雷击风险评估论文范文

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雷击风险评估是指根据建筑物所在地雷电活动规律，结合当地实际情况对本区域内发生的雷电可能导致的人员伤亡、财产损失程度等方面的进行综合风险预测，从而为建筑项目的规划、建设项目选址、整体布局及制订防雷具体措施、雷击事故应急处理方案等方面综合分析，科学论证，在此基础上对整个建筑项目提出指导性意见的一种科学评价方式。通过雷击风险评估可以为建筑项目提供专业雷电防护整体分析，保证项目建筑中防雷工程的安全性、科学性、高效经济性等。雷击风险评估是开展综合防雷、防御自然灾害的一种的必经程序，它较好地体现了以防为主，防治结合的科学设计理念，对整个建筑项目的顺利进行起到非常好的保障作用。它不同于防雷设计，防雷设计只是按照国家相关的管理规范来操作执行，对雷电防控方面缺乏系统性和针对性，只是从整体上进行安排，不具体，也不全面，在设计上存有许多的不足，防雷安全系数达不到预期目的，缺乏一定的风险管理和应急管理等。

1.2雷击风险评估在建筑物控制火灾方面的作用

科学合理地雷击风险评估对项目建筑有较好的促进作用。

1.2.1高度的科学性

雷击风险评估运用国家规定的、专业性非常强的知识对建设项目相关区域进行以下方面综合性分析：大气雷电区域环境检测分析评估、当地雷击发生率统计分析评估、当地雷电损害程度风险评估、雷电危害区域损失程度分析评估、对周边环境的危害影响分析评价、风险管理及预防分析等方面进行全面科学分析，对建设基地的建筑物、供电系统、规划布局、信息通讯系统、相关人员安全等方面提出具体的雷电防护建议及措施，尽最大限度为建筑项目提供更为科学的防雷设计方案，降低雷击可能对整个建筑项目造成的伤害风险，确保工程的顺利、经济、高效运行。

1.2.2降低风险

雷电属于自然现象，产生的原因受许多的自然因素影响，它不是以人的意志为转移的，具有难以把握性，只是通过现有的科学知识进行分析，将雷击的概率性降到最低化，任何人不可能将方案设计到百分之百的防护效果。通过开展雷击风险评估，在一定程度上可以将雷击对建筑造成的损失降低到现阶段技术水平所能控制的范围之内，从而有效降低了成本，提高投资效益。

1.2.3提供保障

科学合理的雷击风险评估对以后的雷电突出事件提供一定的保障，当雷击发生时，可以及时根据雷击科学的风险评估中所制订的应急预防及具体措施，对事故进行有效的应急救援，更好地将雷击造成的损失降到最低。

1.3雷击风险评估的内容及方法建筑雷击风险评估论文

雷击风险评估主要是对项目的综合要素与当地雷电因素进行结合分析，如项目整体规划、建筑物选址、布局、辅助设备配置等方面雷电风险评估等，方法主要有以下几个类型：

1.3.1建筑项目的预期评估

它是指工程建设项目中建筑物选址、布局、分布等与当地的雷电资料进行纵向、横向比较，对建筑物本身、重要的设备、通信方式等进行分析、论证，并提出科学合理的措施，为工程建设提供防雷科学依据。

1.3.2项目的方案评估

它是指项目设计方案中各个具体项目的雷电防护措施进行分析，结合当地实际，科学论证，计算分析并设计出相关项目的雷电防护方案，为工程的顺利实施提供保障。

1.3.3项目现状评估

它是指对工程项目中已有的相关的雷电防护措施是否符合雷电灾害风险科学的标准，参数是否与相关的标准相符，对存有的问题进行指导并提出合理化的建议，努力将雷击事故降低。

2建筑物火灾危险因子在雷击风险评估中的重要性

建筑物火灾危险因子很多，在雷击风险评估中的作用也不尽相同，其中的主要因素主要有以下几个方面：

2.1建筑物的面积因素

研究表明，建筑物的面积不同雷击风险也不相同，它具体又分为以下几种情况：孤立的建筑物，它的雷电截收面积不是它本身的积极，而是用建筑物上沿接触的斜率为1/3的直线，用建筑物在地面上旋转1周后所描的区域面积，要大于孤立建筑物自身的面积。不是孤立建筑物时，它的雷电风险评估面积的接收面积要考虑到相关的附近建筑物的影响，用两建筑物之间的距离的3倍于两建筑物高度和的3倍进行比较，当3倍的距离大于3的高度时，也就是说这两建筑物的面积没有出现重叠部分，可以讲这两个建筑物是相互独立的，按独立建筑物评估，而当两建筑物的3倍的距离小于3的高度时，实际的接收面积要将重合的部分面积进行除去进行计算，根据计算后的面积进行雷电风险分析评估。

