应急知识——预警系统的建立与实现

预警系统的建立与实现建立预警系统需要遵循以准确、客观的统计资料为基础，以国家的法律法规为依据，以系统实用性与可操作性为出发点，兼顾硬件系统建设与软件系统结合的原则。

一、预警系统的组成及功能（一）预警系统的组成预警系统主要由预警分析系统和预控对策系统两部分组成。

其中预警分析系统主要包括监测系统、预警信息系统、预警评价指标体系系统、预测评价系统等。

监测系统是预警系统主要的硬件部分，其功能是采用各种监测手段获得有关信息和运行数据；预警信息系统负责对信息的存储、处理、识别；预警评价指标体系系统主要完成指标的选取、预警准则和阈值的确定；预测评价系统主要是完成评价对象的选择，根据预警准则、选择预警评价方法，给出评价结果，再根据危险级别状态，进行报警。

预控对策系统根据具体警情确定控制方案。

其中监测系统、预警信息系统、预警评价指标体系系统、预测评价系统完成预警功能，预控对策系统完成对事故的控制功能。

（二）预警系统的功能1．监测系统此系统通过采集监测对象（如温度、压力、液位等）传感器的输出信号，将信号经过模拟／数字转换后形成数字信号输出，或数字式传感器直接输出信号，这些信号通过传输设施（同轴电缆、控制线、电源线、双绞线等）送入计算机进行处理，处理结果经由输出接口输出或通过人机接口输出到操作控制台的显示器、LED显示器、监控系统大屏幕、记录仪、打印机等外围设备上。

监测系统主要完成实时信息采集，并将采集信息存入计算机，供预警信息系统分析使用。

2．预警信息系统事故预警的主要依据是与事故有关的外部环境与内部管理的原始信息。

预警信息系统完成将原始信息向征兆信息转换的功能。

原始信息包括历史信息、现实和实时信息，同时包括国内外相关的事故信息。

预警信息系统主要由信息网、中央处理系统和信息判断系统组成。

信息网的作用是进行信息搜集、统计与传输；中央信息处理系统的功能是储存和处理从信息网传入的各种信息，然后进行综合、甄别和简化；信息判断系统是对缺乏的信息进行判断，并进行事故征兆的推断。

