应急系统示范应用仿真平台可行性研究报告

1 2010年 产学研 领域科技计划项目申请 企业级应急三维情景仿真与模拟演练 工具平台 的研究及示范应用 可行性报告 专项名称： 专题编号： 课题 ： XXXX 应急管理与技术研究中心 广东省 XXXX 有限公司 广州市 XXX 直升机应用服务有限公司 2010 年 2 月 目录 1. 项目概述 . 4 2. 立项依据 . 10 2.1. 项目现状分析 . 10 2.1.1. 突发事件社会危害 . 10 2.1.2. 安全生产任务艰巨 . 11 2.1.3. 应急演练，让灾备不再“纸上谈兵” . 12 2.1.4. 国务院应急管理办公室印发突发事件应急演练指南 . 13 2.1.5. 国家安监总局印发安全生产应急演练指南（征求意见稿） . 15 2.1.6. 国内外同类产品和技术情况 . 17 2.2.项目的意义 . 19 2.2.1.项目意义 . 19 2.2.2.对行业、产业的促进作用 . 21 2.3.经济效益、社会效益及发展前景分析 . 32 2.3.1.经济效益 . 32 2.3.2.社会效益 . 33 2.3.3.发展前景 . 34 3.研究开 发内容、方法、技术路线 . 35 3.1.项目的内容 . 35 3.1.1.广州石化现状及应急机制 . 35 3.1.2.重点研究方向及开发 内容 . 36 3.2.项目的目标 . 39 3.2.1.总体指标 . 39 3.2.2.形成自主知识产权或自主品牌 . 39 3.3.依托的主要技术 . 40 3.3.1.数字化预案流程推演与评价设计 . 40 3.3.2.真三维情景仿真技术与模型设计 . 51 3.3.3.五维一体移动支撑联动应用设计 . 80 3.4.项目的市场空间和目标客户群体 . 82 3.4.1.市场空间 . 82 3.4.2.目标客户群体 . 84 3.5.项目运营模式和效果 . 85 3.5.1.运营模式、服务市场的创新性和有效性分析 . 85 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 3 3.5.2.市场推广策略 . 86 3.5.3.可持续发展规划和保障措施 . 88 4.工作基础和条件 . 90 4.1.项目承担单位的基本情况 . 90 4.1.1.XXXX 应急管理与技术研究中心 . 90 4.1.2.广东省 XXXX 有限公司 . 90 4.1.3.广州市 XXX 直升机应用服务有限公司 . 93 4.1.4.项目建设的技术团队和运营团队构成 . 94 4.2.项目已有的前期工作基础和成果 . 95 4.2.1.XXXX 应急管理与技术研究中心 . 95 4.2.2.广东省 XXXX 有限公司 . 95 4.2.3.广州市 XXX 直升机应用服务有限公司 . 96 4.3.项目计划进度 . 96 4.4.各级有关部门或当地政府对项目的支持以及有关法规 . 98 4.4.1.广东省安全生产应急救援指挥中心对项目的支 持 . 98 4.4.2.相关安全生产的法规支持 . 98 4.4.3.相关应急平台建设的政策支持 . 99 4.4.4.各界对空间信息的支 持 .100 4.5.保障项目实施的其他条件 .101 4.5.1.拥有先进的应急管理理念 .101 4.5.2.富有创造力的运营团队 和丰富的项目经验 .101 5.本项目各参加单位工作分工及经费投入、支出情况 .102 6.以往承担项目完成情况及主要成果 (近五年内 ) .103 6.1.1.承担国家省部级有关课题 .103 6.1.2.项目获奖及已发表的与本课题研究有关的主要论文、专著情况 .103 6.1.3.科技成果转化情况 .103 7.参考文献 .104 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 4 1. 项目概述 题 目 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工具平台 的研究及示范应用 专项名称： 课题： 联合体 主投标单位 XXXX应急管理与技术研究中心 次投标单位 广东省 XXXX有限公司 广州市 XXX 直升机应用服务有限公司 项目内容： 以广州石化总厂为具体应急研究对象，融合真三维 GIS和 3G 等多种技术，实验性研究、开发一套 易于配置 、 简单通用 的 企业级应急 三维情景仿真 与模拟演练工具平台 （以下简称工具平台） 。 本课题目的在于 为 高危企业和基层应急管理部门提供蕴含丰富应急管理理念和 复杂 模型的可配置通用 工具平台，满足企业及基层应急管理部门桌面演练、实战演练、 单项演练、综合演练、检验性演练、示范性演练、研究型演练等不同演练类型的组合应用。 本 工具平台 具有极强的平战结合特点 ，以常态管理基础数据丰富演练模型，以不同类型演练组合提升应急处置能企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 5 力。 “平”： 融常态应急管理于各种应急演练中， 满足常态下基于应急预案的情景推演、模拟演练、考核 评估 ，实现检验预案、完善准备、锻炼队伍、磨合机制和 科普宣传的目的。 “战”： 可与其他预测、预警、预控系统无缝对接，在突发事件 应急处置中发挥综合研判、 动态预案 、指挥调度 、 信息报送、回溯 评估等应急处置 关键作用 。 本着 结合实际、定位合理，着眼实战，讲究实效的演练原则，本工具平台 可以帮助企业单位由简入难、 层层推进 、步步进阶 ： （ 一 ）通过数字化预案 生成器 ， 实现流程化桌面推演，达到 制定预案， 检验预案，指导性完善行动方案的训练目的。 用基于形式化描述语言来描述应急管理体系的组织结构及其动态特性。对应急预案的形式化建模分为四个步骤：事件状态识别、应急组织结构分析与描述、 任务指派、应急组织动态特性描述。 将描述逻辑应用于事故应急管理，应急预案的逻辑模型用基于应急知识的描述来建立 8。所有的事件可以任意组合成一种突发事件的状态。例如，大水的状况可以由三个事件的状态组成，即大水的水位、高水危险、地下道溢水。而这些状态又可下分为一些子状态。通过这些状态的描述，我们就可了解当时的突发事态。 利用工作流技术建立应急响应的过程模型。过程是指为了完成某个应急目标，而按某种顺序联结在一起的一系列应急活动。一个工作流包括一组活动及企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 6 它们之间的连接关系，还包括过程的启动和终止条件，及对每个活动 的详细描述。 依托传统的结构化文本方法，构建应急响应模式的框架，进而实现对应急预案的形式化描述 11 。 最后，建立实体集关系映射。映射集：主体、客体、任务、方案四者之间的联系。 基于特征向量的表示方式进行预案形式化描述12 。 （ 二 ）通过 真 三维 GIS技术，实现生产过程中多种模拟情景下的交互式可视化仿真推演，可视化仿真推演是为了满足应急演练和各种预案落实和考核的需要，建立在虚拟现实和灾害仿真技术的基础之上。 系统以数字化、结构化手段提供对象的基本信息、灾害典型过程、事故结果模拟以及各类应急资源和救援力量 等基础数据。用户通过系统工具在三维仿真场景中可以制定和推演各类应急预案。 系统通过对灾害现场和灾害过程的模拟仿真，为参训者在计算机系统上提供执行各项应急救援任务的虚拟环境。 参训者在此环境中按照职能和任务的不同，模拟不同的角色，各角色相互合作，协同训练，完成所设定的任务。 （三） 以工具平台为指挥中心平台，借助多种联动的 3G移动辅助终端，实现 信息报送、信息审核、预案启动、指挥调度 、综合研判、移动应急辅助、事件报告、演练总结回溯企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 7 等闭环处置支持，满足“双盲实战演练”和实际应急处置的需要。 （四）以 省安监 为中心 ， 实 现省安监应急指挥中心与省内各企业级工具平台的上传下载与监测联动机制 ，进而实现省安监条块结合、集中管理的管理战略 。 集中维护中心节点模型库，解决众多工具平台的数据模型 实时 更新下载问题。 实现省安监采集演练数据、修正应用模型，实现综合评估，指导宏观监督和决策。 项目 创新点： （ 一 ） 将是国内首家推出可配置化、通用性的企业级情景仿真与应急演练工具平台。 实现桌面演练、三维情景仿真演练、实战演练相结合，模型丰富、辅助工具完备，全面、实用、符合应急管理实际。 （ 二 ） 目前国内所谓的数字化预案仅仅是机械的文本结构化，与实际 智能应用相差甚远。本项目中的 预案生成器 通过语义分析、形式化描述、案例推理等多种理论技术手段实现数字化预案生成、桌面推演和 综合 评价。 （ 三 ） 基于航空测量和真三维 GIS 技术，根据不同的训练目标和任务，为训练提供一个虚拟的训练场景，并在场景内设置相应的灾害现象，形成一个逼真的虚拟演练环境。具备角色训练、观摩、训练控制、考核等多种功能，满足 可视化预案推演和模拟训练的需要。 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 8 （ 四 ） 提供完备的 3G 联动辅助工具系统，满足 场外应急实战演练需要。包括： 3G上网本应急辅助 ：具备指挥中心调度台的全部功能，能够实现与应急指挥中心 的通信、数据、信息的实时联动和共享。 3G辅助应急智能手机 ：作为应急指挥平台的重要延伸和远程辅助信息平台，集远程信息审批、现场信息报送、地图导航、任务处置、 TTS 自动信息播报等功能为一体。 车载应急导航终端 ：与 GIS地图动态同步，在 GIS地图上动态反馈车辆当前位置及周边资源； GIS 地图能自动引导车辆按既定的目标位置进行导航，并实时语音播报事件动态。 3G单兵视频图传系统 ：突发事件现场近距离拍摄，并把现场视频监控信息及图像实时传输到应急指挥中心，为应急处置提供辅助决策。 小型移动指挥车 ：应急指挥中心指挥平台的 必要延伸和补充，当发生突发事件时，迅速到达事件现场附近，领导和专家可通过移动应急平台进行现场指挥 。 项目经济和社会效益： 本课题所研发的应急三维仿真与模拟演练工具平台（ UCplus tools）为安全生产企业和基层应急管理部门提供应急体系规划、咨询、工具平台软件服务等一站式解决方案，帮助客户达成目标。 根据产品系列定价策略，平均 每套 高端 工具平台软硬件销企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 9 售价格为 80 万 ，二线平台为 60 万，三线平台为 40 万 。预期在五年内，广东省内销售 500套，国内其他省销售 500套，将实现 6-8 亿 左右 的销售 和 服务收益。 从间 接经济效益和社会效益角度分析， 通过工具平台 展开 各种类型的仿真演练，不仅可以避免传统实地演练对正常的生产工作所造成的影响，更加重要的是能对反复多次的进行仿真演练，对过程进行推敲，减少事故的发生，降低安全事故所带来的经济损失。 据统计， 2008年全省共发生各类安全生产事故 45103起，直接经济损失 34027.3 万元， 我们 按良好的应急演练 减少 20%的损失估算，每年全省可减少约6805万元的经济损失。 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 10 2. 立项依据 2.1. 项目现状分析 2.1.1. 突发事件社会危害 突发性公共事件（以下简称突发事件）不可避免，古今中外概莫能外。有毒化学物 质和核辐射这类非生物因素，一旦出现大范围严重污染，同样可使波及区域蒙受灭顶之灾，突发事件对人类健康和生命安全构成的威胁，对经济、社会、心理的严重冲击仍不可低估。 近几十年，世界上各类突发公共事件不断发生，如何科学应对和及时、有效地加以处置，是当今各国政府必须面对的一个重大课题。 我国和一些发达国家一样，面临着来自生物因素、有毒化学物质、核辐射的多形式、多波次的突发事件的潜在威胁，防控任务十分艰巨。此外，由于化学物质大量生产和广泛使用，环境中化学性污染日趋严重。位于人口稠密地区的核电站，其安全并非万无一失。 战争、自然灾害、恐怖活动，以及人为疏忽而引发的突发事件接连不断，使各国政府和人民措手不及，防不胜防。 统观历史，中国是世界上自然灾害类型多，发生频繁，灾害损失最严重的少数国家之一，灾害种类多，频度高，区域性、季节性强；特别是现代化建设进入新的阶段，改革和发展处于关键时期，工业化、城市化加速发展，新情况、新问题层出不穷，重大自然灾害、重大事故灾难、重大公共卫生事件和社会安全事件时有发生。尤其是中国城市，由于人口高度聚集、社会矛盾集中，发生突发事件的突然性增大、危害性增强，成为突发事件的高危地区。 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 11 在以往的 40 年中，每年灾害经济损失约占同年国家财政总收入的六分之一。近年来灾害直接经济损失每年约 2000 亿元以上，其增长速度明显超过全国经济增长，灾害人口伤亡也相当严重。 突发事件诡谲莫测。人类能够做到的、最有效的办法，就是灾害降临之前，构筑一道坚固的公共防御屏障，建立起健全快速应急反应体系，预防和减少突发事件的发生。一旦出现危机，就能迅速做出反应，使损失降到最低，尽快在国内外起到稳定社会影响的作用。 2.1.2. 安全生产任务艰巨 安全生产是各级政府和企事业单位一项具有根本性质的大事，它不仅是一项技术工作，更重要的还是一项政治性 工作。因此，它具有极其重要的政治意义和经济意义。 石化工业生产更是是一种高危险性的行业，其高危险性特点表现在： 1.易燃易爆。 2.毒害性。 3.腐蚀性强。 4.生产的连续性。一旦发生火灾、爆炸和毒物泄漏事故，往往造成较大的伤亡或财产损失后果。 2009 年 12 月 30 日凌晨，中石油兰郑长成品油管道渭南支线发生柴油泄漏，事故对黄河水质产生影响，目前黄河中下游相关城市已经采取措施确保用水安全。 2010 年 1 月 7 日傍晚，中石油兰州石化公司一工厂发生爆炸燃烧事故，目前已造成 5人死亡 1人失踪。 石油化学工业安全生产形式十分严峻 ，加强安全管理的任务非常艰巨。如何强化我省安全生产重大事故应急演习机制，以开放式演习方式代替照本宣科式的表演性演习方式，积累应急演习的经验，找出应急体系中的弱点，是目前应急体系建设中急需解决的一个问题。 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 12 2.1.3. 应急演练，让灾备不再“纸上谈兵” 2009 年 1 月底，美国许多地区遭遇冰风暴袭击，造成至少24 人死亡，逾 130 万户住宅和商用建筑断电，银行、电信、机场等众多关系国计民生的机构业务被迫中断。 2月 2 日至 4日，英国大部分地区遭受特大暴雪袭击，造成当地交通混乱，航班取消，火车、公共汽车停运，学校停课，企业停产。 虽然 美国和英国政府以及银行、电力、交通、航空等关系国计民生的服务型企业早已制定了相关的应急响应机制和应急预案，但是，当灾难真正发生时，当地政府以及服务型企业在灾中的应急处置、应急响应和灾后的恢复措施还是存在诸多不当之处，并深受当地民众的诟病。 相比之下，我国政府、企业的防灾意识、防灾能力还不及这些发达国家，一旦灾难发生，其后果可想而知。 在 2009 年“两会”会议中，有不少关于提升我国政府、企业防灾减灾能力的提案，比如全国政协十一届一次会议第 0157 号提案就建议：我国各级政府应根据当地气候、环境、生产、生活状 况综合研究各类风险、灾害发生的可能性及其影响，制定、完善相关应急预案，并进行必要的应急演练。 GDS 万国数据首席灾备专家汪琪指出：“应急演练是培养政府、企业的应急管理意识，检验应急预案的适用性，发现并持续改进存在问题的重要手段。缺乏必要的应急演练，政府、企业的灾备建设和应急预案往往是纸上谈兵。 