2.2建筑物的类型因素

不同的建筑类型在雷电风险评估中的作用是不同的，即使是同一类型的建筑类型不同风险评估中的参数的运用也是不一样的。如生活中常见的建筑物中，与人们的人身伤害有关的风险评估中，参数取值也不尽相同，取值高的建筑物有医院、学校、商场、宾馆、公共娱乐场所等，而在财产损失方面的风险评估时，取值较高的有商业建筑、办公场所、医院、工业建筑、医院、学校等。

2.3位置因素

建筑物在地面的不同位置，对雷电风险评估有一定的影响，建筑物比周边其他物体要高，暴露程度大些的建筑物的雷电风险评估系数要大些。如城市的高层建筑一般要高于农村建筑，风险取值也不同。

2.4建筑物内财物设施因素

建筑物内部的设施不同，发生火灾时造成的程度有很大差别，一些易燃的物品，设备的复杂电路等在发生火灾时，很难在短时间内处理好，极易造成严重的损失。如在一些卡啦OK等娱乐场所、宾馆等，装饰时用到大量易燃物品，在雷电风险评估中与一般的普通建筑有很大程度上的差别。

2.5建筑物内人员因素

不同素质的人在防火方面也有着不同性，对于防火专业知识不同的人员，在遇到特殊危险时，人员的紧急驱散程度方面有着很大的区别。由此造成的人身伤害程度也不一样，在雷电风险评估时结果也不会完全相同的。

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【中图分类号】P208【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0081-01

【基鑫项目】曲靖师范学院校级项目（2010QN004）云南省发展基金（2012FZ101）

1 概述

雷电是一种常见的自然现象，但其对航天、航空、通讯、电力、建筑等部门有着很大的影响，并可能造成人员的伤亡。因此，各国都很重视雷电的研究与防护。开展雷电灾害风险评估是雷电防护常用和有效的手段。

雷电灾害风险评估的主要方法是相对值法，具体的计算方法为：

R=∑Rx

其中Rx=NPL

式中，N为待评对象周围的年均雷击次数，P为每次雷击对待评对象产生破坏的概率，L为待评对象发生破坏后导致的损失[1]。

N值的获取通常采用两种方法，一种是人工观测法，另一种是由闪电定位仪获取。第二种方法具有自动、精确等特点，逐步成为信息的主要来源。

2 雷电监测定位仪

地基雷电定位技术主要包括三种：磁定向法MDF（Magnetic Direction Finder）、时间到达法TOA（Time of Arrival）和干涉法IT（Interferometry Technique），三者各有特点。而综合定位技术IMPACT是将MDF与TOA结合起来，并增加数字波形处理技术和时间同步技术，提高了雷电探测的精度。

雷电监测定位仪（闪电定位仪）是指利用闪电回击辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电回击放电参数的一种自动化探测设备，能够实时对云地闪电进行精确定位。由于能精确获取雷电方位以及强度大小等信息，其在气象部门得到广泛应用。但设备采集的信息通常以数值形式保存在数据库中，无法以一种更为直观的图形化方式提供数据。因而改变信息对外提供形式，提高系统开放性，提升雷电监测信息共享能力成为系统开发应考虑的问题。

3 地理信息服务

地理信息共享服务平台是以GIS、SOA、网络服务、数据库等信息技术为基础，集地理空间信息共享、数据交换、数据、功能服务为一体的信息化平台。地理信息公共服务平台建设将为政府重大决策、电子政务建设、应急指挥、社会公众等提供统一、权威的空间定位基础。不仅大幅度提升地理信息公共服务能力，减少重复投资，避免“信息孤岛”，促进地理信息深入广泛应用，发挥基础地理信息最大效益，而且满足社会公众生活的迫切需求，推动地理信息产业发展。

在构建基于Web的空间数据服务方面，开放地理信息联盟OGC推出了许多规范和协议，如Web地图服务规范WMS， Web要素服务规范WFS， Web 覆盖协议规范WCS，Web处理服务规范WPS 等[2]。地理信息服务被广泛运用于各类业务系统中，如王利锋等利用WFS建立矿业权演示系统，实现矿权浏览、查询、测量和分析决策等功能[3]。

