一种电网应急演练方案图形化设计平台的制作方法

本发明涉及电网应急技术领域，尤其涉及一种电网应急演练方案图形化设计平台。

背景技术：

电力系统是人类所建立的最复杂的工业系统之一。近年来，虽然电网事故发生的频率在下降，但后果却日益严重。电力与我国国家安全、经济发展以及人民生活的关系越来越密切。所以电力系统发生的大面积停电事故，对公共安全、国民经济和日常生活都会造成非常严重的影响。这引起了我国政府和各级电网公司的高度重视，相继颁布了处置大面积停电事件的相关规定。为了全面提高电力系统应急保障能力，各级电网公司均依据国务院及国网公司的要求制定了各项应急预案，并配套建设了相应的电力应急管理平台。应急演练是电力应急管理的重要环节，其不仅可以实现对应急指挥人员和处置人员进行培训，同时还可以对应急预案实现测试和验证，从而为应急体系建立人员智力保障和技能基础，同时促进应急体系的不断完善和持续提升。桌面推演作为现有应急演练的重要手段，在电力应急管理工程中扮演着重要角色，起到了评估能力、检验预案、明确职责、锻炼队伍、宣传知识等重要作用。

然而目前电网企业的桌面推演仍以传统的圆桌讨论式演习为主，以口头和书面形式呈现，在桌面推演以及应急预案、学习培训等方面仍然存在一些问题，具体表现为：

1、桌面推演手段单一：传统桌面推演，由于主要采用基于脚本的问答方式，以圆桌讨论方式为主，缺乏其他有效的辅助手段，推演手段显得单一，演练深度受到影响。

2、推演过程不够生动逼真：推演呈现方式主要以口头和书面形式为主，比较枯燥，不够生动逼真，对参演人员的积极性有所影响。

3、应急预案细化程度不够：目前的电网应急预案体系较为完整，对应急处置管理过程进行了规范和界定，但在精细化程度上还有待提高。

4、缺乏专业的在线式桌面推演辅助系统：目前还缺乏能够支撑电网企业桌面推演全过程的在线式辅助推演系统，桌面推演的数字化和智能化水平不高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电网应急演练方案图形化设计平台，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明所述电网应急演练方案图形化设计平台，该平台包括：

应急预案及知识管理子系统，将传统基于文本的纸质应急预案以及相关规范、标准和导则进行数字化抽象，然后对数字化抽象后的数据进行规范化和数字化综合管控，同时，还能够根据电网应急桌面推演结果对应急预案进行梳理，完善和细化应急演练方案；

数字化演练方案管理子系统，根据电网企业实际应急情况，制定应急演练方案，或结合用户的应急演练需求，对不同的应急演练需求匹配相应的应急演练方案模板，形成应急演练方案；

在线式数字化桌面推演子系统，加载并解析应急演练方案，然后由推演引擎按照演练方案设计的剧情进行剧情调度、推演控制、数据统计，执行电网应急桌面推演；

电网应急演练事后评估子系统，对电网应急桌面推演过程和结果进行评估和分析，查找电网应急桌面推演过程中或推演的不足，完善应急演练方案。

优选地，所述应急预案及知识管理子系统包括：数字化知识仓库管理模块、 应急预案管理模块、预案模板管理模块、评审管理模块和配置管理模块；

数字化知识仓库管理模块，将电网应急演练中使用到的数据、规则和知识进行数字化抽象，并进行数字化管理；

应急预案管理模块，从文本的纸质应急预案提取信息要素，包括预案四阶段的任务以及每项任务配备的资源，然后组成应急演练基本信息单元，快速制定多种应急救援演练方案，动态加载数据生成指挥体系和任务列表；

