趙開功,方 衡
(1.國家能源投資集團有限責任公司 安全環(huán)保監(jiān)察部,北京 100011;2.北京科技大學 土木與資源工程學院,北京 100083;3.四川廣安發(fā)電有限責任公司,四川 廣安 638500)
能源產(chǎn)業(yè)是國家的重要基礎產(chǎn)業(yè),能源安全是國家安全的重要組成部分,是關系社會經(jīng)濟發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問題[1-2]。目前,傳統(tǒng)能源企業(yè)技術工作的重心開始向智慧能源、數(shù)字化平臺等的技術研發(fā)方面轉型升級,借助互聯(lián)網(wǎng)科技構建及時、準確、有效的應急指揮系統(tǒng),實現(xiàn)精細化運營及管理將是必然的趨勢。美國的應急管理平臺體系由聯(lián)邦、州、市級應急平臺及相應的移動應急平臺組成,建設和使用機構是各級政府的應急運行中心(EOC)[3-4];日本構建了以總理府、省政府和地方政府為核心的,由各部、各專業(yè)領域和各層次力量組成的多角度、多領域、多層次的協(xié)作系統(tǒng)。我國構建了以國務院應急平臺為核心,向省級和部級應急平臺進行輻射,形成了縱向指令貫通、橫向信息共享的國家應急平臺體系[5-6]。中國海洋石油集團有限公司基于一張圖構建應急指揮系統(tǒng),實現(xiàn)了海上應急管控空天海一體化應急指揮[7-8]。雖然這些應急指揮系統(tǒng)實現(xiàn)了高效應急指揮,但是缺乏一套針對多屬性綜合能源企業(yè)特點的“一體化集中管控、智能化高效協(xié)同、可視化高度融合”的多級一體化應急智能指揮平臺。以一體化運營綜合能源集團為例,通過構建“系統(tǒng)、智能、共享、協(xié)同、安全”的生產(chǎn)運營管控系統(tǒng),實現(xiàn)集生產(chǎn)調(diào)度協(xié)同統(tǒng)一、產(chǎn)業(yè)平衡價值發(fā)現(xiàn)、生產(chǎn)管理預警預測、企業(yè)經(jīng)營統(tǒng)計分析、應急救援準備響應、數(shù)字化計劃調(diào)度、智能化安全監(jiān)視、數(shù)據(jù)標準化治理、全景可視化展示等功能于一體的智能應急指揮平臺。
一體化運營綜合能源企業(yè)智能應急指揮平臺,至少應包含應急值守、應急資源、應急預案、信息匯聚、研判分析、協(xié)調(diào)指揮、決策調(diào)度、應急演練和應急評估等功能。
1)應急值守:實現(xiàn)值班管理、預警信息傳遞等功能,加強集團總部、產(chǎn)業(yè)實體和生產(chǎn)單位的應急值守和應急管理工作,迅速有效地處置各類突發(fā)事件,確保指令傳達、信息暢通、體系運轉。
2)應急資源:實現(xiàn)對救援力量、物資裝備、避險場所、技術支持等應急資源的多方式數(shù)據(jù)采集、信息辨識、數(shù)據(jù)管理、多維統(tǒng)計與空間分析,為突發(fā)事件分析提供數(shù)據(jù)資源保障。結合地理信息系統(tǒng),搭建“應急隊伍+應急裝備物資+醫(yī)療力量+保障支持”的共享資源圖,自動將應急資源所在地理位置快速定位顯示到GIS中,同時能夠關聯(lián)顯示應急資源的相關信息[9]。
3)應急預案:實現(xiàn)對煤、電、路、港、航、化工產(chǎn)業(yè)等各類生產(chǎn)安全事故的綜合應急預案、專項應急預案、現(xiàn)場處置方案等3種類型的預案管理,按照 GB/T 29639—2020《生產(chǎn)經(jīng)營單位生產(chǎn)安全事故應急預案編制導則》建立全產(chǎn)業(yè)、多層級的應急預案體系。
4)信息匯集:實現(xiàn)基礎地理信息和應急指揮調(diào)度的集成和共享,打造跨領域、跨系統(tǒng)、跨網(wǎng)絡的一體化智能服務平臺,實現(xiàn)對集團各部門專題數(shù)據(jù)和服務的接入和統(tǒng)一管理,提供實時準確的數(shù)據(jù)支撐和空間分析服務等。
