矿山应急救援指挥信息沟通及传递网络模型研究*

郑万波

(1.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室；2.重庆大学光电工程学院传感器与仪器研究中心；3.中煤科工集团重庆研究院有限公司)



矿山应急救援指挥信息沟通及传递网络模型研究*

郑万波1,2,3

(1.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室；2.重庆大学光电工程学院传感器与仪器研究中心；3.中煤科工集团重庆研究院有限公司)

摘要针对矿山应急救援指挥信息传递过程中存在的应急信息系统构建不规范、信息发布和共享难、沟通方式缺乏对角线和越级纵向沟通等诸多问题，分析了应急信息沟通媒介、信息沟通要素三维结构及其演化过程，依据矿山应急指挥平台框架及交互管理链式效应理论，从信息传递视角对矿山应急救援的有效性进行了深入分析，提出了一种矿山应急救援指挥链式信息沟通模型及其简化模型，为矿山应急指挥提供参考。

关键词矿山应急救援应急指挥信息信息生成交互管理模式信息沟通模型

突发事故具有难以预测和认知的特点，应急指挥信息沟通的研究集中于信息沟通机制构建、技术系统建设及其应用等方面。现有矿山应急救援指挥信息沟通存在以下问题[1]：①应急信息系统的建设和应用不足、不规范，应急信息分布不均；②沟通方式以横向和逐级纵向为主，较少对角线和越级纵向的跳板式沟通规范，对紧急情况下的信息沟通支持程度低；③信息链演化模式单一,时间连续性不强，抗灾能力弱。

20世纪90年代以来，信息沟通理论一方面注重信息交流的情景、沟通信息的识别、处理和转化过程研究；另一方面，复杂网络的“小世界网络”和“无标度网络”的提出，开启了多主体、多节点组成的复杂网络的危机信息沟通过程、沟通机制的量化模拟和仿真研究的新时期[2-10]。因此，迫切需要引进吸收国内外关于信息论、控制论等学科的理论知识，建立应急指挥信息传递模型，开展矿山应急救援指挥信息沟通及传递网络模型研究。

1　矿山事故应急信息沟通信息要素和演化规律

1.1矿山事故应急信息沟通构成要素

矿山事故过程中的应急信息沟通表示为一个由应急信息沟通主体、沟通渠道、沟通内容构成的三维体[11]，矿山事故应急指挥信息沟通要素三维结构如图1所示，各构成要素随事故的演变，向三维坐标方向推进。

1.2矿山事故信息演化过程

信息传播媒介可以是政府机构、传播媒体、专家学者或个人。公共危机信息传播是一个互动的过程，信息传递是双向的，因此信息的提供者又是信息的接受者[12]。矿山事故指挥信息沟通三要素的演化过程如表1所示。

图1　矿山事故应急指挥信息沟通要素三维结构

表1　矿山事故应急指挥信息沟通三要素的演化过程特性

2　矿山事故应急指挥平台架构和信息沟通管理模式

我国应急管理以“一案三制”为基础，矿山事故应急指挥平台按逻辑结构主要可分为基础支撑系统、综合应用系统、数据库系统、信息接收与发布系统、移动应急平台、应急指挥场所、安全保障体系和标准规范体系，比较全面地描述整体架构，适合于矿山应急指挥平台体系的平台/设施构建[13]，体现了信息沟通网络的层次性、反馈性、规范性，是应急指挥信息沟通网络模型的硬件基础。

危机管理的组织结构设计理念共有两类模式：突发事故指挥系统 (ICS) 结构和危机管理壳式结构(CMSS)[14]。其共性是：采用扁平化和网络架构结构，模块化组织、一体化通信指挥、统一的指挥框架、具体的紧急事故行动方案、救灾所需特定的设施及综合式的资源管理。

3　矿山事故演化及链式效应

灾害演变过程经历3个阶段：早期孕育阶段，中期浅存阶段，晚期诱发阶段，整个过程是前后关联的，前一阶段的物质能量是后一阶段演变的基础，在外部环境因素的促使、诱发下渐变或突变至下一阶段。

3.1灾变阶段和链式发育机理

灾变可分为4个阶段：预防与准备、监测与预警、响应与救援、恢复与重建，应急指挥信息沟通主要在响应与救援阶段进行。灾变过程链式效应为特征的主线，即：链式效应规律—链式理论模型—链式阶段特性—孕源断链减灾机制[15]。