预案模板管理模块，对各类数字化应急演练预案建立相应的应急演练模板；

评审管理模块，根据应急专家及预案涉及到的相关角色对预案提出的修改建议，对应急预案进行修改；

配置管理模块，负责设置应急演练方案中涉及到的基础信息。

所述预案四阶段包括：预案预防阶段、预案准备阶段、预案响应阶段和预案恢复阶段。

所述数字化知识仓库包括：基础数据库、空间数据库、事件库、预案库、案例库、模型库、知识库和文档库。

优选地，所述数字化演练方案管理子系统包括演练计划管理模块和演练方案图形化设计及管理模块；

演练计划管理模块，根据电网企业实际应急情况，制定电网应急演练方案；

演练方案图形化设计及管理模块，根据用户的应急演练需求，对不同的应急演练需求匹配相应的应急演练方案模板，向应急演练方案模板中添加演练目的、演练范围、演练地点与场所、参加演练人员、事故情景与演练情景，然后再进行演练方案图形化处理，最后形成演练方案。

更优选地，根据电网企业实际应急情况，制定电网应急演练方案；具体按照下述步骤实现：

A1，确定演练目的；

A2，分析演练需求；

A3，确定演练范围；

A4，安排演练准备与实施的日程计划，包括各种演练文件编写与审定的期限、物资器材准备的期限、演练实施的日期。

A5，编制演练经费预算，明确演练经费筹措渠道。

更优选地，所述演练方案图形化处理，具体按照下述步骤实现：

B1，根据目标演练的具体内容，获取应急演练所包括演练对象、场景、目标；

B2，基于不同对象、场景和目标的两两对应的二维地理信息，采用数字化处理技术、三维仿真及虚拟现实技术相结合进行建模，形成应急演练所有要素的数字模型库；

所述数字模型库包括：包括场景模型库，抢险设备设施模型库，演练人员角色模型库，演练进程控制库，演练人员对话脚本库，天气及灾害模型库，电力系统模型库。

优选地，所述在线式数字化桌面推演子系统包括：多角色多任务协同推演模块、应急演练场景可视化展示模块、电网资源与环境信息展示模块、应急演练态势标绘与信息模块、全方位演练参考与提示模块、应急进度展示与导航模块和应急演练观摩管理模块；

多角色多任务协同推演模块，建立基于多智能体的互动演练机制和信息交互机制，在应急演练过程中，子系统根据不同的演练阶段和演练角色，向用户展示事故发展和应急响应行动的场景；

应急演练场景可视化展示模块，以电网GIS平台为基础，运用可视化展示技术，实现对场景中的可交互对象、灾害场景、电网设施环境、周边环境进行沉浸式直观模拟与展示；

电网资源与环境信息展示模块，集成与应急演练相关的信息资源；

应急演练态势标绘与信息模块，基于可视化展示技术以电网GIS平台为基础建立应急演练态势描绘机制，在GIS上直观展示应急演练过程中的发展态势；

全方位演练参考与提示模块，基于知识库、预案库、案例库建立全方位演练参考与提示机制，根据应急演练进度对参演人员进行相应的操作提示；

应急进度展示与导航模块，提供应急进度展示与导航功能；

应急演练观摩管理模块，根据应急演练观摩人员建立应急演练观摩管理机制。

优选地，所述应急演练事后评估分析子系统包括：事后评估模块、专家分析模块、过程回放模块与演练归档模块；

事后评估模块，根据制定的评估体系，评估指标和权重，对应急演练过程中各环节及各角色进行打分评估；

专家分析模块，对应急演练过程中存在的问题进行分析，给出专家意见；

过程回放模块，记录每次应急演练全过程；

演练归档模块，对应急演练记录，演练事后评估，专家分析按照时间和范围进行归档存储。

优选地，应急预案及知识管理子系统对文本的纸质应急预案进行应急预案数字化的方法，按照下述步骤实现：

a、应急预案结构化分析，根据电网典型应急演练场景，分别对组织结构、应急资源和应急过程进行数字化描述，完成对应急预案的描述；

b、组织结构数字化表示，以通过建立E-R模型描述其中的各种实体以及实体之间的关系表示；所述组织结构实体应包括应急组织、部门、分组、小组、角色、能力和应急人员；各个实体间存在的关系包括：组成关系、管理关系、替代关系、充当关系和拥有关系；

