云应急-智慧型应急管理新模式

27云应急——智慧型应急管理新模式*文李从东谢天刘艺世界范围内突发事件频发，严重威胁着人民的生命财产安全[1]。突发事件具有随机性、不可预测性等特征，其有效应对需要灵活、高效、及时的服务决策和技术支持，需要形成新的随需而变的应急管理思想和模式。近年来，云计算技术的发展，为网络化分布的IT资源优化和分配提供了先进思想，给各行各业带来了重大影响。作为一种服务化的计算模式，云计算为应急管理提供了新的思想和强有力的辅助手段[2]。借鉴云计算的核心思想、运营模式和相关技术，对应急资源进行服务化管理，可以提高应急管理的科学性和有效性。由此，本文提出一种更为敏捷、智能、灵活、高效、资源可扩展的智慧型应急管理新模式——云应急（CloudEmergencyManaging，CEM），籍以探索突发事件应急管理模式的发展方向和趋势。一、云应急的提出近年来“云计算[3]”、“云制造”[4]等一系列全新的服务化资源提供模式的提出和“物联网”[5]技术的发展，为突发事件应急管理模式提供了新的思路。云计算的核心思想[6][7]是：引入第三方提供资源的网络运营方——“云”，将大量用网络连接的分布式（计算）资源统一管理和调度，构成一个资源能力池向用户提供按需服务。任何资源拥有者都有机会向云端提供可用资源，因此，“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的。同时，云端通过对用户需求的辨识，[摘要]本文借鉴“云计算”的思想，提出一种随需服务、高效可靠的智慧型应急管理新模式——“云应急”，分析了云应急的概念和特征；探讨了实现该模式的载体——云应急系统的体系抽象层次结构模型、一般运作机制和该系统设计的关键技术，最后总结了体现云应急模式智慧的五方面优势。[关键词]云应急；应急管理；云计算；随需服务突发事件具有随机性、不可预测性等特征，其有效应对需要灵活、高效、及时的服务决策和技术支持，需要形成新的随需而变的应急管理思想和模式。2011年4月21日，第五届中国杭州电子信息博览会在浙江世贸国际展览中心开幕。以“绿色、生活、信息”为主题的本届展会设有物联网馆、智慧生活馆、低碳节能馆、机器人馆、电子产业馆及信息数字馆等六大展区，展出项目包括物联网、云计算、三网融合、电子商务、智能机器人、智能电网、LED、光伏、智能生活等相关的技术、产品及应用方案。图为参观者在“时空隧道”前体验信息技术给生活带来的巨大变迁。应急论坛理论前沿EmergencyForum*本文获广东省高新区发展引导专项计划课题《云计算及网格化的应急管理平台共性技术研究》（2010A011200007）和广东省人文社科重点研究基地项目《基于STSC范式的应急网络动态能力研究》（10JDXM63002）的支持。28应急论坛理论前沿EmergencyForum帮助用户发现和匹配资源池中合适的资源，并以服务的形式随时将资源提供给用户按需使用[8]。突发事件的应急响应和处置所必需的可用应急资源通常由政府各应急部门和其他组织提供，各个部门通过信息沟通使用分散分布的各种应急资源。如果可以打破应急资源物理分布于不同部门、地区之间的“墙”，通过在逻辑上对一切可用应急资源的统一管理调配来实现应急联动、协同，则应急效率和应急效果都将得到显著改善。不同突发事件的应急管理可以按照事件的不同类型和等级转化为不同的应急需求。应急管理的目标就是充分感知变化的应急需求，统一规划和配置应急资源以满足各种突发事件应急管理的需求。突发事件应急管理模式可以借鉴“云”的思想，构建第三方应急资源网络——“应急云”，采用物联网接入技术、虚拟化技术和决策支持技术，提高应急资源的可扩展性和可控性，全面感知和理解应急管理需求，智能化分析情景变化，动态生成和调整并行应急管理过程，使应急管理工作协同、有序、灵活、及时、高效进行。（一）云应急的定义云应急是一种基于“云”的思想和现代服务管理的思想，利用先进的网络技术、智能决策支持技术，通过构建并运营云应急服务平台，以有效管理、调配可扩展的应急资源为目的，可为应急需求者提供定制应急服务的智慧型应急管理新模式。