0 引言

地震应急救援是防震减灾事业的重要组成部分，是减轻地震灾害损失的主要途径（徐德诗，2004；李磊，2006）。地震应急救援物资指为开展地震灾害应急救援行动，地震灾害救援队伍所配备和使用的各种设备和工具，是进行地震应急救援的物质基础。现阶段，主要由各级地震应急救援单位储备一定数量的地震应急救援物资，震时提供给到达灾区开展救援工作的专业地震救援队伍和非专业地震救援力量使用，以辅助地震应急救援，提升救援效率，尽可能减轻地震灾害带来的损失。

依据由中国地震局发布的地震行业标准《地震救援装备分类、代码与标签》，用于地震应急救援的物资，根据用途可分为：侦检装备、搜索装备、营救装备、医疗装备、通讯装备、评估与信息装备、后勤装备和救援车辆。这8大类为地震应急救援物资的一级分类，根据每一类中不同物资的具体功能，标准中继续向下做了多级分类。为能够在地震灾害发生后尽快实施救援，应急救援物资必须以最快速度集结并送往指定受灾区域，如果长时间滞后，将严重影响救援行动效率。

地震应急救援物资种类多、构成复杂，要求震前对地震应急救援物资的管理必须高效、有序，以便在地震发生后，依据地震应急救援决策，及时高效地集结物资，保障地震应急现场救援工作（李立，2011）。地震应急工作成败的关键，取决于决策及其实施过程是否建立在全面、准确、及时的地震应急信息基础之上（苏桂武，2003）。因此，地震应急救援物资数据信息作为物资调度分配的数据基础，能否进行全面的统一管理，对于地震应急救援保障与决策意义重大。

中国地震救灾管理实行政府统一决策，按行政区域统一指挥，以属地政府为主，各部门按决策和职能分工负责、相互配合，统一调配地震应急救援物资。现阶段我国各地震应急救援物资管理单位独立管理本单位物资，无统一管理办法和平台，无法作为统一数据资源管理、使用和分析，导致跨单位物资共享、统计较为困难，在地震灾害应急救援中，不能及时准确地掌握物资数量和分布，影响地震应急决策的制定和救援物资分配调度的效率。

依据地震应急救援物资信息存储的介质不同，现行管理办法有3种：完全依靠人工管理、部分依靠计算机管理和完全依靠计算机管理。对于完全依靠人工管理的办法，以卡片、纸张为基础来存储物资数据，而其余2种方式部分或全部使用计算机存储数据。在不同的存储格式下，对于相同物资，不同单位存储的信息也不相同，进而引起管理流程的不一致，进一步加剧了物资信息存储内容的不一致。

地震应急救援物资管理呈现3个特征：分散管理、信息化程度不一致和管理流程不一致。新疆维吾尔自治区地震局、江苏省地震局和中国地震局第一监测中心曾建立地震应急救援物资的信息化管理系统（刘军，2011；徐年，2016；苏剑锋，2017），旨在实现地震应急救援物资的信息化、标准化管理，以提高物资管理的信息化程度、标准化水平和震时调度能力，从而提升地震应急救援的工作水平。针对全国范围内的地震应急救援物资管理单位，3个特征并没有发生变化。因此，有必要依据地震应急救援物资管理需求，开展制度化和标准化研究，建设信息化的、全覆盖准确的地震应急救援物资信息库，对全国地震应急救援物资进行统一综合的管理。

1 解决方案

为解决地震应急救援物资管理中3个特征带来的问题，从数据资源化、业务标准化和服务智能化入手，面向全国各地震应急救援物资管理单位，研究并建设服务于地震应急救援保障与决策的物资信息综合管理平台（以下简称平台），项目于2017年3月1日正式在中国地震应急搜救中心启动，目标是将全国物资数据作为统一的资源化数据使用，以改变物资分散化管理的现状，一致化物资的管理流程，便于不同管理单位间地震应急救援物资的信息共享、协调调度，并利用相关统计信息提供智能化服务，以期在震后应急救援过程中制定高效、合理的救援物资分配和调度决策，以最大化发挥有限救援物资的力量。