在发达国家，提高民众的公共安全意识，培养专业人才，组织必要的应急演练早已纳为政府工作的重要内容。例如：日本各道府县下属区、市都设有危机管理机构，开设危机管理课，宣传各种防灾知识；澳大利亚政府专门设立灾害管理学院，培养 危机管理专业人才；韩国设立“全国防灾日”，对政府官员和民众进企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 13 行防灾演练。这些措施使防灾观念深入人心，政府能在第一时间发布权威信息，制止谣言和社会恐慌的扩散。民众在遇到危机时，也能够有条不紊地迅速开展自救，大大降低了灾害造成的损失。 相比之下，我国政府、企业、民众的风险防范意识、防灾能力还存在一定不足，越是在基层越缺乏相应的管理机构和专业人才，财政预算也没有给予相应的重视。相关企业对安全宣传和应急预案开发、应急演练也舍不得投入，无法做到防患于未然。 2.1.4. 国务院应急管理办公室印发突发事件应急演练指南 关于印发突 发事件应急演练指南的通知 （应急办函 200962 号） 各省、自治区、直辖市人民政府办公厅，国务院各部委、各直属机构办公厅（室）： 为贯彻落实中华人民共和国突发事件应对法和国家突发公共事件总体应急预案，加强对应急演练工作的指导，增强应对突发事件的能力，国务院应急办组织有关方面研究编制了突发事件应急演练指南，经领导同志批准，现予印发，供你们在组织指导应急演练时参考。 国务院办公厅国务院应急管理办公室 二九年九月二十五日 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 14 2.1.4.1. 应急演练原则 （ 1）结合实际 ，合理定位。紧密结合应急管理工作实际，明确演练目的，根据资源条件确定演练方式和规模。 （ 2）着眼实战、讲求实效。以提高应急指挥人员的指挥协调能力、应急队伍的实战能力为着眼点。重视对演练效果及组织工作的评估、考核、总结推广好经验，及时整改存在问题。 （ 3）精心组织、确保安全。围绕演练目的，精心策划演练内容，科学设计演练方案，周密组织演练活动，制订并严格遵守有关安全措施，确保演练参与人员及演练装备设施的安全。 （ 4）统筹规划、厉行节约。统筹规划应急演练活动，适当开展跨地区、跨部门、跨行业的综合性演练，充分利用现 有资源，努力提高应急演练效益。 2.1.4.2. 应急演练分类 （ 1）按组织形式划分，应急演练可分为桌面演练和实战演练。 桌面演练。 桌面演练是指参演人员利用地图、沙盘、流程图、计算机模拟、视频会议等辅助手段，针对事先假定的演练情景，讨论和推演应急决策及现场处置的过程，从而促进相关人员掌握应急预案中所规定的职责和程序，提高指挥决策和协同配合能力。桌面演练通常在室内完成。 实战演练。 实战演练是指参演人员利用应急处置涉及的设备和物资，针对事先设置的突发事件情景及其后续的发展情景，通过实际决策、行动和操作，完成真实应急响应的过程 ，从而检验和提高相关人员的临场组织指挥、队伍调动、应急处置技能和企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 15 后勤保障等应急能力。实战演练通常要在特定场所完成。 （ 2）按内容划分，应急演练可分为单项演练和综合演练。 单项演练。 单项演练是指涉及应急预案中特定应急响应功能或现场处置方案中一系列应急响应功能的演练活动。注重针对一个或少数几个参与单位（岗位）的特定环节和功能进行检验。 综合演练。 综合演练是指涉及应急预案中多项或全部应急响应功能的演练活动。注重对多个环节和功能进行检验，特别是对不同单位之间应急机制和联合应对能力的检验。 （ 3）按目的与作用划分 ，应急演练可分为检验性演练、示范性演练和研究性演练。 检验性演练。 检验性演练是指为检验应急预案的可行性、应急准备的充分性、应急机制的协调性及相关人员的应急处置能力而组织的演练。 示范性演练。 示范性演练是指为向观摩人员展示应急能力或提供示范教学，严格按照应急预案规定开展的表演性演练。 研究性演练。 研究性演练是指为研究和解决突发事件应急处置的重点、难点问题，试验新方案、新技术、新装备而组织的演练。 不同类型的演练相互组合，可以形成单项桌面演练、综合桌面演练、单项实战演练、综合实战演练、示范性单项演练、示范性综合演练等。 2.1.5. 国家安全生产监督管理总局印发安全生产应急演练指南（征求意见稿） 各省级安全生产监督管理部门，各有关生产经营单位： 为规范和指导全国安全生产应急演练工作，国家安全生产应急救援指挥中心组织起草了安全生产应急演练指南（征求意见企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 16 稿），拟以安全标准发布。 国家安全生产监督管理总局 二九年十月十五日 2.1.5.1. 应急演练目的 1）检验应急预案，提高应急预案的科学性、实用性和可操作性； 2）磨合应急机制，强化政府及其部门与企业、企业与企业、企业与救援队伍、企业内部不同部 门和人员之间的协调与配合； 3）锻炼应急队伍，提高应急人员在各种紧急情况下妥善处置突发事件的能力； 4）教育广大群众，推广和普及应急知识，提高公众的风险防范意识与自救、互救能力； 5）检验并提高应急装备和物资的储备标准、管理水平、适用性和可靠性； 6）研究特定突发事件的预防及应急处置的有效方法与途径； 7）找出其他需要解决的问题。 2.1.5.2. 应急演练工作要求 1）应急演练工作必须遵守国家相关法律、法规、标准的有关规定； 2）应急演练应纳入本单位应急管理工作的整体规划，按照规划组织实施； 3）应急演练应结合本单位安全生 产过程中的危险源、危险、有害因素、易发事故的特点，根据应急预案或特定应急程序组织实施； 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 17 4）根据需要合理确定应急演练类型和规模； 5）制定应急演练过程中的安全保障方案和措施； 6）应急演练应周密安排、结合实际、从难从严、注重过程、实事求是、科学评估； 7）不得影响和妨碍生产系统的正常运转及安全。 2.1.6. 国内外同类产品和技术情况 应急仿真演练应用计算机技术、信息技术以及辅助决策支持技术，使应急管理部门能够运用现代化手段，加强协调能力和应急能力，使应急演练科学化、智能化、虚拟化。 兵棋推演是来自于军队进行实兵演练 的纸上操作系统，在军事部分的计算机系统已逐渐发展成熟 1-6。在救灾如同作战的理念之下，兵棋推演思想也逐渐被美国运用到灾害管理系统（尤其是灾害抢救）和事故管理系统（ IMS， Incident Management System）中，使这两个系统成为能够在灾前整备时就对灾害应变、抢救加以设想、推演的重要工具。 FEMA 在前几年已逐渐针对灾害管理的减灾、准备阶段分别提出应急模拟的战略拟定，进而推动应急响应及重建的多项战术执行。在 e-FEMA 战略中，将应急模拟演习系统的开发作为下一步开展的重要研究方向 7-9。 日本在灾害应急建设过程重，虽然政府机关与医院经常实施“灾害应急实兵演练”，但是有许多地方是没有实施“灾害应急模拟演习”。基于这种情况，日本政府也将应急仿真演练作为灾企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 18 害应急体系建设的重要一部分 10。 在我国台湾，科学家利用台风灾例资料转换为决策仿真系统分析的背景基础，参照美国应急体系建设，逐步建设兵棋推演训练软件，并准备整合到 GIS 平台上 10。 经过多年的努力，我国对防洪、地震、消防、民防、公安、市政、海上搜救、森林火灾、矿山和化学等专业领域应急做了大量的研究，并且大多建立了各自使用的信息管理系统和 决策支持系统，在各自领域的应急救援工作中发挥了重要作用 11-13。但是，目前信息管理系统和决策支持系统多以提供相关数据查询为主，对于应急的处理过程和应急群体决策大多不提供，所以，信息管理系统和决策支持系统无法提供相应急流程的模拟以及决策方案的讨论，不能有效地应用于应急演练。 