这种应急管理模式具有网络化、敏捷化、智能化以及灵活、高效、随需应变的特征。云应急技术旨在将情景感知技术、情景分析技术、预案管理技术、资源保障管理技术及其他相关技术与云计算、物联网、资源虚拟化、服务化、智能决策支持等技术相融合，实现各类物理应急资源和网络应急资源逻辑上的集中管理，在应急管理全生命周期过程中，随着突发事件情景和应急需求的变化而动态进行资源发现、匹配、服务封装，最终提供可无限扩展、及时获取、按需提供、安全可靠的各类应急服务。（二）云应急的概念模型云应急模式的概念模型如图1所示。模型基于网络世界和物理世界的情景信息感知，主要由运营及服务平台、应急服务需求方构成。物理世界是物理应急资源提供方，通过物联网接入技术将全社会网络化分布的实时可用应急资源信息（如应急人员、应急物资等）采集汇聚到云应急服务平台上，纳入平台统一监控管理。网络世界存在着依托互联网的分布式实时可用的软应急资源（如数据中心、计算中心、决策模型、应用等），也由云应急服务平台采集、存储并统一管理。这些资源只是逻辑上的统一，物理上仍可以是网络化分散存在的。云应急服务平台内部封装了所有应急管理活动以及数据、知识、物资、人员等资源，通过对物理世界和网络世界的在线感知，对于多源异构、海量、实时数据进行高性能采集、存储、计算和智能分析，动态调整并行应急管理过程，均衡调配应急管理资源，最终将应急资源按照应急管理实际需求转化为可直接调用的高效可靠的应急服务提供给不同的应急需求者（如应急分析人员、应急执行人员、应急决策人员和群众等）。云应急管理模式通过对云应急平台内部可扩展资源的有序化统一管理，极大地减轻了应急需求端的负担，提高了应急管理的灵活性和高效性。（三）云应急的特征1.情景过程导向，随需而变在应急管理中，固定数量的资源与单一的解决方案无法对仍处于进程中的突发事件做出及时、灵活的响应。云应急管理模式采用基于“情景-应对”的管理范式[9]，如图2，在对突发事件情景充分感知和对应急需求充分分析的基础上，动态和智能地生成、调整以及重组应急预案（方案）和应急过程，根据不同的应急需求和应急任务流程调用不同的应急服务。2.信息、知识全面整合云应急服务平台快速实时地对物理世界和网络世界的突发事件情景信息和应急资源信息进行采集、传输、存储。平台提供标准化的异构信息集成接口，实图1云应急模式概念模型图2情景应对和随需而变的云应急服务应急需求方应急管理流程信息采集服务预测分析服务应急评估服务信息发布服务资源调度服务云应急服务平台29中国应急管理MAY·2011现应急管理业务信息（如应急预案库、案例库、物资库、队伍库、专家库、GIS库、模型库、数据库等）的全面整合，并对海量历史信息进行分类管理、挖掘分析，形成可共享知识，为云应急管理模式下的应急管理活动提供决策支持。3.智能决策，协同运作云应急基于云应急平台实现了信息、知识的全面整合，可提供智能化的决策支持；通过对各个应急联动部门的救援队伍、设备物资、专家等应急资源的虚拟化汇聚管理，形成了基于智能决策的云应急协同网络，通过对应急资源的按需调配，确保应急管理工作灵活、高效、有序进行。4.虚拟化、可扩展的应急资源管理模式在云应急模式中，不论是人力、设备物资等物理资源，还是应用、计算和数据等网络资源，都通过虚拟化技术实现逻辑上的汇聚，根据不同的并行应急需求进行重新规划、组合、协调、利用，以达到最有效利用。由于物联网接入技术的应用，云应急服务平台可以更方便地应对突发事件发生时大量临时性需求，实现社会闲置资源的随时多渠道（如购买、捐献、征用和租赁等）接入、注销和跟踪管理维护，使网络化分布的应急资源提供方迅速与网络化随机分布的应急资源需求方实现最优化匹配，极大地提高应急资源来源的可扩展性和应急资源储备的动态伸缩性。5.提供标准化、可重用的服务，快速响应服务是资源和过程的封装，是面向用户需求的全面或部分的解决方案。