1.1 数据资源化（Data Resources Utilization）

地震应急救援物资的数据资源化是业务标准化和服务智能化的基础，用于解决分散管理和信息化程度不一致的管理问题，主要方式是，对各单位所管理的物资特征进行分析，从中提取适用性广的可用于全面描述地震应急救援物资的特征信息，是一个从具体到抽象的过程。之后对特征信息统一存储，摒弃速度慢、效率低的人工管理存储方式，采用完全由计算机管理的存储方式。各单位用这些信息描述所管理的物资，形成地震应急救援物资数据资源池，是一个从抽象到具体的过程，最终实现将全国地震应急救援物资数据整合为统一数据资源的目标。

通过调研各单位物资数据的存储内容，经过分析抽象，从中提取6类信息：①通用信息，包括地址和文件通用信息，提供对其他信息的地址描述和文件描述；②物资所属信息，包括单位、用户和权限信息，分别描述地震应急救援物资的管理单位、管理人员和不同管理人员可行使的管理功能；③物资属性信息，包括供应商、物资类型和物资基础信息。供应商包括生产商和合作商，分别描述物资的生产者和采购时的提供者。按照不同的分类标准，物资可具有固有和使用2种类型，固有类型指物资出厂时所具有的属性，使用类型指物资在具体地震应急救援过程中的作用。物资基础信息提供对物资的一般性描述，不等同于实际存储的地震应急救援物资，而是描述物资信息的信息；④地震应急响应信息，包括地震应急响应级别、事件和事件别名信息。若物资的入库和出库服务于某次地震应急响应，必须和相应事件信息相关联；⑤库房关联信息，包括仓库、入库、出库、回库、库存和盘库信息，是地震应急救援物资信息库的核心。仓库是地震应急救援物资存放的载体，物资在库房中的流动形成了出入库信息，并引起库存信息的变化；⑥平台辅助信息，包括基本设置、更新日志和反馈建议信息，分别用于对平台功能做全局控制，向全部用户直观反馈平台发生的变化并收集用户意见信息，以满足用户需求，提升用户体验。

除平台辅助信息之外，其他几种信息用于描述地震应急救援物资的相关属性，按是否直接与物资实体关联来划分：前4种为物资元数据信息，第5种为物资实体关联信息。这些信息组合在一起，可对地震应急救援物资及其管理单位、管理用户进行完整描述，实现地震应急救援物资数据的资源化。这些信息的具体细节同时反映了地震应急救援物资的管理需求，为实现物资管理的业务标准化和服务智能化奠定了良好基础。

1.2 业务标准化（Business Standardization）

围绕地震应急救援物资数据资源化所抽象出的物资数据信息，需要综合考虑各单位对物资的管理需求，设计标准化的物资业务流程，以开展标准化管理工作，始终维持物资数据资源化。数据资源化和业务标准化是一对相辅相成的过程。

区别于现有各管理单位使用的地震应急救援物资管理系统，平台需要满足综合性和独立性的使用需求。综合性指，平台面向全国地震应急救援物资管理单位，服务于地震应急救援物资的综合管理。独立性指，平台满足不同管理单位独立管理本单位地震应急救援物资的需求。因此，需要制定针对不同层次地震应急救援物资管理用户的权限控制机制。具体而言，是实现以中国地震应急搜救中心为物资的管理主体，省级地震局各救援队、地方储备库独立管理本单位物资，中国地震局震灾应急救援司统计分析物资储备现状的管理功能。

在通过权限控制实现平台独立性使用需求的基础上，提供综合性功能。鉴于目前各管理单位对于地震应急救援物资的管理办法互有差异，反映在实际物资管理中，过程互有区别。为统一化物资管理，需要制定统一的物资管理规范，在物资信息库的支撑下，实现统一的物资管理流程。满足一致的物资管理需求后，平台要提供面向全部单位和指定单位的可视化统计分析功能，用于反映地震应急救援物资储备现状，为物资的补充、震后物资的调度提供数据支撑。平台的综合性和独立性要协调一致，缺一不可。