目前国内通过对成熟计算机技术进行系统整合，在三维虚拟现实引擎平台的基础上，以现有的“虚拟现实与仿真技术”、“三维互动技术”、“物理模拟技术”、 “网络技术”、“数据库技术”等为基础，通过对各项技术的重构和整合，建立起一套低耦合、高扩 展性、灵活的仿真引擎，从而构建动态预案及互动式训练系统平台。 为了满足应急演练和各种预案落实和考核的需要，建立在虚拟现实和灾害仿真技术的基础之上。通过对灾害现场和灾害过程的模拟仿真，为参训者在计算机系统上提供执行各项应急救援任务的虚拟环境。参训者在此环境中按照职能和任务的不同，模拟企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 19 不同的角色，各角色相互合作，协同训练，完成所设定的任务。 三维应急仿真演练可以广泛应用于石油，电力，钢铁，冶金，煤矿，化工，航空，机场，运动场馆，地下管道，地铁，公路，自然灾害，反恐等需要三维可视化用于决策和分析的领域。 但仅仅基 于三维 GIS 的应急仿真是远远不够的，只有将预案流程化 桌面 推演、 真 三维仿真、 实战 演练结合起来，才能够实现“平战结合”的应急能力提升。 2.2. 项目的意义 2.2.1. 项目意义 2.2.1.1. 应急演练价值和意义 的诠释 在 2008 年发生的汶川地震中，受灾最严重的是学校和医院。但是，在紧邻受灾重县北川的安县桑枣中学，全校 2200 多名学生、上百名老师，在震后从不同的教学楼和不同的教室中全部冲到操场，以班级为单位站好，只用时 1分 36 秒，而且无一伤亡，创造了一大抗震奇迹。 而创造这一奇迹的根本原因在于，该校校长叶志平强烈的防灾意识，并长期组织全校师生进 行应急演练。据了解，自 2004年开始，叶志平每学期都要组织全校师生，根据预先制定的应急预案进行紧急疏散演练，并根据演练效果不断优化最佳疏散路线和疏散方式，以达到最快速、最简便、最有序的疏散。正是他的执著与坚持，安县桑枣中学 2300 多名师生才能在地震发生后仅仅用时 96 秒全部逃生。 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 20 安县桑枣中学校长叶志平以及该校师生对应急演练的价值和意义进行了最“完美”的诠释。 2.2.1.2. 本课题项目的研究 目的和意义 本课题以广州石化总厂为具体研究对象，实验性 建立一套智能的情景仿真与模拟演练工具，旨在通过情景推演和模拟演练，达到梳理预案， 完善常态应急管理，提高应急处置能力的目的。 情景仿真与模拟演练工具平台采用层层推进，步步进阶的办法实现预案流程化推演、三维情景仿真以及 实战 演练等演练课题。通过对各类灾害数值模拟和人员行为数值模拟的仿真，在虚拟空间中仿真灾害发生、发展的过程，以及人们在灾害环境中可能做出的各种反应；并在演练平台上，在最大限度仿真实际灾害的条件下，开展应急演练，在此基础上，制定各类企事业单位的数字化应急预案。 情景仿真与模拟演练工具平台可以用来训练各级决策与指挥人员、事故处置人员，发现应急处置过程中存在的问题，检验和评估应急预案 的可操作性和实用性，提高应急能力。对演练中暴露出来的问题，演练单位应当及时采取措施予以改进，包括修改完善应急预案、有针对性地加强应急人员的教育和培训、对应急物资装备有计划地更新等，并建立改进任务表，按规定时间对改进情况进行监督检查。 本课题目的和意义在于： 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 21 （ 1）检验预案。通过开展应急演练，查找应急预案中存在的问题，进而完善应急预案，提高应急预案的实用性和可操作性。 （ 2）完善准备。通过开展应急演练，检查应对突发事件所需应急队伍、物资、装备、技术等方面的准备情况，发现不足及时予以调整补充，做好应急准备工作。 （ 3）锻炼队伍。通过开展应急演练，增强演练组织单位、参与单位和人员等对应急预案的熟悉程序，提高其应急处置能力。 （ 4）磨合机制。通过开展应急演练，进一步明确相关单位和人员的职责任务，理顺工作关系，完善应急机制。 （ 5）科普宣教。通过开展应急演练，普及应急知识，提高公众风险防范意识和自救互救等灾害应对能力。 2.2.2. 对行业、产业的促进作用 2.2.2.1. 对政府、企业应急管理的促进 当前“应急演练”具有极高的关注度，各级政府也正在进行越来越大的投入。如果 在“百度”上输入“应急演练”四个字，点击搜索，就会看到在百度网页右上角显示出 的“找到相关网页约 4,180,000 篇，”的搜索提示。 据初步分析 ，在这 4,180,000个相关搜索结果中，有三分之二以上网页的内容是关于国家及地方的行业应急演练的实例报道及描述。 看到这些信息我们着实兴奋了一翻，这反映了国家近几年下企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 22 大力度着抓得应急管理工作取得了明显的成果。但从应急演练的作用来看，是否应该思考一下，我们的应急预案演练是否达到了真正的目的？ 根据我国应急管理的相关 法律 法规 规定，概括来看，应急演练的目的主要有 4 个方面：一是检验预案的实用性、可用性和可靠性；二是检验全体人员是否明确自己的职责和应急行动程序，以及反应队伍的协同反应水平和实战能力；三是提高人们避免 事故 、防止 事故 、抵抗 事故 的能力，提高对 事故 的警惕性；四是取得经验以改进所制定的行动方案。要求生产经营单位在进行演练时，应让熟悉设施的作业人员参加应急计划的演习和操练；与设施无关的人员，如高级应急官员、政府监察员，也应作为观察员监督整个演练过程。每一次演练后，应核对该计划是否被全面执行，并发现不足和缺陷。 事故 应急救援 预案应随着条件的变化而调整，以适应新条件的要求。 由此可见，应急演练是检验、评价和保持应急能力的一个重要手段。可以在 事故 真正发生前暴露预案和程序 的缺陷；发现应急资源的不足 (包括人力和设备等 )；改善各应急部门、机构、人员之间的协调；增强公众应对突发重大 事故 救援的信心和应急意识；提高应急人员的熟练程度和技术水平；进一步明确各自的岗位与职责；提高各级预案之间的协调性；提高整体应急反应能力。规定中明确指出“高级应急官员、政府监察员，也应作为观察员监督整个演练过程。”“高级应急官员”、“政府监察员”的工作仅企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 23 仅是负责演练过程的观察监督， 而应急预案演练人员的主要工作则时演练本身，以“演”带“练”，通过本身的演练提高预案的执行能力，更好的预防突发事件。 但是，今天一些生产经营单位的应急管理部门在组织应急演练时，却忘记了应急演练的真正目的，只“演”不“练”，很多部门甚至把应急演练当作向上级领导汇报工作的一种形式，重在“演”而忽视“练”，使演练变成了对上级领导单位的一场“表演”。对此笔者深有体会，作为一名媒体工作人员，笔者经常随行安全监管部门到生产经营单位进行安全检查，检查中经常会遇到一种情况：有些生产经营单位在应对检查人员的检查时态度认真，回答 问题也很积极，却在面对检查人员突然提出的应急演练要求时慌不择路。 严格意义上来说，应急演练，并没有预设的正确答案，每个人都可以通过应急演练得出自己的答案，明晰自己的职责，熟悉应急流程和环节，学会在灾难发生时如何应对、如何反应才是最重要的。 本课题所研究的工具平台为各级基层安全生产管理部门和企事业单位构建一套应急仿真与演练的体系，固化应急演练模式和机制，旨在通过科学化、规范化、低成本的应急演练，使演练成为应急管理的必备训练课程，通过强化仿真的训练，使之成为一种习惯。进而从根本上建立应急意识，提升应急管理的水平 。 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 24 2.2.2.2. 