WMS能够根据用户的请求将地理信息进行组合、渲染后，以图形化的方式将信息返回客户端。WMS提供三个重要操作GetCapabilities，GetMap和GetFeatureinfo。其中GetCapabilities返回服务信息，GetMap返回地图影像信息，GetFeatureinfo返回某些特殊地理要素信息。

WCS提供的服务与WMS类似，不同的是它提供包含了地理位置信息或属性的空间栅格信息，而不是组合、渲染后的地图。WCS同样提供三种操作，GetCapabilities，GetCoverage和DescribeCoverageType。其中GetCapabilities返回服务信息，GetCoverage返回地理位置的值或属性。DescribeCoverageType返回栅格图层的描述。

4 系统结构

雷击评估系统建设采用C/S模式进行搭建，总体划分为富客户端应用和服务器端二部分，如图1所示。

（1）客户端

客户端是一个具备雷击风险评估和文档导出功能的富客户端应用。待评对象周围年平均雷击次数是系统重要的输入信息，需要获取两种格式的信息。一种是数据格式，用于风险计算；另一种是图形格式，作为图片插入到文档中。数据格式信息为Arc Grid，通过WCS从服务器端获取；图形格式为Jpeg，通过WMS获取。

（2）服务器端

服务器端部署有数据库、基础地理信息的矢量和栅格文件、数据统计及格式转换组件、GeoServer组件等内容。记录在闪电定位仪数据库中的数据通过空间统计模块生成1、2、3Km年均雷击次数的栅格信息，并保存为栅格格式文件。这些统计信息连同闪电位置地图、基础地理信息等经过GeoServer组件对外进行。

5 结论及展望

地理信息共享服务是以GIS、SOA、网络服务、数据库等信息技术为基础，提供地理空间信息共享、数据交换、数据等服务。它能有效避免“信息孤岛”，发挥基础地理信息最大效益。对实现雷电定位信息共享、提升雷电监测定位设备利用率有着重要作用。系统还处于初步研发期，只利用了地理信息共享服务的部分功能。今后的工作是对雷击评估服务的集成进行研究，设计开发完全基于SOA思想，B/S架构的雷击评估系统。

参考文献

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2006年1月国家网络与信息安全协调小组发表了“关于开展信息安全风险评估工作的意见”，意见中指出：随着国民经济和社会信息化进程的加快，网络与信息系统的基础性、全局性作用日益增强，国民经济和社会发展对网络和信息系统的依赖性也越来越大。

1什么是GIS

地理信息系统（GeographicInformationSystem,简称GIS）是在计算机软硬件支持下，管理和研究空间数据的技术系统，它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系，并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。

2风险评估简介

风险评估是在综合考虑成本效益的前提下，针对确立的风险管理对象所面临的风险进行识别、分析和评价，即根据资产的实际环境对资产的脆弱性、威胁进行识别，对脆弱性被威胁利用的可能性和所产生的影响进行评估，从而确认该资产的安全风险及其大小，并通过安全措施控制风险，使残余风险降低到可以控制的程度。

3地理信息系统面临的威胁

评估开始之前首先要确立评估范围和对象，地理信息系统需要保护的资产包括物理资产和信息资产两部分。

3.1物理资产

包括系统中的各种硬件、软件和物理设施。硬件资产包括计算机、交换机、集线器、网关设备等网络设备。软件资产包括计算机操作系统、网络操作系统、通用应用软件、网络管理软件、数据库管理软件和业务应用软件等。物理设施包括场地、机房、电力供给以及防水、防火、地震、雷击等的灾难应急等设施。

3.2信息资产

包括系统数据信息、系统维护管理信息。系统数据信息主要包括地图数据。系统维护管理信息包括系统运行、审计日志、系统监督日志、入侵检测记录、系统口令、系统权限设置、数据存储分配、IP地址分配信息等。

从应用的角度，地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成:硬件和软件为地理信息系统建设提供环境；数据是GIS的重要内容；方法为GIS建设提供解决方案；人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其它几个组成部分。