地震应急救援物资管理的核心是出入库管理，可划分为常规、演练和应急3个阶段，后2个阶段可统一描述为任务阶段。常规阶段指日常库房管理的时间段，演练阶段指模拟地震发生后进行应急救援的时间段，应急阶段指地震发生后进行应急救援的时间段，期间发生的出入库可分别称为常规、演练和应急出入库，后2者可称为任务出入库，必须和相应的地震应急响应事件关联。依据入库物资的来源，可将入库划分为新增入库和回库入库。新增入库的物资为新获得的物资，回库入库的物资为已出库待回库的物资。按照物资是否回库，可划分为消耗出库和回库出库，后者出库的物资是回库入库物资的来源。

入库（图 1）、出库（图 2）和盘库（图 3）的管理流程类似，均首先由单位管理员开具计划单，再由相应仓库的库管员执行。库存物资盘点，也可以先由库管员开具指定仓库的盘库申请单，目的是反映平台库存物资信息与仓库实际存储物资之间是否有差异，对某种物资而言，若实际库存小于平台库存信息中的数量，称这种物资发生存储亏损；若实际库存大于平台库存信息中的数量，称这种物资发生存储盈余。这2种情况均表示物资库存发生异常，需要在相关盘库单中说明异常原因，以便后续处理，最终维持实际和平台库存物资信息的一致性。计划单一经开具，相应仓库即刻进入锁定状态，无法执行其他2种操作。删除、中止或执行计划单会解锁相应仓库。

用于地震应急救援的物资，根本作用是要在地震现场辅助救援人员顺利完成救援工作，因此，需要进一步考虑，如何在物资管理的常规阶段，也就是地震应急救援的准备阶段，提前准备好能保证救援队出队执行任务所需要的物资。由于用于地震应急救援的物资种类和数量繁多，因此需要在物资分类的基础上，提前做好物资的集成化和模块化。集成化是指，以单个物资的功能性为基础，将相关物资及其附件进行组合并集中装载，从而提升物资使用的快捷性和对救援任务的适应性。模块化是指，按照响应级别、出队规模、任务性质、灾区情况、运输方式等因素，制定不同的具有针对性的出队物资保障方案，并将相关物资单元固定下来，形成模块。物资的集成化和模块化相结合，可最大化地满足地震灾害发生后立即进行救援工作的各项需要。

1.3 服务智能化（Service Intelligentization）

地震应急救援物资的数据资源化和业务标准化服务于地震应急救援准备阶段的保障性管理工作，二者结合，保证了对全国地震应急救援物资的综合管理，以统计分析为基础的智能化功能服务于地震应急救援行动阶段的决策工作，旨在提升地震应急救援能够及时顺利开展的保障程度。三者相结合，能够最大化地提升地震应急救援能力。

依据物资数据所包含的信息，一种统计的确定由统计类型、统计范围、统计对象、统计变量和表现形式等因素决定。统计类型包括空间分布和时间分布：空间分布指统计量地理上的分布，时间分布指统计量随时间变化的过程；统计范围指获取统计量的区域，平台分全部单位和指定单位2个区域；统计对象指需要进行统计的目标，如：物资类别、物资类型、供应商等；统计变量指统计对象的属性，如：库存量、均价等；表现形式除基本的表格形式外，还包括散点图、折线图、柱状图等。可视化统计分析结果获取流程见图 4。

地震应急救援物资统计分析结果能够在空间上直观反映物资的储备状况，在时间上反映物资的流动状况，可在地震应急救援准备阶段进行辅助，也就是在物资日常管理中，从补充数量、采购方式等方面制定物资补给策略，并能够显示物资流动中的异常状况。在地震应急救援的行动阶段，即地震发生后，依据地震应急响应级别和相对应级别下历史出库记录，给出出库建议，并结合物资存储的地理信息和数量信息，给出地震应急救援物资调度的路径规划。地震应急救援结束后，可比对实际损耗物资和过往相同级别任务的物资损耗，对本次应急救援做出评价和总结。

