技术交底书-应急演练图形化设计平台

1、 电学类专利申请信息表申请人国家电网公司，国网山西省电力公司阳泉供电公司发明人国家电网公司，国网山西省电力公司阳泉供电公司 申请人地址山西省阳泉市德胜东街10号邮编045000联系人李华星联系电商注册号或个人身份证号140300106004682专利类型发明 实用新型 外观（参见注1）专利名称电网应急演练方案图形化设计平台1、专利领域写明发明所属的技术领域本发明属于电网应急技术领域，具体的说就是一种电网应急演练方案图形化设计平台。2、背景技术写明与发明相关的时间上最近的现有技术，以及现有技术存在的缺陷与问题电力系统是人类所建立的最复杂的工业系统之一。近年来，虽然电网事

2、故发生的频率在下降，但后果却日益严重。电力与我国国家安全、经济发展以及人民生活的关系越来越密切。所以电力系统发生的大面积停电事故，对公共安全、国民经济和日常生活都会造成非常严重的影响。这引起了我国政府和各级电网公司的高度重视，相继颁布了处置大面积停电事件的相关规定。为了全面提高电力系统应急保障能力，各级电网公司均依据国务院及国网公司的要求制定了各项应急预案，并配套建设了相应的电力应急管理平台。应急演练是电力应急管理的重要环节，其不仅可以实现对应急指挥人员和处置人员进行培训，同时还可以对应急预案实现测试和验证，从而为应急体系建立人员智力保障和技能基础，同时促进应急体系的不断完善和持续提升。桌面推

3、演作为应急演练的重要手段，在电力应急管理工程中扮演着重要角色，起到了评估能力、检验预案、明确职责、锻炼队伍、宣传知识等重要作用。然而目前电网企业的桌面推演仍以传统的圆桌讨论式演习为主，以口头和书面形式呈现，在桌面推演以及应急预案、学习培训等方面仍然存在一些问题，具体表现为：1、桌面推演手段单一：传统桌面推演，由于主要采用基于脚本的问答方式，以圆桌讨论方式为主，缺乏其他有效的辅助手段，推演手段显得单一，演练深度受到影响。2、推演过程不够生动逼真：推演呈现方式主要以口头和书面形式为主，比较枯燥，不够生动逼真，对参演人员的积极性有所影响。3、应急预案细化程度不够：目前的电网应急预案体系较为完整，对应

4、急处置管理过程进行了规范和界定，但在精细化程度上还有待提高。4、缺乏专业的在线式桌面推演辅助系统：目前还缺乏能够支撑电网企业桌面推演全过程的在线式辅助推演系统，桌面推演的数字化和智能化水平不高。为解决上述问题，本发明所述的一种电网应急演练及辅助推演系统，能够实现电网应急在线式桌面推演、应急预案细化完善、应急方案制作管理及应急演练评估全过程为一体的辅助支持平台，强化一线作业人员应急处置能力，提升电网企业的应急处置管理水平。3、发明的目的（解决了什么问题）最好针对上面背景技术中描述的问题与缺陷，说明本发明的目的本发明的目的是构建一套电网应急演练及辅助推演系统，通过该系统的搭建，为电力企业的应急桌面

5、推演、预案管理、演练评估工作提供一整套解决方案，从应急管理实际应用层面为领导和管理人员提供强有力的辅助手段。本发明的目的如下：1）将传统基于文本的纸质预案经过数字化抽象，结合事故后果模拟分析、GIS地图、应急资源管理技术，解决传统纸质预案的存储、管理、升级和使用不便等问题。2）从整体上对数字化桌面推演计划管控，对数字化演练方案进行图形化设计和管理，为电力企业应急培训与学习提供便利。3）通过该系统实现将传统应急桌面推演数字化与在线化，从而缓解传统桌面推演过程中存在的组织协调困难、演练内容单一、支撑信息有限、缺乏可视化手段、难以分布式开展等问题，从而实现在线式、分布式的数字化桌面推演。4）通过对应

6、急演练过程和结果进行评估和分析，查找应急演练预案和过程的不足，起到完善应急演练预案，磨合电网应急机制，锻炼参演队伍的作用。4、发明的技术方法（实现手段）系统、装置或者电路的发明要写明该发明都有哪些部分组成，以及各部分之间的连接关系或者位置关系方法的发明要写明实现该方法所使用的步骤。1、本发明要解决的技术问题是：构建一套集电网应急在线式桌面推演、应急预案细化管理、应急演练方案图形化设计于一体的应急演练方案图形化设计平台，为电力企业的应急预案管理、应急演练方案管理、应急桌面推演以及应急评估工作提供一整套解决方案，从应急管理实际应用层面为电力企业管理人员提供强有力的辅助手段。2、本发明的技术方案是：

