基于天地圖API的核應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

文/張廣成

核應(yīng)急指揮調(diào)度是核應(yīng)急救援工作的重要組成部分。直接關(guān)系到救援工作的成敗。一直以來(lái)，對(duì)應(yīng)急指揮調(diào)度的研究都是應(yīng)急管理領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。目前的研究分別側(cè)重于應(yīng)急資源配置以及應(yīng)急車(chē)輛調(diào)度兩個(gè)方面，對(duì)多資源類(lèi)型配置、動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃等多目標(biāo)集成情況下應(yīng)急指揮調(diào)度研究較少。

情況 3 u1,…,u10的顏色當(dāng)中互不相同的僅有3種,不妨設(shè)f(ui1,2,3, i=1,2,…,10,則當(dāng)C(vj)是2-子集時(shí),C(vj)不包含顏色1,2或3且每個(gè)C(vj)都不是{1,2,3},從而{1,2,3,4,5,6}中能夠成為Y中點(diǎn)的色集合的數(shù)目為當(dāng)45≤n≤90時(shí),45個(gè)集合不能區(qū)分Y中的n個(gè)頂點(diǎn),得出矛盾。令C=C1∪C2∪C3,其中:

到最后一圈的比賽時(shí)，包括“小飛人”劉相輝在內(nèi)的四個(gè)運(yùn)動(dòng)員都有些吃不消了，速度明顯慢了很多。而此時(shí)，張海濤卻開(kāi)始奮起直追，在第四圈跑到一半的時(shí)候，他已經(jīng)追上了跑在前面的四個(gè)運(yùn)動(dòng)員。最后沖刺時(shí)，賽場(chǎng)上出現(xiàn)了不可思議的一幕，“小飛人”劉相輝因?yàn)轶w力透支，兩腿一軟，“撲通”一聲跌倒在地上，跟在他后面的幾個(gè)運(yùn)動(dòng)員猝不及防，來(lái)了一個(gè)“汽車(chē)追尾”。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文針對(duì)多災(zāi)害點(diǎn)、多供給點(diǎn)、多物資類(lèi)型的核事故災(zāi)后應(yīng)急調(diào)度問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一個(gè)集成核素彌散劑量信息、救援狀態(tài)信息、應(yīng)急資源配置信息等多元數(shù)據(jù)融合的指揮調(diào)度系統(tǒng)。采用B/S開(kāi)發(fā)模式和MVC設(shè)計(jì)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的原型，該系統(tǒng)適用于移動(dòng)終端（APP）和指揮管理平臺(tái)（WEB）不同場(chǎng)景，初步實(shí)現(xiàn)了核素彌散、救援狀態(tài)、資源配置信息的共享和指揮調(diào)度過(guò)程的可視化，為核應(yīng)急指揮決策提供了參考。

1 數(shù)據(jù)集成分析

1.1 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

（1）標(biāo)定事故應(yīng)急點(diǎn)。輸入初始事故信息：事故類(lèi)型、事故等級(jí)、泄漏量、影響范圍，保存在事故受災(zāi)點(diǎn)信息表中。

圖1：核應(yīng)急數(shù)據(jù)集成分析模型

1.2 集成分析

（1）硬件層為系統(tǒng)提供運(yùn)行所需的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等物理資源，按照云架構(gòu)模式建立共享資源池，形成可按需動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的高性能計(jì)算、大容量存儲(chǔ)，高帶寬傳輸?shù)募夹g(shù)設(shè)施環(huán)境。

圖2：核應(yīng)急指揮調(diào)度業(yè)務(wù)流程

2 業(yè)務(wù)流程分析

系統(tǒng)按照核應(yīng)急指揮調(diào)度決策機(jī)制構(gòu)建業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

系統(tǒng)所需基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)依托國(guó)家地理信息綜合服務(wù)平臺(tái)“天地圖”，包括核電站周邊30km范圍內(nèi)的道路、村莊、水系、學(xué)校、醫(yī)院、消防點(diǎn)等矢量數(shù)據(jù)；以“天地圖”為基礎(chǔ)建立核應(yīng)急專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)，包括核電站、核電站平面、應(yīng)急集合點(diǎn)、應(yīng)急安置點(diǎn)、撤離路線(xiàn)和對(duì)每個(gè)核電站建立獨(dú)立的應(yīng)急計(jì)劃區(qū)，以及各要素類(lèi)相關(guān)聯(lián)的要素屬性表。

