基于BIM+GIS技術(shù)的應(yīng)急管理系統(tǒng)建設(shè)

孫友，袁占全 （中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，湖北 武漢 430071）

1 引言

安全生產(chǎn)工作關(guān)系人民群眾的生命財產(chǎn)安全，關(guān)系改革發(fā)展和社會穩(wěn)定大局。建立高效的應(yīng)急管理體系，打造快速的事故預(yù)防和反應(yīng)能力，及時應(yīng)對突發(fā)事件，快速組織資源實施精準(zhǔn)救援，最大程度降低事故造成的損失，是企業(yè)安全生產(chǎn)的長遠(yuǎn)目標(biāo)。

在信息化技術(shù)高速發(fā)展的今天，國內(nèi)外專家學(xué)者對應(yīng)急預(yù)案信息化系統(tǒng)開展了一系列研究，取得了較多成果。國外典型的應(yīng)急管理系統(tǒng)有美國東部海岸的薩瓦納港口應(yīng)急預(yù)案管理系統(tǒng)、美國俄亥俄油氣田應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)、英國達特茅斯港口應(yīng)急計劃與管理系統(tǒng)等系統(tǒng)[1]。在國內(nèi)，張曉丹等[2]利用Office Open XML標(biāo)準(zhǔn)提出了一種數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案管理方法，利用該方法生成的數(shù)字化應(yīng)急頇案能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)案文檔和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的有效分離，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在多個系統(tǒng)內(nèi)的自由流轉(zhuǎn)。覃東華等[3]基于ArcGIS Server設(shè)計了城市洪澇災(zāi)害應(yīng)急管理綜合系統(tǒng)。這些研究成果對應(yīng)急管理系統(tǒng)的建設(shè)具有一定參考價值，但是基于BIM技術(shù)的應(yīng)急管理系統(tǒng)還未見過相關(guān)報道。

根據(jù)國家、地方各級應(yīng)急管理部門的要求，結(jié)合企業(yè)應(yīng)急管理的實際需要，借鑒已有成熟系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)驗，利用BIM、GIS、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，搭建一套企業(yè)級的應(yīng)急管理系統(tǒng)，為企業(yè)應(yīng)急管理過程中的預(yù)案編制、資源調(diào)度、模擬演練和救援指揮等業(yè)務(wù)提供智慧化和信息化服務(wù)。

2 建設(shè)目標(biāo)

①利用BIM和GIS技術(shù)，建立應(yīng)急管理業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和典型行業(yè)多種類型的BIM預(yù)案模型。

②搭建一套基于BIM和GIS技術(shù)的應(yīng)急管理系統(tǒng)，實現(xiàn)可視化、空間化的應(yīng)急預(yù)案管理、應(yīng)急資源管理、應(yīng)急模擬演練和綜合管理。

③系統(tǒng)能夠滿足突發(fā)事件應(yīng)急處置和救援需要，實現(xiàn)事故的接出警、預(yù)測分析、智能輔助決策、應(yīng)急資源調(diào)度等功能，提高現(xiàn)場指揮決策和救援效率，降低事故造成的損失。

3 系統(tǒng)建設(shè)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)基于先進的多層架構(gòu)和 SOA（Service-Oriented Architecture）架構(gòu)開發(fā)。多層架構(gòu)具有松散耦合、復(fù)用性高、擴展性強的特點，不但能夠高效組織和實施軟件系統(tǒng)的開發(fā)，還能夠保證系統(tǒng)在運營階段的升級維護和功能擴展[4，5]。SOA架構(gòu)模型具有規(guī)范性、統(tǒng)一性和開放性的特點，可以建立組件化、互操作、模塊化、可伸縮和兼容性強的系統(tǒng)。在應(yīng)急管理系統(tǒng)的建設(shè)過程中，這兩種架構(gòu)保證了系統(tǒng)的資產(chǎn)重用，解決了系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求變化的問題。系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

系統(tǒng)架構(gòu)圖

基礎(chǔ)支撐層：基礎(chǔ)設(shè)施層用于提供系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)軟件和硬件傳輸環(huán)境，包括BIM軟件、GIS平臺、攝像頭、網(wǎng)絡(luò)、傳感器等。

數(shù)據(jù)資源層：數(shù)據(jù)層主要存儲和管理系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的的各種數(shù)據(jù)與文件，包含BIM模型數(shù)據(jù)、GIS地理信息數(shù)據(jù)、應(yīng)急管理數(shù)據(jù)、監(jiān)控監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及文檔、圖片、視頻等文件資料數(shù)據(jù)等。

應(yīng)用層：根據(jù)應(yīng)急管理的不同階段，提供系統(tǒng)的各種應(yīng)用服務(wù)，主要包括應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急資源、應(yīng)急演練、應(yīng)急救援和綜合管理等應(yīng)用。

展示層：展現(xiàn)給用戶的終端界面，主要包括PC網(wǎng)頁端、移動端等。

用戶層：系統(tǒng)面向的不同使用者，主要包括集團管理層、現(xiàn)場管理層、一線操作人員等。

3.2 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

應(yīng)急管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急資源、應(yīng)急演練、應(yīng)急統(tǒng)計分析等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)庫，各數(shù)據(jù)庫的主要內(nèi)容如下。

①基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲企業(yè)應(yīng)急管理相關(guān)的人機料法環(huán)各類數(shù)據(jù)。

②應(yīng)急突發(fā)事件數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲突發(fā)事件應(yīng)急處置的基本情況、預(yù)測預(yù)警信息和救援指揮過程數(shù)據(jù)。