上述三个系统有机地结合完成预警信息系统以下的活动：（1）信息收集。

通过对各种实时监测信息来源进行组合和相互印证，使零散信息转变为整体化的具有预报性的可靠信息。

（2）信息处理。

对各种监测信息进行分类、整理与统计分析，使之成为可用于预警的有用信息。

（3）信息辨伪。

由于某些信息只反映表面现象而不能反映实质，因时间滞后而导致信息过时；系统的非全息性使部分信息不能完全反映整体；信息传输环节过多导致失真，造成伪信息的出现。

伪信息往往会导致预警系统的误警和漏警现象发生，它所产生的风险比信息不全所产生的风险更加严重。

因此对于初始信息不能直接应用，必须加以辨识，去伪存真。

信息辨伪的方法有五种：1）进行多种信息来源的比较印证，如果相互之间存在矛盾，则必定信息来源有误。

2）分析信息传输过程，以弄清信息所反映的时间点，并分析传输中可能出现的失误。

3）进行事理分析，如果信息与事理明显相悖，信息来源有误。

4）反证性分析。

即建立信息与目前事件状态之间关系，然后由目前事件反证原有信息，若反证结果与原有信息偏误较大，则证明信息来源有误或过时。

5）不利性反证。

即假定信息为真，然后分析在这种假设下可能出现的不利情况，若这种不利情况很多很严重，则这种信息应慎用。

（4）信息存储。

信息存储目的是进行信息积累以供备用，应不断更新与补充。

（5）信息推断。

利用现有信息或缺乏的信息进行判断，并进行事故征兆的推断。

由于预警信息系统完成将原始信息向征兆信息转换的功能，因此要求信息基础管理工作必须满足以下条件：（1）规范化。

每个工作岗位都需要有明确的责任和定量的要求，信息来源符合一致性要求。

（2）标准化。

采集信息过程中的计量检测等都应有精确的技术标准。

（3）统一化。

各类报表、台账、原始凭证都要有统一格式和内容，统一分类编码。

（4）程序化。

数据的采集、传递和整理都要有明确的程序、期限和责任者。

3．预警评价指标体系系统建立预警评价指标体系目的是使信息定量化、条理化和可操作化。

预警指标按技术层次可分为潜在指标和显现指标两类。

潜在指标主要用于对潜在因素或征兆信息的定量化；显现指标则主要用于对显现因素或现状信息的定量化。

但在实际预警指标选取上主要考虑人、机、环、管等方面的有关因素。

（1）预警评价指标1）建立预警评价指标的原则所谓预警评价指标就是指能敏感地反映危险状态及存在问题的指标。

建立预警评价指标、制定评价指标标准是预警系统开展识别、诊断、预控等活动的前提，是预警管理活动中的关键环节之一。

预警评价指标的构建应遵循以下原则：①灵敏性。

即指标能准确敏感地反映危险源的真实状态。

②科学性。

即指标的选择、指标权重的确定、数据的选取、计算必须以公认的科学理论为依据，确保指标既能满足全面性和相关性要求，又能避免之间的相互重叠。

③动态性。

事故发生过程本身就是一个动态过程，因而要求评价指标应具有动态性，综合反映事故发展的趋势。

④可操作性。

尽量利用现有统计资料及有关企业、行业的安全规范和标准。

⑤引导性。

评价指标要体现所在行业总体战略目标，以规范和引导企业未来发展的行为和方向。

⑥预见性。

预警指标应选定能反映现状和预示未来的指标。

2）预警评价指标的确定①人的安全可靠性指标。

包括生理因素、心理因素、技术因素。

其中生理因素包括年龄、疾病、身体缺陷、疲劳、感知器官等；心理因素包括性格、气质、情绪、情感、思想等；技术因素包括经验、操作水平、紧急应变能力等。

②生产过程的环境安全性指标。

包括内部环境、外部环境。

其中内部环境包括作业环境和内部社会环境，作业环境包括作业场所的温度、湿度、采光、照明、噪声、振动等，企业内部社会环境包括政治、经济、文化、法律等环境。

外部环境包括自然环境和社会环境，其中自然环境包括自然灾害、季节因素、气候因素、时间因素、地理因素等，社会环境包括政治环境、经济环境、技术环境、法律环境、管理环境、家庭环境、社会风气等。

