礦山應急救援指揮信息溝通及傳遞網絡模型研究*

鄭萬波

(1.瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室；2.重慶大學光電工程學院傳感器與儀器研究中心；3.中煤科工集團重慶研究院有限公司)

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礦山應急救援指揮信息溝通及傳遞網絡模型研究*

鄭萬波1,2,3

(1.瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室；2.重慶大學光電工程學院傳感器與儀器研究中心；3.中煤科工集團重慶研究院有限公司)

摘要針對礦山應急救援指揮信息傳遞過程中存在的應急信息系統構建不規范、信息發布和共享難、溝通方式缺乏對角線和越級縱向溝通等諸多問題，分析了應急信息溝通媒介、信息溝通要素三維結構及其演化過程，依據礦山應急指揮平臺框架及交互管理鏈式效應理論，從信息傳遞視角對礦山應急救援的有效性進行了深入分析，提出了一種礦山應急救援指揮鏈式信息溝通模型及其簡化模型，為礦山應急指揮提供參考。

關鍵詞礦山應急救援應急指揮信息信息生成交互管理模式信息溝通模型

突發事故具有難以預測和認知的特點，應急指揮信息溝通的研究集中于信息溝通機制構建、技術系統建設及其應用等方面?，F有礦山應急救援指揮信息溝通存在以下問題[1]：①應急信息系統的建設和應用不足、不規范，應急信息分布不均；②溝通方式以橫向和逐級縱向為主，較少對角線和越級縱向的跳板式溝通規范，對緊急情況下的信息溝通支持程度低；③信息鏈演化模式單一,時間連續性不強，抗災能力弱。

20世紀90年代以來，信息溝通理論一方面注重信息交流的情景、溝通信息的識別、處理和轉化過程研究；另一方面，復雜網絡的“小世界網絡”和“無標度網絡”的提出，開啟了多主體、多節點組成的復雜網絡的危機信息溝通過程、溝通機制的量化模擬和仿真研究的新時期[2-10]。因此，迫切需要引進吸收國內外關于信息論、控制論等學科的理論知識，建立應急指揮信息傳遞模型，開展礦山應急救援指揮信息溝通及傳遞網絡模型研究。

1　礦山事故應急信息溝通信息要素和演化規律

1.1礦山事故應急信息溝通構成要素

礦山事故過程中的應急信息溝通表示為一個由應急信息溝通主體、溝通渠道、溝通內容構成的三維體[11]，礦山事故應急指揮信息溝通要素三維結構如圖1所示，各構成要素隨事故的演變，向三維坐標方向推進。

1.2礦山事故信息演化過程

信息傳播媒介可以是政府機構、傳播媒體、專家學者或個人。公共危機信息傳播是一個互動的過程，信息傳遞是雙向的，因此信息的提供者又是信息的接受者[12]。礦山事故指揮信息溝通三要素的演化過程如表1所示。

圖1　礦山事故應急指揮信息溝通要素三維結構

表1　礦山事故應急指揮信息溝通三要素的演化過程特性

2　礦山事故應急指揮平臺架構和信息溝通管理模式

我國應急管理以“一案三制”為基礎，礦山事故應急指揮平臺按邏輯結構主要可分為基礎支撐系統、綜合應用系統、數據庫系統、信息接收與發布系統、移動應急平臺、應急指揮場所、安全保障體系和標準規范體系，比較全面地描述整體架構，適合于礦山應急指揮平臺體系的平臺/設施構建[13]，體現了信息溝通網絡的層次性、反饋性、規范性，是應急指揮信息溝通網絡模型的硬件基礎。

危機管理的組織結構設計理念共有兩類模式：突發事故指揮系統 (ICS) 結構和危機管理殼式結構(CMSS)[14]。其共性是：采用扁平化和網絡架構結構，模塊化組織、一體化通信指揮、統一的指揮框架、具體的緊急事故行動方案、救災所需特定的設施及綜合式的資源管理。

3　礦山事故演化及鏈式效應

災害演變過程經歷3個階段：早期孕育階段，中期淺存階段，晚期誘發階段，整個過程是前后關聯的，前一階段的物質能量是后一階段演變的基礎，在外部環境因素的促使、誘發下漸變或突變至下一階段。

3.1災變階段和鏈式發育機理

災變可分為4個階段：預防與準備、監測與預警、響應與救援、恢復與重建，應急指揮信息溝通主要在響應與救援階段進行。災變過程鏈式效應為特征的主線，即：鏈式效應規律—鏈式理論模型—鏈式階段特性—孕源斷鏈減災機制[15]。

3.2災害鏈災害要素關系環

礦山事故發生后，可能會引發一系列的次生、衍生事故，形成事故鏈式效應,礦山事故鏈表明不同事故之間的聯系，描述了事故所在場景中的誘發因素[16]。事故鏈體現了初始事故的變異過程，使事故在演變過程中性質或等級發生了改變。災害鏈是一個自然的、客觀存在的綜合體系，各要素之間相互作用，并與環境進行物質、能量和信息交換，形成相互聯系，相互制約的負責反饋系統?；谠搭^構建的災害鏈系統的數學描述：

(1)