2 平台建设 2.1 功能设计

基于可统一使用资源化的地震应急救援物资描述信息，平台应用关系数据库理论，采用MySQL建设数据库，并设计多种权限角色（图 5），以满足物资综合性和独立性的管理需求。从权限的赋予看，由顶层管理员为各单位创建单位管理员，各单位管理员再为本单位创建不同权限的用户。这样，即可实现对地震应急救援物资自上而下统一并分层的管理。

为实现地震应急救援物资管理的“业务标准化”和“服务智能化”，平台需要建设10个主要模块，分别是：单位管理、用户管理、生产商管理、合作商管理、物资基础信息管理、仓库管理、入库管理、出库管理、库存管理和统计分析，其中前5个模块对应物资元数据信息管理；之后4个模块对应物资实体关联信息管理；最后一个模块服务于地震应急救援物资数据的分析和挖掘加工。结合权限控制，不同权限的用户可以行使不同的管理功能（表 1列出各权限角色可行使的主要管理功能）。

从信息管理单位的角度考虑，某条信息可对其创建者单位可见，或者对全部单位可见，对于后者可称该信息为单位全局信息；从信息管理用户的角度考虑，某条信息可对其创建者所属权限的用户组可见，或者对全部用户可见，对于后者可称该信息为用户全局信息。信息可见级别的判定由信息的类别和用户的权限综合决定。通过不同的可见级别，可以实现各单位之间和用户之间地震应急救援物资数据信息的隔离和共享。

为实现信息的跨单位共享使用，需要改变信息的可见级别，即从对创建者单位可见到对全部单位可见。可共享信息有：供应商、物资基础和地震应急响应事件信息，均为地震应急救援物资元数据信息。引入激活状态来描述信息是否共享：未激活的信息只可供本单位使用，激活后的信息可供全部单位使用。为避免激活信息之间实质含义相同，可对信息定义别名，若一信息定义为其他信息（原名）的别名，则该信息不可用。从原名和别名的角度来看，共享信息库可划分为原名信息库和别名信息库（图 6）。

2.2 架构设计

依据平台的功能设计，平台可划分为3层：数据层、服务层和表现层（图 7）。数据层存储全部地震应急救援物资信息，为应用提供资源化的、一致性的数据支撑服务；表现层直接面向用户提供可视化服务，提供用户登录、物资元数据信息管理、物资实体关联信息管理、统计分析等接口；服务层连接上层的表现层和下层的数据层，对用户请求进行分析处理，提供权限控制、数据验证、业务处理和数据分析等功能。

由于平台需要面向全国各地震应急救援物资管理单位，服务于地震应急救援物资的综合管理，因此必须具备高易用性、高稳定性、高扩展性和高维护性。高易用性指平台面向用户提供界面良好、操作简单的服务，高稳定性指平台持续向用户提供稳定、流畅、无缝的服务。因此，平台建设采用B/S（Browser/Server）架构，即浏览器/服务器模式。该模式下，用户与平台交互的接口为浏览器，作为客户端，不需要安装其他软件。高扩展性指平台易于进行功能的升级和可方便兼容多终端设备，高维护性指平台易于对原有功能进行修正。因此，平台需要依据事务的特性，也就是关注点，进行良好分层，以减少功能模块之间的耦合程度，这样，对一处模块的变更，不会对其他模块有太大影响。

传统的B/S架构中，用户视图的获取由服务端向请求的视图填充数据后返回客户端，二者紧耦合，不便于扩展平台面向多终端设备。为此，采用前后端分离设计，松耦合用户视图和相关数据（图 8）。具体而言，将用于浏览器呈现的用户视图与数据进行分离，也就是将服务端分为数据端（后端）和模版端（前端）。数据端只负责接收用户请求的数据并传回响应数据，无需关心用户视图的存在和实现；模版端是用户视图模版组合，不同客户端需要根据分辨率适配不同视图模版。从模版端来看，无需关心数据端的实现，只能看到其暴露在外的数据接口，该设计彻底分离供用户交互的前端和进行数据处理的后端，在无需改变数据端实现的情况下，变更模版端实现，满足其他终端的使用需求。