险评估工作流程

地理信息系统安全风险评估工作一般应遵循如下工作流程。

4.1确定资产列表及信息资产价值

这一步需要对能够收集、建立、整理出来的、涉及到所有环节的信息资产进行统计。将它们按类型、作用、所属进行分类，并估算其价值，计算各类信息资产的数量、总量及增长速度，明确它们需要存在的期限或有效期。同时，还应考虑到今后的发展规划，预算今后的信息资产增长。这里所说的信息资产包括:物理资产(计算机硬件、通讯设备及建筑物等)信息/数据资产(文档、数据库等)、软件资产、制造产品和提供服务能力、人力资源以及无形资产(良好形象等)，这些都是确定的对象。

4.2识别威胁

地理信息系统安全威胁是指可以导致安全事件发生和信息资产损失的活动。在实际评估时，威胁来源应主要考虑这几个方面，并分析这些威胁直接的损失和潜在的影响、数据破坏、丧失数据的完整性、资源不可用等：

（1）系统本身的安全威胁。

非法设备接入、终端病毒感染、软件跨平台出错、操作系统缺陷、有缺陷的地理信息系统体系结构的设计和维护出错。

（2）人员的安全威胁。

由于内部人员原因导致的信息系统资源不可用、内部人员篡改数据、越权使用或伪装成授权用户的操作、未授权外部人员访问系统资源、内部用户越权执行未获准访问权限的操作。

（3）外部环境的安全威胁。

包括电力系统故障可能导致系统的暂停或服务中断。

（4）自然界的安全威胁。

包括洪水、飓风、地震等自然灾害可能引起系统的暂停或服务中断。

4.3识别脆弱性

地理信息系统存在的脆弱性(安全漏洞)是地理信息系统自身的一种缺陷，本身并不对地理信息系统构成危害，在一定的条件得以满足时，就可能被利用并对地理信息系统造成危害。

4.4分析现有的安全措施

对于已采取控制措施的有效性，需要进行确认，继续保持有效的控制措施，以避免不必要的工作和费用，对于那些确认为不适当的控制，应取消或采用更合适的控制替代。

4.5确定风险

风险是资产所受到的威胁、存在的脆弱点及威胁利用脆弱点所造成的潜在影响三方面共同作用的结果。风险是威胁发生的可能性、脆弱点被威胁利用的可能性和威胁的潜在影响的函数，记为：

Rc=(Pt,Pv,I)

式中：Rc为资产受到威胁的风险系数；Pt为威胁发生的可能性；Pv为脆弱点被威胁利用的可能性；I为威胁的潜在影响(可用资产的相对价值V代替)。为了便于计算，通常将三者相乘或相加，得到风险系数。新晨

4.6评估结果的处置措施

在确定了地理信息系统安全风险后，就应设计一定的策略来处置评估得到的信息系统安全风险。根据风险计算得出风险值，确定风险等级，对不可接受的风险选择适当的处理方式及控制措施，并形成风险处理计划。风险处理的方式包括：回避风险、降低风险(降低发生的可能性或减小后果)、转移风险和接受风险。

究竟采取何种风险处置措施，需要对地理信息系统进行安全需求分析，但采取了上述风险处置措施，仍然不是十全十美，绝对不存在风险的信息系统，人们追求的所谓安全的地理信息系统，实际是指地理信息系统在风险评估并做出风险控制后，仍然存在的残余风险可被接受的地理信息系统。所谓安全的地理信息系统是相对的。

4.7残余风险的评价

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2006年1月国家网络与信息安全协调小组发表了“关于开展信息安全风险评估工作的意见”，意见中指出：随着国民经济和社会信息化进程的加快，网络与信息系统的基础性、全局性作用日益增强，国民经济和社会发展对网络和信息系统的依赖性也越来越大。

1什么是GIS

地理信息系统（GeographicInformationSystem,简称GIS）是在计算机软硬件支持下，管理和研究空间数据的技术系统，它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系，并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。

2风险评估简介

风险评估是在综合考虑成本效益的前提下，针对确立的风险管理对象所面临的风险进行识别、分析和评价，即根据资产的实际环境对资产的脆弱性、威胁进行识别，对脆弱性被威胁利用的可能性和所产生的影响进行评估，从而确认该资产的安全风险及其大小，并通过安全措施控制风险，使残余风险降低到可以控制的程度。

3地理信息系统面临的威胁

评估开始之前首先要确立评估范围和对象，地理信息系统需要保护的资产包括物理资产和信息资产两部分。

3.1物理资产

包括系统中的各种硬件、软件和物理设施。硬件资产包括计算机、交换机、集线器、网关设备等网络设备。软件资产包括计算机操作系统、网络操作系统、通用应用软件、网络管理软件、数据库管理软件和业务应用软件等。物理设施包括场地、机房、电力供给以及防水、防火、地震、雷击等的灾难应急等设施。