5)研判分析:通過定位事發(fā)位置,展示事故詳情,滿足集團處理重特大安全事故、綜合分析事故企業(yè)信息和周邊資源需求,并基于地圖可視化展示分析結果。
6)協(xié)調(diào)指揮:依托音視頻模塊和應急通訊系統(tǒng),實現(xiàn)跨地域、跨部門的多方音視頻會商,結合系統(tǒng)信息共同研判災情。
7)決策調(diào)度:通過系統(tǒng)提取事故概況信息、應急預案、研判分析結果、領導批示和專家意見、結構化案例、處置管理信息、現(xiàn)場處置態(tài)勢,應急處置技術自動生成突發(fā)事件綜合處置方案,為現(xiàn)場應急處置提供決策支持。
8)應急演練:系統(tǒng)提供演練方案模板,通過編輯演練目的、演練范圍、演練地點與場所、參加演練人員、事故場景、角色任務配置(數(shù)字化預案解析)、持續(xù)時間、場景觸發(fā)條件、任務考核評估標準,形成數(shù)字化演練方案。
9)應急評估:實現(xiàn)對整個應急指揮過程的及時性、處置方法的科學性、資源調(diào)配的合理性、預案執(zhí)行的準確性進行評估,并生成應急救援評估報告。根據(jù)事故發(fā)生的經(jīng)過、原因、人員傷亡情況及直接經(jīng)濟損失,總結事故教訓,提出防范和整改措施,自動收集系統(tǒng)中已有的信息并生成事故總結報告。
一體化運營智能應急指揮平臺依托安全在線監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)風險預警、應急值守、監(jiān)督管理、指揮調(diào)度、決策支持等應急管理功能,建立起集“通信、研判、指揮、調(diào)度”于一體的專業(yè)化、智能型應急指揮平臺,實現(xiàn)安全生產(chǎn)從被動應付到主動保障,從經(jīng)驗決策到科學支撐的有力轉變,推動形成體系完備、層次清晰、技術先進的應急管理信息化體系;在滿足集團公司內(nèi)部應急管理需求的基礎上,向上支撐國家各職能部委的應急管理要求,向下統(tǒng)一部署各產(chǎn)業(yè)實體、生產(chǎn)單位、作業(yè)單元的應急管理工作,完成跨層次的信息傳遞,滿足指揮調(diào)度的縱向貫通,實現(xiàn)跨區(qū)域的橫向協(xié)同,建立“集團總部—產(chǎn)業(yè)實體—生產(chǎn)單位—作業(yè)單元”的點線面應急處置網(wǎng)絡。應急指揮邏輯關系如圖1所示。

圖1 一體化運營智能應急指揮平臺邏輯關系
應急指揮平臺總體架構采用分布式、多層體系架構,自上向下分為用戶層、展示層、業(yè)務應用層、應用支撐層、數(shù)據(jù)資源層、基礎設施層、接入層,并建設標準規(guī)范體系、安全管理體系、運維保障體系。通過構建“系統(tǒng)、智能、共享、協(xié)同、安全”的一體化運營智能應急指揮系統(tǒng),構建集生產(chǎn)調(diào)度協(xié)同統(tǒng)一、產(chǎn)業(yè)平衡價值發(fā)現(xiàn)、生產(chǎn)管理預警預測、企業(yè)經(jīng)營統(tǒng)計分析、應急救援準備響應、數(shù)字化計劃調(diào)度、智能化安全監(jiān)視、數(shù)據(jù)標準化治理、全景可視化展示等功能于一體的智能應急指揮平臺,其總體架構如圖2所示。

圖2 一體化運營智能應急指揮平臺總體架構圖
通過分析一體化運營綜合能源集團應急指揮調(diào)度工作的主要流程和節(jié)點,在滿足集團公司高效的應急指揮要求下,在安全生產(chǎn)事故的事前預防、事中處置和事后恢復過程中,在涉及應急預防、應急準備、應急響應、應急恢復、事故管理等5個環(huán)節(jié),實現(xiàn)“通訊呼得通、處置看得見、資源調(diào)得動、災情控得住”等效果。應急指揮業(yè)務架構如圖3所示。