7、本发明所提供的一种电网应急演练方案图形化设计平台，通过对应急预案及应急知识的数字化综合管理，从整体上对数字化桌面推演计划管控，对数字化桌面推演过程提供支撑，围绕推演控制、推演评估、多角色协同推演操等核心功能，附以外围支撑功能开展建设工作，通过该系统的建设，实现在线式、分布式的电网应急演练及辅助推演。3、具体来说，该发明按照下述具体步骤：电网应急演练及辅助推演系统由应急预案及知识管理模块、数字化演练方案管理模块、在线式数字化桌面推演模块、电网应急演练事后评估模块四部分组成。、应急预案及知识管理模块：该模块将传统基于文本的纸质预案以及相关规范、标准、导则等经过数字化抽象，进行规范化和数字化综合管控

8、，解决传统纸质预案的存储、管理、升级和使用不便等问题；同时能够根据应急桌面推演结果对应急预案进行梳理，并进行完善和细化，是电力企业检验预案、完善预案、升级预案的有力工具。数字化应急预案及知识管理模块包括数字化知识仓库管理、应急预案管理、预案模板管理、评审管理和配置管理五部分。）数字化知识仓库管理：对系统所用到的各类数据、材料和知识进行高度统一的数字化管理。数字化知识仓库具体包括基础数据库、空间数据库、事件库、预案库、案例库、模型库、知识库和文档库。数字化知识仓库为电网应急演练提供了基础的数据支撑和理论依据。）应急预案管理：将基于文本的纸质预案经过数字化抽象，结合事故后果模拟分析、GIS地图、应

9、急资源管理，解决传统纸质预案的存储、管理、升级和使用不便等问题。根据文字应急预案提取信息要素，包括预案四阶段的任务（预防、准备、响应、恢复）以及每项任务配备的资源，然后组成应急演练基本信息单元，快速制定多种应急救援演练方案，动态加载数据生成指挥体系和任务列表。）预案模板管理：针对各类应急演练预案建立相应的应急演练模板，实现对应急演练的标准化管理。可进行模板的添加、修改、删除操作。）评审管理：组织应急专家及预案涉及到的相关角色对预案进行评审，提出需要修改和完善的项目和内容，对应急预案进行修改，提高预案的有效性、实用性和可操作性。）配置管理：为应急演练过程中的人员、场景、脚本、评估等各类信息设置提

10、供基础性管理，具体涵盖应急演练的基本信息设置、演练人员设置、演练场景设置、演练脚本设置、演练评估设置的内容。、数字化演练方案管理模块：从整体上对数字化桌面推演计划管控，对数字化桌面推演过程提供支撑，为电力企业应急培训与学习提供便利。数字化演练方案管理模块由演练计划管理、演练方案图形化设计及管理两部分组成。）演练计划管理：根据电网企业实际应急情况，制定电网应急演练计划，主要内容包括：a）确定演练目的，明确举办应急演练的原因、演练要解决的问题和期望达到的效果等。b） 分析演练需求，在对事先设定事件的风险及应急预案进行认真分析的基础上，确定需调整的演练人员、需锻炼的技能、需检验的设备、需完善的应急处

11、置流程和需进一步明确的职责等。c)确定演练范围，根据演练需求、经费、资源和时间等条件的限制，确定演练事件类型、等级、地域、参演机构及人数、演练方式等。演练需求和演练范围往往互为影响。d)安排演练准备与实施的日程计划，包括各种演练文件编写与审定的期限、物资器材准备的期限、演练实施的日期等。e)编制演练经费预算，明确演练经费筹措渠道。）演练方案图形化设计及管理：演练方案是演练策划人员依据预案和假设的事故场景编制的“演习剧本”，目的是为了检验和锻炼提高应急人员应对电网应急安全事故的现场处置能力，并通过潜在的事故场景模拟事故在发生或发展阶段出现的景象，以贴近实战的方式对电网应急安全事故预案进行演练。针

12、对用户的应急演练需求，对不同的应急演练需求匹配相应的应急演练方案模板，用户可通过对演练目的、演练范围、演练地点与场所、参加演练人员、事故情景与演练情景等要素进行管理，形成演练方案。a)应急演练方案图形化设计模块拟包含以下业务功能：应急演练方案展现：可以展现应急预案信息，包含演练组织结构、应急资源与应急过程等信息。全文检索:在输入框中输入检索的关键词,系统将包含关键词的文档展现,用户可以根据需要选择查看或下载。演练方案导入生成:能够将满足标准模板的XML演练方案文件导入到系统中，自动生成数字化应急演练方案。演练方案录入生成:提供应急演练方案手动录入生成功能，用户通过可视化人机交互界面录入应急演练

