鐵路客運(yùn)站應(yīng)急指揮系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

周 棟，呂曉軍，王小書，陳瑞鳳

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081）

客運(yùn)站應(yīng)急事件種類繁多，主要有大面積晚點(diǎn)、大客流應(yīng)急疏散、火災(zāi)、爆炸及暴恐事件。面對(duì)突發(fā)事件及時(shí)有效地對(duì)事態(tài)發(fā)展進(jìn)行控制、處理成為保障鐵路安全運(yùn)行的重中之重[1-4]。因此，應(yīng)急指揮一體化尤為重要：建立應(yīng)急指揮信息綜合系統(tǒng)是必要手段；在線監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)預(yù)警是做好應(yīng)急管理的前提；進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急資源的電子化是應(yīng)急指揮的基礎(chǔ)；應(yīng)急處置自動(dòng)化和輔助決策是應(yīng)急自動(dòng)化的主要體現(xiàn)；協(xié)調(diào)指揮是提高各部門、各專業(yè)聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)[5-9]。

中國(guó)鐵路總公司（簡(jiǎn)稱：總公司）組織建設(shè)了鐵路應(yīng)急平臺(tái)，主要為總公司/鐵路局集團(tuán)公司（簡(jiǎn)稱：鐵路局）應(yīng)急管理、應(yīng)急指揮人員和相關(guān)業(yè)務(wù)部門服務(wù)，是鐵路應(yīng)急事件管理的主體，具有應(yīng)急事件事前、事中及事后處置的功能，分別負(fù)責(zé)總公司/鐵路局的應(yīng)急值守、資源管理、監(jiān)測(cè)預(yù)警、事發(fā)時(shí)的應(yīng)急處置及事后的總結(jié)評(píng)估[3]。鐵路應(yīng)急平臺(tái)已實(shí)現(xiàn)在總公司和鐵路局的應(yīng)用，按照鐵路應(yīng)急平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)，包括站段級(jí)應(yīng)用的規(guī)劃，但目前尚未實(shí)施。

客運(yùn)站是為旅客提供服務(wù)的重要場(chǎng)所，客運(yùn)站應(yīng)急指揮平臺(tái)是站段級(jí)應(yīng)急平臺(tái)建設(shè)的重點(diǎn)，為保障旅客安全出行，形成完善的客運(yùn)站應(yīng)急平臺(tái)迫在眉睫。客運(yùn)站應(yīng)急指揮平臺(tái)應(yīng)首先做好整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，遵循IT信息規(guī)劃理論，本文按照信息化總體架構(gòu)（EA）方法論，設(shè)計(jì)了業(yè)務(wù)體系架構(gòu)、平臺(tái)邏輯架構(gòu)、整體數(shù)據(jù)架構(gòu)、系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)、業(yè)務(wù)應(yīng)用架構(gòu)，為客運(yùn)站應(yīng)急指揮平臺(tái)的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。

1 總體架構(gòu)

1.1 業(yè)務(wù)體系架構(gòu)

客運(yùn)站一體化應(yīng)急指揮體系架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 一體化應(yīng)急指揮體系

客運(yùn)站一體化應(yīng)急指揮體系覆蓋突發(fā)事件的事前、事中、事后全過程管理，包含組織管理體系、應(yīng)急通信體系、監(jiān)控預(yù)警體系和應(yīng)急指揮體系。

組織管理體系和應(yīng)急通信體系用于事前監(jiān)測(cè)、事中處置和事后恢復(fù)過程中人員的組織調(diào)度、信息決策的上傳下達(dá)以及安全高效的通信需求。監(jiān)控預(yù)警體系和應(yīng)急指揮體系在組織管理體系與應(yīng)急通信體系的支撐下，形成應(yīng)急預(yù)警、應(yīng)急處置和應(yīng)急恢復(fù)的全過程管理。監(jiān)控預(yù)警體系覆蓋應(yīng)急預(yù)警全過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)車站環(huán)境信息的全面感知和智能監(jiān)控，并依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)應(yīng)急事件進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警。應(yīng)急指揮體系則貫穿于應(yīng)急處置和應(yīng)急恢復(fù)階段，進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案啟動(dòng)、資源調(diào)度、處置評(píng)估和資源恢復(fù)。

1.2 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

客運(yùn)站應(yīng)急指揮系統(tǒng)是由主動(dòng)感知、全面互聯(lián)、數(shù)據(jù)共享及業(yè)務(wù)應(yīng)用組成[10]。系統(tǒng)邏輯架構(gòu)，如圖2所示。

（1）主動(dòng)感知是通過物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線組網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)建立覆蓋全站的智能感知。

（2）全面互聯(lián)是物聯(lián)網(wǎng)與鐵路生產(chǎn)網(wǎng)融合，保障鐵路物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、可靠、高效傳輸，包括傳感網(wǎng)、接入網(wǎng)和承載網(wǎng)。