圖3 應急指揮業(yè)務架構圖
平臺主要涉及的數(shù)據(jù)分為三大類,即基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)。平臺應用的基礎數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)共享交換處理后推送到應急信息資源管理模塊,經(jīng)過平臺中的數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)處理,以及數(shù)據(jù)管控后進入到數(shù)據(jù)資源池中,根據(jù)不同類型進行分類處理并入庫。數(shù)據(jù)資源池的基礎信息通過數(shù)據(jù)共享交換提供給基礎庫和業(yè)務庫同時來支撐業(yè)務系統(tǒng)的應用。部委應急數(shù)據(jù)、地方應急數(shù)據(jù)、外部企業(yè)數(shù)據(jù)、感知數(shù)據(jù)通過應急信息資源管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)接入、處理和管控后,產(chǎn)生的高質(zhì)量數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)資源池中,為應用系統(tǒng)提供信息支撐。平臺數(shù)據(jù)流轉的整個流程如圖4所示。

圖4 應急指揮業(yè)務應用系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)流程圖
國家能源集團擁有煤炭、火電、新能源、水電、運輸、化工、科技環(huán)保、金融等 8 個產(chǎn)業(yè)板塊,自營鐵路 2 155 km,自有船舶 62艘。煤電化路港航油一條龍、產(chǎn)運銷縱向一體化是國家能源集團特有的運營模式。2020 年底國家能源集團建成智能應急指揮平臺,包括2 個應急大屏幕展示、6 個功能模塊、3 個管理體系的建設,在第一批實施單位初步構建集團公司一體化的三級值守,實現(xiàn)突發(fā)事件的快速響應,音視頻多方會商,應急資源一張圖的統(tǒng)籌管理,實現(xiàn)集團公司應急指揮系統(tǒng)試運轉;用戶終端包括信息化管理部、總調(diào)度室、安全環(huán)保監(jiān)察部、下屬 56 家子分公司和所屬包含應急指揮業(yè)務的生產(chǎn)單位。
平臺采用自上向下的統(tǒng)一設計與架構,以保證應用系統(tǒng)的統(tǒng)一運行與管理,主要從統(tǒng)一的應用支撐平臺、統(tǒng)一的用戶管理服務、統(tǒng)一的業(yè)務架構等方面對系統(tǒng)進行約束與控制[10]。在系統(tǒng)的建設、部署上具有高度的靈活性和擴展性,能夠及時高效地根據(jù)需求進行應用系統(tǒng)的建設和變更,建立一套安全生產(chǎn)應急管理的支撐平臺,提高系統(tǒng)的靈活性和復用性,能夠有效支持業(yè)務的開展和擴展。
應急管理工作是一個綜合聯(lián)動的體系,國家能源集團指揮中心作為集團公司安全生產(chǎn)應急救援的中心樞紐,需要全面地獲取安全生產(chǎn)應急救援信息,動態(tài)地掌握生產(chǎn)安全應急管理情況,及時地對相關資源進行指揮調(diào)度。數(shù)據(jù)會被統(tǒng)一匯集和管理各生產(chǎn)系統(tǒng)的運營數(shù)據(jù),提供統(tǒng)一的存儲和數(shù)據(jù)服務,各級數(shù)據(jù)應用和數(shù)據(jù)開發(fā)人員可以各取所需,充分發(fā)揮數(shù)據(jù)價值。