13、方案的基本信息，能够生成数字化应急演练方案。应急演练方案删除:可以根据需要将库中的应急演练方案删除。应急演练方案修改:可以修改库中的应急演练方案信息。应急演练方案模板管理:实现对应急演练方案模板进行添加、修改、删除和查询等管理功能。图形化应急演练方案编辑：依据Petri网理论构建图形化应急演练方案编辑功能，实现在可视化界面上的应急演练编辑与生成。图形化应急演练方案分析：具备多参数的应急演练方案分析功能，并以饼状图、柱状图、曲线趋势图等方式进行图形化展示。b)演练方案图形化方法：根据实际演练的具体内容，梳理出各个应急演练所包括的演练对象、场景、目标；然后，对于不同的对象、场景和目标，基于其相应二

14、维地理信息、人员实际操练拍摄的影像信息，采用数字化处理技术、三维仿真及虚拟现实技术相结合进行建模，分别形成应急演练所有要素的数字模型库，包括场景模型库，抢险设备设施模型库，演练人员角色模型库，演练进程控制库，演练人员对话脚本库，天气及灾害模型库，电力系统模型库(杆塔，导线，电缆，变压器，变电站，调度，监控)。、在线式数字化桌面推演模块：围绕多角色协同推演操作核心功能，附以外围支撑功能，实现应急桌面推演数字化、在线化。通过该模块，驱动整个态势推演系统按照演练方案所设计的剧情进行推演。通过加载演练方案，对演练方案进行解析，由推演引擎按照演练方案设计的剧情进行剧情调度、推演控制、数据统计，执行电网应

15、急桌面推演。在线式数字化桌面推演模块由多角色多任务协同推演、应急演练场景可视化展示、电网资源与环境信息展示、应急演练态势标绘与信息、全方位演练参考与提示、应急进度展示与导航、应急演练观摩管理七部分组成。1）多角色多任务协同推演：将应急演练过程中包括参演人员、控制人员、观摩人员等所有主体全部作为智能体，建立基于多智能体的互动演练机制和信息交互机制。当应急演练开始后，各类参演人员入场并根据演练任务要求开始响应与执行相关操作。在演练进行的不同阶段，系统能够模拟事故发展和应急响应行动的场景，并向参加模拟演练的人员进行展示。系统根据不同的演练阶段和演练角色，将用户展示事故发展和应急响应行动的场景。在应急

16、演练过程中，各类应急演练角色之间能够相互影响和交互，每个应急演练角色可以对其他角色所带来的影响进行响应或忽略。通过信息交互机制能够使应急演练过程中多智能体进行信息的交互，并建立良好的信息调度机制，保证应急演练过程中的信息交互畅通。2）应急演练场景可视化展示：以电网GIS平台为基础，综合运用二维GIS展示技术、三维呈现技术、数字建模技术、全景展现技术可视化展示技术，对所关注的典型电网灾害事件场景进行可视化展示和交互，实现对场景中的可交互对象、灾害场景、电网设施环境、周边环境进行沉浸式直观模拟与展示。当演练开始后，根据应急演练阶段不同和响应的动作不同，系统将展示相应演练场景以及响应信息。不同的演练

17、角色可根据需要，选择场景展示的形式、范围、位置和视角等，以利于充分了解事故和应急形势，采取正确的响应行动。3）电网资源与环境信息展示：充分集成与应急演练相关的各类信息资源，涵盖地理信息数据、生产管理系统数据、气象环境数据。以电网统一GIS平台为基础展现平台，为用户提供电网资源与环境信息的定位、检索、分布分析、详细信息查询功能，为电网应急演练提供基础信息展示支持。4）应急演练态势标绘与信息：基于可视化展示技术以电网GIS平台为基础建立应急演练态势描绘机制，在GIS上直观展示应急演练过程中的发展态势。应急演练态势包含应急演练队伍、车辆、救援路线信息和自然灾害或事故蔓延态势。5）全方位演练参考与提示

