区域预警范文（精选9篇）
区域预警 第1篇
在全球经济一体化的背景下, 拥有一定垄断优势的国内企业, 必然要通过跨国投资的方式在世界范围内扩张, 以达到利润最大化的目的。根据商务部发布的统计数据显示, 2010年我国共对全球112个国家和地区的1500多家跨国企业进行投资, 当年累计实现非金融类对外直接投资406.5亿美元, 较2009年同期增长63.6%。然而国际金融危机爆发, 全球投资者严重受挫, 各国贸易保护主义抬头, 中国对外投资也面临严峻挑战, 如何在当前这种形势下做好投资区位决策, 如何正确地识别各种跨国投资风险, 有效实施风险预警、采取措施规避风险, 成为跨国直接投资的关键。
我国跨国投资区位的选择和跨国投资风险的形成有着相辅相成的逻辑关联, 它们受诸多因素的影响。对企业跨国投资区位选择的问题, 国内外也有很多相关的研究。理论界还未形成企业跨国投资区位选择的一般理论, 中国企业跨国投资的历史短暂, 中国学者对跨国投资的区位选择着重从经验的角度研究, 缺乏对众多要素的综合分析和定量分析。而对于跨国投资风险的研究, 国外文献比较多, 也取得了一定的研究成果。研究中对于跨国投资风险的定量评估方法主要包括预先警报系统评估法、评分定级评估法、国别评估报告法、清单评估法和国际投资风险指数评估法。其中国际投资风险指数评估法有以下几类:富兰德指数 (FL) 、国家风险国际指南综合指数、《机构投资家》国家风险等级表、《欧洲货币》国家风险等级表等。相对而言, 我国学者对于跨国投资风险的研究主要停留在定性研究的阶段, 集中于识别风险因素和针对防范控制措施的研究上。总体而言, 这些研究大多站在东道国环境的角度, 忽略了与投资国和投资企业之间的相互作用。要进行企业跨国投资的区域定位和风险预警, 就有必要站在全局的角度研究。而国内外对这方面的研究存在明显不足, 这就为本研究提供了一定的研究空间。
基于传统研究的不足, 笔者从东道国、投资国、投资企业三个层面对企业跨国投资风险因素进行归纳梳理, 并借鉴熵权原理编制跨国投资风险预警指数, 然后运用“矩阵评价”模型将跨国投资风险预警与区域定位有机结合起来, 最后通过实证分析验证模型的科学性和适用性。本研究以期能为我国企业对外投资的区位选择和风险控制做出一些贡献。
二、企业跨国投资风险因素
(一) 企业跨国投资的动因分析
关于跨国投资的理论分析可以追溯到20世纪60年代以前的要素禀赋理论, 经过半个多世纪的发展, 已经形成了一套比较完备的理论体系。垄断优势理论认为企业的对外直接投资是建立在垄断优势基础之上的;内部化理论则认为企业进行对外直接投资是因为跨国经营可以带来内部化优势;国际生产折衷理论则集大成地认为企业要进行对外直接投资必须具备三种优势:所有权特定优势、内部化特定优势以及区位特定优势。到80年代后期和90年代早期, 跨国公司理论的研究开始注重外部因素分析, 产生了投资诱发要素组合理论、以环境为基点的经典战略管理理论、以产业结构分析为基础的竞争战略理论。
唯物辩证法认为, 内因是事物变化发展的根据, 外因是事物变化发展的条件。在对跨国投资相关理论进行分析与总结的基础上, 笔者认为企业跨国投资的动因主要在于两方面, 一是东道国区位吸引力, 它是进行企业跨国投资的外部条件。二是投资企业竞争力, 它是企业进行跨国投资的内在动力。
(二) 企业跨国投资风险预警与区域定位的关联分析
首先, 区位选择决定了跨国投资风险的大小。中国企业跨国投资风险是由东道国区位吸引力和投资企业竞争力共同作用的结果, 对于单个企业而言, 我国的跨国投资环境是既定的, 要想降低跨国投资风险, 就必须选择合适的区域进行投资。区位的选择决定了跨国投资的风险大小。其次, 跨国投资风险预警有益于企业区位选择。对外直接投资的区位选择是跨国公司管理决策的关键点, 在很大程度上决定着投资的成败, 但在向何处投资的问题上却没有理论和模型可以全面解释。由于对外直接投资区位选择的复杂性, 而且是一个多阶段的过程, 投资商要选择特定的国家, 然后在东道国内确定地区和具体的生产厂址。因此有必要建立一个客观决策模型, 对跨国投资事前事中进行实时预警监控, 而跨国投资风险预警正是解决这一问题的有效途径。跨国投资风险预警和区域定位是企业跨国投资管理决策系统中的两个关键点, 彼此相辅相成。二者的关联关系可以在中国企业跨国投资管理决策模型 (图1) 中体现。
(三) 企业跨国投资风险因素分析
笔者根据我国企业跨国投资的动因分析总结出, 企业跨国投资的风险因素主要来自于东道国区位吸引力和投资企业竞争力, 具体而言, 东道国区位吸引力体现于宏观吸引力与中观吸引力, 即东道国宏观环境和东道国行业环境。投资企业竞争力体现于投资国环境和投资企业环境两方面。这两个维度四个因素之间相互作用、相互影响, 共同决定了企业跨国投资的区位选择和风险警情。
东道国区位吸引力因素包括:
(1) 东道国宏观环境因素。跨国投资环境因素一般包括政治因素、经济因素、社会因素和技术因素。政治因素包括东道国的政治法律环境、政策因素等。东道国政局的稳定性、法律保障制度明确性等直接关系到企业对外直接投资的成败。此外, 政策直接体现了国家对外直接投资的态度。如果一国拥有积极的外资政策和鼓励制度, 势必对外资的进入具有极大的吸引力。经济因素包括东道国外汇、利息、经济景气状况等因素, 一国的经济发展水平和金融环境可以影响该国参与国际分工和国际市场交换的程度, 也影响着对外直接投资。社会因素包括东道国的自然环境、文化环境、资源环境等。东道国的宗教信仰和社会风气可以改变投资者的偏好, 教育水平、价值观念和消费心理也会影响企业的投资方式和战略目标。劳动力、原材料资源状况, 都是企业选择投资区位时要考虑的重要因素。技术因素主要包括东道国技术的传播性、可替代性以及对投资企业知识产权的保护体制等因素。
(2) 东道国行业环境因素。行业因素主要包括行业组织特性、行业政策特性以及行业所有制特性等。行业组织特性着重研究东道国行业集中度、市场结构分散度以及行业区域集聚效应等因素引起的行业竞争力的特点。一般认为, 行业集中度高、规模效益明显的行业, 通过扩大规模可以降低成本, 还具有技术创新、减少不确定性的优势;行业政策特性可以看作有关资源配置结构的经济政策, 国家通过行业政策干预行业结构布局。行业所有制特性体现为行业中不同体制的特点。不同所有制结构对企业活力、运行效率和行业竞争力影响巨大。
投资企业竞争力因素包括:
(1) 投资国环境因素。我国企业跨国投资时除以企业自身特点为基础外, 还应充分考虑我国在经济和政治方面的影响, 以确保在企业投资过程中得到更多更有力的保障。投资国环境因素主要体现在以下三个方面。一是投资国自身经济发展水平, 直接关系到企业对外直接投资的动力。安德列夫 (2002) 在研究转型国家的跨国公司中, 证实了对外直接投资的主要决定因素是投资国自身的经济发展水平和国内的市场规模。投资国国内经济规模大, 国内产品需求量多, 一定程度上影响对外投资的可能性。二是投资国政府行为因素;投资国的政府应该加强宏观调控, 制定优惠的税收和信贷政策, 为企业对外直接投资创造条件。同时, 国际协调机制的建立, 双边和多边经济合作和投资保护协议, 可以推动企业对外直接投资和区域经济合作以及自由贸易区的建立, 从而避免和减少对外直接投资的矛盾和冲突, 有利于本国对外直接投资区位选择。三是投资国的国家鼓励政策和健全的法律制度, 也是对外直接投资的重要保证因素。
(2) 投资企业环境因素。投资企业环境因素主要包括企业资源因素和企业能力因素。企业资源是指企业赖以形成和运作的一切有形和无形的要素。一个企业的成功不仅因为其拥有丰富的资源, 还因为其隐藏在企业背后的配置、开发、使用和保持资源的能力, 这是产生企业竞争优势的深层次因素。企业能力是指企业在市场竞争中适应、协调和驾驭内外因素, 整合优化资源达到企业资源最优结构的目的, 并成为在从事经营管理活动的能力, 即资源整合能力, 其作用范围应当涵盖企业全部资源及环境, 是企业资源之间以及企业与环境之间交互联系的能动机制和纽带。对于跨国投资企业, 其企业能力因素必须具备价值性、异质性、独特性和持久性, 从而使企业可以在对外投资经营中形成和拥有垄断优势, 并将垄断优势转化为超额垄断利润。
三、企业跨国投资风险预警指数
(一) 企业跨国投资风险预警指标体系设计
企业跨国投资两个维度四个因素都包括无穷无尽的风险因子, 而企业管理者不可能也不需要对所有的风险因子都加以关注, 因此, 笔者主要针对跨国投资的特征来设计4个准则层指标, 11个目标层指标, 每一个目标层指标又通过若干观察指标来衡量, 如表1所示。
由于选取的风险预警指标均难以量化, 笔者采取专家打分的方法, 对指标赋予一定的数值, 每项指标取专家打分的平均值。专家可根据观察指标来衡量目标指标值, 每个目标指标都赋予[0, 4]范围内的任一值。并将其划分为优良中差4个评价等级, 每个等级有对应的评价值域。评分标准如表2所示。
(二) 跨国投资风险预警指数的编制