对广东省应急产业的促进 据数据统计，我国已进入突发公共事件高危期，全国每年因突发事件造成的损失高达 GDP 的 6%，近 7000 亿元。 据国家发改委、财政部等相关部委于 2006 年预测，应急产业市场年容量 5001000 亿元，如果包括所带动的相关产业链，年容量近 4000 亿元。 2007 年，国家颁布实施了突发事件应对法，“应急产业化”的概念终于被提了出来。 2007 年 11 月开始实施的突发事件应对法提出应急物资储备保障、应急产品研发和应急产业化，但应急产业发展政策和发展规划目前仍在制订当中。 应急产业主要涉及 生产用于预防、处置突发事件、仿真演练工具等方面产品。按资源划分，一是应急处置装备，如 救援医疗器械 、个体防护救援装备、救援辅助工具、 救援工具及器械 、 救援通讯设备 等；二是应急平台体系，如应急指挥调度系统、矿井电力自动化监控系统、电气火灾监控探测器等；三是应急教育培训、期刊杂志等。 随着中国经济的稳步快速发展，各地各级政府在和谐社会主导政策精神之下将继续加大投入以完善城市应急与联动体系，贝叶思咨询预计，在 2008 年以后的未来 5 年中国城市综合应急与应急联动系统方面的投资仍将维持快速增长的势头，在未来五年内将保持近 16.9%的年度复合增长率，系统建设按部委的纵向需企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 25 求与各级政府区域横向需求将呈现层级化发展，不同领域与不同层次的需求相互交织共同推进市场发展，未来市场空间仍然让人充满想象。 目前 XXXX 应急管理与技术中心致力于应急理论研究、应急技术研究、应急平台研发、应急培训教育等综合应急领域，并逐步建立和广东电信、广东移动、广东联通合作开展应急调度、区域信息发布、 3G 移动应急等技术的合作研发和推广。 我们 希望以 省 安监 为龙头，带动应急软件、应急硬件、信息服务、培训教育等相关企业的聚集和发展，培育和扶持广东省内的应急相关高新技术企业，共建国内首家应急领域产业基地，为我国应急管理提供自主科技支撑提供保障，也同时为广东省打造一个 100 亿级的朝阳应急产业。 2.2.2.3. 推动 3G在公共服务管理领域的应用 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 26 为贯彻落实珠江三角洲地区改革发展规划纲要（ 2008-2020年），支持自主创新技术发展，构建便捷高效的信息网络体系，建设现代产业体系，推动我省经济社会科学发展，现就促进我省第三代移动通信（以下称 3G）产业发展提出如下意见 ： 一、充分认识促进 3G 产业发展的重要意义 发展 3G 产业是国家“保增长、扩内需、调结构”的一项重大战略部署，对于增强自主创新能力、促进电子信息产业发展、培育新的经济增长点，具有重要意义。 3G 产业的健康有序发展，将推动包括 TD-SCDMA（以下简称 TD）在内的具有自主知识产权的 3G 技术进一步发展成熟，提高我省新一代宽带无线移动通信“产学研用”水平，加快“数字广东”建设，同时也对我省实现“三促进一保持”，提升产业国际竞争力，增强发展后劲产生积极影响。各地、各有关部门（单位）要进一步统一思想，提高认企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 27 识，采取有力措 施，努力为 3G 产业发展营造良好环境。 二、加快推动 3G 网络规划建设和信息化应用 （一）大力推进 3G 网络基础设施规划建设。各地、各有关部门要根据 3G 网络建设发展需要，结合城乡总体规划要求，统筹考虑空间布局和建设时序，加强 3G 网络基础设施规划管理，组织各基础电信运营企业编制基站站址专项规划。要按照节约资源、减少重复建设的原则，加大协调和监督检查力度，推进电信基础设施共建共享，提高电信基础设施利用率，强化 3G 网络互联互通，确保网间通信质量。 （二）推动 3G 在公共服务管理领域的应用。利用 3G 基础网络覆盖广和沟通便捷 的优势，大力推进手机邮箱、 WAP 网站、移动办公平台、网络学习平台等在电子政务领域的应用，促进服务型政府建设。引导和鼓励 3G 技术在应急管理、执法管理、教育科研、医疗卫生、人力资源和社会保障等领域的应用，促进在线化服务，提高政府公共管理和公共服务的能力。 （三）推动 3G 在电子商务和企业管理等领域的应用。深化重点行业、企业和消费者基于 3G 的新型电子商务应用。完善无线宽带领域的信用、认证、支付等电子商务支撑体系。建设广州国家移动电子商务试点示范城市，大力推进手机支付应用，创建大型“移动商城”、“网络超市”，打造“网 络商都”。鼓励开展3G 增值服务，将语音、短信、会议电视、企业总机等基础应用与邮箱、无线上网、网络存储、企业内部应用等高端服务有机融合，推动 3G 在企业管理、生产、商务等过程中的普及应用。 （四）推动 3G 在生活领域的应用。鼓励发展与人民群众生活相关的 3G 信息服务，创新服务方式和手段，提高服务质量。以企业为主体，构建公众信息服务运营平台，为群众提供视频通信、定位查询、手机邮箱、手机出版物等应用服务。积极发展无线 POS 和家庭 POS 终端，实现水、电、煤气等公共事业缴费的便企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 28 捷支付。 三、促进 3G 产业聚集发展 （一）搭建 公共服务平台。研究制订相关扶持政策，支持符合条件的企业或联合体搭建服务 3G 技术发展的公共服务支撑平台。大力推进“物联网”应用平台建设，以下一代互联网和无线射频识别技术为基础，为商贸流通企业提供移动综合信息服务。大力引导和支持企业与科研院所共建开放式实验室，建立 3G 业务开发增值研发平台，整合行业资源，推动完善信息服务产业链。充分发挥产业基地、科技园区成果转化平台的作用，提高科技成果转化率。 （二）推动 3G 信息服务业健康发展。充分发挥我省在通信网络设备生产制造及市场消费方面的优势，通过大力发展 3G、下一代网络（ NGN）等新一代信息传输服务业，促进设备制造商、网络运营商和服务提供商互动合作，加快产业化发展步伐。促进3G 技术与文化产业融合，鼓励发展基于 3G 的音乐、视频、动漫、游戏等信息服务业。 （三）实施新一代宽带无线移动通信网国家重大专项。强化对技术及产业发展的规划指导，加强市场引导，组织和动员我省企业积极参与新一代宽带无线移动通信网国家重大专项。加快研发适应移动化、宽带化、多媒体化发展趋势的新一代通信技术，率先实现相关产品的产业化和规模生产。组织相关企业形成产业联盟，聚集国内外研发和创新力量，推动产业资源整合。完 善推进承担国家重大专项的资金政策，加大投入力度，加强投资管理，形成政府投入为引导，企业投入为主体，其他投入为补充的投融资机制。 （四）构建移动通信产业基地。按照政府推动、市场运作、整合资源、创新发展的原则，加强政企联动，建设一批移动通信产业基地，形成产业集群配套发展的格局，培育新的经济增长点，企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 29 促进和扩大就业。支持建设中国电信广东 IDC 数据中心、呼叫中心和数字音乐运营中心，率先发展 3G 和宽带互联网等新兴信息服务业。支持建设中国移动南方基地，构建“电子商务、终端创新、移动互联、手机邮箱、应用下载”五大子基地，建 设 10 个国际级技术研发中心，带动 500 家信息服务企业发展。支持中国联通在广东建设全国音乐平台，建立 3G 商务运营中心，带动移动互联网内容服务产业发展。 （五）提供良好服务。各地、各有关部门（单位）要为 3G产业发展开辟绿色服务通道，在指配试验频率、测试场地建设、3G 产品入网认证测试、无线电发射设备型号核准测试、 3C 强制性认证测试等方面，提供便捷高效的服务。 四、加大对自主知识产权 3G 技术应用的支持力度 （一）落实资金扶持政策。各级信息化主管部门和财政、科技部门要大力推动 3G 技术产业化进程，引导社会资源加大投入。