3.2灾害链灾害要素关系环

矿山事故发生后，可能会引发一系列的次生、衍生事故，形成事故链式效应,矿山事故链表明不同事故之间的联系，描述了事故所在场景中的诱发因素[16]。事故链体现了初始事故的变异过程，使事故在演变过程中性质或等级发生了改变。灾害链是一个自然的、客观存在的综合体系，各要素之间相互作用，并与环境进行物质、能量和信息交换，形成相互联系，相互制约的负责反馈系统。基于源头构建的灾害链系统的数学描述：

(1)

式中，S(n)为灾害要素集合；R为灾害间的关联度；E为灾害链所处的环境；G为灾害点。

对于灾害链系统，其内部状态

(2)

式中，Si、Ai分别为灾害链S(n)中灾害要素的状态及状态空间。

灾害链的外部破坏表现行为用HZ表示:

(3)

式中，Sin为灾害内部状态。

设SZ为灾害链存在的状态，则

(4)

式中，S为环境E的状态；B为环境E的状态空间。

灾害链内在灾害要素之间的关系如图2所示。

关系Ri,j(t)为t时刻灾害内要素SGi(n)对SGj(n)的作用因子，灾害链内灾害要素SGi(n)通过作用因子对SGj(n)产生作用，使得SGi(n)对SGj(n)间产生一定的关联，可描述为f(Si(t),Ri,j(t),Sj(t))，其中，Si(t)为t时刻SGi(n)的状态；Sj(t)为t时刻SGj(n)的状态。

图2　灾害链内在灾害要素之间关系Ri,j(t) 在环境E中，灾害链系统S(n)在t时刻具有关系Ri，j(t)，则Ri,j(t)的集合称为灾害链系统结构：

(5)

若在环境E中，灾害链S(n)在t时刻具有k个关系Rp+i-1,p+i(t)(i=1,2,…,k;k≥1;SG(p+R)=SG(P))，则集合称为关系环，记为Y(k)(图3)，则：

(6)

若在环境E中，灾害链S(n)在t时刻具有θ个不同的关系环。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则成为灾害链S(n)的关系环数。

图3　灾害链灾害要素关系环Y(k)

4　矿山应急指挥链式信息传递网络模型

沟通网络是组织内外相对稳定的信息流动模型，矿山应急指挥体系和沟通结构共同构成了信息沟通网络结构，用不同层次的沟通枢纽产生强弱不同的相互联结，更有利于信息的横向和纵向充分传递。因此，借鉴事故链式效应的灾害链灾害要素关系环的构建原理(图4)，将整个矿山应急救援通信体系描述为一个链式信息沟通传递环，提出矿山应急救援指挥链式信息传递流程及其简化模型。

为了便于桌面演练和仿真，将矿山应急指挥环形信息传递模型简化(图5)，外环表示事故应急信息的演化过程，串接各个纵向(管理维和空间维)信息节点，整个信息流形成一个顺时针的环形应急信息传输模型，包括顺时针的4个阶段：A阶段(预防与准备)，B阶段(监测与预警)，C阶段(响应与救援)；D阶段(恢复与重建)。

图4　矿山应急指挥链式信息传递流程

图5　矿山应急指挥环形信息传递模型的简化模型

5　结　论

(1)针对现有矿山事故沟通模式的不足，引进信息沟通模式的构成、演化过程，分析应急信息沟通三维要素结构及其演化过程。

(2)对突发事故应急指挥系统(ICS)和危机管理壳式结构(CMSS)的共性特点，分析了矿山事故应急指挥信息交互管理模式及基础平台框架。

(3)依据灾害链灾害要素关系环理论，提出了矿山应急指挥链式信息传递流程及其简化模型。

(4)借鉴矿山事故的链式效应和信息沟通4个生命周期，结合我国“一案三制”和煤矿实际情况，提出一种矿山应急救援指挥链式信息传递模型及其简化模型。

通过本研究，为矿山应急处置的仿真和桌面演练提供一种基于信息沟通视角的参考模型，良好的沟通机制使得各个救援单元统一指挥协调，信息、人员、救援物资的流转顺畅。

参考文献

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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

郑万波(1981— ),男，副研究员，博士研究生，400039 重庆市九龙坡区科城路6号。

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