在所确定的跨国投资风险评价指标体系的基础上, 需要对东道国投资环境做一个综合评价和比较分析。目前广泛采用的综合评价方法有很多, 如层次分析法、主成分分析法、模糊综合评判法、数据包络分析法等。其中指标值是以调查问卷的形式取得, 不存在无量纲化和指标同向化问题, 这就大大简化了数据的计算工序。因此, 在评价中仅需根据评价的目的和各个项目的内在含义对各个评价指标赋予相应的权数。常用来确定权重的方法主要有:统计平均法、最大组中值法、A H P构权法 (层次分析法) 、变异系数法、熵权法等。笔者采用熵权法确定各评价指标的权重。
熵权法的基本原理:熵是信息论中测定不确定性的量, 信息量越大, 不确定性就越小, 熵值就越小。熵权法是根据各评价指标数值的变异程度所反映的信息量大小来确定熵值, 某项指标的指标值变异程度越大, 信息熵越小, 从而该指标在综合评价中所起的作用越大, 权重应该越大;反之, 某项指标的指标值变异程度越小, 信息熵越大, 该指标的作用越小, 权重应该越小。其步骤如下:
(1) 构建待评价矩阵Rx。设有n个评价指标, m个东道国, Xij表示第i个东道国的第j项指标 (i=1, 2…, m;j=1, 2…, n) , 则:
(2) 第j项指标值下第i个东道国所占的比重:
(3) 第j项指标的熵值 (正熵值简称为熵值, 下同) :
(4) 差异性系数定义。规定gj=1-ej, (j=1, …, n) , 显而易见, gj越大, 指标间的差异越大, 该指标在模型中的作用越大, 反之则作用越小。
(5) 定义熵权。通过上文推导的熵值公式, 可定义某一评价指标的熵权。熵权的大小可以反映指标在评价时作用的大小。第j项指标的权重为:
(6) 将指标值换算成相应指数值之后, 利用加权求和的方法计算得到总分, 即最后的各跨国投资风险预警指数 (公式5) 。综合指数值越大, 则其跨国投资风险越大, 反之越小。
四、企业跨国投资风险预警与区域定位矩阵模型
(一) 企业跨国投资风险预警与区域定位原理
矩阵评价法是一种直观的评价方法, 常用于战略决策分析和项目风险评价等领域。在本部分研究中, 笔者借鉴“矩阵评价”的核心思想, 构建企业跨国投资风险预警与区域定位模型, 具体包括:跨国投资区域定位矩阵、跨国投资企业竞争力评价矩阵、企业跨国投资风险预警矩阵。该模型的操作方法为:跨国投资区域定位矩阵是以东道国行业环境指数Ry2为X轴和东道国宏观环境指数Ry1为Y轴;跨国投资企业竞争力评价矩阵是以投资企业环境指数Rx2为X轴和投资国环境指数Rx1为Y轴;企业跨国投资风险预警矩阵是以投资企业竞争力指数Rx为X轴和东道国区域吸引力指数Ry为Y轴。矩阵按照0、1、2、3、4和网格进行划分, 包括16个单元, 从内到外分为四个级别。然后标出X, Y轴数值的交点, 该点落在不同的单元代表每个单元相应的含义 (如图2~图4) 。
(二) 模型解析
(1) 跨国投资区域定位矩阵。最佳区位:东道国有很强的吸引力, 具备所有的有利因素, 而且政府政策大力支持, 是理想的东道国。而且, 跨国投资所属行业在东道国有具有较大市场, 其行业资源可以与投资国和投资企业形成互补性。此区位是企业进行对外直接投资的最佳区位选择。次佳区位:东道国的宏观环境和行业环境都不够优越, 但仍然有投资的可能性。这部分区域一般是以发展中国家为主, 跨国投资企业可以充分利用其较低的劳动成本、优越的鼓励政策等优点来降低生产成本, 并通过开拓潜在市场, 最大限度地降低投资风险。较差区位:东道国宏观环境和行业环境中有一方面极其恶劣。比如落后国家和地区, 其各项基础设施不完善, 人民思想保守、收入水平较低, 给投资带来极大不便, 企业一般会采取比较保守的出口方式或是间接投资而不愿进行直接投资。或是在相对发达地区, 尽管有很大的市场前景, 但当地劳动力成本过高、行业资源极为缺乏、人民消费观念偏差较大, 这时企业或许会对东道国进行试探性的考察, 以决定是否进行进一步的投资。避开区位:东道国不具备各项区位优势, 贸易壁垒、资源缺乏、市场前景渺茫, 对外国企业的投资吸引力很小, 因此应该避开这样的区位选择。
(2) 跨国投资企业竞争力评价矩阵。强竞争力单元:该部分投资国对跨国投资的各项配套设施和法制法规都很健全, 为企业提供各项服务, 保证对外投资的完成。而且跨国投资企业具备各项自身竞争优势和竞争战略等条件, 区位选择能力很强, 可采用直接投资的方式进行对外扩展市场, 通过资本输出和技术品牌管理来获得最大利润。中竞争力单元:该部分投资国环境和投资企业环境都不够优越, 企业的区位优势和核心竞争力不够强, 只能考虑在区位吸引力较强的国家或地区进行对外投资。而拥有富裕资源但是缺乏生产经营技术条件和管理经验的企业可以考虑间接投资。弱竞争力单元:该部分投资国环境和投资企业环境有一方面极其恶劣。比如我国对某些特定行业有着绝对的限令, 不容许其在他国投资经营, 如军工企业。而对于自身竞争力很弱的企业, 尽管在我国良好的对外投资政策环境下, 在世界市场中也缺乏竞争优势, 很难独立完成对外投资的决策和选择。差竞争力单元:投资国环境和投资企业环境均很恶劣, 不适合进行跨国投资。
(3) 企业跨国投资风险预警矩阵。无警单元:代表东道国区域吸引力和投资企业竞争力都较强, 该项跨国投资各类风险都较小, 是一种比较理想的跨国投资项目。所以该企业集团应保持一种稳定的可持续发展状态, 加大投资力度。轻警单元:代表东道国区域吸引力和投资企业竞争力都不够强, 但仍有一定的优越性。企业应积极调整内部组织结构, 加强内部资源和能力建设, 以适应外部环境。中警单元:代表东道国区域吸引力和投资企业竞争力中有一方面特别恶劣。企业管理者应及时找出原因所在, 以防止风险不断恶化。重警单元:代表该项跨国投资各类风险都很大, 经营投资状况岌岌可危, 故不宜在该国继续进行此项投资。
(三) 实例分析
笔者以华为技术有限公司对在12个国家的跨国投资经营为研究对象。对150位学者和跨国公司高层管理者进行问卷调查, 收回有效问卷114份, 得到12个风险指标的原始数据。受篇幅限制具体数据表略。运用式 (1) ~ (4) 分别计算出每个指标的熵值、变异系数及熵权 (见表3) , 由于数据计算复杂, 分析过程采用Excel2003软件辅助完成。
然后, 运用公式 (5) 计算出各东道国及其跨国公司各风险指数值, 并根据企业跨国投资的风险预警与区域定位模型 (图2~图4) , 确定华为技术有限公司跨国投资的各东道国区域吸引力, 并评价对该区域跨国投资的风险警级, 如表4。
根据跨国投资区位定位矩阵 (图2) 可知, 在华为技术有限公司对外投资的12个国家中, 处于最佳区位的有5个, 处于次佳区位的有4个, 处于较差区位的有2个, 处于回避区位的有1个。通过跨国投资风险指数的计算公式, 可以分别得到投资企业竞争力指数和东道国区域吸引力指数, 将其标示在企业跨国投资风险预警矩阵中, 就可以评价企业跨国投资风险的警级。其中, 处于无警的有4个, 处于轻警的有7个, 处于重警的有1个。由此可见, 当前大部分国家的投资环境以及我国对于企业走出国门所创造的各项条件都是非常优越的, 但仍存在一定的风险。我国企业应把握这一机遇, 积极提升核心竞争力, 根据企业自身不同类型不同规模所需区位优势侧重点不同, 选择合适的投资区域, 有效防控跨国投资风险。
五、结论
我国企业对外投资起步晚, 经验少, 对跨国投资区域选择和风险管理的研究还处在初级阶段。在充分总结国内外有关跨国投资相关理论及其不足的基础上, 就如何寻找最优投资区位、如何及时预警跨国投资风险, 笔者提出了新的方法并得到以下三方面的研究结论: (1) 企业跨国投资风险形成是一个东道国区域吸引力和投资企业竞争力耦合作用的结果。其中东道国区域吸引力主要体现在东道国宏观环境和行业环境上, 投资企业竞争力主要体现在投资国环境和投资企业环境上。 (2) 通过问卷调查得到各风险预警指标值, 并利用熵权原理编制我国企业跨国投资风险预警指数。 (3) 借鉴“矩阵评价”的核心思想, 将企业跨国投资风险预警和企业跨国投资区域定位有机联系起来, 分别构建跨国投资区域定位矩阵、跨国投资企业竞争力评价矩阵、企业跨国投资风险预警矩阵。该矩阵模型不仅能直观地预警企业跨国投资风险状况, 而且还可以为企业跨国投资区域决策提供很好的依据。
笔者仅对企业跨国投资风险预警和区域定位模型进行初步探索, 在以后的研究中还可在模型的应用性和科学性方面, 对本研究进行不断修正和完善。
参考文献
[1]张友棠、黄阳:《基于行业环境风险识别的企业财务预警控制系统研究》, 《会计研究》2011年第11期。
[2]孙丽:《新形势下中国企业对外投资的区位选择综合决策模型》, 《技术经济》2007年第10期。
[3]陈克斌:《跨国直接投资风险与管理对策分析》, 《当代经济》2009年第6期。
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[5]成思危:《推荐中国经济国际化》, 《经济界》2009年第1期。
区域预警 第2篇
区域水环境安全预警系统框架的建立及应用
从保护人类社会与水环境之间的协调出发,以环境风险评价理论为基础,从区域水环境安全风险管理的`角度,提出了构建区域水环境安全预警系统的方法.对预警系统运作的基本环节作了具体说明,并以南水北调东线工程为例,介绍了该方法的应用成果.