采用前后端分离设计后，用户首先通过浏览器向模版端请求视图模版，模版在加载过程中，向数据端请求所需数据并进行绑定，最终呈现给用户完整视图。从数据和视图请求角度来看，传统的B/S架构为同步请求，即客户端一次性从服务器得到完整信息；前后端分离的B/S架构为异步请求，客户端不需要得到完整页面信息，可先加载视图，之后填充数据，这样数据的请求和响应不会阻塞用户操作，提升用户体验。为进一步提高客户端加载和响应的速度，需要避免将视图模版一次性发送给客户端，应依据用户请求，以最小按需加载的方式，对用户需要的视图模版打包压缩之后提供。数据端和模版端可以部署在不同服务器上，从而减少单一服务器的访问压力。

数据端是进行业务处理的核心，依据关注分离的设计原则，可划分为以下4层（图 9）：①权限层：根据平台权限控制设计，对用户请求进行合法性验证，判断用户是否可执行相应操作。验证通过，则将请求递交控制层；否则，向用户提示请求失败的原因；②控制层：负责解析用户请求，将数据传递给对应的业务逻辑模块，并将结果返回用户；③服务层：负责具体的业务逻辑处理，在得到控制层指令后，从数据层请求或提交相关数据，并将处理结果返回控制层；④数据层：也可称为数据持久化层，负责连接数据库，并根据服务层指令，读取或写入数据。

模版端提供用户可视化的地震应急救援物资管理界面，是平台面向用户的接口。依据关注分离的设计原则，可划分为以下4层（图 10）：①权限层：根据平台权限控制设计，对用户请求是否可以发给数据端进行验证。验证通过，则将请求递交组件层；否则，向用户提示请求失败原因；②组件层：定义视图模版所使用的全部组件，是模版端业务逻辑处理核心。主要负责用户视图的呈现，并对用户请求进行预处理或对数据端响应进行后处理；③模型层：负责对数据进行封装，是模版端数据载体；④服务层：负责与数据端进行通信。通信前提是，在一致的通信协议下（B/S架构下为HTTP协议），定义一致的信息格式，这样数据端和模版端才可以互相识别彼此发送的信息。将通信信息封装到模型层的过程，称为信息反序列化；逆过程称为信息序列化。数据端也存在对信息序列化和反序列化的处理。

2.3 平台实现

根据数据端的架构设计，采用基于MVC模式的SSM（SpringMVC、Spring、MyBatis）框架，结合Spring Security实现。Spring作为数据端环境的容器，负责管理其他框架，并经由依赖注入机制提供服务端运行所需组件；MyBatis提供数据层，作为数据持久化框架，负责与底层数据库交互；SpringMVC提供服务层和控制层，分离用户请求的解析和业务逻辑处理过程；Spring Security提供权限层，对用户请求进行合法性验证。

根据模版端的架构设计，采用基于TypeScript的Angular框架实现。该框架区别于传统的HTML、CSS、JavaScript和AJAX组成的前端开发方式，服务于前后端分离设计，以面向对象的方式模块化前端开发，具体而言，通过功能的区别，将前端分割为多个模块，每个模块又可分割为多个组件：组件的业务逻辑使用TypeScript实现，可以直接编译为可供浏览器解析的JavaScript语言；视图布局使用HTML实现；视图样式使用SCSS实现，可以直接转化为可供浏览器加载的CSS样式。将所有模块组织起来，形成松耦合、易于扩展、易于维护的模版端。

