礦山應(yīng)急救援指揮信息溝通及傳遞網(wǎng)絡(luò)模型研究*

鄭萬波

(1.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.重慶大學(xué)光電工程學(xué)院傳感器與儀器研究中心；3.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司)

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礦山應(yīng)急救援指揮信息溝通及傳遞網(wǎng)絡(luò)模型研究*

鄭萬波1,2,3

(1.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.重慶大學(xué)光電工程學(xué)院傳感器與儀器研究中心；3.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司)

摘要針對(duì)礦山應(yīng)急救援指揮信息傳遞過程中存在的應(yīng)急信息系統(tǒng)構(gòu)建不規(guī)范、信息發(fā)布和共享難、溝通方式缺乏對(duì)角線和越級(jí)縱向溝通等諸多問題，分析了應(yīng)急信息溝通媒介、信息溝通要素三維結(jié)構(gòu)及其演化過程，依據(jù)礦山應(yīng)急指揮平臺(tái)框架及交互管理鏈?zhǔn)叫?yīng)理論，從信息傳遞視角對(duì)礦山應(yīng)急救援的有效性進(jìn)行了深入分析，提出了一種礦山應(yīng)急救援指揮鏈?zhǔn)叫畔贤Ｐ图捌浜?jiǎn)化模型，為礦山應(yīng)急指揮提供參考。

關(guān)鍵詞礦山應(yīng)急救援應(yīng)急指揮信息信息生成交互管理模式信息溝通模型

突發(fā)事故具有難以預(yù)測(cè)和認(rèn)知的特點(diǎn)，應(yīng)急指揮信息溝通的研究集中于信息溝通機(jī)制構(gòu)建、技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)及其應(yīng)用等方面?，F(xiàn)有礦山應(yīng)急救援指揮信息溝通存在以下問題[1]：①應(yīng)急信息系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用不足、不規(guī)范，應(yīng)急信息分布不均；②溝通方式以橫向和逐級(jí)縱向?yàn)橹鳎^少對(duì)角線和越級(jí)縱向的跳板式溝通規(guī)范，對(duì)緊急情況下的信息溝通支持程度低；③信息鏈演化模式單一,時(shí)間連續(xù)性不強(qiáng)，抗災(zāi)能力弱。

20世紀(jì)90年代以來，信息溝通理論一方面注重信息交流的情景、溝通信息的識(shí)別、處理和轉(zhuǎn)化過程研究；另一方面，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的“小世界網(wǎng)絡(luò)”和“無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)”的提出，開啟了多主體、多節(jié)點(diǎn)組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的危機(jī)信息溝通過程、溝通機(jī)制的量化模擬和仿真研究的新時(shí)期[2-10]。因此，迫切需要引進(jìn)吸收國(guó)內(nèi)外關(guān)于信息論、控制論等學(xué)科的理論知識(shí)，建立應(yīng)急指揮信息傳遞模型，開展礦山應(yīng)急救援指揮信息溝通及傳遞網(wǎng)絡(luò)模型研究。

1　礦山事故應(yīng)急信息溝通信息要素和演化規(guī)律

1.1礦山事故應(yīng)急信息溝通構(gòu)成要素

礦山事故過程中的應(yīng)急信息溝通表示為一個(gè)由應(yīng)急信息溝通主體、溝通渠道、溝通內(nèi)容構(gòu)成的三維體[11]，礦山事故應(yīng)急指揮信息溝通要素三維結(jié)構(gòu)如圖1所示，各構(gòu)成要素隨事故的演變，向三維坐標(biāo)方向推進(jìn)。

1.2礦山事故信息演化過程

信息傳播媒介可以是政府機(jī)構(gòu)、傳播媒體、專家學(xué)者或個(gè)人。公共危機(jī)信息傳播是一個(gè)互動(dòng)的過程，信息傳遞是雙向的，因此信息的提供者又是信息的接受者[12]。礦山事故指揮信息溝通三要素的演化過程如表1所示。

圖1　礦山事故應(yīng)急指揮信息溝通要素三維結(jié)構(gòu)

表1　礦山事故應(yīng)急指揮信息溝通三要素的演化過程特性

2　礦山事故應(yīng)急指揮平臺(tái)架構(gòu)和信息溝通管理模式

我國(guó)應(yīng)急管理以“一案三制”為基礎(chǔ)，礦山事故應(yīng)急指揮平臺(tái)按邏輯結(jié)構(gòu)主要可分為基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)、綜合應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、信息接收與發(fā)布系統(tǒng)、移動(dòng)應(yīng)急平臺(tái)、應(yīng)急指揮場(chǎng)所、安全保障體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，比較全面地描述整體架構(gòu)，適合于礦山應(yīng)急指揮平臺(tái)體系的平臺(tái)/設(shè)施構(gòu)建[13]，體現(xiàn)了信息溝通網(wǎng)絡(luò)的層次性、反饋性、規(guī)范性，是應(yīng)急指揮信息溝通網(wǎng)絡(luò)模型的硬件基礎(chǔ)。