作 者：俞露 陈吉宁 曾思育 张天柱 YU Lu CHEN Ji-ning ZENG Si-yu ZHANG Tian-zhu 作者单位：俞露,YU Lu(深圳市城市规划设计研究院,广东,深圳,518034)陈吉宁,曾思育,张天柱,CHEN Ji-ning,ZENG Si-yu,ZHANG Tian-zhu(清华大学环境科学与工程系,北京,100084)
刊 名：环境监测管理与技术 ISTIC PKU英文刊名：THE ADMINISTRATION AND TECHNIQUE OF ENVIRONMENTAL MONITORING 年，卷(期)： 17(6) 分类号：X820.4 关键词：区域 水环境安全 预警系统 环境风险评价区域预警 第3篇
摘 要：本系统平台尝试在变电站隐蔽区域入口处布设高清晰度数字摄像机和辅助光源，利用摄像机内置自动图像模式识别技术，当有异物入侵时，系统可对监控画面中图像变化的原因进行分析研判，感知并确认“异物入侵”这类型的事件，及时触发摄录取证并报警。同时，将监测预警系统以三维实景平台展示，辅以人物模式和眼睛模式两种模式进行场景呈现，让监测人员对前方隐蔽区域产生直观沉浸感，给监控操作带来极大的便利。
关键词：异物入侵；报警；监控
中图分类号：TP391.4
随着科技的发展，视频分析、人工智能、网络通信等技术在人们生产生活中发挥着不可替代的作用，但如何将上述先进技术在电力安全运行及维护管理上实现“物联化”、“实用化”、“智能化”的突出运用是电力企业一直关注的重点。
芜湖供电公司担负着整个芜湖地区的电力发展规划、电网安全经济运行、电力设施建设维护等生产管理和电力营销工作。为了进一步提高变电站管理水平、确保供电可靠性、规范变电站的日常管理和设备运维保障，公司研制出一套布设于隐蔽区域，集成化程度高、侦测灵敏且误报少的异物入侵防范系统。
地下电缆等电力设施设备，敷设在地面以下，且电缆沟空间狭小，不容易观测[1]。电缆沟、电缆夹层、防静电地板下面、屏柜内部等这类通常作为线缆、电路传输的主要汇聚通道和狭小空间都属较为隐蔽的区域。
如图1中所示，上述区域巡检探查困难，却经常遭遇蛇、鼠等小型外来异物攀爬，往往带来不可预控的安全隐患或设备损毁（诸如：短路、绝缘层破损以及电源击穿等）。此类因异物入侵行为导致重大损失的后果因其事发前的隐蔽特性而防范不易，而目前的防范手段耗费诸多人力却效果不佳。
鉴于此，公司尝试在变电站隐蔽区域入口处布设高清晰度数字摄像机和辅助光源，利用摄像机内置自动图像模式进行识别。当有异物入侵时，系统可对监控画面中图像变化进行分析研判，感知并确认“异物入侵”事件，及时触发摄录取证，并将报警信号通过网络传输到监控中心或管理人员的移动终端，可有效预防由此隐患导致重大事故的发生。同时，将监测预警系统以三维实景平台展示，辅以人物模式和眼睛模式进行场景呈现，让监测人员对前方隐蔽区域产生直观沉浸感，给监控操作带来极大的便利。
1 平台构成
异物入侵监测预警系统是能在隐蔽区域进行智能监控以及对异物入侵监测预警这样一种特定的融合智能化数字视频、智能警卫、一键巡视、音频驱离、预警播报、警情分析等于一体的远程统一智能监控平台。结合自动视频监控分析与图像模式识别，可实现对前端采集数据信息存储备份，同步检索查看，隐蔽现场巡视，记录分析警情数据，远程告警画面推送、定时定人策略报警等功能。异物入侵监测预警实时、准确为安全生产管理提供第一手数据和有效手段。所有这些功能均是在三维平台上应用展示，场景图像直观、监控操作便利。系统构成如图2中所示：
2 摄像机的移动侦测功能
摄像机的移动侦测功能是监测异物入侵的核心。摄像头按照不同帧率采集得到的图像会被CPU按照一定算法进行计算和比较，当画面有变化时（如有异物闯入或移动等）计算比较结果得出的数字会超过阈值，摄像机能根据设定做出相应的动作，发出告警声或播放事先设定好的声音（如猫叫用以驱赶老鼠）。
首先，影像侦测先进行测量步骤，即是将影像切割成数个不连续部分，测定这些影像部分在各时段内的光线变化，然后辨别出这些变化究竟是导客观条件转换还是物体移动。一般而言，切割影像的方式有以下几种：
（1）画素分割：将影像分割成非常小的图画成分（画素），可以有百万个区块；
（2）小区块分割：将影像分隔为几百个或几千个等比大小或不同大小的区块；
（3）大区块分割：将影像分为百来个不同大小的区块。
画素分割方式会获得相当多的影像资讯[2]，因此需要大量的电脑演算资源进行辨别。而大区块分割的方式虽不会造成电脑资源的负担，但由于提供的影像资讯较少，因此不容易区分出大环境的变化。因此，本系统采用小区块分割方式，既可获得足够的影像识别资讯，又不用担心造成电脑演算负荷。
其次，进行辨识程序。本平台以物体大小进行侦测，然后观察一段时间内的移动历程与空间大小，以推断持续的移动方位。因为本平台所应用的场景多为变电站电缆沟等封闭隐蔽区域，有效地设定移动物体尺寸，是增加移动侦测准确率的关键。而且设定时也要特别注意当入侵者接近摄影机时，物体尺寸会比远离摄影机要大。
再次，进行移动识别，因为应用场景是电缆沟等封闭隐蔽区域，在这些黑暗区域摄像机会同时配上灯光长期照明，这就避免了室外光线变化对辨识所产生的影响而造成误判的可能。可以通过背景减除法、时间差分法、光流法等算法进行识别，做出判断。
3 双视野模式的三维平台展示
本监测预警系统是在三维实景平台中展示的。此三维平台将隐蔽场景用三维逼真模型真实再现地展示在监控操作人员面前，从而让场景更直观，操作更便利。如图3为隐蔽场所圖：
如图4所示为3D逼真展示隐蔽场所图，可见，在中心平台建立变电站隐蔽区域（如电缆沟、电力隧道）的三维模型，报警点位可以清晰的在三维模型上进行移步换景般的直观显示、图像推送，准确定位以及多维数据融合展示。
同时，在这三维实景平台中，操作人员的视角可以选择虚拟人物视角或眼睛视角。
如图5所示为虚拟人物视野，虚拟人物的视角即是在场景中监控人员以第三人的视角看虚拟人物在场景中的巡视；而眼睛视角即是在场景中监控人员以自己的视角看在场景中的巡视，如图6所示。虚拟人物视角可以对整个场景的宏观更好把握，因为有虚拟人物在场景中作为比照，不过这种模式也有很大的局限性，虚拟人物视角不能脱离虚拟人物，必须实时跟随虚拟人物动作，否则会失去真实性和体验效果；而采用眼睛模式模拟虚拟人物的眼睛来操作，可实现虚拟人物无法完成的操作，如：抬头，低头，左看，右看，前置和后置；此时眼睛模式的视野可脱离虚拟人物进行操作，而不失真实性和体验，相反，实现3D变电站隐蔽场所复杂场景的多视角，灵活、准确，并且便捷查看。眼睛模式需满足以下条件：
（1）眼睛模式的默认位置为：现实中人的眼睛位置1：1映射到虚拟人物中。
（2）眼睛模式的视野对于虚拟人物不可见。
4 结束语
异物入侵监测预警系统的应用将大大降低人员在隐蔽区域巡视的劳动强度和作业难度，解决传统检查有死角的隐患，让值班员摆脱频繁、重复的检查工作，节约了人力。通过对隐蔽区域异物入侵的侦测报警发布，提示相关人员进行有针对性检查，可提高工作效率。
本系统可使防小动物检查达到标准化作业，及时并有针对性的检查封堵，并能够及时发现电缆缺陷、异物入侵情况[3]。本项目实施将有助于提高电网的安全、稳定运行性，减少小动物造成的线路跳闸停电事故发生率，保障企业、居民用电，提升供电公司服务形象和服务质量，提升经济和社会效益。
参考文献：
[1]易礼鸿，傅波，谷颖.浅析三维可视化在电缆运维管理中的应用[J].科学致富向导，2014（20）.
[2]常波.画面分割技术在视频监测中的应用[J].辽宁广播电视技术，2012（04）.
[3]鲁守银，钱庆林，张斌.变电站设备巡检机器人的研制[J].电力系统自动化，2006（13）.
作者简介：庞瑾（1987-），女，河南西华人，助理工程师，本科，神南运维站副站长；成兵（1967-），男，安徽芜湖人，高级工程师，本科，综合检修班班长；杨芬（1977-），女，安徽芜湖人，工程师，本科，技术员。
区域粮食安全预警评价指标体系研究 第4篇
一、粮食安全及预警内涵的提出和发展
(一) 粮食安全内涵的提出和发展
中国作为一个粮食生产大国和人口大国, 自古以来就有“民以食为天”的说法, 这不仅仅是因为我国人口众多, 同时生产力不发达也是制约我国粮食生产的重要因素, 伴随着城市化进程的加快, 大量耕地被侵占, 各种自然灾害频发也成为影响粮食安全的重要因素。但是粮食安全问题真正成为世界人民关注的焦点却是始于20世纪70年代。1974年11月, 当时联合国粮农组织 (以下简称FAO) 为了应对世界范围内的粮食危机在第一次世界粮食大会上, 首次提出“粮食安全”的概念:“保证任何人在任何时候都能得到为了生存和健康需要的足够食品。”1983年4月, 联合国粮农组织世界粮食安全委员会通过了总干事爱德华撒乌马提出的粮食安全新概念, 即认为:“粮食安全的最终目标应该是:确保所有人在任何时候既能买得到又能买得起他们所需要的基本的食品。”1996年在世界粮食首脑会议上提出的论述是:“只有当所有人在任何时候都能在物质上和经济上获得足够、安全、和富有营养的粮食, 来满足积极和健康生活的膳食需要即食物喜好时, 才实现了粮食安全。”
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高, 粮食安全的内涵也随之有了丰富和发展。逐渐形成了包括国家粮食安全、区域粮食安全、家庭粮食安全, 粮食营养安全在内的由宏观到微观相互联系的一个完整体系。
粮食安全主要涉及生产安全、流通安全、消费安全、储备安全。其中, 生产安全、和流通安全是制约粮食安全的最主要的层面, 只有保障了粮食生产的安全, 才能确保流通、消费、储备的安全;而流通安全则能够确保消费、消费安全和储备安全。因此, 本文从生产、流通、消费、储备四个方面设计了粮食安全预警指标体系, 以便能够更加全面的对粮食安全做出预警。
(二) 粮食预警内涵的提出和发展
预警一词英文称之为Early-Warning, 可解释为, 在灾害或灾难以及其他需要提防的危险发生之前, 根据以往总结的规律或观测得到的可能性前兆, 向相关部门发出紧急信号, 报告危险情况, 以避免危害在不知情或准备不足的的情况下发生, 从而最大程度的减低危害说造成的损失的行为。预警一词最早出现在军事领域, 后逐步出现在社会生活的各个领域。
预警系统的原理是选择一组能够反应经济发展状况的指标, 运用相关的处理方法, 将多个指标合并为一个综合性指标, 通过一组信号的标识, 利用这组指标和综合指标, 对当时的经济状况发出不同的信号, 通过观察信号的变动情况, 对未来的经济增长趋势进行判断。
粮食安全预警系统, 是宏观经济系统的一个组成部分, 属于单项结构预警。粮食安全预警系统, 主要是针对区域粮食需求和消费趋势以及供求平衡作出的分析判断, 及时向政府的相关部门做出关于该区域的粮食供求现状, 便于政府相关部门采取有力措施保证这一地区的粮食安全。
二、国内粮食安全预警研究现状
粮食安全预警问题是国内外学者普遍关注的一个问题, 因此关于这方面的报告和文章很多。从研究的范围上来说:可分为宏观和微观两个层面的研究。
(一) 宏观上主要是从国家的角度来分析粮食安全的预警问题