③應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫：主要用于不同行業(yè)不同類型的BIM可視化預(yù)案和文本預(yù)案。

④應(yīng)急資源數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲應(yīng)急救援隊伍、應(yīng)急專家、應(yīng)急物資、救援裝備、醫(yī)療保障機構(gòu)等資源數(shù)據(jù)。

⑤應(yīng)急演練數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲基于BIM和GIS的模擬事件、模擬計劃、事件處置、參演機構(gòu)和參演人員信息等。

⑥應(yīng)急統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲基于BIM和GIS的重大危險源、應(yīng)急資源數(shù)、典型事故應(yīng)急處置、應(yīng)急預(yù)案等統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。

⑦應(yīng)急事故數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲BIM事故案例和事故的應(yīng)急救援信息數(shù)據(jù)。

⑧應(yīng)急政策法規(guī)數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲國家和地方政府關(guān)于應(yīng)急管理方面的規(guī)章制度和技術(shù)規(guī)范。

⑨應(yīng)急決策支持?jǐn)?shù)據(jù)庫：主要用于存儲基于BIM模型的決策支持信息。

⑩應(yīng)急空間信息數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲項目的矢量數(shù)字地形、數(shù)字高程模型、衛(wèi)星影像、地名等空間信息數(shù)據(jù)。

3.3 系統(tǒng)功能

3.3.1 應(yīng)急預(yù)案管理

基于BIM和GIS技術(shù)實現(xiàn)對典型應(yīng)急預(yù)案的可視化、空間化動態(tài)展示，通過對應(yīng)急預(yù)案進行結(jié)構(gòu)化、BIM數(shù)字化分解，實現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的輔助快速編制，基于事件的性質(zhì)特點、對事件的綜合預(yù)測以及相關(guān)案例經(jīng)驗知識等，編制針對某類事件應(yīng)急處置的工作組配置、成員、流程、資源配置等方案，系統(tǒng)還提供預(yù)案的分類采集、快速備案、審核發(fā)布、查詢檢索、自動打印等功能。

3.3.2 應(yīng)急資源管理

對應(yīng)急救援物資、應(yīng)急救援裝備、應(yīng)急救援隊伍、醫(yī)療保障機構(gòu)等應(yīng)急資源進行有效管理，利用BIM和GIS技術(shù)直觀可視地掌握這些資源的地點、數(shù)量、特征、性能、狀態(tài)等信息，可以在BIM模型和GIS地形上對相關(guān)應(yīng)急資源信息進行定位、刪除、修改、查看，在事故發(fā)生時，通過系統(tǒng)自動調(diào)集相應(yīng)的資源參與應(yīng)急救援。

3.3.3 應(yīng)急模擬演練

在BIM虛擬場景中，應(yīng)急模擬演練可以使應(yīng)急指揮部門、各專業(yè)部門、應(yīng)急領(lǐng)域?qū)＜液拖嚓P(guān)人員在系統(tǒng)中按照設(shè)定的應(yīng)急演練流程，調(diào)用預(yù)案和資源進行應(yīng)急處置，實現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的檢測和評估，通過演練記錄和回放等功能，讓參與演練的人員快速掌握相應(yīng)救援技能，深入了解企業(yè)的應(yīng)急管理機制，熟悉相關(guān)的應(yīng)急處置流程，檢驗應(yīng)急隊伍的響應(yīng)速度和應(yīng)急處置能力，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，完善修改相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

3.3.4 應(yīng)急救援管理

系統(tǒng)能夠在事故發(fā)生后，對事故進行GIS位置標(biāo)注和現(xiàn)場情景的BIM展示，提供一鍵啟動預(yù)案功能，實現(xiàn)事故信息的逐級報送和批轉(zhuǎn)，自動對事故信息進行搜集分析和處理評估，推薦相應(yīng)專家，輔助現(xiàn)場制定相應(yīng)的救援方案。同時基于系統(tǒng)的“應(yīng)急一張圖”功能實現(xiàn)政府、企業(yè)和個人的多方協(xié)同指揮救援，實現(xiàn)語音、視頻、圖片、文字、BIM模型、GIS等信息交互，實時共享處置過程中的綜合救援、資源調(diào)度等信息。事故結(jié)束后，基于BIM的可視化特點，對應(yīng)急救援過程中的及時性和有效性進行綜合評判，輔助生成救援工作報告，為后續(xù)發(fā)生的類似突發(fā)事件提供參考。

3.3.5 綜合業(yè)務(wù)管理

綜合業(yè)務(wù)管理主要包含企業(yè)基本信息、應(yīng)急通訊錄、應(yīng)急專家?guī)?、?yīng)急知識庫、應(yīng)急值守和統(tǒng)計分析等功能，可以滿足企業(yè)各級應(yīng)急管理部門的日常工作需要。

4 結(jié)語

基于BIM+GIS技術(shù)建設(shè)的應(yīng)急管理系統(tǒng)，在“正常時期”可以完成應(yīng)急的日常綜合業(yè)務(wù)管理和對應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急資源等信息的維護管理，實現(xiàn)對于重大危險源的監(jiān)測監(jiān)控和對安全生產(chǎn)事故的綜合預(yù)測預(yù)警，并通過模擬演練提升應(yīng)急能力。在“非常時期”能夠利用GIS、BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等多種手段，綜合調(diào)用各類數(shù)據(jù)庫的應(yīng)急資源信息，為應(yīng)急過程提供資源配置、輔助決策和指揮調(diào)度等功能，實現(xiàn)應(yīng)急救援工作的信息化、智能化和科學(xué)化，有效提高企業(yè)安全生產(chǎn)事故的預(yù)防和處置能力，大大減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。