危機(jī)管理的組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念共有兩類模式：突發(fā)事故指揮系統(tǒng) (ICS) 結(jié)構(gòu)和危機(jī)管理殼式結(jié)構(gòu)(CMSS)[14]。其共性是：采用扁平化和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)結(jié)構(gòu)，模塊化組織、一體化通信指揮、統(tǒng)一的指揮框架、具體的緊急事故行動(dòng)方案、救災(zāi)所需特定的設(shè)施及綜合式的資源管理。

3　礦山事故演化及鏈?zhǔn)叫?yīng)

災(zāi)害演變過程經(jīng)歷3個(gè)階段：早期孕育階段，中期淺存階段，晚期誘發(fā)階段，整個(gè)過程是前后關(guān)聯(lián)的，前一階段的物質(zhì)能量是后一階段演變的基礎(chǔ)，在外部環(huán)境因素的促使、誘發(fā)下漸變或突變至下一階段。

3.1災(zāi)變階段和鏈?zhǔn)桨l(fā)育機(jī)理

災(zāi)變可分為4個(gè)階段：預(yù)防與準(zhǔn)備、監(jiān)測(cè)與預(yù)警、響應(yīng)與救援、恢復(fù)與重建，應(yīng)急指揮信息溝通主要在響應(yīng)與救援階段進(jìn)行。災(zāi)變過程鏈?zhǔn)叫?yīng)為特征的主線，即：鏈?zhǔn)叫?yīng)規(guī)律—鏈?zhǔn)嚼碚撃Ｐ汀準(zhǔn)诫A段特性—孕源斷鏈減災(zāi)機(jī)制[15]。

3.2災(zāi)害鏈災(zāi)害要素關(guān)系環(huán)

礦山事故發(fā)生后，可能會(huì)引發(fā)一系列的次生、衍生事故，形成事故鏈?zhǔn)叫?yīng),礦山事故鏈表明不同事故之間的聯(lián)系，描述了事故所在場(chǎng)景中的誘發(fā)因素[16]。事故鏈體現(xiàn)了初始事故的變異過程，使事故在演變過程中性質(zhì)或等級(jí)發(fā)生了改變。災(zāi)害鏈?zhǔn)且粋€(gè)自然的、客觀存在的綜合體系，各要素之間相互作用，并與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交換，形成相互聯(lián)系，相互制約的負(fù)責(zé)反饋系統(tǒng)。基于源頭構(gòu)建的災(zāi)害鏈系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：

(1)

式中，S(n)為災(zāi)害要素集合；R為災(zāi)害間的關(guān)聯(lián)度；E為災(zāi)害鏈所處的環(huán)境；G為災(zāi)害點(diǎn)。

對(duì)于災(zāi)害鏈系統(tǒng)，其內(nèi)部狀態(tài)

(2)

式中，Si、Ai分別為災(zāi)害鏈S(n)中災(zāi)害要素的狀態(tài)及狀態(tài)空間。

災(zāi)害鏈的外部破壞表現(xiàn)行為用HZ表示:

(3)

式中，Sin為災(zāi)害內(nèi)部狀態(tài)。

設(shè)SZ為災(zāi)害鏈存在的狀態(tài)，則

(4)

式中，S為環(huán)境E的狀態(tài)；B為環(huán)境E的狀態(tài)空間。

災(zāi)害鏈內(nèi)在災(zāi)害要素之間的關(guān)系如圖2所示。

關(guān)系Ri,j(t)為t時(shí)刻災(zāi)害內(nèi)要素SGi(n)對(duì)SGj(n)的作用因子，災(zāi)害鏈內(nèi)災(zāi)害要素SGi(n)通過作用因子對(duì)SGj(n)產(chǎn)生作用，使得SGi(n)對(duì)SGj(n)間產(chǎn)生一定的關(guān)聯(lián)，可描述為f(Si(t),Ri,j(t),Sj(t))，其中，Si(t)為t時(shí)刻SGi(n)的狀態(tài)；Sj(t)為t時(shí)刻SGj(n)的狀態(tài)。

圖2　災(zāi)害鏈內(nèi)在災(zāi)害要素之間關(guān)系Ri,j(t) 在環(huán)境E中，災(zāi)害鏈系統(tǒng)S(n)在t時(shí)刻具有關(guān)系Ri，j(t)，則Ri,j(t)的集合稱為災(zāi)害鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

(5)

若在環(huán)境E中，災(zāi)害鏈S(n)在t時(shí)刻具有k個(gè)關(guān)系Rp+i-1,p+i(t)(i=1,2,…,k;k≥1;SG(p+R)=SG(P))，則集合稱為關(guān)系環(huán)，記為Y(k)(圖3)，則：

(6)