肖国安等 (《粮食安全预警研究综述及一种新的预警模型》湘潭大学学报 (哲学社会科学版2006年第一期) ) 从动态预警模型的角度, 考虑了一个动态的平衡过程, 把预警模型不仅仅停留在一个时点上, 给出了一个更新的更科学的和更简便的粮食安全预警模型。刘凌 (《粮食安全预警系统指标体系设计》内蒙古科技与经济第一期) 在全面理解粮食安全概念的基础上, 从粮食生产安全、粮食流通安全、粮食消费安全三方面设计了粮食安全预警系统的指标体系。李梦觉 (《国内粮食安全预警检测模式及启示》商业时代2009年第十期) 在探讨我国粮食安全预警监测模式经验的基础上, 结合湖南的实际情况构建了湖南粮食安全预警检测模式的思路;马九杰、张象枢、顾海兵 (《粮食安全衡量及预警指标体系研究》管理世界双月刊2001年第一期) 从宏观和微观两个层次对粮食安全进行了衡量, 并分析了中国粮食安全预警系统的结构和功能, 给出了相应的警情指标和警限。张志强、黄漫红、刘柳 (《中国粮食生产系统预警指标分析》北京农学院学报2002年一月第一期) 科学的分析了影响中国粮食生产波动的原因, 建立中国粮食生产的预警体系, 确立了影响中国粮食生产队主要预警指标。
(二) 微观上主要是根据各省市的实际情况, 进行具体的实证研究
李志斌 (《粮食生产安全预警研究—以东北三省为例》2007年硕士学位论文) 在对粮食生产安全预警的基本理论研究的基础上, 建立了粮食生产预警指标和粮食生产安全预警模型, 并以东北三省为例进行了实证研究。杨栋 (《河北省粮食生产预警系统研究》2001年硕士毕业论文) 根据经济波动理论、经济周期理论和预警理论, 并运用灰色分析时间序列分析等计量手段, 建立了粮食生产安全预警指标体系, 并对河北省的粮食生产进行了预警。孙文生等 (《河北粮食生产安全问题与生产景气循环研究》预测2002年第二期) 阐述了粮食生产景气循环指标的设计原则、景气指数的设计和计算方法, 并以此为基础设计了河北省的粮食生产景气循环指标体系, 并对河北省粮食生产安全和景气循环问题进行了实证分析和研究。李炳军等 (《灰色线性回归组合模型在河南省粮食产量预测中的应用》河南农业科学2009年第十期) , 采用线性回归方程以及由GM (1, 1) 模型得到的时间响应序列方程和组成的灰色线性回归预测模型, 弥补了线性回归模型中没有指数增长趋势和GM (1, 1) 模型中没有线性因素的不足。利用河南省2000-2007年的粮食产量统计数据, 建立了河南省粮食产量的灰色组合预测模型, 并根据模型预测出河南省2008-2012年的粮食产量。
综合以上文献我们发现, 上述在宏观层次上的研究, 仅仅是给出了关于粮食安全预警方面理论上的模型;而在微观层次上的研究, 大部分是从影响粮食安全的单一角度建立的粮食安全的预警模型。或者是对粮食生产进行预警研究, 或者是对粮食供求进行预警研究, 或者是对粮食储备安全进行预警研究, 又或者是对食物安全进行预警研究。没有全面反映粮食的真正安全状况。而粮食安全不仅包括生产安全, 还应包括流通安全, 消费安全和储备安全。因此, 有必要从粮食的生产、流通、消费、储备全面的角度研究影响粮食安全的因素, 挑选出能够反应粮食安全实际情况的指标, 构建出粮食安全预警系统的指标体系, 进而对区域粮食安全状况进行实证分析。
三、建立区域粮食安全预警评价指标体系的作用
首先, 建立区域粮食安全预警评价指标体系, 对确保粮食安全具有重要的作用。建立健全粮食安全预警评价指标体系, 可以及时掌握粮食供求、价格变化的信息, 并及时做出市场分析, 便于相关部门采取相应的管理措施, 以达到确保粮食安全的目的。其次, 建立区域粮食安全预警评价指标体系, 是政府以市场为导向转变粮食生产和供给的宏观调控政策的根本要求。最后, 建立区域粮食安全预警评价指标体系, 对完善宏观经济预警系统具有重要作用。
四、粮食安全预警系统指标系统的设计
(一) 指标体系设计思路
指标体系是由若干个相互联系的指标组成的有机整体, 它可以全面、系统、准确、科学地反映粮食安全各个侧面的特征。指标体系作为一个整体, 其设计是从预警系统的原理出发, 分别从粮食生产安全、粮食流通安全、粮食消费安全和粮食储备安全四个角度选择相应指标, 同时又考虑到四者之间的相互关系。
(二) 区域粮食安全预警指标的选取原则
1.代表性原则。
在对某一实物进行实证研究中, 为了更全面、准确的反映出事物的特征及发展规律, 人们往往需要考虑与其有关系的多个指标, 但是随着指标的增多, 就增加了问题的复杂性, 同时又由于多个指标是对同一问题的反应, 不可避免的造成信息的大量重叠, 反而会抹杀实物的真正特性与内在规律。因此指标的选取必须考虑对粮食安全影响的重要性, 指标要代表粮食生产与粮食需求的某一方面, 从而选取最具有代表性的一些指标。
2.全面性原则。
一个国家和地区的粮食到底达到什么样的水平才算安全?根据各个国家和地区的不同的社会经济因素, 评价指标是不一样的。但是所选择的指标应该能够从不同层面反映粮食安全的情况, 从宏观到中观再到微观, 对粮食安全做出全面客观公正的评价, 因此, 选取指标要具有全面性。
3.可操作性原则。
根据数据的可得性, 应选取易操作的指标。
(三) 粮食安全预警指标体系的内容
预警指标的选取对评价粮食安全与否具有重要的意义。通过对区域粮食生产、流通、消费等实际情况的分析, 借鉴其他学者的研究成果, 根据区域发展情况设计区域粮食安全预警指标体系。预警指标体系按照“粮食生产安全指标+粮食流通安全指标+粮食消费安全指标+粮食储备安全指标”的模式进行构建, 整个体系共设有四项一级指标, 二十一项二级指标。
1.粮食生产安全指标:
保证粮食生产的安全是粮食安全的最基础的方面。反映粮食生产安全的指标有以下几个:
(1) 体现粮食产量情况的指标:①粮食总产量;②耕地面积;③粮食播种面积;④粮食单位面积产量。
(2) 影响粮食生产的指标:①农用化肥量;②机耕面积;③农业从业人数:随着城市化进程的加快, 越来越多的农民工涌入城市, 从事农业生产的人越来越少, 给农业生产带来极大隐患;④粮食生产资料价格指数:反映了一定时期内农贸价格变动趋势和程度的相对数, 要把粮食生产资料价格指数控制在合理范围内, 使之小于农业增加值的增长速度, 这样才能够调动农民的积极性, 从而增加粮食产量;⑤农业科技贡献率:根据我国对粮食需求的不断增加和耕地面积的不断减少, 只有不断提高科学技术对粮食生产的贡献才能进一步提高粮食的生产能力, 以确保粮食安全;⑥受灾成灾面积比率:它是反映粮食产量波动的不确定性因素, 因此在建立粮食安全预警指标体系的时候必须要将之考虑在内。
2.粮食流通安全指标:
粮食流通体制也是影响粮食安全的一个非常重要的方面。关于粮食流通安全的指标设置如下:
①农民人均纯收入;②粮食自给率:指自主生产的粮食产量占粮食总需求量的比率;③粮食储备率:主要是为了防止由于粮食产量波动而导致粮食需求不足。它指粮食储备水平与当年粮食消费量的比率;④粮食产量波动率undefined, 其中, qt指第t年的粮食产量, q'指第t年的粮食的趋势产量。
3.粮食消费安全指标:
①人口自然增长率:undefined (表示人口数量增加值和前一年人口数量的比率, 其中ρt指第t年的人口总量, ρt-1指第t-1年的人口总量) ;②粮食总产量增长率undefined (指粮食产量的增加值与上一年粮食产量的比率, 其中αt指第t年的粮食产量, αt-1指第t-1年的粮食产量) ;③人均粮食占有量;④缺口粮人口比率:指不能保证温饱的人口数量与总人口的比率。⑤粮食间接消费占总消费的比重:我国的粮食消费主要有生活用粮和生产用粮, 其中生活用粮就是人们平时的口粮, 生产用粮主要指饲料用粮、种子用粮和工业用粮。其中, 除口粮外, 其他三种情况为间接粮食消费。
4.粮食储备安全指标:
①粮食供需缺口率:要确保粮食安全一般要使总需求等于总供给, 当粮食需求缺口较大时, 我们一般要通过储备和进口贸易来弥补, 因此粮食供需缺口率是反映粮食储备安全的一个重要指标。其计算公式为:γ= (Ts-Td) /Td×100%, 其中, Ts指粮食总供给量, Td指粮食总需求量;Ts=粮食期初库存 (储备) +粮食预期生产量+预期粮食净进口贸易-必需的粮食期末库存 (储备) ;Td=口粮消费+间接粮食消费 (生产用粮+种子用粮+饲料用粮) ;②粮食储备率:指粮食储备量占当年粮食消费量的比重。其计算公式为:δ=St/Sc×100%, 其中, St指粮食总储备量, Sc指粮食总消费量。为清楚起见, 将指标体系列表如下:
(四) 利用指标进行预警的方法
指标体系的构建意在得出现阶段粮食安全所处的阶段, 该指标体系既可用于对国家粮食安全的预警, 也可用于比较不同地区的粮食安全程度, 在使用指标体系时, 可将其视为一个整体使用, 也可根据研究目的从中抽取一部分指标就粮食安全的某个侧面进行分析。
在进行实证分析时, 可以采用综合指标法进行分析研究, 即利用指标体系中各指标的数值与按一定规则确定好的权数, 进行加权计算, 得到综合指标得分, 进而利用指标的得分判断粮食安全所处的等级。
五、结论
区域预警 第5篇
1 城市区域网格划分
实现城市积水预警, 首先需要对城市区域进行网格划分, 并对地表和排水渠道的水流运动建立动力学方程, 此过程以二维平面非恒定流方程作为主要的控制方程, 以此作为城市积水预警的骨架。同时, 为了计算城市中的排水渠道、河流中的水流, 可以使用一维非恒定流方程进行模拟计算。
一般情况下, 上述两种方程的使用, 都是在对所研究的区域进行规则的矩形网格划分或者三角形网格划分后计算。网格可分为结构化 ( Structured) 和非结构化 ( Unstructured) 两类。结构化网格中, 每个内部节点都被相同数目的单元所包含; 而非结构化网格中, 包含每个内部节点的单元数目是不确定的。
到目前为止结构化网格技术发展的相对比较成熟。结构化网格具有很多优点: 网格形状规则, 单元分布较均匀; 数据结构简单, 易于实现; 可以很容易地实现区域的边界拟合, 适于流体和表面应力集中等方面的计算; 对曲面或空间的拟合大多采用参数化或样条插值的方法, 区域光滑, 与实际模型更容易接近。其缺点是适用范围比较窄, 只适用于形状规则的几何结构。
与结构化网格的定义相对应, 非结构化网格是指网格区域内的内部点不具有相同的毗邻单元。即与网格划分区域内的不同内点相连的网格数目不同。非结构化网格划分技术能够弥补结构化网格难以解决任意形状和任意连通区域的网格剖分的欠缺。
本文研究的对象是城市积水预警, 城市区域内的地形结构复杂, 各种建筑物、绿地交错分布, 街道与河流错综复杂, 城市中的不同设施其参数设定各不相同, 这对暴雨的径流分析会产生很大的影响。为了使计算结果更准确, 本文采用一种非结构化的网格划分方法, 即无结构不规则的网格划分形式, 网格结构可用图1 表示, 城市中的网格根据用地的类型划分为多边形, 网格的每一条边定义成通道, 通道之间的连接处定义为节点。在计算过程中, 以每一个网格为单元, 计算该网格内的径流量、排水量以及积水深度。
1. 1 网格内水流动力学模型构建
对网格内的区域可以采用二维平面非恒定流方程进行计算, 以此模拟计算城市地表的水流运动, 对各个通道采用一维非恒定流方程, 以此模拟计算城市内排水渠道、河流内的水流运动。城市内的各种堤坝或者地势比较高的地方, 可以采用宽顶堰流公式进行模拟计算, 模型结构如图2 所示。
1) 二维非恒定流方程是一套水动力学方程, 其形式如下:
动量方程:
其中: H为积水的深度, Z为积水表面的高度即水位, 设Z0为积水底部的高度, 则有Z = Z0+ H; q为水的源汇项, 它为雨水的总的流入量, 由排水强度和降雨强度两部分组成; M, N分别为x, y两个方向的单宽流量, 他们可以表示为M = Hu, N = Hv; u, v为在x和y方向上流速的分量; n为粗糙率; g为重力加速度。
通过控制二维非恒定流方程的源汇项q, 可以控制地表的网格单元与地下的排水管道的水量交换。网格单元内的降雨强度形成的径流量用qλ表示, 单位为m3/ s, 其计算公式如式 ( 4) 所示:
其中: Axy为网格单元内不透水区域的面积与网格单元总面积的比例; Rain为网格单元内的降雨量; f ( x) 为当地的径流系数, 一般在城市区域内, 可以通过f ( x) = 0. 4 + 0. 4× Axy计算径流系数; Area为该网格的面积。
单位时间内网格内排水管网的最大排水量用qc表示, 则:
其中: R为排水管网中竖井的半径; L为单元网格内设有的排水管的总长度, d为该网格内排水管网设计的排水井之间的平均井距, 该参数一般可以从城市的建筑手册中查取, 由此可以理解L/d为该单元网格内的排水井的数量; g为重力加速度。
当降雨强度小于排水管最大排水量时, 地面将不会产生积水, 雨水全部由排水管排出; 当降雨强度大于排水管最大排水量时, 网格内的积水将以排水管的最大排水量qc进行排水。
2) 一维非恒定流方程:
其中: Q为排水管或渠道中的截面流量, l为排水管或渠道的长度, A为该排水管或渠道的断面中过水部分的截面面积, Sf为排水管或渠道内的摩阻系数, 可以根据式 ( 7) 计算得出:
其中: U为排水管或渠道内的水流的平均速度; n为管道表面的粗糙率; R为水力半径, 它是过水断面面积与湿周之间的比值, 表达式为R = A/X, 湿周为过水断面上水流所湿润的边界长度。
3) 宽顶堰溢流公式的表达式:
其中: Qj为堰顶部分的流量, m为溢流系数, δs为淹没系数, H为堰顶上部的径流水位。
1. 2 地貌地形与排水系统概化
建立某一区域的暴雨积水预警模型, 需要考虑该区域的地形地貌特征和排水系统, 由于现实情况一般比较复杂, 因此需要在对该区域进行网格划分的基础上, 对区域内的地貌特征和排水系统进行概化。
本节选取南京市某大学四牌楼校区作为模拟地图, 采用无结构不规则网络作为计算单元, 将该区域进行网格划分。以道路作为网格的通道, 通道与通道之间以节点相连, 构建出网络拓扑结构如图3 所示, 其中图3 ( a) 为该区域的平面图, 图3 ( b) 为根据该区域的道路分布结构, 在假设排水管路沿道路铺设的基础之上, 构建出该区域的排水管道拓扑结构, 根据这些排水管道将该区域划分为多个无结构不规则网格, 以便进行下一步的计算。
市区的排水系统对降雨时能否产生积水影响很大, 一般城市中的地下排水管网排布都非常复杂, 城市中基本会沿着每条街道铺设排水管道。考虑到实际情况非常复杂, 为了降低计算量, 需要将排水管网络进行合理的简化。通过对目标区域进行网格划分, 以每条道路建立了拓扑结构, 本节通过假设排水管道为沿道路铺设, 则将排水管网络与地面的网格拓扑结构结合起来, 即网格的通道就是排水管道。对于网格单元内部, 设定是否具有排水管道, 如果有则按照管道的总长度、平均管径等要素概化。图4 为图3 所示区域排水管道概化后的结果。从图4 中可见, 地图中每一条道路可以通过鼠标选择, 选择出的对象即为程序内部概化的排水管道 ( 图中黑线标出) , 该管道相应的参数在右侧方框内显示。
降雨时, 该区域内的积水以淹没出流的方式经排水管道排入地图右侧的明渠之中。如果河道中的水位高出了排水管道顶部, 则会出现倒流的现象。南京在城市多个地区建有泵站, 在需要的时刻同时开启, 可以将河道内的积水逐级的排出, 保证河道内水位保持较低的稳定状态, 因此程序中暂未考虑排水管道逆流的现象。
管道内的水流采用一维非恒定流方程进行计算, 各网格与排水管之间的积水流动, 即方程的源汇项, 源汇项由该网格区域的降雨强度和排水强度组成, 两者决定排水管对网格区域中雨水的排量。
2 模块实现
对预警区域进行网格划分之后, 地图中需要建立的对象有通道、节点和网格。本文采用Java语言, 对每一个对象建立一个类, 具体有通道类Road、节点类Node、网格类Area。对上述类的定义如图5 所示。
2. 1 模型参数设定
2011 年7 月中旬, 南京20 年来最长梅雨季突发“最后一击”, 出现当年的最大暴雨。17 日南京市区、六合南部地区的降雨量已达100 mm以上, 暴雨持续四个多小时。暴雨导致城市东、南、西、北交通四处中断, 主干道堵成一片, 车辆排成长龙, 路边一楼店铺进水, 纷纷提前关门。栖霞大道、十月广场积水严重, 燕山路全线封路。玄武湖隧道中, 很多轿车熄火, 在闹市区, 积水倒灌进地铁站, 一些地势低洼的小区住户被淹, 部分城南老房的屋顶发生塌陷。大量积水倒灌铁路, 导致沪宁城际铁路部分轨道被淹。为确保列车安全运行, 铁路部门将部分南京至上海站的列车改为南京南站始发、终到。受强降雨影响, 南京市禄口机场航班也因暴雨大面积延误。
本文以南京在2011 年7 月18 日的每小时降雨强度数据为例, 进行预警模型的参数设定, 图6 为7 月18 日的小时降雨强度。
参考《建筑给排水设计手册》中的排水管道参数, 对上文所建的概化模型进行如下参数设定, 如表1 所示。
2. 2 模型计算结果
选取7 月18 日15 时进行暴雨积水预警, 降雨强度为22 mm / h, 根据式 ( 4 ) 对当时降雨强度下形成的地表径流进行模拟计算, 并通过一维非恒定流方程对各排水管道内流量进行计算, 选取图3 ( b) 图中最下方的排水管道, 该管道为区域内的最终汇流排水管道, 从其中的排水流量分布可初步看出区域内各区段内的管道排水承受能力, 流量计算结果如图7 所示。
排水管内的流量在管道中的不同位置和时间的流量分布趋势如图7 所示, 图中管道距离0 表示当前位置为排水管与下游排水管的汇合处。通过将某一网格内形成的地表径流与该处管道的流量计算值进行比较来判断会否产生积水, 如果地表径流大于该处排水管内排水流量, 则此处将出现积水, 如果地表径流小于该处排水管内排水流量, 则雨水将全部由排水管排出。本算例计算出该区域内可能产生积水的情况分布如图8 所示。
实际的情况是, 每年因暴雨出现积水的区域主要分布于该校校园的西门附近, 与本模型预测结果基本相符, 但北部的李文正楼附近并无严重积水, 模型出现偏差可能与该区域附近的地表渗水参数设定有关, 停车场区域为土壤地表, 其可渗水量要远大于其他柏油路和砖砌水泥地表。
3 预警信息发布
预警发布是预警模型的最后一个环节, 也是一个非常重要的环节, 无论是对灾害监测还是识别, 其最终目的都是使防灾相关人员和公众接收到灾害的预警, 并根据预警信息采取一定的预防措施。
预警发布是结合相关应急预案中的防灾预控措施, 形成预警综合信息, 通过通讯服务商的通讯网络, 以尽可能多的方式将预警综合信息发送至相关接收者和公众, 预警发布模块的业务流程如图9 所示。
本文通过总结现有的信息发布方式, 简要给出预警信息发布的可用方式及其特点, 如表2 所示。
鉴于预警信息的接收需要得到保障, 且需要较强的实效性, 本文将通过WEB网络和手机通讯网络来设计预警信息的发布方式。基于WEB网络的应急响应信息发布过程如图10 所示, 根据相关预案确定系统用户、所属部门以及部门职责关系表, 防灾系统的服务器与WEB网络相连, 将关系表中的预警信息通过WEB网络和手机通讯网络发送至相应的用户终端, 用户收到信息后的反馈则通过网络传输至系统服务器, 并对数据库进行更新。
4 总结
通过对城市区域进行网格划分的方法, 将城市区域以街道为边界构建无结构不规则网格, 并采用面向对象的方法设计程序算法, 通过水流的动力学方程计算降雨形成的地表径流及渠道、河流中的水流, 判断各网格内的降雨及排水状况, 以此生成城市积水的预警信息, 最后设计相应的预警信息发布方式, 通知相关工作人员及公众采取必要的预控措施, 降低积水可能造成的损失。
摘要：加强城市灾害的监控和预测是城市防灾减灾工作的一项重要任务。基于对城市区域的网格划分, 构建城市积水预警模型;在监测城市降雨量的基础之上, 通过模型计算判断城市中可能出现的积水区域, 据此可采取相应的预控措施, 减少城市灾害带来的损失。
关键词：城市,防灾,减灾,灾害预警,积水,网格
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区域预警 第6篇
随着城市化进程的加快及各城市规模框架的拉大,火险隐患也不断增加,重特大火灾的发生几率呈上升趋势。基于此,利用成熟的技术和产品集成构建“城市规模大区域火灾预警系统”成为可能。
1系统构成和各预警终端的空间布置原则
系统硬件由白光CCD、红外热像仪、激光测距机(人眼安全型)、中央计算机、双坐标伺服系统及两维陀螺稳定终端平台、光纤传输线路及微波发射和接收系统、消防指挥中心控制台等组成。
系统探测终端依据均匀分布与特定补充相结合的原则进行布点。具体规划步骤是(见图1):以城市平面电子地图为基础,以不规则的城市边沿轮廓的正交切线的交点,形成封闭区域——规则的矩形(或者是正方形);根据各探测器的最大探测距离指标(取各探测器中的最小值,并乘以安全系数)作为基本技术指标;把矩形修正为正方形,再进行栅格化,等分为小的正方形,其对角线等于探测器最小探测距离的2倍。由此可计算出整个系统所需要的最少探测终端的数量;根据城市电子地图和城市建筑高程表,确定每一个小的正方形单元中心周围的一定范围内高程最大的建筑物为该区域系统探测终端的最终安装地点。另外,该区域内非边沿部位的高程较大的建筑物,有可能对系统探测终端造成遮挡、干扰而形成探测盲区。如果影响的区域比较大(以探测盲区占整个区域的百分比确定),以及被干扰而形成的盲区内有一定数量的、重要的和需要实时监控的建筑物和地点,那么,就应根据“特定补充原则”相应地增加系统探测终端的数量。增加的系统探测终端的安装位置根据具体情况选定。
2预警原理和预警判据的确定
火灾产生的机理多种多样,但组成环节却有共同点:火源、易燃物品、周围地理及空间环境、天气环境(温度、相对湿度、气压、大气含氧量)等;发生的过程也有相似之处:开始阶段(着火原因——人为、自然天气、故障、其它)、爆发、蔓延阶段和自然或被控(灭火)消失阶段。各阶段所发生的现象(与周围环境温度比对、所产生的其它异常现象,例如颜色、色度、漂浮物颗粒大小、密度变化等)与正常情况下有一定的差异,这就是系统探测模块要感知和区分火灾预兆或异常的主要临界点,是提供报警中断的实际判据。
白光CCD作为接收目标的白光辐射探测模块,其主要由图像输入、图像处理、图像存储、图像输出四个子系统构成。各个子系统的主要功能可参阅相关的专著。对于火灾预警系统的功能要求,白光CCD不光是要测量目标的二维和三维的空间几何参数,重要的是通过图像来识别包含目标具体特征的物理意义,除了对视频图像作几何、色彩方面的纠正以及提高信噪比外,甚至还要细化到对由像素数表示的目标特征的面积、周长、重心、最大直径和最小直径等进行分析,从而寻找到最具普遍意义的、最佳的火灾预警中断判据。