18、：基于知识库、预案库、案例库建立全方位演练参考与提示机制，根据应急演练进度对参演人员进行相应的操作提示，同时可以通过以往的应急案例作为参考，使参演人员熟悉应急演练过程，从而达到知识培训、熟悉预案和锻炼队伍的目的。6）应急进度展示与导航：提供应急进度展示与导航功能，方便应急指挥管理人员随时对应急演练流程与应急演练进度进行查看和分析，同时通过导航功能为应急演练人员在多个三维场景中切换或多任务切换提供人性化支持。7）应急演练观摩管理：针对应急演练观摩人员建立应急演练观摩管理机制，使观摩管理人员能够对应急演练过程和场景进行同步、直观查看和评估，为应急演练的评估、分析和汇报提供良好支持。、应急演练事后评

19、估分析模块：进行评估指标体系制定、评估打分、演练总结等。系统提供通用的演练评估指标体系及评估指标参考权重，演练评估人员可根据演练的目标、范围等具体情况，选择相关的评估指标，调整参考权重，形成该次演练适用的评估指标体系。针对每一次应急演练过程和结果进行评估和分析，查找应急演练过程中或应急演练的不足，完善应急演练预案，磨合电网应急机制，锻炼参演队伍。应急演练后评估分析涵盖系统的事后评估、专家分析、过程回放与演练归档功能。事后评估：根据制定的评估体系，评估指标和权重，对应急演练过程中各环节及各角色进行打分评估，可分为自动评估和手动评估两种方式。专家分析：对应急演练过程中存在的问题进行分析，查找应急演

20、练过程中的不足，查找问题产生原因，评估问题造成的不良后果，并给出专家解决意见。过程回放：记录每次应急演练全过程，可进行应急演练过程回放，用于事后分析。演练归档：对应急演练记录，演练事后评估，专家分析等内容按照时间和范围进行归档。用于查询和浏览。5、发明的效果写明该发明所产生的有益效果本发明通过对电网应急演练方案图形化设计平台的搭建，实现面向电网应急在线式桌面推演、应急预案细化完善、应急方案制作管理以及应急演练评估一体化平台。该平台将传统基于文本的纸质预案经过数字化抽象，解决传统纸质预案的存储、管理、升级和使用不便等问题；系统通过数字化数字化演练方案管理，从整体上对数字化桌面推演计划进行管控，对

21、数字化桌面推演过程提供支撑，为电力企业制定详实有效演练计划、演练方案；系统通过多角色协同推演核心功能，附以外围支撑功能开展建设工作，实现传统应急桌面推演数字化和在线化，从而缓解传统桌面推演过程中存在的组织协调困难、演练内容单一、支撑信息有限、缺乏可视化手段、难以分布式开展等问题。通过该平台的应用，逐步细化、完善、验证应急演练预案，锻炼应急队伍执行水平，并在不断的演练过程中逐步完善提升电网企业的应急处置管理水平。6、具体实施方式针对上面4中的技术方案，以具体的系统、装置或者电路为实例，写明发明实现的过程。本发明的具体实施方法见上述“发明的技术方法”内容，具体实施和实现过程按照此方法操作即可。下面

22、列举实例，旨在说明本发明的实施效果，并非限定本发明。以某省电力公司电网为例，采用本发明所述系统，实现电网应急演练及辅助推演，具体构建方法如下：实例：1、如图1所示，所述的电网应急演练方案图形化设计平台由应急预案及知识管理模块、演练方案制作与控制模块、数字化演练方案管理模块、电网应急演练事后评估模块四部分组成。2、应急预案及知识管理模块：该模块将传统基于文本的纸质预案以及相关规范、标准、导则等经过数字化抽象，进行规范化和数字化综合管控，解决传统纸质预案的存储、管理、升级和使用不便等问题；同时能够根据应急桌面推演结果对应急预案进行梳理，并进行完善和细化，是电力企业检验预案、完善预案、升级预案的有力

23、工具。3、如图1所示，应急预案及知识管理模块包括数字化知识仓库管理、应急预案管理、预案模板管理、评审管理和配置管理五部分。应急预案数字化方法及步骤：Step1:应急预案结构化分析：针对电网典型应急演练场景，从三个方面来描述应急演练方案, 即对组织结构的描述、对应急资源的描述和对应急过程的描述。应急演练方案模型是由这三方面的描述信息所构成, 一个应急响应过程是这三个方面的若干实体所构成, 应急过程作为框架将这些实体关联起来, 从而完成一次突发事件的应急响应。Step2:组织结构数字化表示方法：组织结构数字化表示就是用一种形式化方法, 描述应急预案中定义的应急组织体系, 主要通过建立E-R模型描述