若在環(huán)境E中，災(zāi)害鏈S(n)在t時(shí)刻具有θ個(gè)不同的關(guān)系環(huán)。Y1(k1),…,Yi(ki),…,Yj(kj),Yθ(kθ)，其中Yi(ki)≠Yj(kj),且i,j=1,2,…,θ,i≠j，那么θ則成為災(zāi)害鏈S(n)的關(guān)系環(huán)數(shù)。

圖3　災(zāi)害鏈災(zāi)害要素關(guān)系環(huán)Y(k)

4　礦山應(yīng)急指揮鏈?zhǔn)叫畔鬟f網(wǎng)絡(luò)模型

溝通網(wǎng)絡(luò)是組織內(nèi)外相對(duì)穩(wěn)定的信息流動(dòng)模型，礦山應(yīng)急指揮體系和溝通結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了信息溝通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用不同層次的溝通樞紐產(chǎn)生強(qiáng)弱不同的相互聯(lián)結(jié)，更有利于信息的橫向和縱向充分傳遞。因此，借鑒事故鏈?zhǔn)叫?yīng)的災(zāi)害鏈災(zāi)害要素關(guān)系環(huán)的構(gòu)建原理(圖4)，將整個(gè)礦山應(yīng)急救援通信體系描述為一個(gè)鏈?zhǔn)叫畔贤▊鬟f環(huán)，提出礦山應(yīng)急救援指揮鏈?zhǔn)叫畔鬟f流程及其簡(jiǎn)化模型。

為了便于桌面演練和仿真，將礦山應(yīng)急指揮環(huán)形信息傳遞模型簡(jiǎn)化(圖5)，外環(huán)表示事故應(yīng)急信息的演化過程，串接各個(gè)縱向(管理維和空間維)信息節(jié)點(diǎn)，整個(gè)信息流形成一個(gè)順時(shí)針的環(huán)形應(yīng)急信息傳輸模型，包括順時(shí)針的4個(gè)階段：A階段(預(yù)防與準(zhǔn)備)，B階段(監(jiān)測(cè)與預(yù)警)，C階段(響應(yīng)與救援)；D階段(恢復(fù)與重建)。

圖4　礦山應(yīng)急指揮鏈?zhǔn)叫畔鬟f流程

圖5　礦山應(yīng)急指揮環(huán)形信息傳遞模型的簡(jiǎn)化模型

5　結(jié)　論

(1)針對(duì)現(xiàn)有礦山事故溝通模式的不足，引進(jìn)信息溝通模式的構(gòu)成、演化過程，分析應(yīng)急信息溝通三維要素結(jié)構(gòu)及其演化過程。

(2)對(duì)突發(fā)事故應(yīng)急指揮系統(tǒng)(ICS)和危機(jī)管理殼式結(jié)構(gòu)(CMSS)的共性特點(diǎn)，分析了礦山事故應(yīng)急指揮信息交互管理模式及基礎(chǔ)平臺(tái)框架。

(3)依據(jù)災(zāi)害鏈災(zāi)害要素關(guān)系環(huán)理論，提出了礦山應(yīng)急指揮鏈?zhǔn)叫畔鬟f流程及其簡(jiǎn)化模型。

(4)借鑒礦山事故的鏈?zhǔn)叫?yīng)和信息溝通4個(gè)生命周期，結(jié)合我國(guó)“一案三制”和煤礦實(shí)際情況，提出一種礦山應(yīng)急救援指揮鏈?zhǔn)叫畔鬟f模型及其簡(jiǎn)化模型。

通過本研究，為礦山應(yīng)急處置的仿真和桌面演練提供一種基于信息溝通視角的參考模型，良好的溝通機(jī)制使得各個(gè)救援單元統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)，信息、人員、救援物資的流轉(zhuǎn)順暢。

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(收稿日期2016-04-19)

MineEmergencyRescueCommandandInformationCommunication

andTransferMoldingNetworkModel

ZhengWanbo1,2,3

(1.StateKeyLaboratoryoftheGasDisasterDetecting,PreventingandEmergencyControlling;2.ResearchCenterofSensorsandInstruments,CollegeofOpto-electronicEngineering,ChongqingUniversity;3.ChongqingResearchInstitute,ChinaCoalTechnology&EngineeringGroupCorporation)

AbstractIn the mine emergency rescue command information transmission process, the following problems are existed, there is no emergency information system construction norms,information dissemination and sharing is difficult, the lack of diagonal and vertical communication leapfrog many other issues of communication,the emergency information medium of communication,the three-dimensional structure and its evolution process of information communication are analyzed.According to the mine emergency command platform framework and interaction management chain effect theory,the effectiveness of mine emergency rescue is analyzed in depth for the information transfer perspective,the mine emergency rescue command chain information communication model and its simplified model to provide reference for mine emergency command.

KeywordsMine emergency rescue,Emergency command information,Information generation,Interaction management mode,Information communication model

鄭萬波(1981— ),男，副研究員，博士研究生，400039 重慶市九龍坡區(qū)科城路6號(hào)。

·安全·環(huán)?！?/p>