红外热像仪主要接收目标及背景(包括大气背景)的热辐射(根据器件的特性和目镜镜头的镀膜处理,仅仅对一定波段的辐射响应比较大),经过A/D转换、放大处理,转换成标准视频信号,通过大面积LCD显示屏或计算机监视器显示红外热像图。目标图像的清晰度与目标和背景之间的温差有关,同时也与探测器件的分辨率和气象特征有关。利用这一机理,通过计算机对红外图像进行各种建模及数据处理,从而感知目标的异常温差特征(要记录和研究特定目标与其周围背景或环境之间,在不同季节、每天的不同时间段、不同气象条件下的温度差异情况——建立数据库,作为系统正常工作状态下比对的参照依据),差异超过一定数值时(设定的阈值),就认为情况异常,以此作为潜在火灾隐患和发生时的中断判据。其判据准确程度的高低取决于对各种目标及背景数据收集的完整程度、大量试验的结论真性以及经验总结与具体现象的关联程度的高低。由于目标和背景样品太繁杂,组合方式千变万化,加上不同情况下各种不确定的环境因素的影响,因此不可能将全部的试验结论都存储下来作为判断的依据,只能将经高度概括、归纳的一部分最具典型意义的数据曲线作为中断参照的标准模型。
多波段探测模块:在可见光与远红外之间连续而“漫长”的波长区域中,依据辐射理论和试验结论,选择1～3段对远距离目标的色温、色度及烟、尘、雾等气溶胶颗粒大小及密度变化响应比较明显的辐射波段作为探测器敏感探测像素的选择依据,通过特殊工艺对自动变焦长焦距物镜镜头进行精细的多层镀模处理,实现对多波段辐射“通道” 的 选择,从而确定经过对“杂波”干扰进行 “滤波——屏蔽”后得到的具有相当精度的辐射的波长区域。利用这样的敏感“窗口”来接收目标特征信息,分析和确定火灾发生前及发生过程中,目标和背景的色温、色度、产生的烟、尘、雾等气溶胶颗粒的大小、密度等物理特征与正常情况下的明显差异,以此作为多波段探测模块综合中断响应的判据。三个物理特征的辐射信号之间既有关联,又有区别。要把变化特征比较明显的辐射信号作为重要的信息进行处理,在逻辑输出的判据上给予重点体现。
在各探测模块分别对目标不同特征的物理意义进行探测、辨别、确定后,可能均不产生中断响应、或者某一个响应、或者某两个响应、或者三者同时响应。每一种结果的产生,事实上都对应着不同的特定的诱发条件,而这些特定条件正是我们在构建系统终端时要着意选择的各个探测模块的理想阈值,亦即选择各个中断响应的判据。而判据是区分是与非的标准参量(可能为开关量、模拟量、数字量或数字量的集合——具有一定规律的数据库)。对其选择正确与否、正确程度的大小,取决于我们对目标特征的把握认识程度、探测器的精度与分辨率的高低、试验方法与数学模型建立的得当与否、试验数据采集的全面与否,以及对大量试验结果的提炼、概括的准确程度。
系统终端预警的可靠性程度(可信度)取决于目标各种特征信号产生的数量的多少以及主要特征信息产生与否。按目标特征报警信号的类别及输出的逻辑组合方式,可以对所有的输出组合进行描述和排序:(C1,C2,C3)为各探测模块对同一目标采集的不同特征信号的集合,(F1,F2,F3)为三组探测模块任意一组对同一目标的某一特征产生异常报警中断输出信号的集合,<(F4,F5,F6)为任意两组探测模块对同一目标的任意两个不同特征产生异常报警的中断输出信号的集合,<(F7)为三组探测模块对同一目标的三个不同特征同时产生异常报警的中断输出信号(见图2)。
对特定区域内的目标探测监控还有另外一个显著特点,就是一般条件下,任何目标相对于探测器终端的位置坐标都是固定不变的,这也为系统终端的各探测模块对目标异常特征的识别和确认缩小了分辨选择的空间范围,降低了系统的复杂程度,对提高系统终端探测报警的可靠性是个很大的帮助。
3目标定位与城市电子地图
系统终端按照时间原则、以一定的运行轨迹(程序设定或时实遥控)、以不同的速度(对目标的驻留时间高于系统最小响应时间)和加速度对特定区域进行扫描探测(既不会出现探测区域的遗漏,又不失对重点目标实行特别监控)。当其中任何一种中断模式出现,如一个探测模块有中断响应时,系统终端将对出现异常的目标进行捕捉、定位,并计算出该目标的三维地理坐标(含目标的高程)。此时,消防指挥中心的对应系统终端的计算机会自动弹出“城市区域电子地图”,在屏幕上即时标识探测点的具体位置,显示该坐标位置的建筑物或其他物体的图形、名称等基础信息。其图形系统应包括城市地理总图、建筑或工厂的分图、楼层或车间的支图、报警区域房间的详图等层次。
嵌入系统内部的电子地图还具备放大、缩小、漫游、自由指向用户等定位功能,可以以颜色表明用户的目前状态(布防、撤防、报警)。在电子地图上可直接对用户进行各种查询(报警资料、防区图、用户资料等)。
通过与嵌入的其他安防信息系统的融合,包括与人防系统的沟通,可以立即验证规模大区域火灾预警系统某一探测终端预警的真伪。
为保证对目标的定位精度,除了系统探测终端的设计制造要满足一定精度外,还要考虑解决因风动和其他原因导致的安装塔顶端水平两维方向的振动问题,因为振动会引起塔顶坐标周期性位移和所要安装系统终端的水平基准的倾斜,从而导致整个系统定位精度的降低。解决的办法:一是塔架设计制造时输入的刚性指标要合适;二是各探测终端要具有两维陀螺稳定装置,以补偿安装顶点的坐标和水平基准的漂移和倾斜。
系统还可实现移动遥控并接收各探测终端微波传输的相关区域的视频图像,特别是在火灾发生时,可以向消防指挥中心实时提供现场及其周围一定区域的视频图像,便于对现场的控制和灭火的组织工作。
4与局域火灾报警系统的交互利用
“规模大区域火灾预警系统”的主要功能是对城市大面积的宏观监控预警,而城市建筑物内部的局域报警系统是针对特定场合下具体的火灾消防报警要求而设计安装的,其探测装置单元是分别布置在相对封闭的小范围空间的各类传感器的集合。两者是一宏观、一微观,一主干、一末节。前者通观全局,是对大区域所有目标外在的、潜在火灾隐患和事实特征的反映,后者是对现场的实际特征的直接接触探测与反映,后者对前者来说是一种功能上的拓展和延伸。两者的有效融合及功能优势的交互利用,能够互相验证系统火灾预警的准确程度,降低误报率,实现消防监管部门对各建筑物内火灾探测报警系统与城市规模大区域火灾监控系统的综合管理,将火灾探测报警和消防监管、通信指挥、灭火救援有机结合起来,为消防出警的最终决策提供可靠的依据。
5重点地点、建筑物的监控
特别监控是指依照时间原则对系统终端所覆盖区域内的重点建筑或目标进行探测扫描的路径、频率与驻留周期等参数的特殊设定。比如城区内的加油站和存放危险物品的地点等,它们的存在对周围的安全构成了一定的潜在威胁,因此,在城市电子地图上要对这一类目标进行特殊的归类标注,作为系统探测建模时的参考依据。
6系统的功能扩展和特殊用途
系统预警终端都是安装在比较高的建筑物顶端的专用金属塔架上,在一定区域内,因各种建筑物之间相互遮挡、干扰而造成各系统终端都有一定的探测盲区。系统终端的安装位置确定完毕,盲区区域亦已确定下来,这也是规模大区域消防监控系统需要其他系统补充的原因之一。相反,非盲区区域也是确定的。
例如,要想专门对非盲区内某一道路进行全程扫描探测,只要在电子地图上点击其两端的坐标,或在计算机上输入一定的参数,即可实现各种功能的操作。利用这一点,除了消防预警外,还可以对对应区域的非探测盲区内的街道、公路、十字路口等公共场所进行监控,并在特殊情况下对这些部位的移动目标进行定位跟踪,向有关部门提供临时要求的视频图像等信息支持。
另外,在特殊时期还可以把系统作为独立的单元纳入区域防空体系,实现对来袭的低空运动目标,如飞机、巡航导弹等目标的预警(光雷达功能),甚至可以通过在线编程,直接联网成为区域防空武器火控系统的探测单元。如果要使系统具备这些功能,就应在方案论证时统筹考虑,保证备份接口有一定的标准预留。
7系统的可靠性与误报率分析
规模大区域城市火灾预警系统运行的可靠性与误报率是衡量其性能优劣的两大基本的技术指标,这两个指标是相辅相成的。系统在其使用期限内(有效寿命周期设定),对各种条件须做出适当的响应,可靠性是说明系统质量的最佳指标。
所谓可靠性,是指系统在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能力。完成规定功能能力就是能够连续地保持系统的工作能力,使各项技术指标符合规定值。可靠性概念,包括系统的无故障性和耐久性两方面的含义。
保证系统具有必要的可靠性是一个综合性的问题,提高产品设计和制造质量是最根本的方法,它的作用是消除故障于发生之前。可以通过提高器件和各模块的质量、增设抗干扰装置等措施,来提高硬件的可靠性。因此,为保证系统的环境适应能力,应按照GJB等相关技术标准进行设计制造,即以军品级的技术要求构建系统。
误报率是指系统在规定条件下和规定时间内发生错误预警的概率。在保证硬件性能指标满足要求的前提下,提高软件的可靠性和报警判据的准确性是降低误报率的主要途径。具体办法是在进行程序结构设计时,将程序分成若干具有独立功能的子程序块,便于修改和扩充。软件故障具有和硬件故障不同的特点,软件故障往往发生在设计和运行的初级阶段。为了使软件便于测试,应进行提高可测试性的设计:一是准确定义每一个程序段达到的目的;二是明确测试的方法和手段;三是建立清晰的结构流程。要反复测试,逐步达到整个系统程序的完善。
8结论
以上阐述所涉及的有关技术、原理、器件、模块和各个子系统单元,除多波段复合探测模块的功能实现和主要性能指标还需要实践验证外,其他的都已在别的领域有过系统集成运用的成熟经验。因此,要通过制造企业与权威消防科研部门和一线消防单位的有效沟通,充分利用和发挥三方在设计制造技术、行业领域情况的全面掌握程度及现场实际工作经验上的优势,集思广益,最终形成科学的、全面的和实用性较强的系统方案,并使项目成果尽快转化为实际生产力而服务于社会。
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区域预警 第7篇
笔者旨在以危险化学品事故可能导致的死亡人数和个人风险、社会风险为基准, 建立城市区域重大危险化学品事故定量预警分级模式, 有助于减少重大灾难性危险化学品事故发生。
1 危险化学品事故定量预警分级程序
由于危险化学品本身的易燃性、易爆性、腐蚀性、毒性等危险特性直接影响到事故发生的难易程度, 又在事故后果中起着重要的作用, 而且重大泄漏事故可能发生在生产、经营、储存、运输、使用和处置废弃危险化学品等各环节, 一旦发生泄漏事故往往造成惨重的人员伤亡和巨大的经济损失, 其事故具有突发性、延时性和长期性。考虑重大危险化学品火灾、爆炸、中毒事故, 并引入危险化学品易发性修正系数, 确定危险品事故发生概率。
根据城市区域危险化学品分布特征及周围地理环境、人员分布、危险化学品事故特点及后果特征等, 以死亡人数、个人风险和社会风险为基准, 建立重大危险化学品事故定量预警分级模式, 如图1所示。
(1) 分析区域危险化学品事故场景。根据区域危险化学品分布特征及重大危险化学品事故特点, 主要辨识危险化学品类别及数量、危险化学品事故场所单元分布、危险化学品事故设备设施、敏感环境区分布、事故影响区人员分布等因素, 重点是辨识可能构成重大危险源的区域, 可建立基于GIS的危险化学品和影响区人员分布电子地图。
(2) 评估危险化学品事故概率。根据危险化学品事故统计分析、危险品特性来评估危险化学品事故发生的可能概率信息数据, 主要是确定危险化学品事故发生频率和危险化学品事故易发性修正系数。
(3) 分析危险化学品事故后果。根据危险品数量及特性、区域环境特点、事故易发触动条件等因素确定可能的事故场景, 选用合适的火灾事故后果模型、爆炸事故后果模型、毒物泄漏扩散模型等, 定量评估事故发生区人员热辐射伤亡概率、冲击波超压伤亡概率以及人员中毒死亡概率。