3.2信息资产

包括系统数据信息、系统维护管理信息。系统数据信息主要包括地图数据。系统维护管理信息包括系统运行、审计日志、系统监督日志、入侵检测记录、系统口令、系统权限设置、数据存储分配、IP地址分配信息等。

从应用的角度，地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成:硬件和软件为地理信息系统建设提供环境；数据是GIS的重要内容；方法为GIS建设提供解决方案；人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其它几个组成部分。

险评估工作流程

地理信息系统安全风险评估工作一般应遵循如下工作流程。

4.1确定资产列表及信息资产价值

这一步需要对能够收集、建立、整理出来的、涉及到所有环节的信息资产进行统计。将它们按类型、作用、所属进行分类，并估算其价值，计算各类信息资产的数量、总量及增长速度，明确它们需要存在的期限或有效期。同时，还应考虑到今后的发展规划，预算今后的信息资产增长。这里所说的信息资产包括:物理资产(计算机硬件、通讯设备及建筑物等)信息/数据资产(文档、数据库等)、软件资产、制造产品和提供服务能力、人力资源以及无形资产(良好形象等)，这些都是确定的对象。4.2识别威胁

地理信息系统安全威胁是指可以导致安全事件发生和信息资产损失的活动。在实际评估时，威胁来源应主要考虑这几个方面，并分析这些威胁直接的损失和潜在的影响、数据破坏、丧失数据的完整性、资源不可用等：

（1）系统本身的安全威胁。

非法设备接入、终端病毒感染、软件跨平台出错、操作系统缺陷、有缺陷的地理信息系统体系结构的设计和维护出错。

（2）人员的安全威胁。

由于内部人员原因导致的信息系统资源不可用、内部人员篡改数据、越权使用或伪装成授权用户的操作、未授权外部人员访问系统资源、内部用户越权执行未获准访问权限的操作。

（3）外部环境的安全威胁。

包括电力系统故障可能导致系统的暂停或服务中断。

（4）自然界的安全威胁。

包括洪水、飓风、地震等自然灾害可能引起系统的暂停或服务中断。

4.3识别脆弱性

地理信息系统存在的脆弱性(安全漏洞)是地理信息系统自身的一种缺陷，本身并不对地理信息系统构成危害，在一定的条件得以满足时，就可能被利用并对地理信息系统造成危害。

4.4分析现有的安全措施

对于已采取控制措施的有效性，需要进行确认，继续保持有效的控制措施，以避免不必要的工作和费用，对于那些确认为不适当的控制，应取消或采用更合适的控制替代。

4.5确定风险

风险是资产所受到的威胁、存在的脆弱点及威胁利用脆弱点所造成的潜在影响三方面共同作用的结果。风险是威胁发生的可能性、脆弱点被威胁利用的可能性和威胁的潜在影响的函数，记为：

Rc=(Pt,Pv,I)

式中：Rc为资产受到威胁的风险系数；Pt为威胁发生的可能性；Pv为脆弱点被威胁利用的可能性；I为威胁的潜在影响(可用资产的相对价值V代替)。为了便于计算，通常将三者相乘或相加，得到风险系数。

4.6评估结果的处置措施

在确定了地理信息系统安全风险后，就应设计一定的策略来处置评估得到的信息系统安全风险。根据风险计算得出风险值，确定风险等级，对不可接受的风险选择适当的处理方式及控制措施，并形成风险处理计划。风险处理的方式包括：回避风险、降低风险(降低发生的可能性或减小后果)、转移风险和接受风险。

究竟采取何种风险处置措施，需要对地理信息系统进行安全需求分析，但采取了上述风险处置措施，仍然不是十全十美，绝对不存在风险的信息系统，人们追求的所谓安全的地理信息系统，实际是指地理信息系统在风险评估并做出风险控制后，仍然存在的残余风险可被接受的地理信息系统。所谓安全的地理信息系统是相对的。

4.7残余风险的评价

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【中图分类号】TP31 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01―0052-01

