基于Open XML的應急預案數(shù)字化方法

張曉丹，劉 丹，俞 侃

（1.華中科技大學 文華學院，湖北 武漢430074；2.華中科技大學 系統(tǒng)工程研究所，湖北 武漢430074；3.國家國民經濟動員仿真演練研究中心，湖北 武漢430074；4.圖像信息處理與智能控制教育部重點實驗室，湖北武漢430074）

0 引 言

應急預案是為了應付突發(fā)性災害事件而預先制定的解決方案［1］。現(xiàn)有的應急預案主要是高度非結構化的靜態(tài)文本，主要存在以下問題：

（1）不利于預案模板的獨立擴充和修改；

（2）不利于依據(jù)下發(fā)的預案模板填寫預案數(shù)據(jù)時，對填寫的數(shù)據(jù)進行校驗；

（3）預案檢索仍停留在對預案特征字段的檢索層面。

因此，如何建立數(shù)字化應急預案是當前研究的熱點［2－3］。文本預案結構化和數(shù)字化需要將應急內容要素，開發(fā)成既相對獨立又相互關聯(lián)的模塊［4］。文獻［5］基于事件的任務框架來描述應急響應過程中任務間的依賴關系，缺少對應急組織結構的描述。文獻［6］使用TTL語言描述應急組織結構及其動態(tài)特性。文獻［7］考慮應急組織結構、應急資源及響應過程，基于E－R模型對應急預案形式化描述。上述研究大多是建立應急預案邏輯模型，并未考慮預案文檔自身的非結構化問題。在推理檢索應急預案生成應急響應行動方案時，大多只能對形式化描述的預案特征字段進行檢索［8－9］，無法深入預案業(yè)務數(shù)據(jù)。

基于xml實現(xiàn)應急預案數(shù)字化是一條具有應用前景的思路。文獻［10－11］基于本體描述應急預案，底層實現(xiàn)使用xml，以實現(xiàn)預案的結構化和數(shù)字化，但其沒有將預案模板和預案業(yè)務數(shù)據(jù)分開表示，不利于預案模板的修改以及對預案業(yè)務數(shù)據(jù)的檢索。同時，也未考慮對填寫數(shù)據(jù)的校驗問題。文獻［12］建立應急預案的xml模型實現(xiàn)了數(shù)據(jù)校驗，分離了預案模板與預案業(yè)務數(shù)據(jù)。然而預案模板與xml模型的關聯(lián)需要開發(fā)應用程序，兩者并非有機結合的整體。此外，將整個預案描述為一個xml模型，不符合文本預案結構化和數(shù)字化中的模塊化需求。

Open XML是一項針對字處理文檔、演示文稿和電子表格的國際文檔格式標準。其核心是通過使用XML參考模式和ZIP容器得到穩(wěn)定的模塊化格式［13－14］。本文完善了作者之前的研究工作［15］，從文本應急預案自身出發(fā)，引入組件化設計思想，建立應急預案XML模型，并基于Open XML標準無縫集成XML模型，實現(xiàn)應急預案數(shù)字化。

1 應急預案分析

應急預案可以分為綜合應急預案、專項應急預案、現(xiàn)場處置預案3類。不同類型的應急預案其層次級別和側重方向有所不同，但基本是由預案特征和預案內容兩部分構成，總體結構如圖1所示。

圖1 應急預案總體結構

（1）預案特征，包括預案基本特征和事故基本特征兩部分。針對不同類型的事故災難，其預案的預案基本特征和事故基本特征下的內容項有所不同。預案基本特征，是指預案本身的一些基本信息；事故基本特征，是指觸發(fā)該預案的突發(fā)事故所具有的關鍵屬性。

（2）預案內容，包括預案模板和預案業(yè)務數(shù)據(jù)兩部分。為結構化預案內容，需要將整個預案的內容分解成不同的組成部分，即組件，并對其包含的組件及每一組件的內容進行規(guī)范。預案模板是國家下發(fā)的預案編制模板，經過組件化處理，得到每個組件中相對固定的文本數(shù)據(jù)，即組件模板。預案模板描述了組件之間的先后次序和嵌套關系，確定了組件之間的組合方式；預案業(yè)務數(shù)據(jù)是將具體的應急突發(fā)事件和應急響應組織結構、流程和措施等信息處理后得到的數(shù)據(jù)。確定結構化的預案模板和數(shù)字化的預案業(yè)務數(shù)據(jù)，即可生成數(shù)字化的應急預案。

2 應急預案描述模型

2.1 應急預案特征描述模型

應急預案特征是預案檢索的基礎，包括預案基本特征和事故基本特征兩部分。由于預案特征屬于預案的屬性，不涉及到模板數(shù)據(jù)，因此只需對其內容項進行形式化描述。其XML描述如圖2所示。

