基于BIM+GIS技术的应急管理系统建设

孙友，袁占全 （中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北 武汉 430071）

1 引言

安全生产工作关系人民群众的生命财产安全，关系改革发展和社会稳定大局。建立高效的应急管理体系，打造快速的事故预防和反应能力，及时应对突发事件，快速组织资源实施精准救援，最大程度降低事故造成的损失，是企业安全生产的长远目标。

在信息化技术高速发展的今天，国内外专家学者对应急预案信息化系统开展了一系列研究，取得了较多成果。国外典型的应急管理系统有美国东部海岸的萨瓦纳港口应急预案管理系统、美国俄亥俄油气田应急响应系统、英国达特茅斯港口应急计划与管理系统等系统[1]。在国内，张晓丹等[2]利用Office Open XML标准提出了一种数字化应急预案管理方法，利用该方法生成的数字化应急顸案能够实现预案文档和业务数据的有效分离，实现数据在多个系统内的自由流转。覃东华等[3]基于ArcGIS Server设计了城市洪涝灾害应急管理综合系统。这些研究成果对应急管理系统的建设具有一定参考价值，但是基于BIM技术的应急管理系统还未见过相关报道。

根据国家、地方各级应急管理部门的要求，结合企业应急管理的实际需要，借鉴已有成熟系统的建设经验，利用BIM、GIS、大数据、物联网、移动互联网等信息技术，搭建一套企业级的应急管理系统，为企业应急管理过程中的预案编制、资源调度、模拟演练和救援指挥等业务提供智慧化和信息化服务。

2 建设目标

①利用BIM和GIS技术，建立应急管理业务的基础数据库和典型行业多种类型的BIM预案模型。

②搭建一套基于BIM和GIS技术的应急管理系统，实现可视化、空间化的应急预案管理、应急资源管理、应急模拟演练和综合管理。

③系统能够满足突发事件应急处置和救援需要，实现事故的接出警、预测分析、智能辅助决策、应急资源调度等功能，提高现场指挥决策和救援效率，降低事故造成的损失。

3 系统建设

3.1 系统架构

系统基于先进的多层架构和 SOA（Service-Oriented Architecture）架构开发。多层架构具有松散耦合、复用性高、扩展性强的特点，不但能够高效组织和实施软件系统的开发，还能够保证系统在运营阶段的升级维护和功能扩展[4，5]。SOA架构模型具有规范性、统一性和开放性的特点，可以建立组件化、互操作、模块化、可伸缩和兼容性强的系统。在应急管理系统的建设过程中，这两种架构保证了系统的资产重用，解决了系统业务需求变化的问题。系统架构如下图所示：

系统架构图

基础支撑层：基础设施层用于提供系统运行的基础软件和硬件传输环境，包括BIM软件、GIS平台、摄像头、网络、传感器等。

数据资源层：数据层主要存储和管理系统运行过程中产生的的各种数据与文件，包含BIM模型数据、GIS地理信息数据、应急管理数据、监控监测数据，以及文档、图片、视频等文件资料数据等。

应用层：根据应急管理的不同阶段，提供系统的各种应用服务，主要包括应急预案、应急资源、应急演练、应急救援和综合管理等应用。

展示层：展现给用户的终端界面，主要包括PC网页端、移动端等。

用户层：系统面向的不同使用者，主要包括集团管理层、现场管理层、一线操作人员等。

3.2 数据库建设

应急管理系统数据库建设应急预案、应急资源、应急演练、应急统计分析等多源异构数据库，各数据库的主要内容如下。

①基础数据库：主要用于存储企业应急管理相关的人机料法环各类数据。

②应急突发事件数据库：主要用于存储突发事件应急处置的基本情况、预测预警信息和救援指挥过程数据。

③应急预案数据库：主要用于不同行业不同类型的BIM可视化预案和文本预案。

④应急资源数据库：主要用于存储应急救援队伍、应急专家、应急物资、救援装备、医疗保障机构等资源数据。

⑤应急演练数据库：主要用于存储基于BIM和GIS的模拟事件、模拟计划、事件处置、参演机构和参演人员信息等。

⑥应急统计分析数据库：主要用于存储基于BIM和GIS的重大危险源、应急资源数、典型事故应急处置、应急预案等统计分析数据。

⑦应急事故数据库：主要用于存储BIM事故案例和事故的应急救援信息数据。

⑧应急政策法规数据库：主要用于存储国家和地方政府关于应急管理方面的规章制度和技术规范。

⑨应急决策支持数据库：主要用于存储基于BIM模型的决策支持信息。

⑩应急空间信息数据库：主要用于存储项目的矢量数字地形、数字高程模型、卫星影像、地名等空间信息数据。

3.3 系统功能

3.3.1 应急预案管理

基于BIM和GIS技术实现对典型应急预案的可视化、空间化动态展示，通过对应急预案进行结构化、BIM数字化分解，实现应急预案的辅助快速编制，基于事件的性质特点、对事件的综合预测以及相关案例经验知识等，编制针对某类事件应急处置的工作组配置、成员、流程、资源配置等方案，系统还提供预案的分类采集、快速备案、审核发布、查询检索、自动打印等功能。

3.3.2 应急资源管理

对应急救援物资、应急救援装备、应急救援队伍、医疗保障机构等应急资源进行有效管理，利用BIM和GIS技术直观可视地掌握这些资源的地点、数量、特征、性能、状态等信息，可以在BIM模型和GIS地形上对相关应急资源信息进行定位、删除、修改、查看，在事故发生时，通过系统自动调集相应的资源参与应急救援。

3.3.3 应急模拟演练

在BIM虚拟场景中，应急模拟演练可以使应急指挥部门、各专业部门、应急领域专家和相关人员在系统中按照设定的应急演练流程，调用预案和资源进行应急处置，实现应急预案的检测和评估，通过演练记录和回放等功能，让参与演练的人员快速掌握相应救援技能，深入了解企业的应急管理机制，熟悉相关的应急处置流程，检验应急队伍的响应速度和应急处置能力，总结经验教训，完善修改相应的应急预案。

3.3.4 应急救援管理

系统能够在事故发生后，对事故进行GIS位置标注和现场情景的BIM展示，提供一键启动预案功能，实现事故信息的逐级报送和批转，自动对事故信息进行搜集分析和处理评估，推荐相应专家，辅助现场制定相应的救援方案。同时基于系统的“应急一张图”功能实现政府、企业和个人的多方协同指挥救援，实现语音、视频、图片、文字、BIM模型、GIS等信息交互，实时共享处置过程中的综合救援、资源调度等信息。事故结束后，基于BIM的可视化特点，对应急救援过程中的及时性和有效性进行综合评判，辅助生成救援工作报告，为后续发生的类似突发事件提供参考。

3.3.5 综合业务管理

综合业务管理主要包含企业基本信息、应急通讯录、应急专家库、应急知识库、应急值守和统计分析等功能，可以满足企业各级应急管理部门的日常工作需要。

4 结语

基于BIM+GIS技术建设的应急管理系统，在“正常时期”可以完成应急的日常综合业务管理和对应急预案、应急资源等信息的维护管理，实现对于重大危险源的监测监控和对安全生产事故的综合预测预警，并通过模拟演练提升应急能力。在“非常时期”能够利用GIS、BIM、物联网、大数据等多种手段，综合调用各类数据库的应急资源信息，为应急过程提供资源配置、辅助决策和指挥调度等功能，实现应急救援工作的信息化、智能化和科学化，有效提高企业安全生产事故的预防和处置能力，大大减少人员伤亡和财产损失。