c、应急资源数字化表示，包括对应急预案中使用的应急资源分类、描述每种类型的应急资源的属性信息、按照应急资源分类建立应急资源数据库；

d、应急过程数字化表示，是描述应急响应过程中任务以及任务之间约束关系。

更优选地，在步骤d中，以使用E-R模型描述应急响应过程中任务以及任务之间约束关系。

优选地，所述在线式数字化桌面推演子系统，具体按照下述方法实现桌面应急演练：

C1，加载并解析应急演练方案，得到应急演练方案中存储的剧情；

C2，根据剧情规范的数字化描述，并将设计的剧情数据结构存储到数据库中；

C3，推演引擎从数据库中读取、解析推演剧情，采用基于逻辑关系的多线程事件调度模型对应急响应事件进行有序调度，进而实现预案推演过程。

本发明的有益效果是：

本发明所述平台能够实现电网应急在线式桌面推演、应急预案细化完善、应急方案制作管理及应急演练评估全过程为一体的辅助支持平台，实现强化一线作业人员应急处置能力，提升电网企业的应急处置管理水平。

具体表现为：通过对电网应急演练方案图形化设计平台的搭建，实现面向电网应急在线式桌面推演、应急预案细化完善、应急方案制作管理以及应急演练评估一体化平台。该平台将传统基于文本的纸质预案经过数字化抽象，解决传统纸质预案的存储、管理、升级和使用不便等问题；系统通过数字化演练方案管理，从整体上对数字化桌面推演计划进行管控，对数字化桌面推演过程提供支撑，为电力企业制定详实有效演练计划、演练方案；系统通过多角色协同推演核心功能，附以外围支撑功能开展建设工作，实现传统应急桌面推演数字 化和在线化，从而缓解传统桌面推演过程中存在的组织协调困难、演练内容单一、支撑信息有限、缺乏可视化手段、难以分布式开展等问题。通过该平台的应用，逐步细化、完善、验证应急演练预案，锻炼应急队伍执行水平，并在不断的演练过程中逐步完善提升电网企业的应急处置管理水平。

附图说明

图1是电网应急演练方案图形化设计平台的结构示意图；

图2是应急过程的实体-关系示意图；

图3是在线式数字化桌面推演流程示意图；

图4是应急演练事后评估流程框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的核心设计思路为：提供的一种电网应急演练方案图形化设计平台，通过对应急预案及应急知识的数字化综合管理，从整体上对数字化桌面推演计划管控，对数字化桌面推演过程提供支撑，围绕推演控制、推演评估、多角色协同推演操等核心功能，附以外围支撑功能开展建设工作，通过该系统的建设，实现在线式、分布式的电网应急演练及辅助推演。

实施例

参照图1，本实施例所述电网应急演练方案图形化设计平台，该平台包括：

应急预案及知识管理子系统，将传统基于文本的纸质应急预案以及相关规范、标准和导则进行数字化抽象，然后对数字化抽象后的数据进行规范化和数字化综合管控，同时，还能够根据电网应急桌面推演结果对应急预案进行梳理，完善和细化应急演练方案；

数字化演练方案管理子系统，根据电网企业实际应急情况，制定应急演练方案，或结合用户的应急演练需求，对不同的应急演练需求匹配相应的应急演练方案模板，形成应急演练方案；

在线式数字化桌面推演子系统，加载并解析应急演练方案，然后由推演引擎按照演练方案设计的剧情进行剧情调度、推演控制、数据统计，执行电网应急桌面推演；

电网应急演练事后评估子系统，对电网应急桌面推演过程和结果进行评估和分析，查找电网应急桌面推演过程中或推演的不足，完善应急演练方案。关于所述电网应急演练方案图形化设计平台，更详细的解释如下：

(一)，参照图1，所述应急预案及知识管理子系统，该模块将传统基于文本的纸质预案以及相关规范、标准、导则等经过数字化抽象，进行规范化和数字化综合管控，解决传统纸质预案的存储、管理、升级和使用不便等问题；同时能够根据应急桌面推演结果对应急预案进行梳理，并进行完善和细化，是电力企业检验预案、完善预案、升级预案的有力工具。应急预案及知识管理子系统包括：数字化知识仓库管理模块、应急预案管理模块、预案模板管理模块、评审管理模块和配置管理模块；

