摘  要:地铁工程建设应急管理信息系统是面向地铁工程施工建设阶段应急管理全过程、多层次、跨部门、跨专业的应急管理信息平台，在调研地铁工程建设应急管理者需求的基础上，提出了应急管理信息系统设计目标，分析了由基础信息数据、地理信息数据和知识库数据组成的应急信息数据及信息数据的获取与更新机制，设计了地铁工程建设阶段应急管理处置流程，建立了采用多层方案的系统平台总体体系架构，并全面阐述了由基础信息管理、典型事故模拟管理、响应指挥管理、辅助决策支持管理和信息通讯管理组成的应急管理信息系统 5大功能结构，有助于指导地铁工程建设管理者对地铁工程建设应急管理信息系统的设计与实施。

关键词:地铁施工; 应急管理; 信息系统

 

      由于地铁施工的地域及工艺特殊性、影响因素的复杂性等致使重大安全事故屡有发生，而在建设应急管理过程中，建设管理者承担应急通讯、分析、决策、指挥、处置和救援的任务，需要利用先进的信息技术建立应急管理信息系统，提高地铁工程建设管理者的应急管理能力。谢旭阳等研究了应急管理信息系统的应急信息来源、系统架构及功能组成^［1］; 秦勇等研究了轨道交通运营阶段应急管理系统体系框架、组织结构、通信机制、功能设置和工作流程等^［2，3］; 廖光煊等将 GIS 技术应用于城市重大事故应急救援，研究了城市重大事故应急辅助决策支持系统的设计方法^［4］，但未涉及到地铁工程施工建设阶段的应急管理系统总体框架和主要功能。本文针对地铁工程施工建设阶段应急管理，综合利用 GIS 技术、XML、数据库技术、视频监控技术等先进技术构建地铁工程建设应急管理信息平台。

      地铁工程建设应急管理系统主要设计目标如下。

      ( 1) 整合地铁建设应急管理信息的平台。面向地铁工程建设安全应急管理全过程，整合应急管理信息，构建地铁工程建设安全应急管理各参与方的信息共享平台。

      ( 2) 实现地铁工程建设安全应急迅速响应。通过视频、网络、电话等多通道多方式实时采集和迅速响应应急信息，缩短信息传递时间，提高信息传递的时效性。

      ( 3) 增强地铁工程建设应急决策水平，通过GIS 等技术提供应急管理辅助决策分析，并提供专家决策支持接口，紧跟应急决策需求变化，动态科学决策。

      ( 4) 实现应急管理中的知识管理，将地铁工程知识、历史数据和经验汇总，并集中存储、挖掘、整理、标准化、传递、共享、沉淀及创新，实现对应急管理知识的跨组织共享和高效的知识管理。

 

      系统信息主要由面向地铁工程建设应急管理的基础信息、地理信息和知识库信息三部分组成。

      ( 1) 基础信息数据。地铁工程应急管理预防准备阶段、监测预警阶段、应急响应阶段和应急恢复评估阶段各主要业务流程工作过程中需要利用的或产生的相关数据和信息。主要有风险源管理信息、应急资源管理信息、应急预案管理信息、监测预警信息、应急响应信息、应急绩效评价信息及其他信息数据。

      ( 2) 地理信息数据。地理信息数据包括空间数据和属性数据( 表 1) ，空间数据描述地铁工程建设应  急管理涉及的地理实体的坐标、位置和空间形状，属性数据描述地理实体质量和数量特征^［5］。其中空间数据包括基础数据和专题数据，基础空间数据是显示和空间查询分析的基础，属性数据可以分为动态数据和静态数据，动态数据更新、修改和维护较频繁，如监测值、实际降深，静态数据录入后变化较少，如周边建筑物信息等。

      ( 3) 知识库数据。知识库数据为地铁应急管理各参与方提供知识共享和智力支持，根据知识种类将知识库分为事实知识库、规则知识库和规律知识库^［6］。事实性知识是指对已经发生应急管理的事实属性或状态的客观描述，按照事故类型来划分，包括事故案例、事故成因和事故措施等。规律性知识是指地铁工程建设应急管理领域的理论知识和经验知识等，如施工工艺、标准规范、规章制度和法律基础等，规则性知识是指应急管理业务过程中的行动、动作相联系的因果关系知识，主要是业务流程中需要用到的分析模型和分析方法规则。知识库采用文本、多媒体、三维动画模拟等多方式表达，使地铁各参与方更高效快捷地获取相关知识。

      系统信息数据的获取主要依赖于系统的组织体系，本系统组织体系分为应急救援决策指挥管理中心和应急管理支持中心。应急救援决策指挥管理中心主要由应急决策层、应急指挥层、应急处置层和应急辅助决策层四部分组成。应急管理支持中心是在应急管理过程中，为应急决策指挥管理中心提供支持保障的机构，其主要任务和工作有应急预案管理、应急资源管理、监测预警管理、事故调查评估管理、信息管理和行政管理。

      系统应急信息是地铁工程建设应急管理的基础，系统信息数据的获取、整理和更新需要地铁工程建设应急管理中不同类别、不同层次的各方按照共同约定的流程，在主体协同、信息协同和流程协同的基础上分工协作。主要包括风险源信息数据、应急预案管理信息数据、应急资源管理信息数据、应急监测预警信息数据和应急管理绩效数据的获取与更新机制，如图 1 ～5。

      应急管理处置流程主要包括事故接报、赶赴现场、现场踏勘、现场会议、确定应急抢险方案、指挥抢险和后期处置。

      地铁施工项目管理部接到事故报告后，应对事故进行初步判断，如发生或有可能发生三级及以下事故的，立即上报地铁公司相关负责人; 事故进展情况及时汇报并由办公室对外统一报告。