(4) 事故区人员密度分布。根据危险化学品事故场景及事故后果定量计算, 确定危险品事故区域影响面积或影响半径, 由事故区人员分布确定可能的人员密度分布数据。
(5) 确定可能死亡人数。根据危险化学品事故后果定量计算、事故影响区人员密度分布确定可能的事故死亡人数。
(6) 确定危险化学品事故预警分级。主要是确定个人风险和社会风险分级、死亡人数事故分级标准。
1.1 死亡人数的确定方法
根据区域重大危险化学品事故场景分析、事故后果定量计算来确定危险化学品事故影响区的可能死亡人数。危险品事故区人员年死亡概率可以由危险品泄漏事故率、事故后果人员伤亡概率分布以及敏感环境区分布等因素确定。同时, 还需要考虑后果区域人员密度分布、天气条件等因素。可由式 (1) ～式 (3) 确定区域重大危险化学品事故的可能死亡人数。
式中:Di为第i区或单元危险化学品事故可能死亡人数;Pi为第i区或单元危险化学品事故发生的概率;KRundefined为第i区或单元第j类危险化学品事故后果可能人员伤害概率, j=1为热辐射伤害概率, j=2为冲击波超压伤害概率, j=3为中毒死亡伤害概率;pwi为第i区或单元危险化学品事故区风向概率, 通常考虑风向对毒物泄漏扩散的影响, 而爆炸和火灾事故认为是1;Popi为第i区或单元危险化学品事故区人口密度分布, 采用密度分布便于GIS数据计算和可视化分析;Si为第i区或单元危险化学品事故区面积, 通常由电子地图可视化网格确定;fi为第i区或单元危险化学品事故发生频率;B1为第i区或单元危险化学品事故易发性修正系数。
如果要确定整个区域的危险化学品事故影响区可能人员死亡总数, 则以式 (4) 进行估算。
式中:Pr为人员热辐射伤害几率;ΔP为冲击波波阵面上的超压, MPa;A、B、n为毒物性质的常数;C为接触毒物的体积分数, ×10-6;t为人员接触热辐射或毒物的时间, min。
1.2 个人风险和社会风险的计算方法
根据个人风险定义, 危险化学品事故影响区内Z点的个人风险可表示为式 (5) :
IRz=Pi·KRundefined·FPi (5)
式中:IRZ为危险化学品事故第i影响区内Z点的个人风险;FPi为危险化学品事故第i影响区内Z点的距离死亡概率调节系数, 与事故风险源的距离有关, 假设在危险品事故点的死亡概率系数近似为1, 最大影响半径的死亡概率系数近似为0, 则0
FPi= (1+cos (πr/λ) ) /2 (6)
式中:r为危险化学品事故风险源点与Z点的距离, m;λ为危险化学品事故影响区半径, m, 由事故场景确定。
社会风险与个体位置无关, 通常以F-N曲线表示。为了便于图形显示和比对, 通常采用对数曲线表示, 见式 (7) 。
lgF+algN=lgk (7)
式中:F为死亡人数等于或大于N的事故发生的累计
频率;N为事故导致的死亡人数;a为风险厌恶系数;k为常数。
城市危险化学品工业危险源对城市系统来说通常可看作一个点源, 如一个化工厂、一个危险品仓库或一个LPG填充站等。根据社会风险的概念及定义, 危险化学品事故影响区的人员社会风险可表示为式 (8) 。
Ni=∫∫FiPopidxdy=∫∫PiKRkiPopidxdy (8)
式中:dxdy为危险化学品事故可能导致的人员死亡区域网格。影响区人员死亡概率和影响半径由危险化学品的类型、泄漏量以及事故场景决定。危险化学品事故影响区人员的死亡率以权重死亡率δ表示, 如式 (9) 。
δ= (HA1%-HA50%) KR30%SF+HA50%KR80%SF (9)
式中:HA1%、HA50%为1%和50%人员死亡百分率的影响面积, m2;KR30%、KR80%为平均30%和80%的死亡率;SF为危险化学品事故发生时室内影响人员的防护系数, 通常取10%。
2 区域重大危险化学品事故预警分级模式
我国突出事件的预警级别按照突发事件可能造成的危害程度、紧急程度和发展态势, 分为Ⅰ级 (特别严重) 、Ⅱ级 (严重) 、Ⅲ级 (较重) 、Ⅳ级 (一般) 四级预警, 分别采用红色、橙色、黄色和蓝色表示。根据生产安全事故 (以下简称“事故”) 造成的人员伤亡或者直接经济损失, 一般分为特别重大事故、重大事故、较大事故、一般事故四类。
2.1 以死亡人数为基准预警分级
对于城市区域重大危险化学品事故, 由于事故直接经济损失及受伤人数难以确定, 仅考虑以可能事故导致的死亡人数为标准判定事故级别, 以便于进行分级预警, 启动应急预案。为此, 简化事故分级指标并与预警级别相结合, 见表1。
2.2 以社会风险为基准预警分级
为了便于对比事故风险, 国际上多采用个人风险和社会风险可接受标准, 个人风险可接受标准多采用1×10-6事故/a。英国、荷兰的危险品社会风险可接受标准如图2所示。英国是采用最低合理可接受风险原则 (ALARP——As Low As Reasonable Practice) 划分为3部分, 社会风险标准曲线上限为FN=10-1, 下限为FN=10-4, 中间部分为合理可接受风险区域;荷兰可接受社会风险标准曲线为直线FN2=10-3。我国没有统一的可接受风险指标, 参照上述国外可接受风险标准进行预警分级, 见表2。
3 结束语
依据重大危险化学品事故可能导致的死亡人员总数、个人风险和社会风险来定量判定危险化学品事故预警分级模式, 可较科学有效地应对突发性灾难事故, 采取快速应急响应措施, 优化消防警力配备。
参考文献
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区域预警 第8篇
随着社会主义市场经济的迅速发展, 药品安全问题变得日益突出, 黑龙江齐二药假药案件、安徽华源“欣弗”注射液不良事件等一系列药品安全重大事故相继发生, 给人民群众身体健康和生命安全造成了严重危害。因此, 在面对药品安全突发事件频频发生的严峻形势下, 国家必须加快完善药品安全监管法规体系, 整顿和规范药品市场秩序, 建立专门的药品安全控制模式和完善的预警反应机制, 并根据实际需要, 不断完善, 为开展高效、科学的药品安全监管工作提供强有力的支持, 从而将事后控制转变为事前预防, 将危害减少到最低程度。
本系统的建设目标是立足于绍兴地区药品安全管理与运行体系的基本现状, 以国际上公认的药品安全最佳控制模式为基本切入点, 以实现“从药厂到患者”整个药品链的预防管理为突破口, 通过计算机信息网络平台, 以药品安全监测数据为基础, 构建药品安全数据仓库, 利用数据挖掘技术分析监测数据, 找出数据关联模型, 对药品安全趋势做出预测和预警, 为药监部门和应急反应机构的科学决策提供支持, 形成一个实时的药品安全监测网络与预警管理系统, 从而为区域内药品安全事件的预防与控制发挥积极的作用。
二、系统需求分析
面向区域的药品安全预警系统是一种大型的数据分布式处理系统, 涉及到对数据仓库中大量数据的查找、分析和计算, 比较适合用结构化分析方法, 因此本文采用多层数据流程图 (DFD) 来描述系统的功能、输入、输出和数据存储之间的逻辑关系。药品安全预警系统第一层DFD图如图1所示。
三、系统总体架构
1. 体系结构设计
通过对目前主流体系结构设计模式的比较分析, 并结合预警系统的业务需求和自身特点, 预警系统采用了C/S和B/S相混合的三层体系架构。架构以Windows XP为前台操作平台, 以SQL Server 2005数据库和Analysis Service数据仓库为后台服务平台, 以IIS6.0为Web服务器, 以IE5.5以上版本为客户浏览器;同时, 在设计过程中充分考虑系统易用性、可靠性和灵活性的统一, 确保系统具有稳定、可靠、安全、易重构的特点。面向区域的药品安全预警系统的体系结构如图2所示。
2. 功能结构设计
通过对药监部门和预警系统的需求分析, 并参照SAS软件的部分模型, 将整个系统分为前台系统与后台系统两大部份。前台系统是整个软件系统的主体, 也是实现用户功能需求, 完成用户业务处理, 达成用户业务目标的的部分。系统用户通过Internet/Intranet登录进入系统, 按后台管理员所赋予其的角色权限, 接受系统服务, 进行业务功能的操作与处理, 完成既定任务与目标。后台系统是整个软件系统的辅助支撑, 也是系统管理员对系统进行控制与设置的功能界面。系统管理员通过客户端应用程序连接后台服务器, 对用户信息、配置参数和指标数据等进行系统的设置与管理, 以保障系统的正常运行。预警系统的功能结构如图3所示。
四、系统总体设计
1. 指标体系的设计
进行药品安全综合评价的关键是建立一套科学的、可行的评价指标体系。科学合理的评价指标体系是建立药品安全突发事件预警系统的前提。
(1) 指标体系的选取
根据完备性、最小性、重要性、协调性、可靠灵敏性和代表性的设计原则, 以药品抽样检验和ADR监测数据为基础, 结合预警相关领域专家的研究成果, 分别建立了药品质量不安全指标、假劣药品流通指标和药品经营不规范指标3个一级指标, 以及药品抽样不合格率、ADR事件增长率和假劣药品危害系数等10个二级指标。
(2) 指标权重的确定
基于该指标体系中指标相关性系数较低的特点, 系统主要从指标重要性角度出发用层次分析法 (AHP) 确定权重。在构建的层次分析模型中, 目标层为药品安全突发事件预警指标, 准则层为药品经营不规范指标、药品质量不安全指标、假劣药品流通指标三类, 指标层为准则层下面的10个指标。分别构建准则层和指标层的判断矩阵, 运算得CR=0.009, CR1=0.009, CR2=0.009, CR3=0.019, 均满足一致性条件。
(3) 预警警界区间的划分
根据药品市场安全状态的变化规律结合药监部门的统计资料, 将监测预警的判断区域划分为无警、轻警、中警、重警和巨警五个区域, 并分别用绿、蓝、黄、橙和红五种标识灯作为预警信号。同时为了不仅能从状态上了解药品市场的安全状况, 而且还能地从强度上去更好地理解分析, 系统还给各个指标设计了相应的警度值。
2. 数据仓库的设计与实现
系统采用了基于WEB的数据仓库体系结构和基于“数据驱动”的螺旋式开发方法, 以提高数据仓库的健壮性, 减少数据仓库开发带来的风险。
(1) 主题的分析与选取
通过对决策分析的需求研究, 确定了一个分析主题, 即药品监测指标数据。通过药品监测指标分析能够客观了解并把握区域内药品安全的整体状况, 满足决策者决策分析的需要。
(2) 数据仓库数据模型的设计
通过对时距和粒度的权衡设置, 并依据星型模型和物理数据模型的转换关系, 系统建立了如图4所示的物理数据模型。
(3) 多维数据集的设计
采用MOLAP模式, 并利用Microsoft Analysis Manager建立数据立方体和共享维度, 以满足多维查询分析的需要。药品监测指标值立方体星型拓扑结构如图5所示。
3. 预测预警子系统的设计与实现
预测预警子系统是整个药品安全突发事件预警系统的核心组件, 其主要功能是完成对十个二级监测指标和三个一级监测指标的短期与中长期预测, 并根据预测结果进行状态评估, 生成警情警报信息, 供决策者参考分析。预测预警子系统主要有五个基本模块组成, 即数据浏览模块、趋势判断模块、预测分析模块、状态评估模块和警情展现模块。由于各模块的设计与实现都相对复杂, 限于篇幅, 下面仅对预测分析核心模块的设计与实现过程做一下介绍。