雷电具有发生频率高，重复性和危害性等特点，根据雷电危害的途径划分，可以将雷电危害分为三类――直接雷危害、雷电静电感应危害和雷电电磁感应危害。在人类广泛应用电子技术前，雷电对我们生活的主要危害是直接雷危害，主要针对人和物进行雷击。电子科技得到普及后，由于我们的生活生产越来越多的与计算机电子电气设备相互联系，雷电对我们的危害就由原先的直接危害进入到雷电静电感应危害和雷电电磁感应危害。

雷电防护技术应遵循的原则

内蒙古兴安盟地处东北部，西北部倚靠兴安岭，由于兴安岭的分支都延绵向东南方向，所以兴安盟地势是由东南向西北逐渐升高，因此造就了兴安盟气候变化多样的局面，根据内蒙古兴安盟气象局多年来对该地区雷电的发生的统计资料来看，兴安盟年平均雷电日数二十九天左右，全年发生雷电现象无规律，但是可知夏季是兴安盟雷电多季，特别在中午之后到下午傍晚期间。根据我国对年平均雷暴日的划分等级来看，内蒙古兴安盟地区属于中雷区。

雷电防护技术应遵循以下原则：首先，计算机系统雷电防护遵循的原则与其他安全原则相同，都要以“预防为主，安全第一”为唯一方向。其次，针对内蒙古兴安盟地区的各方面条件等进行详细的分析，例如地理晴况、土壤水文条件、气象环境、雷电活动情况和规律以及雷击事故的原因和后期的解决办法等，在上述条件都调查清楚的基础上制定相符合的雷电防护措施。

计算机信息系统的雷电防护技术分析

根据对雷电危害的防护途径划分，可以将防护雷电分为三个部分：直接雷的防护、感应雷的防护以及线路来波的防护。

（1）、直接雷的防护

雷电不通过其他物体而直接击打在设置有计算机信息系统的建筑物上被看做是直接雷，针对直接雷击的主要防护措施就是采取在建筑物等上面安装避雷针和接地装置。通都是在建筑物最顶端安装避雷针或避雷线等，避雷针或避雷线都有多条进引导，根据原则应该布置四根以上的引下线进行引导，在两条相邻的线之间最大相隔距离应小于等于十二米，称为对称布置法。其主要目的在于分离相间布置的引下线，使其相隔较远，进而可以均衡电位。在对避雷设施的要求上是保证用镀锌扁钢与建筑物顶端的避雷针和避雷带下端接地连接，这样可以在最大的安全范围内对计算机信息系统的各个设备进行保护，针对不同的雷击途径和计算机信息系统，要采取不同的防雷措施，以期取得最好的雷电防护效果。

（2）、感应雷的防护

所谓感应雷即是我们常说的二次雷击，二次雷击又分为静电感应雷和电磁感应雷。在雷电产生的时候，由于雷电电流变化极大，又有电流产生，因而会产生强大的交变流电磁场，金属又是电流的良好导体，这样一来周围的金属物件都会产生感应电流，感应电流会向周围的物体进行放电。此时如果雷击导线连接，并被感应电流感应到，就会对计算机的通信连接设备产生极大的破坏。

在对计算机信息系统的感应雷电防护中，应该始终注意使建筑物内个楼层间进行分层屏蔽感应电流。对避雷设备要注意对其线路终端的设施进行架空，在供电变压器两侧都要进行金属氧化物避雷器的安装，主要是安装在高低压两侧。在这里值得注意的是，针对计算机信息系统的各个电源设备设施的所有接地线，都要分别和电缆沟的铜排进行相连接，这样就能够形成环形接地母线连接。

对计算机系统的雷电电磁干扰防护措施中，对屏蔽网的设计应该着重注意对计算机系统的中心机房装设，可以对电磁干扰进行评比的屏蔽网，此屏蔽网要特别根据抗电磁干扰的要求进行设计。盒状的金属壳体，以及包围在金属壳体的导线，以及连续的金属网等来构成一个比较完整的屏蔽设计。对屏蔽设计的要求主要有一下几点：第一，注意对计算机信息系统中心机房的屏蔽，如果机房的计算机设备对屏蔽的要求较高，那么就要针对这种情况在机房周围安装金属屏蔽网。第二，对设备的信号线的屏蔽，以及包括电源线注意防电磁干扰。要特别注意的是所有的信号线不论是在建筑物室外还是室内，都必须进行屏蔽设计。通过上述分析可以看出，在采取屏蔽电磁干扰和对地进行接地的两项技术措施，都能有效的保证计算机信息系统的安全，这也是在最大范围内降低了最小的破坏程度。