要充分发挥政府采购对产业发展的促进作用，将具有自主知识产权的 3G 技术产品和应用纳入我省政府采购自主创新产品目录，依法实施财政性资金优先购买政策。积极争取国家有关部门支持，把 TD 等 3G 终端纳入我省家电下乡产品目录范围。 （二）推动技术研发。依托各类研发基地和产业园区，组织产学研用各方面力量，加强对 LTE 等后续演进技术的研究。政府科技创新扶持项目对符合条件的具有自主知识产权的 3G 技术研发给予相应的政策支持。重点支持相关技术申请国内外专利，提高我省在 3G 标准所涉及知识产权的占有比例。 （三）鼓励业务应用。推动具有 自主知识产权的 3G 技术与各项新技术融合。在不违背国家政策前提下，鼓励手机电视、上网手机、上网笔记本电脑、固定终端、家庭网关等新型产品和服务在政务、商务、生产、生活等领域推广应用。在广州亚运会、深圳大运会等重大活动中积极部署具有自主知识产权的 3G 技术企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 30 的应用。鼓励各级政府部门和国有企事业单位在 TD 发展初期优先使用 TD 终端和信息化应用服务。 五、加强领导，密切配合，共创良好发展环境 各地要进一步加强对 3G 产业发展的组织领导，建立健全工作协调机制，统筹推进本地区 3G网络建设和 TD发展的各项工作。各有关部门（单位）要 分工合作，密切配合，大力推动 3G 网络建设。规划部门要会同有关部门，配合做好 3G 网络建设的基站选址等工作。无线电管理部门要做好台站审批和频率管理工作，依法优先考虑 3G 网络台站设置和用频需求，加大无线电监测和干扰查处力度，保护 3G 电磁环境。环保部门要配合基站站址专项规划审批，积极做好 3G 网络系统建设环评工作，依法优化审批程序，加快审批速度。国土资源、建设、市政管理、供电等部门（单位）要根据 3G 网络建设需要，及时提供各项相关服务。 各级政府部门和国有企事业单位在社会管理、公共服务和业务发展等方面要率先应用 3G 业务 。要加强舆论引导，加大对移动基站依法规划和建设的宣传力度，努力营造有利于 3G 网络建设和产业发展的良好氛围。通过建立依法监管、行业自律、社会监督、技术保障相结合的良性机制，完善网络安全应用环境。 2.2.2.4. 推动 GIS 空间地理信息服务业的发展 中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年（ 20062010 年）规划纲要是全面建设小康社会进程中的重要规划，其中对地理空间信息技术和信息化建设有诸多重要论述。地理信息软件是行业应用软件的一支新生力量，如何加快空间地理信息服务业发展，打造立体仿真演练体系成了新命题。 目前商用 的 GIS 平台多数都是二维的系统，部分 GIS 软件已企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 31 经具有二维半的三维模型表面和三维景观模型的能力，但还不是真三维的，它们对于垂向上两个以上的采样值或界面无法处理 ,无法进行切制剖面、三维查询、三维分析等真三维操作，这使得例如矿山、地质、环境、海洋、城市、气象等众多领域的三维原始数据的价值不能得到充分的利用，使 GIS 在这些领域的应用受到很大限制。基于真三维技术的 GIS 平台比二维或二维半 GIS 平台具有更强大的生命力，能够支持更广泛、更深入的应用，将大大促进地理信息服务业在上述领域的发展。本项目的实施，将有效拓宽地理 信息服务的应用领域，使地理信息服务迅速地从狭窄的少数行业应用，迅速渗透到更广阔的国民经济各个行业，推动整个地理信息产业的迅速发展。 本项目通过多种新技术的应用，将安全生产应急领域的演练由原始被动的理论演练、实地演练转向三维仿真的模拟演练，将日常的安全巡查工作与平台的导航巡查任务相结合，对减少安全生产事故的发生、降低事故对社会的影响有着积极的作用，主要表现在： 1) 利用虚拟 3D 场景增强演练互动性，将应急预案的演练落到实处，真正体现“练”的效果。 2) 通过模型化、角色化、事件化的演练模拟，使演练更接近真实情况，降低演练 成本，降低演练风险。 3) 使演练内容更丰富，可以实现多次、重复演练以及实战演练不可进行的高难度高风险的演练项目。 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 32 2.3. 经济效益、社会效益及发展前景分析 2.3.1. 经济效益 2.3.1.1. 直接经济效益 本课题项目的成果是工具平台类，具有通用性和普遍性， 我们将 在省安监的整体规划下，率先以广州石化为试点建设， 分步实现实现广东省内推广使用，并最终实现全国示范性推广应用。与此同时，为规范市场营销，我们将在产品推广应用中借鉴美国著名软件商 SAP 的工具平台 +客户服务营销模式。 根据产品价格策略，平均 每套工具平台软硬件基本 配置及服务 预计 销售 价格为 60-80 万 。 其中，高端产品为 80 万，二线产品为 60 万，三线产品为 40 万，在项目前期重点以高端产品和高危企业为目标客户，预计可销售直接收益： 营销年度 数量 单价 销售服务收益 项目验收后第一年度 10 80 万元 800万元 项目验收后第二年度 50 80 万元 4， 000 万元 项目验收后第三年度 200 80 万元 16， 000 万元 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 33 预期在五年内，广东省内销售 500 套，国内其他省销售 500套，将实现 6-8 亿的销售及服务收益。 2.3.1.2. 间接经济效益 在本项目完成后，除了上述的直接经济效益，还可以从多个层面获得间接的 经济效益。 在不影响正常生产情况下，通过推演，接近真实。 通过工具平台分批组织进行各种类型的仿真演练，不仅可以避免传统实地演练对正常的生产工作所造成的影响，更加重要的是能对反复多次的进行仿真演练，对过程进行推敲，减少事故的发生，降低安全事故所带来的经济损失。 2008 年全省共发生各类安全生产事故 45103 起，直接经济损失 34027.3 万元，按可减少 20%的损失估算，每年全省可减少约 6805 万元的经济损失。 2.3.2. 社会效益 利用先进科技手段，推进 我省安全生产 应急演练 ， 提升应急管理水平 安全生产事关人民群众生命财产安全 ，事关改革发展和稳定大局，是落实“以人为本”科学发展观、构建社会主义和谐社会的重要内容。 本课题 不仅将安全生产事故防范于未然，还能在发生安全生产事故时，通过事故模拟仿真估算事故的影响，生成科学的撤离路线，直接导航人员快速撤离，最大限度减少事故的人员伤亡与损失，构建和谐社会。 推动 3G 技术、空间地理信息技术等相关 产业 应急领域的应用 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 34 通过项目的应用与推广，不仅带动 3G、 三维空间信息等技术的产业化应用，还可建成应急装备运营网络，形成产业供应链。 促成应急领域装备、技术整合与提供的产业化，可以加快工业与信息化的融合 、促进传统产业的现代化转型，实现广东的跨越式发展，形成新的率先发展的核心竞争力。 2.3.3. 发展前景 据数据统计，我国已进入突发公共事件高危期，全国每年因突发事件造成的损失高达 GDP 的 6%，近 7000 亿元。 据国家发改委、财政部等相关部委于 2006 年预测，应急产业市场年容量 5001000 亿元，如果包括所带动的相关产业链，年容量近 4000 亿元。 2007 年，国家颁布实施了突发事件应对法，“应急产业化”的概念终于被提了出来。 本课题所研究的工具平台适用于各级省、市、县的政府应急管理部门和相关责任部门，可以应用于石油 、化工、矿山等大中型企业的应急演练、安全生产管理、应急处置和救援。 应急情景仿真与模拟演练工具平台作为应急平台建设的重要组成部分，是应急管理的一项基础性工作，本项目有着广泛的社会需求和应用前景。