（3）數(shù)據(jù)共享主要包括組織體系、救援資源、應(yīng)急預(yù)案、地理信息、基礎(chǔ)信息、應(yīng)急信息、救援案例、應(yīng)急演練、統(tǒng)計(jì)分析、決策支持、知識(shí)管理、到發(fā)時(shí)刻、股道、檢票口、人員、視頻監(jiān)控、設(shè)備、客票等信息的統(tǒng)一接入。

（4）業(yè)務(wù)應(yīng)用包括安全監(jiān)控、車站狀態(tài)評(píng)價(jià)、應(yīng)急預(yù)案管理、應(yīng)急處置、應(yīng)急疏散、應(yīng)急恢復(fù)及評(píng)價(jià)。

圖2 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

1.3 整體數(shù)據(jù)架構(gòu)

整體數(shù)據(jù)架構(gòu)，如圖3所示。

圖3 整體數(shù)據(jù)架構(gòu)

數(shù)據(jù)架構(gòu)由基本信息、列車信息、監(jiān)測(cè)信息、應(yīng)急資源、可視化信息、應(yīng)急指揮調(diào)度、模型數(shù)據(jù)分析7 部分組成。

1.4 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)，如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)分為3部分，基礎(chǔ)設(shè)施部分提供硬件和系統(tǒng)軟件級(jí)的支持。系統(tǒng)框架部分提供軟件開發(fā)框架支持，業(yè)務(wù)應(yīng)用部分提供具體的軟件功能。

1.4.1 基礎(chǔ)設(shè)施

通過私有云技術(shù)在將底層的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行虛擬化并通過動(dòng)態(tài)負(fù)載技術(shù)按照實(shí)際計(jì)算需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及應(yīng)用程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控保證系統(tǒng)的可靠性[11]。

1.4.2 系統(tǒng)框架

軟件方面采用SOA架構(gòu)，從職責(zé)劃分上去考慮系統(tǒng)的業(yè)務(wù)分層，保持從上至下層間單向依賴，各層職責(zé)清晰，整體結(jié)構(gòu)分明，有利于開發(fā)的組織、修改、維護(hù)和復(fù)用。從通用性和專用性角度去考慮系統(tǒng)的模塊分離,保證系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。從功能及粒度上考慮系統(tǒng)的分區(qū)，保障系統(tǒng)的可配置性、可擴(kuò)展性、可迭代開發(fā)。采用面向組件的技術(shù)，封裝業(yè)務(wù)邏輯、解除組件間不合理依賴，保證分區(qū)后的模塊可以做到按需部署。合理對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的分區(qū)，保障系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)物理服務(wù)器的需求可以低成本線性擴(kuò)展。構(gòu)建基礎(chǔ)開發(fā)框架，打破業(yè)務(wù)模塊之間的直接依賴，使之依賴框架，降低各模塊自獨(dú)立變化帶來的相互之間影響。通過提供符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的Open API和開發(fā)環(huán)境支持，并在私有云基礎(chǔ)上提供應(yīng)用部署機(jī)制，在經(jīng)過系統(tǒng)授權(quán)后為路內(nèi)外第三方開發(fā)商提供旅客服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支持、開發(fā)支持和部署支持，使得第三方開發(fā)商提供新功能，滿足車站或鐵路局更個(gè)性的需求。

1.4.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用

業(yè)務(wù)應(yīng)用采用B/S與C/S混合架構(gòu)模型，設(shè)立應(yīng)急的日常值班終端，所需信息綜合展示大屏，及工作人員的手持終端、通信設(shè)備，應(yīng)急指揮場(chǎng)所內(nèi)會(huì)商設(shè)備，與各類應(yīng)急疏散指示。包括安全監(jiān)控、預(yù)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急值守、應(yīng)急資源、應(yīng)急預(yù)案、模擬演練、應(yīng)急疏散、應(yīng)急恢復(fù)、應(yīng)急評(píng)估等核心功能。

2 功能框架

在對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急處置過程中，本系統(tǒng)貫穿于整個(gè)流程，涉及事前、事中和事后3個(gè)階段。系統(tǒng)提供對(duì)各類應(yīng)急業(yè)務(wù)的日常管理以及針對(duì)突發(fā)事件的監(jiān)測(cè)監(jiān)控、預(yù)測(cè)預(yù)警、決策分析、指揮調(diào)度等功能。業(yè)務(wù)架構(gòu)圖，如圖5所示。

2.1 安全監(jiān)控及預(yù)測(cè)預(yù)警

通過對(duì)旅客異常行為識(shí)別，環(huán)境、設(shè)備監(jiān)測(cè)，晚點(diǎn)和客流信息統(tǒng)計(jì)，整合各類應(yīng)急資源、重大危險(xiǎn)源、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和重點(diǎn)防護(hù)目標(biāo)等的空間分布和運(yùn)行狀況信息，通過對(duì)事件現(xiàn)場(chǎng)信息分析事件周邊環(huán)境，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在專業(yè)預(yù)測(cè)預(yù)警的基礎(chǔ)上，對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行綜合分析，預(yù)測(cè)分析可能的次生、衍生事件及其后果，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件的早期預(yù)警、趨勢(shì)預(yù)測(cè)。