烏有苦笑著布子?xùn)|五南十二，偏入東南的邊地，四周全無(wú)白子接應(yīng)，黑子只在東北星位布下一子，白子雖取鎮(zhèn)虎頭之勢(shì)，但春庭寂寂，意緒寥寥，其實(shí)是一步廢棋，天外飛星，哀哀孤鴻，不知何時(shí)可派用場(chǎng)。

在技校語(yǔ)文教學(xué)中，教師也要清醒地看到，技校學(xué)生的文化知識(shí)基礎(chǔ)薄弱且普遍具有“厭學(xué)”情緒。因此在課堂教學(xué)中。教師應(yīng)該充分尊重學(xué)生的意愿、個(gè)性、興趣和愛(ài)好，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析、比較、概括。如:在講授《哦，香雪》《項(xiàng)鏈》等課文時(shí)，可以讓學(xué)生聯(lián)系今天改革開(kāi)放和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的新形勢(shì)，思考應(yīng)該怎樣提高自己的綜合素質(zhì)，從容應(yīng)對(duì)各種機(jī)遇與挑戰(zhàn)。在講到第五單元的《愛(ài)情詩(shī)二首》《情人節(jié)的玫瑰綻開(kāi)在教室里》時(shí)，讓學(xué)生了解真正的愛(ài)情是什么，從而樹(shù)立正確的愛(ài)情觀等等。

（3）根據(jù)指揮調(diào)度算法計(jì)算最佳應(yīng)急方案。并把方案在地圖上進(jìn)行顯示，包括最佳資源供應(yīng)點(diǎn)和路徑規(guī)劃。

3 系統(tǒng)需求分析

無(wú)錫金利達(dá)生態(tài)科技有限公司…………………… （2、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、24）

3.1 人機(jī)交互界面友好

本系統(tǒng)旨在根據(jù)核素劑量分布、救援狀態(tài)、應(yīng)急資源配置等信息動(dòng)態(tài)生成應(yīng)急物資分配與調(diào)運(yùn)路徑規(guī)劃方案，時(shí)間是衡量方案優(yōu)劣的重要指標(biāo)，所以要求系統(tǒng)人機(jī)界面交互流暢，系統(tǒng)功能穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單方便。

先來(lái)看函數(shù)概念：一般地，在一個(gè)變化過(guò)程中的兩個(gè)變量x和y，如果對(duì)于x的每一個(gè)值，y都有唯一的值與它對(duì)應(yīng)，那么我們稱(chēng)y是x的函數(shù)，x是自變量.

3.2 快速確定“反應(yīng)點(diǎn)”

“反應(yīng)點(diǎn)”主要指供應(yīng)點(diǎn)和受災(zāi)點(diǎn)。由監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供受災(zāi)點(diǎn)信息，決策者根據(jù)應(yīng)急預(yù)案確定供應(yīng)點(diǎn)位置，并能夠調(diào)用應(yīng)急救援?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)，查詢(xún)供應(yīng)點(diǎn)屬性信息，包括編號(hào)、位置、物資類(lèi)型及數(shù)量。

3.3 地理信息系統(tǒng)基本功能

以“天地圖”為基礎(chǔ)平臺(tái)，進(jìn)行WebGIS服務(wù)，基本功能包括地圖放大、縮小，圖層選擇，查找“反應(yīng)點(diǎn)”地理信息等；與資源調(diào)度和路徑規(guī)劃模型疊加，實(shí)現(xiàn)資源調(diào)度方案與行車(chē)路徑規(guī)劃動(dòng)態(tài)可視化。

湖北農(nóng)村飲水安全長(zhǎng)效機(jī)制建設(shè)的實(shí)踐和思考…………………………………………… 陳楚珍，廖霞林(19.51)

3.4 資源配置與調(diào)度決策

核應(yīng)急響應(yīng)過(guò)程中，決策者需要根據(jù)應(yīng)急預(yù)案快速做出救援決策，本系統(tǒng)的功能就是輔助決策者制定資源調(diào)配和路徑規(guī)劃方案。系統(tǒng)根據(jù)受災(zāi)點(diǎn)救援需求信息作為輸入條件，運(yùn)用設(shè)定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出合理的、有效的物資分配方案和行車(chē)路徑規(guī)劃。

4 系統(tǒng)總體框架與功能設(shè)計(jì)

4.1 總體設(shè)計(jì)