国家地震应急救援物资综合管理平台于2018年1月1日在中国地震应急搜救中心上线，运行表明，平台在功能和性能上均达到预期要求，基本实现了全国地震应急救援物资数据的资源化，并可提供标准化、智能化服务，可满足地震应急救援物资的核心管理需求：常规和任务出入库，二者可体现平台独立性和综合性的管理功能。具体而言，在日常的物资管理中，各单位通过常规出入库独立管理本单位物资；地震发生后，用于应急救援的物资可能来源于多家地震应急救援单位。当某一单位执行应急出库，也就是在常规出库基础上绑定相应地震应急响应事件信息，此次出库成为任务出库，顶层管理员可激活该事件信息，以使其对全部单位可见，任务相关单位可使用该事件信息进行出库或者入库操作，实现不同单位针对同一地震的协同应急救援物资管理，由此，顶层观察员可以统计该任务所关联的全部应急出入库物资信息，对比相同震级下历史任务出入库信息，可对此次地震应急救援的物资损耗进行评价和总结。

国家地震应急救援物资综合管理平台可满足中国地震局震灾应急救援司、中国地震应急搜救中心、省级地震局各救援队、地方储备库之间地震救援物资的信息共享、集中管理和协调调度的需求，服务于地震应急救援保障与决策。

图 11按顺时针顺序，分别给出：用户登录、顶层管理员功能、单位新增、生产商展示、物资使用类型展示、入库等界面。

3 结论

为解决目前全国地震应急救援物资管理中存在的分散管理、信息化程度不一致和管理流程不一致等问题，提出数据资源化、业务标准化和服务智能化解决方案，研究并开发基于B/S架构前后端分离模式、面向全国各地震应急救援物资管理单位，统一化的服务于地震应急救援保障与决策的物资信息综合管理平台。

（1）对地震应急救援物资数据进行分析抽象，划分为多个种类进行管理；为在统一平台下提供面向各单位分层次独立管理本单位物资的需求，引入权限控制机制；为解决不同单位物资数据共享的问题，引入共享和别名机制。结合统一化存储，实现地震应急救援物资数据的资源化。

（2）为持久化物资数据存储和管理的一致性，从业务标准化角度出发，设计规范化的具有普遍适用性的物资管理功能，核心是出入库和库存管理，并针对地震应急救援的实际需求，提出应急救援物资的集成化和模块化机制。

（3）在数据资源化和业务标准化基础上，为全方位地反映地震应急救援物资储备现状，并提升应急救援关于物资调度和分配的能力，提出基于物资数据统计分析的地震应急救援物资出库建议、应急救援物资损耗评价等智能服务功能。

国家地震应急救援物资综合管理平台可有效提升地震应急救援物资管理的信息化、标准化程度，能够服务于全国地震应急救援物资的综合管理、使用和分析，对于地震应急救援保障与决策具有重要意义。由于平台采用良好的架构设计，各功能模块之间的耦合度较低，方便升级和维护，在已有功能基础上，可逐步进行多方面扩展，将其打造为全方位服务地震应急救援保障与决策的综合管理和信息共享平台，如：①对地震应急救援物资存储仓库进行实时监控。平台已有仓库管理模块，各单位管理员和库管员对本单位仓库进行管理，单位与单位的仓库信息相互隔离，各单位可将仓库监控视频流接入平台，以实时了解仓库现状。要实现该功能，需开发视频流接入接口；②对国家地震灾害紧急救援队队员信息进行管理。各单位将本单位救援队队员相关信息录入系统，队员不再从事救援队工作时进行标注，记录各队员参与的地震应急救援任务，统计指定队员执行任务次数或执行指定任务次数。该功能涉及平台已有的单位、用户管和地震应急响应事件管理模块，需要开发救援队队员信息管理模块；③对地震应急救援现场物资进行管理。目前平台只服务于地震应急救援准备阶段的物资管理，可扩展到地震应急救援行动阶段，也就是地震应急救援现场的物资管理，包括：现场地震应急救援物资集结状况的查看、统计分析；不同救援队伍之间物资的调度；前后方物资数据共享，现场物资不足时，可发送需求到后方，以便及时补充物资，保障地震应急救援工作的开展。