（3）计算机信息系统雷电防护中的线路来波防护

线路来波防护主要是针对雷电通过架空的线路或者其他金属管道产生雷电波并由架空线路或者金属管道作为媒介直接导人计算机信息系统中枢机房内的危害进行防护，即保证了设备设施的安全，又保证了操作人员的切身安全。根据我国国内雷击事件的统计和分析，在所发生的雷击事故中，雷电波侵入造成的破坏事故所占比例为一半以上。因此，要减少或杜绝此类雷击事故发生，就要主要两点：第一是给计算机信息系统的中枢机房装置避雷设备，从而达到控制电压幅值波动较大的目的；第二，对进线端进行保护设计，这样可以在雷电进入中枢设备的源头进行控制，减少雷电波发生。

近年来由于电子信息技术的高速发展，人们的生活和工作等对计算机系信鼠设备的依赖越来越强烈，为了保护我们的利益，就要保证这些系统的安全运行。雷电是我国十大自然灾害中影响最为广泛，且破坏力度最大的灾害之一，它的产生会发生不同程度的电磁干扰现象，这就会给我们的计算机信息系统的运作带来不可避免的影响，那么如何降低影响也是确保经济和社会稳定发展的关键。

参考文献

[1]龚细明，苗健，段和平.计算机信息系统的雷电防护技术初探[J].江西气象科技，2005，（08）

[2]宋佰春，李斌，袁安芳.计算机信息系统的雷电防护技术初探[J].计算机应用于软件，2008，（10）

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引言：雷电灾害对人类和环境构成严重威胁，任何一次雷击都有可能危及到人类生命和财产的安全。尤其近现代化社会经济的发展，电子信息化技术的普遍应用，城市化高层建筑的增多等，使得雷击损失严重，对社会产生的影响也越来越大。因此，防雷安全检测被人们所关注和重视。其中加油站作为汽车动力的能源，随着城市化车辆的不断增多，加油站数量也急剧上升，分布于城市和乡镇的加油站随处可见，在城市交通中起着重要作用。同时加油站自身属于易燃易爆场所，为避免和减轻雷击危害损失，对其进行防雷安全保护十分重要，因此加强对加油站防雷安全检测是维护社会安定，保护社会公民生命财产的重要保障之一。本文就加油站防雷安全检测中的关键问题做以下讨论。

1.加油站防雷安全现状

一般加油站都建设在城市交通便利的高速路口或主要城市化、乡镇车流量大的路段上，且加油站营业建筑面积都不大，不便于实施全面多级的防雷保护方案。随着社会的发展，车辆的增加，能源需求量加大，加油站不断被改建，现代化加油站采用电子集成管理系统营运，多种特性使加油站雷击率上升。通过多年从事防雷经验，和对加油站实时调查、分析中发现当前加油站防雷中还存在严重问题。

1.1防雷设施破坏严重

一般加油站的防雷验收是在建成后进行的，部分加油站由于设备落后，或需要扩建，在后期进行改造和装修过程中，未能对防雷安全设施加以很好保护，使大部分的防雷安全设备遭到破坏，使防雷装置失去防雷效益。

1.2防雷设计不符合规范

我市部分运营的加油站是通过收购私人企业或单位原有加油站，这种加油站在防雷设计上大多都不规范，加油站在利用主内筋做避雷引下线时，为了设计美观未考虑到饮下线及接地极的间距问题。尤其部分防雷隐藏工程，独立避雷针、配电房直击雷防护设备、SPD等设备不完善，加油棚每根柱子接地电阻不均，易引起地电位反击。

1.3未考虑防感应雷

加油站的计算机等电子设备易受电磁脉冲干扰受损，但其内供电、通信线路多为架空，或捆绑防雷装置引入，电源系统采用埋地电缆线进线方式，但并未对其做屏蔽处理，没有加设SPD防护，增加了感应雷击率。

1.4卸油厂未设防静电接地装置

油罐进行装卸油时，罐内油品产生静电，达到一定量时易产生静电火花进而引发火灾事故。

1.5防雷安全距离不规范

加油站一般采用共用接地装置，根据《石油与石油设施雷电安全规范》要求，储油罐接地点应不少于两处，部分民营和私人小型加油站的防雷接地体与罐体距离较近，易造成雷电流泻放不畅和雷电高电位反击，引发火花放电。