核應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)利用北斗、GIS等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛位置以及資源位置定位；利用核素監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提供實(shí)時(shí)核素?cái)U(kuò)散狀態(tài)信息（道路可靠度判據(jù)因子）。以集成為核心，針對(duì)核電站核事故應(yīng)急，制定救援、指揮、調(diào)度、信息查詢(xún)等業(yè)務(wù)。該系統(tǒng)整體采用瀏覽器/服務(wù)器(Browser/Server，簡(jiǎn)稱(chēng)B/S)開(kāi)發(fā)模式和MVC( Model View Controller)軟件架構(gòu)模式。

4.2 架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)指揮中心和移動(dòng)應(yīng)用兩種場(chǎng)景，分別設(shè)計(jì)了Web端與APP端，Web端主要實(shí)現(xiàn)APP端數(shù)據(jù)接收，信息管理等功能，依據(jù)對(duì)接收信息的研判，完成核應(yīng)急指揮調(diào)度任務(wù)指派工作，其用戶(hù)對(duì)象為省各級(jí)核應(yīng)急工作負(fù)責(zé)人； APP端主要功能是依據(jù)使用對(duì)象設(shè)置不同權(quán)限和使用范圍，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、指揮、救援等數(shù)據(jù)上傳及任務(wù)接收等功能，其用戶(hù)對(duì)象為監(jiān)測(cè)人、救援隊(duì)伍、應(yīng)急專(zhuān)家。系統(tǒng)包括以下主要功能，如圖4所示。

核應(yīng)急響應(yīng)就是通過(guò)采取緊急防護(hù)行動(dòng)對(duì)輻射損傷人員提供醫(yī)治和救援，防止工作人員或公眾中確定性效應(yīng)的發(fā)生，盡可能減小隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率，并采取補(bǔ)救措施，減少事故對(duì)環(huán)境的污染。由于核應(yīng)急響應(yīng)所涉及專(zhuān)業(yè)信息多，例如可能涉及核設(shè)施、放射性物質(zhì)的特性，氣象因素、放射性監(jiān)測(cè)、輻射防護(hù)等方面的信息。因而系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)必須要對(duì)各方面數(shù)據(jù)集成與融合分析，為指揮決策提供快捷、有效的支持。如圖1所示。

（2）數(shù)據(jù)層為系統(tǒng)提供所需的各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要包括：應(yīng)急救援物資數(shù)據(jù)庫(kù)、救援力量與隊(duì)伍數(shù)據(jù)庫(kù)、典型案例庫(kù)、應(yīng)急救援方案庫(kù)等。

（3）服務(wù)層是包含了所有根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系抽象出來(lái)的功能或功能集合，采用面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)思想，根據(jù)核應(yīng)急指揮調(diào)度實(shí)際工作業(yè)務(wù)流程，對(duì)數(shù)據(jù)操作進(jìn)行抽象化設(shè)計(jì)、模塊化調(diào)用。

（4）應(yīng)用層為指揮中心指揮調(diào)度業(yè)務(wù)制定了基本的功能操作。包括事故狀態(tài)查詢(xún)、資源定位查詢(xún)、應(yīng)急資源需求分析、應(yīng)急車(chē)輛路徑分析以及應(yīng)急資源調(diào)度方案查詢(xún)。它通過(guò)Web service調(diào)用基礎(chǔ)支撐服務(wù)所提供的模型算法。

（5）視圖層為用戶(hù)的交互頁(yè)面，與應(yīng)用層緊密相連?？梢愿鶕?jù)需求對(duì)應(yīng)急資源調(diào)度方案在GIS地圖上進(jìn)行展示，包括資源供應(yīng)點(diǎn)位置、資源數(shù)量、行車(chē)路徑等。

圖3：核應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)

圖4：核應(yīng)急資源調(diào)度系統(tǒng)功能模塊

4.3 功能設(shè)計(jì)

根據(jù)核應(yīng)急指揮調(diào)度業(yè)務(wù)流程，該系統(tǒng)采用MVC的設(shè)計(jì)模式，整個(gè)系統(tǒng)分為硬件層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層和視圖層五個(gè)層面。如圖3所示。

4.3.1 信息管理該模塊包括事故狀態(tài)、應(yīng)急資源、應(yīng)急需求等信息管理更新。

4.3.2 地圖顯示

（2）根據(jù)受災(zāi)點(diǎn)信息查找應(yīng)急需求表，找出對(duì)應(yīng)的應(yīng)急需求：應(yīng)急車(chē)輛、救援隊(duì)伍、防護(hù)設(shè)備、醫(yī)療用品等。