③安全管理有效性的指标。

包括安全组织、安全法制、安全信息、安全技术、安全教育、安全资金。

其中安全组织包括安全计划、方针目标、行政管理。

安全法制包括安全生产相关法规、规章制度、作业标准等。

安全信息包括指令信息、动态信息、反馈信息等。

安全技术包括管理方法、技术设备等。

安全教育包括职业培训、安全知识宣传等。

安全资金包括资金数量、资金投向、资金效益等。

④机（物）的安全可靠性指标。

包括设备运行不良、材料缺陷、危险物质、能量、安全装置、保护用品、贮存与运输、各种物理参数（温度、压力、浓度等）指标。

该类指标选择时，应根据具体行业确定。

（2）预警准则的确定1）预警准则预警准则是指一套判别标准或原则，用来决定在不同预警级别情况下，是否应当发出警报以及发出何种程度的警报。

预警准则的设置要把握尺度，如果准则设计过松，则会使得有危险而未能发生警报，即造成漏警现象，从而削弱了预警的作用。

如果预警准则设置过严，则会导致不该发警报时却发出了警报，即导致误警，会使相关人员虚惊一场，多次误警会导致相关人员对报警信号失去信任。

预警准则根据不同预警方法，具有不同形式。

2）预警方法根据对评价指标的内在特性和了解程度，预警方法有指标预警、因素预警、综合预警三种形式，但在实际预警过程中往往出现第四种形式，即误警与漏警。

①指标预警。

指根据预警指标数值大小的变动来发出不同程度的报警。

如要进行报警的指标为X，如图1，它的安全区域为[xa，xb]，其初等危险区域为[xc，xa]和［xb，xd］，其高等危险区域为xe，xc]和[xd，xf]，则预警准则如下：当xa≤x≤xb时，不发生报警；当xc≤x≤xa或xb≤x≤xd时，发出一级报警；当xe≤x≤xc或xd≤x≤xf时，发出二级报警；当x≤xe或x≥xf时，发出三级报警。

②因素预警。

当某些因素无法采用定量指标进行报警时，可以采用因素预警。

该预警方法相对于指标预警是一种定性预警，如在安全管理中，当出现人的不安全行为、管理上缺陷时，就会发出报警。

预警准则如下：因素x出现时，发出报警；因素x不出现时，不发出报警。

这是一种非此即彼的警报方式。

当预警指标x属于不确定（随机）因素，则须用概率的形式进行报警。

③综合预警。

即将上述两种方法结合起来，并把诸多因素综合进行考虑，得出的一种综合报警模式。

④误警和漏警。

误警有两种情况：一种是系统发出某事故警报，而该事故最终没有出现；另一种是系统发出某事故警报，该事故最终出现，但其发生的级别与预报的程度相差一个等级（如发出高等级警报，而实际上为初等警报）。

一般误警指前一种情况，误警原因主要是由于指标设置不当，警报准则过严（即安全区设计过窄，危险区设计过宽），信息数据有误。

漏警是预警系统未曾发出警报而事故最终发生的现象。

主要原因一是小概率事件被排除在考虑之外，而这些小概率事件也有发生的可能，二是预警准则设计过松（即安全区设计过宽，危险区设计过窄）。

（3）预警阈值确定预警阈值确定原则上既要防止误报又要避免漏报，若采用指标预警，一般可根据具体规程设定报警阈值，或者根据具体实际情况，确定适宜的报警阈值。

若为综合预警，一般根据经验和理论来确定预警阈值（即综合指标临界值）。

如综合指标值接近或达到这个阈值时，就意味着将有事故出现，可以将此时的综合预警指标值确定为报警阈值。

4．预测评价系统（1）评价对象从安全系统原理的角度出发，事故是由物的不安全状态、人的不安全行为、环境的不良状态以及管理缺陷等方面的因素造成的。

因此，预警系统中评价对象是导致事故发生的人、机、环、管等方面的因素。

从事故的发展规律来看，评价对象亦是生产过程中“外部环境不良”和“内部管理不善”等方面因素的综合。

这些因素构建了整个预警的信号系统。

（2）预测系统预测系统的功能是进行必要的未来预测，主要包括：1）对现有信息的趋势预测，其预测方程是：y=f（t），式中y是预测变量，t是时间。

2）对相关因素的相互影响进行预测，其预测方程为：y=f（x1，x2，……，xn）。

式中y是预测变量，x1，x2，……，xn为影响变量y的一些相关变量。

3）对征兆信息的可能结果进行预测。

4）对偶发事件的发生概率、发生时间、持续时间、作用高峰期以及预期影响进行预测。

（3）预警系统信号输出及级别对评价对象经过监测、识别、诊断、预测等活动过程后，预警系统需要对整个生产活动的安全状况做出评估，即预警系统信号输出和预警级别的给出。

它是预警活动的重要成果之一。

预警信号一般采用国际通用的颜色表示不同的安全状况，按照事故的严重性和紧急程度，颜色依次为蓝色、黄色、橙色、红色，分别代表一般、较重、严重和特别严重四种级别（Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ级）。

四级预警如下：Ⅰ级预警，表示安全状况特别严重，红色表示。

Ⅱ级预警，表示受到事故的严重威胁，用橙色表示。