在數(shù)據(jù)存儲方面,數(shù)據(jù)會按照生產(chǎn)系統(tǒng)的原生模型存儲各種數(shù)據(jù),對具有時效性要求的實時應用提供更好的支撐;在分析應用方面,上層應用可以通過數(shù)據(jù)會提供標準化接口獲取數(shù)據(jù),進行自定義的模型轉換,能夠更加快速地滿足日益多樣的分析需求;在數(shù)據(jù)治理方面,數(shù)據(jù)會提供統(tǒng)一的目錄管理、權限控制、追蹤溯源等功能,能夠有效識別和管控各項數(shù)據(jù)及其處理過程,促進企業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的持續(xù)提升。生產(chǎn)運營協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)建立與集團數(shù)據(jù)會系統(tǒng)的對接,實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的采集入湖和實時獲取,最終實現(xiàn)一站式、一體化協(xié)同救援。
基于應急救援業(yè)務的特點,生產(chǎn)運營協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)涉及到的應急資源、監(jiān)測數(shù)據(jù)、預測預警信息、模擬演練信息、實時氣象數(shù)據(jù)、移動監(jiān)測數(shù)據(jù)、應急通信信息等都與空間地理信息密不可分。應急指揮決策中,空間數(shù)據(jù)本身具有大數(shù)據(jù)的特征[11-12]。動態(tài)的GIS平臺通過空間與屬性數(shù)據(jù)的關聯(lián),把業(yè)務數(shù)據(jù)實時動態(tài)地疊加到地圖數(shù)據(jù)之上,對各種應急信息進行直觀展示和分析,基于GIS對各種信息進行綜合展現(xiàn)能夠極大提高信息的可視性和直觀性,增強決策的及時性和科學性。綜合應急物資、醫(yī)療資源、救援隊伍、事故信息、現(xiàn)場視頻、處置進展、任務跟蹤等眾多信息,支持通過應急資源名稱、地址等關鍵信息,自動將應急資源所在地理位置快速定位顯示到GIS中,同時能夠關聯(lián)顯示應急資源的相關信息[13]。
鑒于集團公司生產(chǎn)數(shù)據(jù)的安全性,需要在使用地圖在線實時服務的基礎上,采用地圖引擎技術進行集團數(shù)據(jù)的本地化管理,從而在保障數(shù)據(jù)安全的同時,滿足集團公司應急指揮的數(shù)據(jù)可視化業(yè)務。利用電子地圖直觀顯示方式和地理信息特有的空間關聯(lián)關系,建立多種業(yè)務信息空間關聯(lián)模型,尋找資源之間的分布規(guī)律和空間關系,使其獲得各種信息更加快捷、直觀。結合“應急一張圖”的空間地理信息協(xié)同的建設思路,展現(xiàn)重點防護目標、危險源、應急資源、救援力量等的分布情況,通過空間維度整合模型分析結果,提供多種空間維度輔助決策分析成果,并可快速生成處置方案[14]。
生產(chǎn)安全事故的發(fā)生并不是單一的災種,事故的應急處置需要決策者對災害事故發(fā)展的整個過程有一個全面的了解和掌握,這樣才能做出更準確、更高效的應急決策。特別是在煤礦、化工園區(qū)等復雜區(qū)域,分布著許多重大危險源,一旦多種事故同時發(fā)生,應急響應工作將會變得異常復雜,需要國家能源集團具備同時處置多種事故的能力。