数字化知识仓库管理模块，将电网应急演练中使用到的数据、规则和知识进行数字化抽象，并进行数字化管理；

应急预案管理模块，从文本的纸质应急预案提取信息要素，包括预案四阶段的任务以及每项任务配备的资源，然后组成应急演练基本信息单元，快速制定多种应急救援演练方案，动态加载数据生成指挥体系和任务列表；

预案模板管理模块，对各类数字化应急演练预案建立相应的应急演练模板；

评审管理模块，根据应急专家及预案涉及到的相关角色对预案提出的修改建议，对应急预案进行修改；

配置管理模块，负责设置应急演练方案中涉及到的基础信息。

所述预案四阶段包括：预案预防阶段、预案准备阶段、预案响应阶段和预案恢复阶段。

所述数字化知识仓库包括：基础数据库、空间数据库、事件库、预案库、案例库、模型库、知识库和文档库。

其中，应急预案及知识管理子系统对文本的纸质应急预案进行应急预案数字化的方法，按照下述步骤实现：

a、应急预案结构化分析，根据电网典型应急演练场景，分别对组织结构、应急资源和应急过程进行数字化描述，完成对应急预案的描述；应急演练方案模型是由这三方面的描述信息所构成,一个应急响应过程是这三个方面的若干实体所构成,应急过程作为框架将这些实体关联起来,从而完成一次突发事件的应急响应。

b、组织结构数字化表示，以通过建立E-R模型描述其中的各种实体以及实体之间的关系表示；所述组织结构实体应包括应急组织、部门、分组、小组、角色、能力和应急人员；各个实体间存在的关系包括：组成关系、管理关系、替代关系、充当关系和拥有关系；通过识别各类组织结构及其相应关系，建立基于E-R关系的演练方案组织结构数字化表示方法，组织结构数字化表示就是用一种形式化方法,描述应急预案中定义的应急组织体系,主要通过建立E-R模型描述其中的各种实体以及实体之间的关系。

c、应急资源数字化表示，包括对应急预案中使用的应急资源分类、描述每种类型的应急资源的属性信息、按照应急资源分类建立应急资源数据库；应急资源数字化表示是对应急响应过程中所使用各种类型资源的描述。应急资源有各种类型,应对不同类型的突发事件的应急资源也不同。对应急资源数字化表示主要包括:①对应急预案中使用的应急资源分类,如人力资源、应急设备、救援 物资、生活物资,每个类型还可以进一步分为子类型。②针对每种类型的应急资源,描述其属性信息。③按照应急资源类型,分别建立应急资源数据库。

d、应急过程数字化表示，是描述应急响应过程中任务以及任务之间约束关系。在步骤d中，以使用E-R模型描述应急响应过程中任务以及任务之间约束关系。

如图2所示，应急过程的实体集应包含应急过程、任务、原子任务、子过程等，应急过程关系集包含组成关系、先序关系、继承关系、使用关系、执行关系等。根据组织结构描述中角色与应急人员之间的充当关系,动态地将应急人员映射到任务中。对应急过程的描述主要步骤:①从应急预案中识别出应急过程中的各项任务。②对每个任务,描述其属性信息。③按照上述应急过程的关系定义,描述任务之间的约束关系。

(二)数字化推演方案管理模块：从整体上对数字化桌面推演计划管控，对数字化桌面推演过程提供支撑，为电力企业应急培训与学习提供便利。参照图1，所述数字化演练方案管理子系统包括演练计划管理模块和演练方案图形化设计及管理模块；

演练计划管理模块，根据电网企业实际应急情况，制定电网应急演练方案；主要内容包括：确定演练目的、分析演练需求、确定演练范围、安排演练准备与实施的日程计划、编制演练经费预算。

演练方案图形化设计及管理模块，根据用户的应急演练需求，对不同的应急演练需求匹配相应的应急演练方案模板，向应急演练方案模板中添加演练目的、演练范围、演练地点与场所、参加演练人员、事故情景与演练情景，然后再进行演练方案图形化处理，最后形成演练方案；