圖2 預案特征XML Schema設計

2.2 應急預案內容描述模型

應急預案主要包含以下幾部分內容：預案的適用范圍、組織機構、資源、工作流模板、預案的其它內容（如預案目標、預案原則等）［2］。以上5部分內容，在應急預案中主要表現(xiàn)為5大要件：總則、組織體系、運行機制、應急保障和附則［16］。

上述5大要件相應地確定5個頂級組件，（如 “總則”），將各大要件下的次級要素分割為次級組件（如 “總則”下的預案目的、工作原則等）。根據(jù)預案文檔結構，次級組件可再遞歸地劃分下級組件。組件化處理后，整個預案分割成一個個獨立組件。組件具有組件名稱和組件備注等屬性，包含組件業(yè)務數(shù)據(jù)，以及遞歸包含下級組件，其XML描述如圖3所示。

圖3 預案組件XML Schema設計

2.2.1 組件模板

將預案組件中模板部分提取出來，作為組件模板，一般為固定的文本，不用于預案檢索，因而不需要建立XML描述模型。

2.2.2 組件業(yè)務數(shù)據(jù)

根據(jù)上述所述的預案內容將組件業(yè)務數(shù)據(jù)對應分為靜態(tài)文字、組織結構、資源、工作流等類型。

（1）靜態(tài)文字業(yè)務數(shù)據(jù)

靜態(tài)文字是預案除去預案模板部分后，剩下的文字部分內容（如 “預案目標”等）。其XML描述如圖4所示。

圖4 靜態(tài)文字業(yè)務數(shù)據(jù)XML Schema設計

（2）組織機構業(yè)務數(shù)據(jù)

組織機構是任何預案必不可少的部分。由于應急響應活動的變化性，組織機構需要靈活調整，如增刪某些部門、替換部門中的人員等。這既要求該組件能夠描述復雜多樣的組織機構，也能夠根據(jù)當前的實際變化對組織機構進行修改，其XML描述如圖5所示，最下端的帶箭頭的機構信息表明為機構信息的遞歸引用。

（3）資源業(yè)務數(shù)據(jù)

完成應急任務涉及到的所需應急資源。資源業(yè)務數(shù)據(jù)類型復雜、數(shù)據(jù)龐大，當應急態(tài)勢改變時，預案中的資源業(yè)務數(shù)據(jù)需要進行相應的改變調整。由于不同類型的預案所涉及資源有所差異，此處以企業(yè)物資生產為例，其XML描述如圖6所示。

（4）工作流業(yè)務數(shù)據(jù)

工作流業(yè)務數(shù)據(jù)由一個或多個應急響應程序組成。應急響應程序又由一系列的應急任務組成，任務之間存在約束關系。為確保任務完成，其執(zhí)行次序至關重要。一個應急響應程序不但可能是串行的執(zhí)行程序，也有可能是并行的執(zhí)行程序，還有可能是滿足某種條件才執(zhí)行的條件執(zhí)行程序［7］。其工作流業(yè)務數(shù)據(jù)的XML模型如圖7所示。

圖7 工作流業(yè)務數(shù)據(jù)XML Schema設計

應急響應程序最終將落實到應急任務上，應急任務是任務執(zhí)行遞歸的終結。由于不同類型的預案涉及的應急任務不同，相互不能通用，此處僅以企業(yè)物資生產任務為例，其XML描述如圖8所示。

圖8 應急任務業(yè)務數(shù)據(jù)XML Schema設計

3 基于Open XML生成數(shù)字化應急預案

3.1 總體步驟

基于Open XML標準生成應急預案所需使用的工具：①Word2007及以后的版本；②Altova XML Spy（本文使用的是 Altova XML Spy 2006）；③Word Content Control Toolkit（下載網址：http：//dbe.codeplex.com/）?？傮w步驟如下：

（1）使用Word2007組件化制作預案模板，輸入模板的文字部分，并在需要填寫預案業(yè)務數(shù)據(jù)處，插入內容控件，將模板與業(yè)務數(shù)據(jù)分離。

（2）根據(jù)應急預案組件化、數(shù)字化后，形成的XML Schema文件，生成對應的xml文件，用于下發(fā)預案模板填寫業(yè)務數(shù)據(jù)時，對業(yè)務數(shù)據(jù)進行校驗。業(yè)務數(shù)據(jù)的xml文件將嵌入到包含customXml文件夾的文件容器中。

（3）使用 Word Content Control Toolkit將自定義業(yè)務數(shù)據(jù)綁定至模板中對應的內容控件上。這樣填寫的業(yè)務數(shù)據(jù)將自動反應到custom xml文件中。此外，當使用Word2007打開預案時，不需要額外的程序，將自動查找預案包含的custom xml文件中的業(yè)務數(shù)據(jù)顯示在預案的指定位置。