      公司负责人接到发生或有可能发生三级事故报告后立即赶赴现场，了解事故情况，研究决定是否启动预案。若需启动预案，则由相关部门负责通知专家、抢险及应急救援联动单位进场。

      组织有关人员踏勘现场，向上级领导汇报事故简要情况，必要时通过市应急联动中心( 110) ，协调其他单位参加救援。

      指示公司相关职能部门落实指挥部现场办公场所，通知事故单位、技术专家组、救援单位、应急联动单位( 公安、武警、卫生、人防等) 以及地方政府等单位领导参加现场会议。

      听取事故单位简要汇报事故，听取技术专家组和救援单位抢险方案设想，并做出决策确定应急抢险方案。

      现场应急指挥小组指挥抢险，必要时通过市应急联动中心( 110) 、市领导等协调其他力量支援抢险，指挥部办公室草拟事故快报、新闻统发稿等，协助新闻办公室统一对外发布事故信息。

      根据相关法规组成事故调查组，开展事故调查及查处工作，安排组织测算抢险直接费用，报送事故调查组，计入事故直接经济损失。

 

      从总体角度自下而上，系统平台体系架构采用多层方案，包括数据层、数据访问层、应用逻辑层、表现逻辑层和表现层。整个系统在操作系统、无线通讯网络、视频监控、视频会议、GIS 系统、OA 系统等技术支撑下和国家法律法规、部门规章制度及组织运行机制等保障下，基于统一的技术标准规范，实现多层次、跨部门应急信息系统互联及授权与访问控制，面向应急指挥决策中心和应急支持中心等提供应急信息发布、管理和决策支持等服务^［7］。

      客户端 Web 浏览器中通过 HTML( 页面内容) 和 XML( 数据内容) 从 Web 服务器下载内容实现。表现逻辑层中的 Web 服务器平台采用Apache + Tomcat + JDK，客户端请求静态页面，Apache服务器负责响应请求，客户端请求动态页面，Tomcat 服务器负责响应请求，JDK 负责连接数据库驱动。应用逻辑程序设计语言为专门设计用于因特网和面向对象编程标准的 Java，采用Spring 和 Struts 开源框架，使用基本 JavaBean 代替 EJB。地理信息系统服务器采用 Geoserver，实现空间地理信息在用户间的迅速共享。数据库选择对象-关系型数据库 PostgreSQL 及其内嵌的PostGIS 模块作为整个系统数据存储和处理，通过JDBC / JNDI 实现与应用服务器连接^［8，9］，平台体系架构如图 6。

      地铁工程建设应急管理系统主要功能模块分成 5 部分: 基础信息管理、典型事故模拟管理、响应指挥管理、辅助决策支持管理和信息通讯管理。

      基础信息是在地铁工程建设应急管理过程中，包括安全状态下和应急状态下日常管理中所需要利用到的基础信息和资源，是应急管理的基础。基础信息管理主要包括应急预案信息( 应急预案编制、评审和培训演练信息) 、风险源管理信息( 风险源识别清单、重大风险源清单、重大风险源跟踪报告) 、应急资源信息( 应急资源分布储备汇总、应急资源巡查报告) 、监测预警信息( 监测方案、监测数据、预警信息) 、勘察设计信息( 水文地质资料、施工设计图纸) 、施工组织信息( 施工组织设计、施工进度计划、施工进度形象) 、知识库( 规律知识信息、规则知识信息、事故案例知识) 等。基础信息管理可以实现数据添加、删除、修改和维护等功能。

      该模块提供各种典型事故现场动画三维模拟仿真，进行典型事故桌面模拟演练培训。典型事故主要有基坑坍塌、基坑突涌、地面塌陷、坑底隆起、地下管线断裂、隧道坍塌、隧道突泥涌水、火灾、触电、有毒有害气体、机械伤害、高空坠落等事故。主要内容包括事故成因、事故措施、指挥调度、应急力量联动、现场救援及事故影响及后果预测等。系统根据演练培训的情况进行综合评估，将演练培训计划及演练培训完成情况编制成报表存储上报，并根据演练培训效果动态修改调整应急预案。

      该模块主要功能是满足应急救援过程中迅速响应、统一联动和跟踪抢险的需要，集成了突发事件接警、应急响应、应急预案应用、应急资源调度、应急力量联动、联动指挥和事故恢复评估等信息，并通过通信信息平台的电话、邮箱、短信和视频等通信方式决策指挥中心进行统一调度、全局指挥。

      辅助决策支持模块包括计算机辅助决策和专家辅助决策，是综合利用系统基础信息数据、地理信息数据和知识库数据，对事故成因、动态发展、事故后果、事故评估等进行分析和预测，为应急决策指挥中心提供指挥调度方案的决策依据。主要包括地铁事故点定位、应急专家搜索、应急资源分布、事故影响区域分析、事故后果模拟、交通警戒区域分析、人员疏散分析、最佳救援路线分析和专题地图输出等^［10］。

      信息通讯模块是保障应急管理各项工作迅速有效开展的基础，主要包括远程音频平台、远程视频平台、短信平台和邮件平台。通过在地铁施工现场施工关键部位安装远程监控系统，应急决策指挥中心安装多通道大屏幕视频系统，实现常态和应急状态下对关键部位的远程实时监控管理;通过短信和邮件平台在日常管理和应急管理中将应急管理信息，如预警信息、响应信息和调度信息等迅速及时发送到指定人员，保障信息通讯快速和畅通。