該模塊提供兩種矢量地圖和遙感影像兩種模式，包括了基本的地圖操作、數(shù)據(jù)編輯、網(wǎng)絡(luò)分析等功能。

看圖寫(xiě)話(huà)是小學(xué)語(yǔ)文教學(xué)中的重要組成部分，是培養(yǎng)小學(xué)生想象力與表達(dá)能力的重要途徑，如何進(jìn)一步提高教學(xué)水平也已經(jīng)成為教師集中關(guān)注的問(wèn)題。

根據(jù)核應(yīng)急救援實(shí)際，本節(jié)對(duì)核應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析。通過(guò)對(duì)核應(yīng)急救援特性及其相關(guān)工作特點(diǎn)的調(diào)研分析，確定系統(tǒng)需要具備的主要功能如下：

4.3.3 調(diào)度計(jì)算該模塊是系統(tǒng)的核心內(nèi)容，集成核應(yīng)急指揮調(diào)度模型及其求解算法。

4.3.4 調(diào)度方案

該模塊是使產(chǎn)生的調(diào)度方案能在地圖上直觀顯示出來(lái)，包括資源供應(yīng)點(diǎn)位置、資源數(shù)量、行車(chē)路徑等。

5 應(yīng)用實(shí)例

系統(tǒng)以彭澤核電為例，進(jìn)行了核事故場(chǎng)景下應(yīng)急指揮調(diào)度仿真。監(jiān)測(cè)、救援隊(duì)伍可以通過(guò)APP端將現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)情、勘查記錄、資源需求情況及時(shí)上報(bào)，指揮平臺(tái)端可實(shí)時(shí)接收并反饋信息，及時(shí)指揮調(diào)度，完成應(yīng)急工作，實(shí)踐證明通過(guò)系統(tǒng)完成工作，提高了指揮調(diào)度的效率，有利于核事故應(yīng)急救援工作的開(kāi)展。

圖5：APP系統(tǒng)端界面

圖6：核應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行界面

圖7：應(yīng)急資源供應(yīng)點(diǎn)到受災(zāi)點(diǎn)的路徑

系統(tǒng)通過(guò)后臺(tái)管理頁(yè)面可隨時(shí)導(dǎo)入需要管理、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。在部署應(yīng)用時(shí)，導(dǎo)入了彭澤核電、應(yīng)急資源供應(yīng)點(diǎn)及周邊應(yīng)急計(jì)劃區(qū)疏散撤離點(diǎn)的地理位置信息。

如圖5所示，系統(tǒng)APP端界面主要由六個(gè)功能菜單組成，包括地圖顯示、調(diào)度方案、調(diào)度計(jì)算、災(zāi)情報(bào)告、政策法規(guī)和科普常識(shí)。主要對(duì)應(yīng)了應(yīng)急設(shè)置模塊、信息更新模塊、方案生成和顯示模塊。

如圖6、7所示，當(dāng)發(fā)生核事故時(shí)，系統(tǒng)一方面給出受災(zāi)點(diǎn)的各種資源供應(yīng)點(diǎn)的分布情況，另一方面，系統(tǒng)根據(jù)核素?cái)U(kuò)散劑量信息，進(jìn)行路徑可靠度分析，給出各個(gè)資源供應(yīng)點(diǎn)到受災(zāi)點(diǎn)最優(yōu)路徑。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)基于天地圖API的核應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，并對(duì)系統(tǒng)原型進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。通過(guò)設(shè)置資源供應(yīng)點(diǎn)、受災(zāi)點(diǎn)的位置，系統(tǒng)根據(jù)最新應(yīng)急資源需求以及核素彌散劑量分布情況，調(diào)用后臺(tái)調(diào)度模型及算法，計(jì)算優(yōu)化最佳資源配置，并基于天地圖實(shí)現(xiàn)了可靠行車(chē)路徑的動(dòng)態(tài)可視化。實(shí)例證明核應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)具備實(shí)用價(jià)值，有利于提升核應(yīng)急救援決策支持系統(tǒng)的科學(xué)性。

由表4可知，實(shí)驗(yàn)8周后，只有在群體交往一致性方面實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組無(wú)顯著性差異(P>0.05)，在總體凝聚力及凝聚力其他3個(gè)維度方面實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組均存在顯著性差異(P<0.05)；在任務(wù)凝聚力方面實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組存在顯著性差異(P<0.05)。具體表現(xiàn)為，實(shí)驗(yàn)組成員實(shí)驗(yàn)后，對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)更加清晰，團(tuán)隊(duì)歸屬感和榮譽(yù)感增強(qiáng)，愿意為共同的目標(biāo)共同努力、刻苦訓(xùn)練；同學(xué)們交往也更加密切、融洽。