清研智談 | 淺談仿真技術(shù)在應(yīng)急演練中的應(yīng)用

2月6日,土耳其、敘利亞發(fā)生雙震型強地震,造成極強的破壞,人員傷亡慘重,引起全球的重視。2008年5·12地震時,四川安縣桑棗中學雖緊鄰震中,全校師生卻無一例傷亡。該校從2005年開始每學期都組織全校性緊急疏散演練,由于平時的多次演練,地震來時全校2200名學生、上百名老師僅用1分36秒的時間就全部疏散到操場上。
開展應(yīng)急演練對于提高對應(yīng)急事故的警惕性、應(yīng)急處置能力,減輕災(zāi)害后果有著重要的意義。隨著科技化、智能化的發(fā)展,世界各國——特別是美、日、德等發(fā)達國家——更加重視對于基于計算機仿真模擬技術(shù)的應(yīng)急仿真演練的研究。
什么是應(yīng)急仿真演練?
根據(jù)國務(wù)院應(yīng)急管理辦公室頒布的《突發(fā)事件應(yīng)急演練指南》,應(yīng)急演練是指各級人民政府及其部門、企事業(yè)單位、社會團體等組織相關(guān)單位及人員,依據(jù)有關(guān)應(yīng)急預(yù)案,模擬應(yīng)對突發(fā)事件的活動。開展應(yīng)急演練,可以達到檢驗應(yīng)急預(yù)案、完善應(yīng)急準備、鍛煉應(yīng)急隊伍、磨合應(yīng)急機制、科普宣傳教育的目的。
應(yīng)急演練的形式可分為桌面演練和實戰(zhàn)演練。應(yīng)急仿真演練是桌面演練的一種形式,是利用計算機模擬災(zāi)害發(fā)生、災(zāi)害演化等應(yīng)急情景,并在計算機輔助下進行桌面練習和討論,實現(xiàn)對應(yīng)急指揮和處置過程的演練。通過應(yīng)急仿真演練,可快速發(fā)現(xiàn)應(yīng)急管理過程中存在的問題,檢驗和評估應(yīng)急預(yù)案的可操作性和實用性,加強各部門協(xié)調(diào)能力和應(yīng)急能力,使應(yīng)急演練科學化、智能化。

應(yīng)急仿真演練有哪些特點?
對比實戰(zhàn)演練
實戰(zhàn)演練通常要在特定場所完成。情景設(shè)置困難、變化較少、涉及領(lǐng)域有限,且需要耗費大量人力、物力、資金和時間,通常難以經(jīng)常或大范圍開展。而應(yīng)急仿真演練能夠在室內(nèi)隨時開展,根據(jù)演練主題和任務(wù)可設(shè)置改變情景,所需成本也會大大降低。
對比傳統(tǒng)形式桌面演練
傳統(tǒng)的桌面演練主要借助簡單的工具進行準備及實施,包括紙質(zhì)文檔、電話、幻燈片等,往往出現(xiàn)單純角色扮演、缺乏科學的態(tài)勢推演、缺乏逼真的情景展示、無法收集詳盡的演練過程數(shù)據(jù)等局限性。而應(yīng)急仿真演練可通過仿真系統(tǒng)展示逼真的應(yīng)急場景、實現(xiàn)演練中的多角色互動,并且通過全程記錄演練信息,提供科學的決策依據(jù)。
國內(nèi)外對于應(yīng)急仿真演練的研究現(xiàn)狀及實踐
國外的研究現(xiàn)狀和實踐
對于突發(fā)事件應(yīng)急演練的研究,國外的起步較早。尤其是美、日等發(fā)達國家,已投入大量經(jīng)費和資源在應(yīng)急演練工作中,對于以仿真技術(shù)為手段的應(yīng)急仿真演練的理論研究和工作落實更加重視,技術(shù)應(yīng)用已相對成熟。
美國借助計算機、大屏幕液晶板、三維模擬技術(shù)、電子地圖及演練程序包等,應(yīng)急仿真演練已成為現(xiàn)實。目前,美國應(yīng)急演練模擬中心已開發(fā)出能在虛擬環(huán)境下運用煙羽模型、疾病傳播模型等進行基于組織機構(gòu)的多人參與的模擬演聯(lián)練。