3.2 國民經濟動員綜合預案案例說明

（1）使用Word2007制作預案模板。

打開Word2007載入預案模板，選擇 “開發(fā)工具”選項卡，在需要填寫業(yè)務數(shù)據(jù)的地方插入對應的內容控件。以國民經濟動員綜合預案中動員任務為例，存在如下動員任務，任務名稱：＊＊帳篷生產任務，任務類型：物資生產，任務內容：生產帳篷5000頂，任務數(shù)量：5000，任務開始時間：2010－7－5，任務結束時間：2010－7－15。提煉需要數(shù)字化的業(yè)務數(shù)據(jù)類型及對應的內容控件如表1所示。

表1 業(yè)務數(shù)據(jù)類型及對應的內容控件

（2）組件化處理，使用 Altova XML Spy編寫 XML Schema，并附加到預案文檔。

國民經濟動員企業(yè)物資生產預案包含如指導思想和原則、動員潛力現(xiàn)狀分析及評價、動員要求及主要任務等11個頂級組件。其中動員要求及主要任務包含國民經濟動員要求及國民經濟動員任務兩個下級組件，國民經濟動員任務又包含企業(yè)物資生產、物資征用等8個下級組件，組件及下級組件的嵌套XML模型參考圖3。

針對每個組件，使用Altova XML Spy編寫XML Schema，生成Emergency Response Plan.xsd文件。此處僅展示帳篷生產動員任務的XML Schema設計，如圖9所示。

圖9 帳篷生產動員任務XML schema設計

＊＊帳篷生產動員任務通過屬性對任務類型進行說明，任務編號、任務名稱、任務類型、任務內容均為string類型，數(shù)量為decimal類型，最小5000頂，開始時間和結束時間為 datetime類型，必須在2010/7/5－2010/7/15之間。約束 “動員任務標號主鍵”保證了動員任務在此預案的XML文件中的唯一性。

選擇 “開發(fā)工具”選項卡，在XML中點擊 “架構”，彈出的對話框，點擊架構庫，添加Emergency Response Plan.xsd 文 件， 勾 選 Emergency Response Plan 選 項并確定。

（3）使用 Word Content Control Toolkit將業(yè)務數(shù)據(jù)綁定到控件。

在 Word Content Control Toolkit中打開該應急預案文檔。左邊呈現(xiàn)出內容控件列表，右側顯示 “Click Here to create a new one”，表明在文檔中還沒有custom xml文件。點擊右側的 “Click here to create a new one”，在 Edit View選項卡中將之前生成的Emergency Response Plan.xsd文件中的內容拷貝到此處。切換到Bind View選項卡，展開節(jié)點可見下面的name元素，鼠標拖動name元素至對應控件，綁定成功后高亮，并顯示其綁定的Xpath。

3.3 實驗結果及分析

（1）預案模板的獨立擴充和修改：數(shù)字化預案生成后，凡是存在內容控件之處均為數(shù)字化部分，需要填寫預案業(yè)務數(shù)據(jù)。使用zip解壓該文檔，可見內容控件中填寫的數(shù)據(jù)對應保存于customXml文件夾，預案模板的文字對應保存于word文件夾，因此，在底層存儲上實現(xiàn)了模板和業(yè)務數(shù)據(jù)徹底分離，擴充和修改預案模板的文字將不會影響業(yè)務數(shù)據(jù)。

（2）預案業(yè)務數(shù)據(jù)填寫校驗：由于附加的XML schema文件中定義了內容控件對應的數(shù)據(jù)類型及約束條件，因此在填寫帳篷生產任務時，若 “數(shù)量”對應的內容控件中填寫非數(shù)字或小于5000的數(shù)字將會以紅色波浪線提示錯誤。同樣填寫 “開始時間”和 “結束時間”不在給定范圍也會提示錯誤，從而實現(xiàn)對非法格式的數(shù)據(jù)填寫進行校驗。

（3）預案檢索可深入業(yè)務數(shù)據(jù)：由于預案業(yè)務數(shù)據(jù)組件化后以多個xml文件存于customXml文件夾中，因此可開發(fā)預案檢索應用程序直接定位和操作預案業(yè)務數(shù)據(jù)xml文件。預案檢索條件可輸入任務類型為 “物資生產”且數(shù)量大于5000，而不再局限于預案特征字段。

4 結束語

本文從文本預案自身出發(fā)，引入組件化設計思想，應對預案數(shù)字化中模塊化的需求；使用XML建立應急預案模型，一方面對填寫數(shù)據(jù)進行校驗，另一方面使預案檢索深入預案內容的XML模型數(shù)據(jù)?；贠pen XML標準，分離預案模板和預案內容業(yè)務數(shù)據(jù)，兩者可獨立變化，同時無縫集成XML模型，從而實現(xiàn)整體應急預案數(shù)字化。后續(xù)研究將集中于在現(xiàn)有數(shù)字化的基礎上，構建基于案例推理的數(shù)字化應急預案系統(tǒng)，對預案進行檢索、匹配、調整，以生成可用于突發(fā)應急情況的行動方案。

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