按 2008 年前 31 个省（自治区、直辖市）完成应急平台建设，其市场已至少达到约 10 亿元， 2008 年以后，国家应急平台体系将向各地（市）、县（市）级延伸，其市场容量将达到 100 亿以上，更加不可估量。 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 35 3. 研究开发内容、方法、技术路线 3.1. 项目的内容 以广州石化总厂为具体应急研究对象，融合真三维 GIS 和3G 等多种技术，实验性研究 、开发、建立一套具有 可配置、通用型 的三维情景仿真与模拟演练工具平台。 本项目 旨在为每个高危企业和基层应急管理部门提供智能工具平台，既可以满足常态下基于应急预案的情景推演、模拟演练、考核评价，更可以在应急处置中发挥综合研判、应急处置的核心作用，真正实现平战结合，以演练促常态管理，以演练提升应急处置能力的目的。 3.1.1. 广州石化现状及应急机制 目前广州石化总厂已经按照国家相关规定建立健全了本企业的安全生产规章制度、操作规程、档案、事故应急预案和安全管理体系，并定期进行安全生产检查、宣传和安全意识教育；对重大危险源、重大 事故隐患，建立档案登记并进行危险等级评估，制定有相应的应急预案；对重大危险源，采取实时监控措施，对重大事故隐患，采取整改措施，并报省安监局备案。 随着通信、 GIS、仿真、监测等技术的不断应用，广州石化需加强安全管理的技术含量，利用计算机技术实现对各类风险隐患的监测预警、对各类预案的模拟仿真演练、对突发事件的快速处置及事后的追溯和评估等，形成现场管理与网络管理双管齐下的良好局面。 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 36 广州石化虽然在生产、存储和运输各个环节涉及到的危险物质和可能的事故类型有所不同，但大体上的重大安全生产事故应急运行机制可以统一归纳 为四个方面： 常态阶段：为避免可能发生的安全事故，做好预防工作是其中的必要前提，即通过各种管理和技术手段尽可能的防止事故发生，实现本质安全。 演练阶段：针对可能发生的各类事故，制定各种行动计划，通过三维情景仿真与模拟演练 等， 实现生产状态下的各种不同演练组合 。该阶段是保持重大事故应急救援能力的关键环节之一，使常态下的应急演练成为日常习惯。 应急处置阶段：在事故发生后立即采取的应急与救援行动，涉及报警、信息接报、续报、指挥调度、人员疏散、事故后果预测与分析、事故现场环境监测等。该阶段是及时控制事故、减少人员和财 产损失的关键环节之一。 恢复阶段：由事故状态逐步恢复到正常状态的过渡阶段。该阶段主要包括：按时间轴的事件回溯、事故应急过程评价、事件并入案例库等几个步骤。恢复阶段的工作成果是企业以后进一步改进安全生产管理和技术手段重要依据。 3.1.2. 重点研究方向及开发内容 对于常态下的模拟演练，我们主要从以下三个方面进行研究及实现，从而一步步提高演练的深度和真实性： 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 37 (一 ) 数字化预案的流程推演 预案有三种表现形式：文本预案、数字化预案和推演预案。 数字化预案主要用于制定，评估和使用各类 /各级应急救援预案。系统以数字化、结构化手段提供对象 的基本信息、灾害典型过程、事故结果模拟以及各类应急资源和救援力量等基础数据。用户通过系统工具在三维仿真场景中可以制定和推演各类应急预案。 (二 ) 基于三维 GIS的可视化仿真推演 可视化仿真推演是为了满足应急演练和各种预案落实和考核的需要，建立在虚拟现实和灾害仿真技术的基础之上。系统通过对灾害现场和灾害过程的模拟仿真，为参训者在计算机系统上提供执行各项应急救援任务的虚拟环境。参训者在此环境中按照职能和任务的不同，模拟不同的角色，各角色相互合作，协同训练，完成所设定的任务。 可视化仿真推演可分为预案训练模式和突发事件训 练模式。 预案训练模式是指受训者按照预案规定的内容，各司其职，完整地按照预案执行救援的全过程。预案训练将预案变得可以执行，并形成了一个考核手段。 突发事件训练模式就是在训练的过程中，由系统操作人员进行干预操作，比如：突然设置一次“爆炸”，突然改变“风向”等等。突发事件的训练是对突发事件的反应和指挥能力。 (三 ) 基于移动支撑手段的“双盲”演练 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 38 “双盲演练”即针对某个专项预案，具体时间和地点均不事前通知的情况下进行真实性操练。 通过构建常态应急管理的基础数据，集成应急值守应用、综合研判、移动应急工具等多种手段为“双盲 演练”提供信息报送、信息审核、预案启动、指挥调度、综合研判、移动应急辅助、事件报告、演练总结回溯等闭环处置支持。 比如： 值班人员在接到电话、短信或气体传感器、视频探测点的告警信息，进行事件的登记及报告； 同时启动可视化应急预案指导流程，对事发地点一定影响半径内的设备、设施、道路、网络布线等进行观察； 实时调度视频探测点、风速风向采集设备和气体传感器等现场视频、数据采集设备，进行事故扩散态势的仿真模拟和研判； 对突发事件相关救援队伍、救援物资进行快速调度、任务分配、跟踪催报； 由现场工作人员携带移动视频图像 采集设备对现场全方位的视频回传，协助指挥人员进行调度指挥； 值班人员向领导的智能手机或车载智能导航系统进行事件的语音续报，同时启动自动导航功能，指引领导或车辆快速到达事发地点；在智能导航过程中，不断的对事态发展状况以语音方式向领导智能手机或车载智能导航系统进行企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 39 续报； 事件处置完毕，快速生成事件处置报告； 按时间轴对事件处置过程进行追溯、评估，同时自动归入案例库。 3.2. 项目的目标 3.2.1. 总体 指标 序号 项目成果 1 可配置、通用型的企业级 三维 情景仿真与 模拟演练工具平台 2 研制 数字化预案 生成器、 流程 化 推演与评价模型 3 研制基于三维 GIS 的多条件 情景仿真模型 4 研制基于 3G 技术的 五维一体 应急联动移动辅助工具 5 实现 在 广州石化 示范 性 应用 6 获得发明专利和产品著作权 3 项 3.2.2. 形成 自主知识产权或自主品牌 本课题将形成完全自主的应急三维情景仿真与模拟演练工具系列平台的核心知识产权，其关键技术和成果预计申请发明专利和产品著作权 3 项以上。 作为国内首家可配置、通用性应急情景仿真与模拟演练工具平台，将以为品牌，进行不断版本升级，为客户提供持续的服务和升级能力。 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 40 3.3. 依托的主要技术 企业级应急三维情景仿真与模拟演练工具平台 研究为产学研项目，注重技术先进、快速应用和易于产业化推广。 本项目将以我们前期研发成果应急管理与指挥平台为原型，进行模型重构，重新设计。 这种方案具有基础工作好、可快速重构和复用、技术可行性有保障、业务模型经历过一定用户需求的检验。 3.3.1. 数字化预案流程推演与评价设计 3.3.1.1. 预案形式化描述的研究 对于一个已编制完的应急预案，政府部门通常使用实际演练和沙盘推演来检验应急预案的可操作性和正确性，以此来增加应对突发事件的响应能力。然而，这种办法无法完全检验应急预案的适用性和正确性，在实际应用当中也是不可行的。在应急预案体系缺 少完善的理论框架的情况下，我们很难去深入分析和定量地评价一个应急预案。研究预案的形式化描述，就是要分析预案中的内容，尽可能提取预案中重要的内容。一个好的预案形式化描述可以让预案编制规范化，一目了然，易于深入分析和评价预案。 