美國應(yīng)急演練模擬中心的煙羽模型演示
日本的學者針對火車站遭到化學品攻擊的事件,研究了室外、室內(nèi)氣體擴散和人員流動的仿真模型,并在九州災(zāi)害管理部門的桌面演練過程中為管理人員提供參考。
Yamashita等人基于網(wǎng)絡(luò)模型的人員流動模擬
國內(nèi)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用
近年來,我國應(yīng)急演練的整體水平不斷提高,特別是應(yīng)急仿真演練的研究與應(yīng)用情況,雖較國際先進水平仍有一定差距,但已取得了一定的成果。
華中科技大學對面向高層指揮人員的分布式交互應(yīng)急演練仿真服務(wù)平臺進行了架構(gòu)設(shè)計。平臺包含演練基礎(chǔ)信息系統(tǒng)、演練方案開發(fā)系統(tǒng)、演練導調(diào)系統(tǒng)、應(yīng)急指揮演練系統(tǒng)、應(yīng)急態(tài)勢推演系統(tǒng)、演練評價系統(tǒng)六個系統(tǒng)。各系統(tǒng)分別面對技術(shù)人員、準備人員、導調(diào)人員、參演人員、評估人員,負責不同業(yè)務(wù),共用統(tǒng)一的實體、數(shù)據(jù)訪問接口、業(yè)務(wù)邏輯等,在加入演練的時候通過登錄部門的角色自動跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的系統(tǒng)。平臺的理論架構(gòu)設(shè)計全面合理、普適性強,需要進一步加入具體演練事項和情景的相關(guān)數(shù)據(jù)和腳本,以達到實際應(yīng)用效果。
祁超、王紅衛(wèi)設(shè)計的分布式交互應(yīng)急演練仿真服務(wù)平臺整體方案示意圖
北京交通大學研究了多智能仿真方法在地鐵應(yīng)急演練中的應(yīng)用,基于人-車-環(huán)境多智能體交互的仿真推演模型,對在城市地鐵中的突發(fā)事件和公共衛(wèi)生等問題做辨識和預(yù)測分析。從個體建模到群體演化,通過構(gòu)建城軌車站異質(zhì)離散空間表達模型、乘客多主體交互行為模型和病毒傳染接觸模型,開發(fā)了一種大規(guī)模地鐵網(wǎng)絡(luò)疫情防控仿真系統(tǒng),并應(yīng)用到北京、濟南等城市的地鐵網(wǎng)絡(luò)管控中。
仿真技術(shù)應(yīng)用在軌道交通應(yīng)急管理中的一個示例
對于應(yīng)急仿真演練的應(yīng)用建議及暢想
當前國內(nèi)對于應(yīng)急仿真演練的研究和應(yīng)用還處于初步發(fā)展階段,大多數(shù)研究停留在系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計、個案場景的仿真開發(fā)及單一行業(yè)的仿真模擬,綜合性災(zāi)害的應(yīng)急仿真演練系統(tǒng)還沒有對外發(fā)布。為提高我國的應(yīng)急演練水平,減輕災(zāi)害及應(yīng)急事故造成的影響,還需要重視應(yīng)急仿真演練的發(fā)展。
統(tǒng)籌規(guī)劃,加強各級系統(tǒng)建設(shè)
各級政府需要做好應(yīng)急仿真演練系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃,根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)的總體設(shè)計,落實各級系統(tǒng)的建設(shè),包括導調(diào)系統(tǒng)的導調(diào)流程、指揮人員的從屬關(guān)系、態(tài)勢推演的影響因素、參演人員的響應(yīng)方式和響應(yīng)時限等要求和標準的建立。并做好各部分模塊的責任分工,把握各業(yè)務(wù)間的邏輯關(guān)系。
細化場景,不斷完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
各業(yè)務(wù)負責單位及技術(shù)開發(fā)人員需要共同做好自然災(zāi)害、事故災(zāi)害、公共衛(wèi)生事件和社會安全事件等突發(fā)事件下各種場景的細化工作,包括腳本編寫、仿真模型建立、響應(yīng)邏輯設(shè)立等。并且根據(jù)當?shù)貧v史記錄,將承災(zāi)體、應(yīng)急組織、處置行動等各類數(shù)據(jù)及時導入更新到系統(tǒng)中。
勇于嘗試,提高應(yīng)急演練水平
基于現(xiàn)有的技術(shù)和應(yīng)用場景,嘗試在小范圍內(nèi)逐步開展應(yīng)急仿真演練,在演練過程中發(fā)現(xiàn)問題及時解決,不斷改進應(yīng)急仿真演練技術(shù)。
例如今年年初,寧波市寧海縣梅林街道進行了一場三維仿真應(yīng)急事故演練。這場演練由梅林街道辦事處聯(lián)合寧海縣應(yīng)急管理局和寧海縣應(yīng)急管理研究中心舉行,包含動火作業(yè)綜合事故、有限空間作業(yè)事故三維模擬仿真應(yīng)急演練等內(nèi)容。采用三維仿真技術(shù)全流程、可視化、多角色等手段,通過互交式問答、桌面化解讀和培訓式演練等方式,形成沉浸式的應(yīng)急演練體驗,取得了很好的演練成效。
未來,隨著仿真技術(shù)的不斷發(fā)展,應(yīng)急仿真演練將發(fā)揮其低成本、高質(zhì)量、高效率、多場景的優(yōu)勢,更多地應(yīng)用在實際工作中,大大提高我國的應(yīng)急演練水平。
撰稿 | 李潤宇 清研集團城鄉(xiāng)建設(shè)&資源環(huán)境研究部研究員
編輯 | 李姝敏
圖片 | 網(wǎng)絡(luò)