该子系统的的业务功能详细为：应急演练方案展现、全文检索、演练方案导入生成、演练方案录入生成、应急演练方案删除、应急演练方案修改、应急 演练方案模板管理、图形化应急演练方案编辑、图形化应急演练方案分析。

其中，根据电网企业实际应急情况，制定电网应急演练方案；具体按照下述步骤实现：

A1，确定演练目的；

A2，分析演练需求；在对事先设定事件的风险及应急预案进行认真分析的基础上，确定需调整的演练人员、需锻炼的技能、需检验的设备、需完善的应急处置流程和需进一步明确的职责。

A3，确定演练范围；根据演练需求、经费、资源和时间等条件的限制，确定演练事件类型、等级、地域、参演机构及人数、演练方式；

A4，安排演练准备与实施的日程计划，包括各种演练文件编写与审定的期限、物资器材准备的期限、演练实施的日期。

A5，编制演练经费预算，明确演练经费筹措渠道。

其中，所述演练方案图形化处理，具体按照下述步骤实现：

B1，根据目标演练的具体内容，获取应急演练所包括演练对象、场景、目标；

B2，基于不同对象、场景和目标的两两对应的二维地理信息，采用数字化处理技术、三维仿真及虚拟现实技术相结合进行建模，形成应急演练所有要素的数字模型库；

所述数字模型库包括：包括场景模型库，抢险设备设施模型库，演练人员角色模型库，演练进程控制库，演练人员对话脚本库，天气及灾害模型库，电力系统模型库。

对应急演练场景中的建筑、景观、电力设备进行三维建模，形成相应的场景模型库；梳理出演练中所包括的不同人员角色，如抢险人员、指挥人员，以及后勤人员等，采用三维建模技术分别建立相应人员模型，而形成演练人员角 色模型库；在演练中所用到的设备，如电力应急抢修车，急救车，消防设备及消防车，以及相关的设备等，采用三维建模技术分别建立相应模型而形成抢险设备设施模型库；对于台风、地震、山洪等自然灾害，采取相应专业模型去估算其具体影响等级及范围，并采用虚拟现实技术建立其模型而形成天气及灾害模型库；对于一些专业场景，如调度、变电、输电、配电等场景需要研究采用原有专业仿真子系统中模型和仿真场景的基础；对于演练预案中所涉及到的角色之间的对话及互动，经过梳理和规范，形成演练人员对话脚本库；对于演练预案中的人员之间、人员与场景之间的互动、场景中各个设备之间的关系经过梳理，形成演练进程控制库。

(三)在线式数字化桌面推演模块：围绕多角色协同推演操作核心功能，附以外围支撑功能，实现应急桌面推演数字化、在线化。通过该子系统，驱动整个态势推演系统按照演练方案所设计的剧情进行推演。通过加载演练方案，对演练方案进行解析，由推演引擎按照演练方案设计的剧情进行剧情调度、推演控制、数据统计，执行电网应急桌面推演。如图1所示，所述在线式数字化桌面推演子系统包括：多角色多任务协同推演模块、应急演练场景可视化展示模块、电网资源与环境信息展示模块、应急演练态势标绘与信息模块、全方位演练参考与提示模块、应急进度展示与导航模块和应急演练观摩管理模块；

多角色多任务协同推演模块，建立基于多智能体的互动演练机制和信息交互机制，在应急演练过程中，子系统根据不同的演练阶段和演练角色，向用户展示事故发展和应急响应行动的场景；