国内外学者的研究主要有：使用基于事件的任务框架来描述应急响应过程中任务之间的依赖关系 6；研究应急预案的形式化建模 7；将描述逻辑 (description logic)应用于事故应急管理，应急预案的逻辑模型模型是基于应急知识的描述来建立 7；基于企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 41 工作流的应急过程建模 9；基于本体 理论进行本体建模，借助 UML本体模型图例来提出建模方法 10；依托传统的结构化文本方法，构建应急响应模式的框架，进而实现对应急预案的形式化描述11；基于特征向量的表示方式进行预案形式化描述 12；基于结构化的框架表示法来表现预案 13；为了解决应急预案的不易阅读和理解问题，有学者讨论使用多媒体信息、三维模型和动画描述应急预案，将应急响应过程表示为类似于工作流的图形描述。 下面介绍 本课题 在预案形式化描述研究方面涉及到的技术研究。 1. 应急预案的形式化建模 7 用基于形式化描述语言来描述应急管理体系的组 织结构及其动态特性。对应急预案的形式化建模分为四个步骤：事件状态识别、应急组织结构分析与描述、任务指派、应急组织动态特性描述。 事件状态识别：例如，突发公共事件有四个级别，即特别重大、重大、较大和一般。每个突发事件都有它的级别。 应急组织结构分析与描述：每个级别的突发事件都有其对应的应急处置组织机构。所以，在事件状态识别的基础上再来建立应急组织结构。对应急组织结构的分析与描述必须涉及到在预案中所有可能出现的部门。因为很可能某个部门会和一些部门联动行动。 任务指派：制定了应急组织结构后，对每一个部门都应该进企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 42 行 任务的指派。但是，问题在于，执行任务时，各个部门之间的职责并不是有很清晰的界定，也没有详细关于每一个任务和每一个职责的信息。 应急组织动态特性描述：有了应对各种级别突发事件的组织结构是不足以建立一个应急预案模型的。最关键的一部分是建立起应急组织动态特性描述的模型。这就必需识别应急组织要变动的所有情况。通常这些变动取决于不同的突发事件。 2. 将描述逻辑应用于事故应急管理，应急预案的逻辑模型用基于应急知识的描述来建立 8 所有的事件可以任意组合成一种突发事件的状态。例如，大水的状况可以由三个事件的状态组成，即大水 的水位、高水危险、地下道溢水。而这些状态又可下分为一些子状态。通过这些状态的描述，我们就可了解当时的突发事态。 3. 基于工作流的应急过程建模 9 利用工作流技术建立应急响应的过程模型。过程是指为了完成某个应急目标，而按某种顺序联结在一起的一系列应急活动。一个工作流包括一组活动及它们之间的连接关系，还包括过程的启动和终止条件，及对每个活动的详细描述。 响应过程模型包括应急系统结构模型、应急活动模型和响应过程模型。 应急系统结构模型：应急系统的整体响应一般可以分为监测预警、应急处置和后期处理三个功能。每个功能都可 以按照每个企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 43 子系统的结构细分至不可分的基本单元。例如，监测预警可以做如下细分：监测、预测和预警，按照各自结构可以继续细分，直至基本活动单元。结构模型可以帮助我们找到预案中所有的应急活动，在此基础上进一步建立应急活动模型。 应急活动模型：应急活动是整个响应过程的基本组成单元。 应急过程模型：在以上两个模型的基础上，可利用活动网络图建立结构模型、应急活动模型和应急任务的联系，完成整个应急过程模型。 4. 依托传统的结构化文本方法，构建应急响应模式的框架，进而实现对应急预案的形式化描述 11 从文本物理结构看，应急预案 文本符合层次化结构原则，由题目、标题、子标题、段落组成。从逻辑结构看，应急预案的主题也是按照层次结构化分的，题目包含众多主题，每个主题又包含众多子主题，最能表达应急预案文本最小主题的最小单元是段落。文本的主题层次和文本的物理层次存在着客观的对应关系。 在应急响应一般流程的基础上，归纳抽象出应急响应的层次结构，通过模式的表示方法抽象表示预案内部联系。首先，抽取预案中的实体集，包括主体集、客体集、任务集、方案集。然后再结合预案，进行关系获取，这主要包括关系的抽取、关系集的确定、提炼映射类型以及实体集映射。通过以 上环节完成对应急预案的形式化描述，具体表示如下： 首先，对预案内容进行筛选。应急预案主要包含 六 个方面的企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 44 内容，其中预案的适用范围、预案目标、预案原则等说明性材料大都不涉及应急响应的具体操作。首先筛除这些内容，保留组织结构、运行机制、应急保障三类实际执行方面的内容。 其次，提取实体集。主体集：在应急流程中完成各项工作的参与者。客体集：在应急流程中要进行的各项工作。任务集：主体为完成客体所要承担的工作。方案集：主体所采用的应对方案。 最后，建立实体集关系映射。映射集：主体、客体、任务、方案四者之间的联系。 5. 基于特 征向量的表示方式进行预案形式化描述 12 预案可看作由三部分组成：对问题整体情况的描述，即问题描述（也称为条件描述）；对问题的解和解的方法的描述，即解描述（也称结果描述）；对问题解决后的效果描述，即事故救援后的评估和总结。 预案的问题描述主要可以分为两个部分：预案主题属性和预案的特征属性。预案主题属性是指预案本身的一些基本信息，如预案的类型，名称，预案制定时间，预案制定单位等。预案的特征属性是指触发该预案的突发公共事件所具有的关键属性，如事故地点、受灾面积、受灾建筑物类型，事故爆发时间等。 预案的解描述主 要是指预案中对于突发事故救援方案的描述，如救援单位，具体实施方案等。 基于预案内容的组成，可使用四元组表达式的形式对预案进行描述，该四元组可归纳为：预案 =。可简化成一个向量表达式 (2-1)： B= (2-1) 其中 I是指预案的主题属性，也即预案本身的信息集合。那么根据实际情况， I 应该是一个有限非空集合； A 是表示预案的特征信息，为了预案检索、匹配有效，该 集合必须非空； M是指预案的救援方案的描述； S 是指对整个救援行动的评估和总结。 6. 基于结构化的框架表示法来表示预案 13 从预案知识的具体组成可知，预案的知识具有很强的结构性和层次性。用框架表示法能够很好表达结构化和层次性知识。 框架表示法是一种常用的结构化的知识表示方法。它的特点有：善于表达结构性的知识，能够把知识的内部结构关系及知识间的联系表示出来；具有自然性，体现了人们在观察事务时的思维活动和对事物从大到小的理解过程。 框架提供了一个结构，一种组织。在这个结构和组织中，新的知识可以用从过去的经验中得到的 概念来分析和解释。框架的一个重要特征是其继承性。为此，一个框架系统常被表示成一种树型结构，树的每个节点是一个框架结构，子节点与父节点之间用槽连接。因此，框架可以用来表示带有层次结构的知识。 从以上可看出框架表示法正好可以满足预案知识表达的要求。 框架通常由描述事物的各个方面的槽组成，每个槽可以拥有企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 46 若干个侧面，而每个侧面可以拥有若干个值。一个框架的基本结构如图 2-1： 图 2-1 框架基本组织结构 对于大多数问题，不能简单的用一个框架表示出来，必须同时使用许多框架，组成一个框架系统。在框架系统中，一个框架结 构可以是另一个框架的槽值，并且同一个框架结构可以作为几个不同的框架的槽值。 3.3.1.2. 利用工作流技术建立应急响应的过程 模型 过程是指为了完成某个应急目标，而按某种顺序联结在一起的一系列应急活动。一个工作流包括一组活动及它们之间的连接关系，还包括过程的启动和终止条件，及对每个活动的详细描述。 响应过程模型包括应急系统结构模型、应急活动模型和响应过程模型。 应急系统结构模型：应急系统的整体响应一般可以分为监测企业级应急三维情景仿真与模拟演练工平台的研究及示范性应用 47 预警、应急处置和后期处理三个功能。每