应急资源需求者往往难以在宝贵而短暂的救援时间内根据当时的事件应急情景需求，有效使用原子级的应急资源。有鉴于此，云应急管理模式提供给应急需求方的是可以解决不同突发事件应急需求，实现部分或全部应急管理功能的及时高效的应急服务。云应急服务平台通过对应急管理过程和应急资源的匹配和服务封装提供标准化可重用的应急服务，如应用软件服务、决策支持服务、运输服务、救援服务等。二、云应急系统云应急系统作为云应急模式的重要载体和主要实现手段，可以为实现云应急管理模式从概念模型到实现的成功转化提供技术支持。本文分别从系统体系结构、运作机制以及涉及的关键技术三方面对云应急系统进行探讨。（一）云应急系统体系抽象层次结构通过上述对云应急概念框架、特征的深入分析，本文从技术实现层面提出云应急系统的体系抽象层次结构模型。如图3所示，本文将云应急系统抽象为云应急技术支撑层、云应急资源层、云应急服务层、云应急过程层和服务调用接口层五层。1.云应急技术支撑层该层是对实现云应急系统上层业务功能的底层支撑技术的抽象，主要包括以信息采集、计算、存储等为主的信息技术，以及网络通信技术、在线感知技术、物联网技术和语义网等技术的集合。2.云应急资源层（资源池）通过底层技术支撑层对接入系统的所有应急资源进行逻辑上的统一综合管理，如应急资源的汇聚(即注册和发布资源)、分类管理（分类方法如物理资源、网络资源、一次性资源、可多次利用资源等等）、发现、修复以及应急资源和过程（任务）在接口、功能、流程、语义、服务质量等方面的智能匹配、动态组合等。该层通过与云应急过程层内的应急过程或应急任务进行匹配，采用服务化封装技术将二者多对多地封装为服务提交给云图3云应急体系抽象层次结构模型图服务调用接口层云应急技术支撑层云应急平台云应急服务层云应急过程层云应急资源层（资源池）动态匹配过程服务化封装资源服务化封装服务调用应急决策情景分析其他服务需求计算、存储、分析等技术支持在线信息集成环境、资源信息采集物联网（物理世界感知）因特网（在线感知）服务调用30应急论坛理论前沿EmergencyForum应急服务层管理。3.云应急服务层通过对资源和过程的服务化封装后，面向应急需求方用户，对服务进行高性能检索、全面综合的管理、维护和组合调度。该层主要功能包括提供云服务的标准化与测试管理、接口管理；提供云服务分类管理，可按照服务调用所需的时间（部分含物理资源的服务需要运输和准备时间）、成本和应对突发事件的类型进行分类；云服务的描述和发布管理等功能，通过对服务的描述为服务的高性能检索和调度提供依据。4.云应急过程层该层是由情景需求分析产生的应急预案分解而成的并行应急过程。但由于突发事件的时间紧迫性，该过程一旦产生，立即在云应急资源层上搜索可实现该过程的资源，并封装成服务递交给应急需求方。因此，该层只是临时性存在的。5.服务调用接口层为云应急服务需求方提供服务调用接口层，该层主要直接面向不同的云应急系统用户，如决策者、分析人员、执行者和人民群众等提供不同的专业服务调用接口以及用户注册、验证等通用管理接口。（二）云应急系统的一般运作机制基于云应急管理模式的理念和云应急系统的层次结构模型，结合“情景-应对”型应急管理范式，情景导向的云应急系统一般运作机制如图4所示。在应急管理全过程中每个环节通过信息采集的方式加入了实时情景感知突发事件监控事态的变化，进而为情景分析提供数据支持和依据。将应急管理全过程分为事前、事中和事后三阶段，事前阶段主要包括预测预警、事件分类分级、信息发布和初步预案生成等；事中阶段主要包括基于情景导向的突发事件响应处置，是情景导向的云应急管理模式一般过程的核心环节；事后阶段主要包括恢复重建和应急评估。在突发事件应急管理全过程中，云应急平台通过物联网技术和网络技术对物理世界的实体资源信息和网络世界的软资源进行实时汇聚（接入、发布）和分类管理。通过信息采集、计算、分析对图4情景导向的云应急系统一般流程图动态调整方案响应处置分析预测分类分级预警恢复重建应急评估信息发布产生新的应急需求初步预案新的预案应急过程应急