24、其中的各种实体以及实体之间的关系。组织结构实体应包含应急组织、部门、分组、小组、角色、能力、应急人员等。各个实体间存在组成关系、管理关系、替代关系、充当关系、拥有关系等。项目研究通过识别各类组织结构及其相应关系，建立基于E-R关系的演练方案组织结构数字化表示方法。Step3:应急资源数字化表示方法：应急资源数字化表示是对应急响应过程中所使用各种类型资源的描述。应急资源有各种类型, 应对不同类型的突发事件的应急资源也不同。对应急资源数字化表示主要包括: 对应急预案中使用的应急资源分类, 如人力资源、应急设备、救援物资、生活物资, 每个类型还可以进一步分为子类型。 针对每种类型的应急资源, 描述其

25、属性信息。 按照应急资源类型, 分别建立应急资源数据库。Step4:应急过程数字化表示方法:应急过程数字化表示主要是对应急响应过程中任务以及任务之间约束关系的描述,项目拟使用E-R模型进行数字化表示。如图所示，应急过程的实体集应包含应急过程、任务、原子任务、子过程等，应急过程关系集包含组成关系、先序关系、继承关系、使用关系、执行关系等。根据组织结构描述中角色与应急人员之间的充当关系, 动态地将应急人员映射到任务中。对应急过程的描述主要步骤: 从应急预案中识别出应急过程中的各项任务。 对每个任务, 描述其属性信息。 按照上述应急过程的关系定义, 描述任务之间的约束关系。、数字化推演方案管理模块：

26、从整体上对数字化桌面推演计划管控，对数字化桌面推演过程提供支撑，为电力企业应急培训与学习提供便利。如图1所示，数字化桌面推演制作与控制模块由演练计划管理、演练方案图形化设计组成。）演练计划管理：根据电网企业实际应急情况，制定电网应急演练计划，主要内容包括：确定演练目的、分析演练需求、确定演练范围、安排演练准备与实施的日程计划、编制演练经费预算。）演练方案图形化设计及管理：针对用户的应急演练需求，对不同的应急演练需求匹配相应的应急演练方案模板，用户可通过对演练目的、演练范围、演练地点与场所、参加演练人员、事故情景与演练情景等要素进行管理，形成演练方案。该模块包含以下业务功能：应急演练方案展现、全

27、文检索、演练方案导入生成、演练方案录入生成、应急演练方案删除、应急演练方案修改、应急演练方案模板管理、图形化应急演练方案编辑、图形化应急演练方案分析。演练方案图形化方法：根据实际演练的具体内容，梳理出各个应急演练所包括的演练对象、场景、目标；然后，对于不同的对象、场景和目标，基于其相应二维地理信息、人员实际操练拍摄的影像信息，采用数字化处理技术、三维仿真及虚拟现实技术相结合进行建模，分别形成应急演练所有要素的数字模型库，包括场景模型库，抢险设备设施模型库，演练人员角色模型库，演练进程控制库，演练人员对话脚本库，天气及灾害模型库，电力系统模型库(杆塔，导线，电缆，变压器，变电站，调度，监控)。对

28、于每一演练预案的数字化信息进行提取及建模，具体包括如下策略及步骤：对应急演练场景中的建筑、景观、电力设备进行三维建模，形成相应的场景库；梳理出演练中所包括的不同人员角色，如抢险人员、指挥人员，以及后勤人员等，采用三维建模技术分别建立相应人员模型，而形成人员角色库；在演练中所用到的设备，如电力应急抢修车，急救车，消防设备及消防车，以及相关的设备等，采用三维建模技术分别建立相应模型而形成应急设备库；对于台风、地震、山洪等自然灾害，采取相应专业模型去估算其具体影响等级及范围，并采用虚拟现实技术建立其模型而形成自然灾害库；对于一些专业场景，如调度、变电、输电、配电等场景需要研究采用原有专业仿真子系统中

29、模型和仿真场景的基础；对于演练预案中所涉及到的角色之间的对话及互动，经过梳理和规范，形成演练内容事件信息库；对于演练预案中的人员之间、人员与场景之间的互动、场景中各个设备之间的关系经过梳理，形成演练进程控制事件库。6、在线式数字化桌面推演模块：围绕多角色协同推演操作核心功能，附以外围支撑功能，实现应急桌面推演数字化、在线化。通过该模块，驱动整个态势推演系统按照演练方案所设计的剧情进行推演。通过加载演练方案，对演练方案进行解析，由推演引擎按照演练方案设计的剧情进行剧情调度、推演控制、数据统计，执行电网应急桌面推演。 如图1所示，在线式数字化桌面推演模块由多角色多任务协同推演、应急演练场景可视化展示、电网资源与环境信息展示、应急演练态势标绘与信息、全方位演练参考与提示、应急进度展示与导航、应急演练观摩管理七部分