复等不同阶段的应急规律，研发满足多种灾害事故耦合下的协同处置技术。一方面，构建智能关联数据库，基于不同的事故类型关联或配置所需的应急物资，根据影响范围、人数、灾害类型动态预测物资需求，结合GIS地图，全面掌握应急物资的来源去向，建立满足综合灾害处置的物资调配体系；另一方面，根据不同事故的数字化预案成果，结合实际应急处置的联动模式，支持多个应急指挥部的同时启动，不同预案任务的关联下发，基于融合通信技术平行建立多个应急会商室，在GIS地图的协同标绘基础上进行视频、手机、调度电话、工业视频、移动终端等支持sip协议的所有通信工具的多方协同会商，满足综合灾害事故耦合下的应急协同处置需要[16-18]。

3.5 基于应急预案智能辅助决策

应急救援响应机制是国家应急体系运行的重要基础，是保证应急救援活动快速、有效的技术关键，而该机制高效发挥作用的基础就是应急预案。应急预案作为应急指挥过程的规范和指导性纲领，贯穿于应急指挥的整个过程，既是突发事件的处置依据，也是应急指挥系统建设和运行的规范化技术基础。预案是应急处置的普适性方案，而在应急处置过程中，事故又具备自身的特殊性。完全按照预案进行应急处置的效果并不理想，在应急响应过程中，预案的指导意义大于实际操作价值，而智能辅助方案正好解决了预案在具体事故处置中针对性不足的问题。智能辅助方案结合了具体事故概况信息、事故现场的反馈信息、班组级或中心级应急的先期处置信息、应急工作组的实时进展情况、周边的资源分布数据、预案的数字化成果、模型分析结果、应急处置要点、协同会商结果、任务执行情况、领导批示、专家意见等动态关键要素，按照一定的机理分析后智能提取，根据既定规则组合自动生成初步处置方案。应急人员通过对初步处置方案的综合研判，人工干预进行方案调整，系统在调整后的基础上，自动进行对比分析和方案推演，最终按照应急业务需要输出为多个维度的辅助方案。智能辅助方案不仅具有辅助决策意义，同时具有足够的操作执行功用，充分结合现场应急救援动态，以便更合理地安排救援处置工作[19-20]。

在各类应急灾害事故现场，应急指挥是现场应急处置中的关键环节，直接关系到应急事故处置结果[21-23]。应急指挥方案，在考虑原生事件的同时，兼顾了事件链的发展规律，对应关联事件预案链的数字化成果，生成全面覆盖的综合应急方案。国家能源集团应急指挥平台根据不同的突发事件，对应启用集团响应等级的应急预案，结合事件的致灾机理及内在发展规律，调阅事件发展可能导致的次生衍生预案，进行相关事故的预警工作，并且根据预案的应急责任组织，生成相应的处置任务，提前进行相关事故的响应准备工作。上述预案中的组织机构、任务处置、预警信息、响应准备工作、关联物资等信息，都融合在事件链的智能辅助方案中，形成全面的综合应急处置方案。事件链的应用要根据不同的地理条件、气候条件、周边危险源分布情况、应急环境等特定信息，进行灵活地修订。智能方案主要数据流关系如图5所示。

图5 事件链、预案链、智能方案主要数据流关系图

3.6 双盲演练与平台实战的桌面推演

双盲演练主要是指不确定时间、不确定地点的演练，以事件为基点，以预案为基础，通过应急指挥业务应用系统快速组合生成数字化演练方案。假定某时间点发生模拟突发事件，通过系统应急值守接报警定位事发地点，根据接报警提供的事件类型，调用相关专项应急预案，快速形成各级应急指挥领导小组。对当地的气象、地理位置、救援队伍、应急资源等情况进行分析，在应急响应和救援环节，通过固定、移动视频接入直观展示现场，运用GIS资源一张图，可以快速完成对道路网络的分析、人群疏散、救援调度最优路线的确定等工作。演练过程中，根据数字化演练方案，参演人员可针对系统展示的场景或接收到的任务信息，执行适当的响应动作，演练人员通过多种手段完成响应动作任务。任务执行满足场景触发条件自动转入下一场景，超时或关键任务失败可由导调人员强制转入。场景要素可由导调人员灵活添加情景变化或者增加角色任务。

平台的应急演练模块针对不同行业领域安全生产的典型事故类型，考虑不同的演练对象和不同的阶段、场景，结合数字预案、数字案例、数字处置方案、数字知识、数字流程等，通过构建灾害场景多方协同参演，以二维GIS等为主要展现方式，实现预案、处置方案的推演，贯穿事件处置全过程地模拟演练。对事故及演练事件进行场景模拟，将模型分析、救援决策信息都以可视化的方式呈现出来，为决策者和执行者提供直观参考，节约救援时间。通过对演练场景的模拟、演练指令的管理及对演练全过程进行监控，推动和管理演练进程，并能够根据监控结果，对演练进程进行调整优化，使进程更加合理化。演练结束后，通过系统的回放功能再现应急处置过程，让指挥决策者进行自评价和互评价，寻找问题和总结经验。系统支持双盲演练甚至无脚本桌面推演，以增强应急指挥人员及执行人员的应急水平，检验多个应急队伍协同应急的实战能力。

4 结语

研究构建了一体化综合营运能源集团集生产、经营、管理、安全应急于一体的智能应急指挥平台，可实现 “集团公司—产业实体—生产单位”之间的三级联动协同应急救援，构建了综合能源企业生产安全应急响应抢险救援一条联动线，形成了应急处置能力全域覆盖一张组织网，搭建了应急保障实时共享一张资源图，建设了“一个系统、分级响应、情景在线、区域协同”的应急指挥平台。

1)支撑了9项能力。一体化运营智能应急指挥平台的建设，保障了生产调度协同统一、产业平衡价值发现、生产管理预警预测、企业经营统计分析、应急救援准备响应和数字化计划调度、智能化安全监视、数据标准化治理、全景可视化展示等能力的提升。

2)实现了6项应用。一体化运营智能应急指挥平台的建设，支撑了应急指挥系统共享、信息获取、动态展现、事故耦合、辅助决策和培训演练等6项应用，打造了世界一流的“一体化集中管控、智能化高效协同、可视化高度融合”的一体化智能指挥平台。

3)达到了4个效果。一体化运营智能应急指挥平台的建设，实现了国家能源集团应急指挥达到“通讯呼得通、处置看得见、资源调得动、灾情控得住”的4个效果。保障了安全生产，实现“集团总部—产业实体—生产单位”的点线面虚拟集成统一。

4)支撑了我国能源保障体系建设。该研究成果对国家能源集团安全一流企业建设起到了积极的推动作用，对我国综合能源集团应急指挥平台建设具有借鉴作用，特别是对我国煤炭和电力能源供应体系安全生产事故救援具有示范效应。