应急演练场景可视化展示模块，以电网GIS平台为基础，运用可视化展示技术，实现对场景中的可交互对象、灾害场景、电网设施环境、周边环境进行沉浸式直观模拟与展示；

电网资源与环境信息展示模块，集成与应急演练相关的信息资源；

应急演练态势标绘与信息模块，基于可视化展示技术以电网GIS平台为基础建立应急演练态势描绘机制，在GIS上直观展示应急演练过程中的发展态势；

全方位演练参考与提示模块，基于知识库、预案库、案例库建立全方位演练参考与提示机制，根据应急演练进度对参演人员进行相应的操作提示；

应急进度展示与导航模块，提供应急进度展示与导航功能；

应急演练观摩管理模块，根据应急演练观摩人员建立应急演练观摩管理机制。

其中，参照图3，所述在线式数字化桌面推演子系统根据应急演练推演涉及剧情生成和推演引擎技术，应急响应事件和其发生的场景是组成推演剧情的关键因素，通过对推演剧情的规范性描述，定义剧情主要包括应急响应事件集合、场景、剧情描述等部分，并设计剧情存储的数据结构，将预案推演剧情存储到数据库中。推演引擎从数据库中读取、解析推演剧情，采用基于逻辑关系的多线程事件调度模型对应急响应事件进行有序调度，进而实现预案推演过程。另外，还提供交互式的推演控制来控制预案推演的开始、结束、暂停、继续功能，通过数据统计实现推演过程中应急人员和应急资源的数量或频次的统计，为预案效果评估等提供数据支持，具体按照下述方法实现桌面应急演练：

C1，加载并解析应急演练方案，得到应急演练方案中存储的剧情；

C2，根据剧情规范的数字化描述，并将设计的剧情数据结构存储到数据库中；

C3，推演引擎从数据库中读取、解析推演剧情，采用基于逻辑关系的多线程事件调度模型对应急响应事件进行有序调度，进而实现预案推演过程。

(四)所述应急演练事后评估分析子系统，通过通用的演练评估指标体系及评估指标参考权重，演练评估人员可根据演练的目标、范围等具体情况，选 择相关的评估指标，调整参考权重，形成该次演练适用的评估指标体系。针对每一次应急演练过程和结果进行评估和分析，查找应急演练过程中或应急演练的不足，完善应急演练预案，磨合电网应急机制，锻炼参演队伍。应急演练事后评估分析子系统包括：事后评估模块、专家分析模块、过程回放模块与演练归档模块；

事后评估模块，根据制定的评估体系，评估指标和权重，对应急演练过程中各环节及各角色进行打分评估；

专家分析模块，对应急演练过程中存在的问题进行分析，给出专家意见；

过程回放模块，记录每次应急演练全过程；

演练归档模块，对应急演练记录，演练事后评估，专家分析按照时间和范围进行归档存储。

参照图4，应急演练事后评估分析子系统通过应急演练现状和应急演练目标的达成情况，根据评估对应的评估模型，得出事后评估分值。根据应急演练现状、目标以及事后评估分值，进行专家分析，突出工作改进意见。工作改进意见针对应急演练方案的不足和应急演练过程存在的问题两方面。

演练方案是演练策划人员依据预案和假设的事故场景编制的“演习剧本”，目的是为了检验和锻炼提高应急人员应对电网应急安全事故的现场处置能力，并通过潜在的事故场景模拟事故在发生或发展阶段出现的景象，以贴近实战的方式对电网应急安全事故预案进行演练。

本发明所述电网应急演练方案图形化设计平台，通过该平台的搭建，为电力企业的应急桌面推演、预案管理、演练评估工作提供一整套解决方案，从应急管理实际应用层面为领导和管理人员提供强有力的辅助手段，得到了如下有益的效果：

1)将传统基于文本的纸质预案经过数字化抽象，结合事故后果模拟分析、 GIS地图、应急资源管理技术，解决传统纸质预案的存储、管理、升级和使用不便等问题。

2)从整体上对数字化桌面推演计划管控，对数字化演练方案进行图形化设计和管理，为电力企业应急培训与学习提供便利。

3)通过该系统实现将传统应急桌面推演数字化与在线化，从而缓解传统桌面推演过程中存在的组织协调困难、演练内容单一、支撑信息有限、缺乏可视化手段、难以分布式开展等问题，从而实现在线式、分布式的数字化桌面推演。

4)通过对应急演练过程和结果进行评估和分析，查找应急演练预案和过程的不足，起到完善应急演练预案，磨合电网应急机制，锻炼参演队伍的作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。