2.2 應(yīng)急值守

應(yīng)急值守實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件的信息收集、傳達(dá)、接警處警、記錄和上報(bào)工作；各級(jí)應(yīng)急管理處置部門通過本系統(tǒng)進(jìn)行突發(fā)事件信息的接報(bào)處理、跟蹤反饋等值守應(yīng)急業(yè)務(wù)管理，加強(qiáng)與上下級(jí)單位及有關(guān)部門突發(fā)事件信息交流與合作。

圖5 業(yè)務(wù)應(yīng)用架構(gòu)

2.3 應(yīng)急資源

維護(hù)管理各類應(yīng)急處置、緊急疏散、醫(yī)療救護(hù)等應(yīng)急資源數(shù)據(jù)，為處置行動(dòng)與輔助決策、應(yīng)急評(píng)估提供支持；系統(tǒng)提供對(duì)各類應(yīng)急資源查詢、統(tǒng)計(jì)、分析的功能，以便工作人員掌握日常應(yīng)急準(zhǔn)備的資源情況，并科學(xué)客觀地配置資源，優(yōu)化配置方案，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)與資源不足的情況。

2.4 應(yīng)急預(yù)案

實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)案的分類電子化管理。根據(jù)預(yù)案級(jí)別、突發(fā)事件類別分類維護(hù)應(yīng)急預(yù)案的功能，可按照預(yù)案結(jié)構(gòu)、預(yù)案中的處置流程對(duì)預(yù)案進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、屬性化、流程化處理，將預(yù)案中規(guī)定的響應(yīng)、處置內(nèi)容與相應(yīng)的組織、人員、應(yīng)急保障資源進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)指導(dǎo)應(yīng)急工作人員根據(jù)預(yù)案相關(guān)規(guī)定進(jìn)行處置。

2.5 應(yīng)急處置

應(yīng)急處置系統(tǒng)是應(yīng)急指揮系統(tǒng)建設(shè)的核心系統(tǒng)，系統(tǒng)以突發(fā)事件為中心，以決策分析、處置流程為主線，基于相關(guān)預(yù)案與處置方案處置事件。應(yīng)急處置系統(tǒng)輔助應(yīng)急指揮人員了解突發(fā)事件發(fā)生、發(fā)展?fàn)顩r，通盤掌握應(yīng)急處置情況，創(chuàng)建并向各部門分發(fā)任務(wù)，協(xié)調(diào)任務(wù)執(zhí)行的過程中出現(xiàn)的問題，并進(jìn)一步采取相應(yīng)的措施。最終實(shí)現(xiàn)協(xié)同指揮、有序調(diào)度和有效監(jiān)督，提高應(yīng)急處置效率。應(yīng)急處置系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)正在發(fā)生的突發(fā)事件、模擬的突發(fā)事件及歷史突發(fā)事件提供二、三維GIS可視化輔助分析功能，提供依據(jù)事件接報(bào)信息，分析事發(fā)點(diǎn)空間位置與周圍環(huán)境，并模擬仿真事件制定相應(yīng)疏散流線，參考相關(guān)預(yù)案、專項(xiàng)部門及專家的專業(yè)預(yù)測(cè)分析結(jié)果、類似事件的處置經(jīng)驗(yàn)、法規(guī)等，結(jié)合應(yīng)急組織體系和工作流程、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援力量和應(yīng)急救援物資等情況，形成應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的處置流程和決策方案。

2.6 模擬演練

實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急知識(shí)、應(yīng)急案例的電子化管理，為應(yīng)急指揮人員在應(yīng)急處置過程中提供有價(jià)值的場(chǎng)景模擬練習(xí)，提高應(yīng)對(duì)突發(fā)應(yīng)急事件的能力。用于幫助熟悉應(yīng)急處置流程與業(yè)務(wù)、法律法規(guī)、應(yīng)急預(yù)案的內(nèi)容。設(shè)置演練場(chǎng)景、分組設(shè)定參演人員與角色、配置演練流程等。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文采用EA方法論，設(shè)計(jì)了客運(yùn)站應(yīng)急指揮系統(tǒng)架構(gòu)，包括業(yè)務(wù)體系架構(gòu)、平臺(tái)邏輯架構(gòu)、整體數(shù)據(jù)架構(gòu)、系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)、業(yè)務(wù)應(yīng)用架構(gòu)。系統(tǒng)架構(gòu)將指導(dǎo)鐵路客運(yùn)站應(yīng)急指揮系統(tǒng)的建設(shè)，在實(shí)際應(yīng)用中通過應(yīng)急預(yù)案的數(shù)字化和應(yīng)急處置的信息化，提升客運(yùn)站應(yīng)對(duì)突發(fā)事件能力，有助于鐵路應(yīng)急管理能力的提高，對(duì)保障國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全有重大意義。