根据药品监测数据以月统计的特点, 我们选用一次指数平滑算法对监测指标进行短期预测 (月) , 选用二次指数平滑算法进行中期 (季度) 和长期 (年) 预测。
(1) 预测模型的设计
根据指数平滑算法的功能及特点, 我们将十三个监测指标数据的时间数列作为输入, 将各个指标的最初三期的实际值平均数作为初始值 (预测数组的零号元素) , 平滑常数a为现有监测数据的训练结果值 (MSE最小值) 或专家给出, 预测时间T根据将要预测的类型确定, 以此对未来某一时段的监测指标值进行预测。指数平滑法预测模型如图6所示。
(2) 预测算法的实现
指数平滑算法的输入参数有原始数据、平滑常数、预测时间、平滑次数, 经过平滑计算和趋势调整后得到预测数据, 指数平滑算法流程如图7所示。
为了方便调用, 上述预测算法系统用C#编写成一个模型类 (module) 文件, 在该模型类中定义了一个带参数的公有静态方法get PD (float a, int T, int R, int N, float p () ) ;同时为了实现在其它文件类中引用这个方法, 系统把引用类设置同模型类一样的namespace。
(3) 预测子模块的程序设计
预测子模块的程序设计比较复杂, 其程序流程主要包括四个步骤, 即获取预测参数、创建MDX语句、生成指标值数组和指数平滑计算, 如图8所示。
五、小结
面向区域协作的药品安全预警系统是从绍兴地区药品生产、流通、销售到处方整个管理流程的实际出发, 在经过广泛调研基础上进行精心设计开发的一套监测预警管理系统, 目前系统已经通过测试验收, 并交付给药监部门使用。由于平台技术先进、安全可靠、内容实用、成本低廉, 使用方便等特点, 得到了药品部门一线管理人员的认可, 为现阶段预防和减少区域内药品安全事件的发生, 加强区域药品安全的信息化管理等问题提供了宝贵的建设经验, 具有较好的推广价值。
参考文献
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区域预警 第9篇
随着国家对煤矿安全生产的日益重视, 国家安监局对全国煤矿建立完善监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络等井下安全避险六大系统提出了要求。KJ251A煤矿人员管理系统就是为了满足这种需求而专门开发的。该系统采用先进的远距离无线射频识别技术和远程通讯技术, 由地面管理计算机及软件、地面显示屏、人员定位分站、读卡器及人员标识卡等组成。可实现对矿井入井人员的实时监测、跟踪定位、轨迹回放、考勤统计、报表查询、紧急呼警功能, 但它还不具备限制人员数量预警功能[1]。
随着常村煤矿开采深度的增加, 冲击地压 (俗称煤炮) 异常频繁。就人员数量控制来说, 以往的办法是井下现场设有把口人, 都是单岗, 而且具有不连续性, 就是和人员定位结合起来, 也存在事后才知的缺陷, 给安全管理带来很大不便。针对这种情形, 研发了除井下人员定位部分功能外, 还具备防冲区域超定员时现场连同地面机房同时报警功能的防冲击地压区域人员定位预警系统, 达到迅速回应、紧急处理的管理目的。
1 综放21150工作面概况
21150工作面位于21采区三条下山东翼, 自上而下第八个工作面, 西侧为21采区三条下山煤柱, 东侧为F16断层煤柱, 工作面上部为已回采的21132工作面, 下部为未开采的21170工作面。工作面可采走向长983 m、倾斜长180 m、可采面积176 940 m2、可采储量243万t。上下巷铺设30 kg/m轨道 (轨距600 mm) 及皮带。最大采深707 m。在下巷揭露一条落差为0.6 m的正断层。下巷掘进到切眼附近时, 煤层产状发生变化, 厚度加大。分析认为是F16断层影响造成煤层翻转增厚, 本工作面掘进中未揭露该断层, 依据探煤厚资料推断其落差为10 m, 本工作面煤层中节理发育, 掘进中出现过冒顶现象, 属冲击地压区域。
2 系统设计
2.1 系统设计原则及依据
在设计过程中始终遵循可靠性、先进性、实用性、可扩展性及开放性原则, 以满足矿井人员管理系统整体的需要, 并为建设数字化矿山打下坚实的基础。
整个系统设计和制造应执行最新版国家标准和行业标准。国家标准和行业标准如下:《煤矿安全规程》2011年2月第一版, 《煤炭工业矿井设计规范》GB50215-2005;《煤矿井下作业人员管理系统通用技术要求》AQ6210-2007;《煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范》AQ1048-2007;《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》MT/T1004-2006;《煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》MT/T1008-2006;《矿用分站》MT/T1005-2006;《矿用信号转换器》MT/T1006-2006;《矿用信息传输接口》MT/T1007-2006;《煤矿监控系统线路避雷器》MT/T1032-2007;《矿用光纤接、分线盒》MT/T1033-2007;《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》GB3836.4-2000;《爆炸性环境用防爆电气设备防爆型电气设备》GB3836.4-2000;《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备》GB3836.4-2000;《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004;《电子计算机机房设计规范》GB50174-93;《电子计算机场地通用规范》GB/T 2887-2000;《爆炸性气体环境用电气设备第1部分:通用要求》GB3836.1-2000;《爆炸性气体环境用电气设备第2部分:隔爆型“d”》GB3836.2-2000;《爆炸性气体环境用电气设备第3部分:增安型“e”》GB 3836.3-2000;《爆炸性气体环境用电气设备第4部分:本质安全型“i”》GB3836.4-2000;《微型计算机通用规范》GB/T9813-2000;《电子计算机场地通用规范》GB/T2887-2000;《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》MT209-90;《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法》MT210-90;《煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法》MT/T286-1992;《煤矿监控系统主要性能测试方法》MT/T772-1998;《煤矿用信息传输装置通用技术条件》MT/T899-1999。
2.2 方案设计
常村煤矿21150综放工作面防冲击地压区域人员定位预警系统设备布置如图1所示。
工作面下巷设防冲区域, 在防冲区域外口A点安装人员定位读卡器2台A1、A2, 在防冲区域里口B点安装读卡器2台B1、B2, 用于精确定位进入防冲区人员身份信息。同时在该地点设置动态目标探测器和语音音箱, 动态目标探测器可以实时监测经过的移动目标, 精确记录进入防冲区域人员数量, 语音音箱可提供多样的语音报警。
动态目标探测器和读卡器可通过485通讯线路进入人员定位分站, 传输距离可达2 km, 分站进入防爆交换机。通过光纤连接地面交换机。在地面调度室设置监控计算机和声光报警器。计算机可记录和查询违规进入防冲区域的人员信息、进入时间等实时历史数据。
2.3 系统设计达到的目的
在防冲区域外口A点2台读卡器相距11 m, 读卡范围设计为5 m, 工作面防冲区域的外边线在A1和A2中间位置。在同一个地点设置2台读卡器的原因:如果在同一个地点只设置1台读卡器, 当某个人进入防冲区域边线时被该读卡器监测到后, 系统会将该人员计入进入防冲区域人员总数。如果该人员立即返回, 在没有被其他区域的读卡器再次读取个人信息之前, 人员定位系统仍然显示该人员还在防冲区域内 (因人员定位系统读卡器的监测定位是一个区域性监测, 不是一个点的监测) 。现在安装2台读卡器, 如有人被A1读卡器监测到后立即返回, A2不会显示其信息, 证明该人员没有进入防冲区域边线, 这样可以有效避免人员信息重复计数情况的发生, 让监测更加准确。同理, 在B点安装同样的设备, 可以有效记录从工作面上巷进入防冲区域人员信息。
另外, 该系统还能较好控制进入防冲区域人员总数。假设防冲区域允许进入最多人数为X, 当A点或B点读卡器监测到人数≥X时, 现场A、B点及地面机房会同时报警;当A点读卡器监测到人数加上B点读卡器监测人数≥X时, 现场A、B点及地面机房也会同时报警。这就较好地控制了防冲区域的进出人数。
3 主要设备
3.1 KJ251-S矿用本安型动态目标识别器
KJ251-S矿用本安型动态目标识别器用于识别煤矿井下的移动目标。它是一种射频识别设备, 采用本安电路设计。该仪器最大特点是:可在一定范围内识别人体或大型物体的移动, 并可进行语音输出。主要功能有:识别器具有识别动态目标指示功能数字信号输出及RS485通讯功能。
3.2 KJ251-F8型人员定位分站
KJ251-F8型人员管理分站是以32位单片计算机为主要部件的智能化产品。具有无线数据采集、存储、处理、显示、断电控制、红外遥控及远距离通讯等功能。该产品是通过对远距离移动、静止目标进行非接触式信息采集处理, 实现对人、车、物在不同状态 (移动、静止) 下的自动识别, 可同时采集8台读卡器, 可以满足煤矿井下人员监测与跟踪管理的自动化和信息化管理要求, 从而实现目标的自动化管理。
3.3 KJF210B型矿用双向读卡器
KJF210B型矿用读卡器是一种射频电子标签的识别设备, 整个电路设计为本质安全型。读卡器可在较大的范围内同时识别快速移动的多张标识, 准确率高;具有优先接收标识卡紧急求救信息、标识卡电池电量监视;对标识卡进行“群呼”和“个体寻呼”、对标识卡的参数进行重新配置等功能;通讯稳定可靠;外壳密封, 满足煤矿井下潮湿、粉尘多等环境的应用要求。
3.4 KGE116D型双向标识卡
KGE116D型识别卡 (以下简称识别卡) 主要应用于煤矿井下的目标无线识别及通讯。识别卡基于煤矿井下传输特性好、衰减小的2.4 GHz的载波频段;采用一次性电池供电, 是一种有源射频识别卡。整个电路设计为本质安全型。该标识卡发射功率低, 对人体无害;天线增益高, 实现信号的较远距离传输;工作平均电流低, 可实现电池工作寿命长;采用有效的防碰撞算法, 能够瞬间识别多张识使卡;外壳密封, 满足煤矿井下潮湿、粉尘多等环境的应用要求。
4 结论
防冲击地压区域人员定位预警系统在无线射频 (RFID) 识别技术平台基础上, 结合先进的通信、计算机及网络技术, 实现人员精准定位。防冲击地压区域人员定位预警系统的研发, 通过现场使用能够准确统计防冲区域实际人数, 实现人员超限预警, 达到限员把口的作用。防冲击地压区域人员定位预警系统用上之后, 把口人员可以不设岗, 一靠职工自觉, 二靠地面管理人员 (兼职) 的指挥, 每班可结余2名员工。防冲击地压区域人员定位预警系统在21150工作面成功应用, 为其他地区及兄弟矿井提供了技术依据。
参考文献