在大數(shù)據(jù)時代,決策將日益基于數(shù)據(jù)和分析而制訂相應措施方案,而并非基于經(jīng)驗和直覺[15]。綜合災害事故的應急處置,需根據(jù)多種災害事故的致災機理,以及與在預警監(jiān)測、應急準備、應急響應、災后恢復等不同階段的應急規(guī)律,研發(fā)滿足多種災害事故耦合下的協(xié)同處置技術。一方面,構建智能關聯(lián)數(shù)據(jù)庫,基于不同的事故類型關聯(lián)或配置所需的應急物資,根據(jù)影響范圍、人數(shù)、災害類型動態(tài)預測物資需求,結合GIS地圖,全面掌握應急物資的來源去向,建立滿足綜合災害處置的物資調(diào)配體系;另一方面,根據(jù)不同事故的數(shù)字化預案成果,結合實際應急處置的聯(lián)動模式,支持多個應急指揮部的同時啟動,不同預案任務的關聯(lián)下發(fā),基于融合通信技術平行建立多個應急會商室,在GIS地圖的協(xié)同標繪基礎上進行視頻、手機、調(diào)度電話、工業(yè)視頻、移動終端等支持sip協(xié)議的所有通信工具的多方協(xié)同會商,滿足綜合災害事故耦合下的應急協(xié)同處置需要[16-18]。
應急救援響應機制是國家應急體系運行的重要基礎,是保證應急救援活動快速、有效的技術關鍵,而該機制高效發(fā)揮作用的基礎就是應急預案。應急預案作為應急指揮過程的規(guī)范和指導性綱領,貫穿于應急指揮的整個過程,既是突發(fā)事件的處置依據(jù),也是應急指揮系統(tǒng)建設和運行的規(guī)范化技術基礎。預案是應急處置的普適性方案,而在應急處置過程中,事故又具備自身的特殊性。完全按照預案進行應急處置的效果并不理想,在應急響應過程中,預案的指導意義大于實際操作價值,而智能輔助方案正好解決了預案在具體事故處置中針對性不足的問題。智能輔助方案結合了具體事故概況信息、事故現(xiàn)場的反饋信息、班組級或中心級應急的先期處置信息、應急工作組的實時進展情況、周邊的資源分布數(shù)據(jù)、預案的數(shù)字化成果、模型分析結果、應急處置要點、協(xié)同會商結果、任務執(zhí)行情況、領導批示、專家意見等動態(tài)關鍵要素,按照一定的機理分析后智能提取,根據(jù)既定規(guī)則組合自動生成初步處置方案。應急人員通過對初步處置方案的綜合研判,人工干預進行方案調(diào)整,系統(tǒng)在調(diào)整后的基礎上,自動進行對比分析和方案推演,最終按照應急業(yè)務需要輸出為多個維度的輔助方案。智能輔助方案不僅具有輔助決策意義,同時具有足夠的操作執(zhí)行功用,充分結合現(xiàn)場應急救援動態(tài),以便更合理地安排救援處置工作[19-20]。
在各類應急災害事故現(xiàn)場,應急指揮是現(xiàn)場應急處置中的關鍵環(huán)節(jié),直接關系到應急事故處置結果[21-23]。應急指揮方案,在考慮原生事件的同時,兼顧了事件鏈的發(fā)展規(guī)律,對應關聯(lián)事件預案鏈的數(shù)字化成果,生成全面覆蓋的綜合應急方案。國家能源集團應急指揮平臺根據(jù)不同的突發(fā)事件,對應啟用集團響應等級的應急預案,結合事件的致災機理及內(nèi)在發(fā)展規(guī)律,調(diào)閱事件發(fā)展可能導致的次生衍生預案,進行相關事故的預警工作,并且根據(jù)預案的應急責任組織,生成相應的處置任務,提前進行相關事故的響應準備工作。上述預案中的組織機構、任務處置、預警信息、響應準備工作、關聯(lián)物資等信息,都融合在事件鏈的智能輔助方案中,形成全面的綜合應急處置方案。事件鏈的應用要根據(jù)不同的地理條件、氣候條件、周邊危險源分布情況、應急環(huán)境等特定信息,進行靈活地修訂。智能方案主要數(shù)據(jù)流關系如圖5所示。

圖5 事件鏈、預案鏈、智能方案主要數(shù)據(jù)流關系圖