式中，S(n)為災害要素集合；R為災害間的關聯度；E為災害鏈所處的環境；G為災害點。

對于災害鏈系統，其內部狀態

(2)

式中，Si、Ai分別為災害鏈S(n)中災害要素的狀態及狀態空間。

災害鏈的外部破壞表現行為用HZ表示:

(3)

式中，Sin為災害內部狀態。

設SZ為災害鏈存在的狀態，則

(4)

式中，S為環境E的狀態；B為環境E的狀態空間。

災害鏈內在災害要素之間的關系如圖2所示。

關系Ri,j(t)為t時刻災害內要素SGi(n)對SGj(n)的作用因子，災害鏈內災害要素SGi(n)通過作用因子對SGj(n)產生作用，使得SGi(n)對SGj(n)間產生一定的關聯，可描述為f(Si(t),Ri,j(t),Sj(t))，其中，Si(t)為t時刻SGi(n)的狀態；Sj(t)為t時刻SGj(n)的狀態。

圖2　災害鏈內在災害要素之間關系Ri,j(t) 在環境E中，災害鏈系統S(n)在t時刻具有關系Ri，j(t)，則Ri,j(t)的集合稱為災害鏈系統結構：

(5)

若在環境E中，災害鏈S(n)在t時刻具有k個關系Rp+i-1,p+i(t)(i=1,2,…,k;k≥1;SG(p+R)=SG(P))，則集合稱為關系環，記為Y(k)(圖3)，則：

(6)

若在環境E中，災害鏈S(n)在t時刻具有θ個不同的關系環。Y1(k1),…,Yi(ki),…,Yj(kj),Yθ(kθ)，其中Yi(ki)≠Yj(kj),且i,j=1,2,…,θ,i≠j，那么θ則成為災害鏈S(n)的關系環數。

圖3　災害鏈災害要素關系環Y(k)

4　礦山應急指揮鏈式信息傳遞網絡模型

溝通網絡是組織內外相對穩定的信息流動模型，礦山應急指揮體系和溝通結構共同構成了信息溝通網絡結構，用不同層次的溝通樞紐產生強弱不同的相互聯結，更有利于信息的橫向和縱向充分傳遞。因此，借鑒事故鏈式效應的災害鏈災害要素關系環的構建原理(圖4)，將整個礦山應急救援通信體系描述為一個鏈式信息溝通傳遞環，提出礦山應急救援指揮鏈式信息傳遞流程及其簡化模型。

為了便于桌面演練和仿真，將礦山應急指揮環形信息傳遞模型簡化(圖5)，外環表示事故應急信息的演化過程，串接各個縱向(管理維和空間維)信息節點，整個信息流形成一個順時針的環形應急信息傳輸模型，包括順時針的4個階段：A階段(預防與準備)，B階段(監測與預警)，C階段(響應與救援)；D階段(恢復與重建)。

圖4　礦山應急指揮鏈式信息傳遞流程

圖5　礦山應急指揮環形信息傳遞模型的簡化模型

5　結　論

(1)針對現有礦山事故溝通模式的不足，引進信息溝通模式的構成、演化過程，分析應急信息溝通三維要素結構及其演化過程。

(2)對突發事故應急指揮系統(ICS)和危機管理殼式結構(CMSS)的共性特點，分析了礦山事故應急指揮信息交互管理模式及基礎平臺框架。

(3)依據災害鏈災害要素關系環理論，提出了礦山應急指揮鏈式信息傳遞流程及其簡化模型。

(4)借鑒礦山事故的鏈式效應和信息溝通4個生命周期，結合我國“一案三制”和煤礦實際情況，提出一種礦山應急救援指揮鏈式信息傳遞模型及其簡化模型。

通過本研究，為礦山應急處置的仿真和桌面演練提供一種基于信息溝通視角的參考模型，良好的溝通機制使得各個救援單元統一指揮協調，信息、人員、救援物資的流轉順暢。

參考文獻

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(收稿日期2016-04-19)

MineEmergencyRescueCommandandInformationCommunication

andTransferMoldingNetworkModel

ZhengWanbo1,2,3

(1.StateKeyLaboratoryoftheGasDisasterDetecting,PreventingandEmergencyControlling;2.ResearchCenterofSensorsandInstruments,CollegeofOpto-electronicEngineering,ChongqingUniversity;3.ChongqingResearchInstitute,ChinaCoalTechnology&EngineeringGroupCorporation)

AbstractIn the mine emergency rescue command information transmission process, the following problems are existed, there is no emergency information system construction norms,information dissemination and sharing is difficult, the lack of diagonal and vertical communication leapfrog many other issues of communication,the emergency information medium of communication,the three-dimensional structure and its evolution process of information communication are analyzed.According to the mine emergency command platform framework and interaction management chain effect theory,the effectiveness of mine emergency rescue is analyzed in depth for the information transfer perspective,the mine emergency rescue command chain information communication model and its simplified model to provide reference for mine emergency command.

KeywordsMine emergency rescue,Emergency command information,Information generation,Interaction management mode,Information communication model

鄭萬波(1981— ),男，副研究員，博士研究生，400039 重慶市九龍坡區科城路6號。

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