雙盲演練主要是指不確定時間、不確定地點的演練,以事件為基點,以預案為基礎,通過應急指揮業(yè)務應用系統(tǒng)快速組合生成數(shù)字化演練方案。假定某時間點發(fā)生模擬突發(fā)事件,通過系統(tǒng)應急值守接報警定位事發(fā)地點,根據(jù)接報警提供的事件類型,調(diào)用相關專項應急預案,快速形成各級應急指揮領導小組。對當?shù)氐臍庀蟆⒌乩砦恢谩⒕仍犖椤辟Y源等情況進行分析,在應急響應和救援環(huán)節(jié),通過固定、移動視頻接入直觀展示現(xiàn)場,運用GIS資源一張圖,可以快速完成對道路網(wǎng)絡的分析、人群疏散、救援調(diào)度最優(yōu)路線的確定等工作。演練過程中,根據(jù)數(shù)字化演練方案,參演人員可針對系統(tǒng)展示的場景或接收到的任務信息,執(zhí)行適當?shù)捻憫獎幼鳎菥毴藛T通過多種手段完成響應動作任務。任務執(zhí)行滿足場景觸發(fā)條件自動轉入下一場景,超時或關鍵任務失敗可由導調(diào)人員強制轉入。場景要素可由導調(diào)人員靈活添加情景變化或者增加角色任務。
平臺的應急演練模塊針對不同行業(yè)領域安全生產(chǎn)的典型事故類型,考慮不同的演練對象和不同的階段、場景,結合數(shù)字預案、數(shù)字案例、數(shù)字處置方案、數(shù)字知識、數(shù)字流程等,通過構建災害場景多方協(xié)同參演,以二維GIS等為主要展現(xiàn)方式,實現(xiàn)預案、處置方案的推演,貫穿事件處置全過程地模擬演練。對事故及演練事件進行場景模擬,將模型分析、救援決策信息都以可視化的方式呈現(xiàn)出來,為決策者和執(zhí)行者提供直觀參考,節(jié)約救援時間。通過對演練場景的模擬、演練指令的管理及對演練全過程進行監(jiān)控,推動和管理演練進程,并能夠根據(jù)監(jiān)控結果,對演練進程進行調(diào)整優(yōu)化,使進程更加合理化。演練結束后,通過系統(tǒng)的回放功能再現(xiàn)應急處置過程,讓指揮決策者進行自評價和互評價,尋找問題和總結經(jīng)驗。系統(tǒng)支持雙盲演練甚至無腳本桌面推演,以增強應急指揮人員及執(zhí)行人員的應急水平,檢驗多個應急隊伍協(xié)同應急的實戰(zhàn)能力。
研究構建了一體化綜合營運能源集團集生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、安全應急于一體的智能應急指揮平臺,可實現(xiàn) “集團公司—產(chǎn)業(yè)實體—生產(chǎn)單位”之間的三級聯(lián)動協(xié)同應急救援,構建了綜合能源企業(yè)生產(chǎn)安全應急響應搶險救援一條聯(lián)動線,形成了應急處置能力全域覆蓋一張組織網(wǎng),搭建了應急保障實時共享一張資源圖,建設了“一個系統(tǒng)、分級響應、情景在線、區(qū)域協(xié)同”的應急指揮平臺。
1)支撐了9項能力。一體化運營智能應急指揮平臺的建設,保障了生產(chǎn)調(diào)度協(xié)同統(tǒng)一、產(chǎn)業(yè)平衡價值發(fā)現(xiàn)、生產(chǎn)管理預警預測、企業(yè)經(jīng)營統(tǒng)計分析、應急救援準備響應和數(shù)字化計劃調(diào)度、智能化安全監(jiān)視、數(shù)據(jù)標準化治理、全景可視化展示等能力的提升。
2)實現(xiàn)了6項應用。一體化運營智能應急指揮平臺的建設,支撐了應急指揮系統(tǒng)共享、信息獲取、動態(tài)展現(xiàn)、事故耦合、輔助決策和培訓演練等6項應用,打造了世界一流的“一體化集中管控、智能化高效協(xié)同、可視化高度融合”的一體化智能指揮平臺。
3)達到了4個效果。一體化運營智能應急指揮平臺的建設,實現(xiàn)了國家能源集團應急指揮達到“通訊呼得通、處置看得見、資源調(diào)得動、災情控得住”的4個效果。保障了安全生產(chǎn),實現(xiàn)“集團總部—產(chǎn)業(yè)實體—生產(chǎn)單位”的點線面虛擬集成統(tǒng)一。
4)支撐了我國能源保障體系建設。該研究成果對國家能源集團安全一流企業(yè)建設起到了積極的推動作用,對我國綜合能源集團應急指揮平臺建設具有借鑒作用,特別是對我國煤炭和電力能源供應體系安全生產(chǎn)事故救援具有示范效應。