2.加油站防雷安全检测注意事项

2.1充分掌握加油站防雷设计详情

仔细查阅加油站的防雷风险评估报告，核对防雷设计资料施工图纸、图纸审核意见书等相关资料，使我们防雷安全检测人员充分掌握到加油站的全面防雷设计情况，根据加油站防雷等级展开检测（根据《建筑物防雷设计规范》加油站、储油区建筑属于二类防雷建筑）。

2.2遵循检测程序

一般按照先简后难、先室外后室内的防雷检测方式，对加油站的直击雷防护检测、其次对感应雷防护检测、最后对等电位连接及静电保护进行检测。

2.3防雷安全检测环境

对加油站进行防雷安全检测时选择晴好天气，尽量避免阴天和雷雨天，检测时避开积水和冻土段的接地电阻测试。

2.4多点测量

在对防雷装置性能测量时要避开地下金属管道、通信线路等，若没能掌握地下情况，可尝试多地点测量，通过比较获取最佳可用性数据。

2.5检测仪器

确保检测仪表和测量工具符合易燃易爆场所使用规定，检查各测量工具是否在有效期内，性能是否良好，各项性能均需满足测量项目多需精确度要求。

2.6检测人员

对加油站检测要求我们检测人员进入场所必须穿防静电工作服和胶皮鞋底，避免出现静电花火。且严禁携带火种、无线通信等设备，避免造成火灾事故。

2.7检测规范

在检测过程中要严格按照检测规范和操作流程，在加油站相关提醒和被检测单位管理人员的陪同下进行。

3.加油站防雷安全检测措施

3.1防雷安全检测依据

根据《中华人民共和国安全生产法》、《危险化学品安全管理条例》等相关规定“生产、储存、使用剧毒化学品单位，应对本单位生产装置进行每年一次安全评价”。针对加油站易燃易爆场所应认真贯彻上述规定，开展相应安全检测评价。加油站应根据《汽车加油站设计和施工规范》、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》及《石油与石油设施雷电安全规范》等相关法规要求展开防雷安全检测。

3.2防直击雷检测措施

根据加油站的防雷设计图纸、各布设线路及其他附属设施连接图，确定加油站的防雷类别，要求加油站建筑物均处于直击雷防护区域内。检测金属油罐壁厚度大于4mm时，可不设防直击雷装置，需要对油罐做环形防雷接地，并保证至少有两处接地，且罐体接地间距大于3m；对加油站的内部防雷接地、电子设备工作接地和保护接地等采用共用接地，且要求接地电阻值不大于1Ω或4Ω。

3.3放感应雷、静电和等电位连接检测

对加油站内所有金属物件（如油罐、加油枪、电缆层等）的接地连接进行检测，并对金属储罐的阻火器、呼吸阀、放散管等金属附件的等电位连接进行检测；查看法兰盘连接，若5根以上法兰盘相连，在非腐蚀环境下可不跨接，必须构成电气通路。对加油站卸油场地防静电装置检测，要求接地装置与防雷接地共用接地，且阻值不大于1Ω或4Ω，若不共用接地，防静电接地电阻不大于100Ω。

4.结语

随着道路车辆数量的不断增加，与之配套的设施服务加油站数量也随之增加，其后带来危机有雷电危机，雷击加油站在我国发生数次，均造成严重灾害伤亡损失，其对加油站的防雷安全检测显得十分重要。由于加油站属于易燃易爆场所，对加油站进行防雷安全检测需要严格按照国家和地方相关标准规范，在详细掌握加油站各功能设施的基础上，根据加油站的实际情况对易疏漏环节进行仔细检查，及时发现并排除隐患，全面做好加油站防雷检测工作过，确保加油站安全运营，从而维护社会安定和公民安全。

参考文献

[1] 汽车加油站防雷安全检测保护措施 2012-11

[2] 陈哲 加油站防雷安全检查检测应关注的问题

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文章编号：1003-4625(2012)02-0013-04　中图分类号：F840　文献标志码：A

随着行为经济学的发展，新古典保险需求理论，即基于期望效用理论的保险需求理论遭遇了巨大挑战：首先，前景理论对期望效用理论的覆盖使得对保险需求的解释发生了重大变化；其次，更多的心理因素和保险决策过程被纳入了保险需求决策模型。

一、新古典保险需求理论及其面临的挑战

(一)新古典保险需求理论：期望效用模型

Mossin(1968)以期望效用理论为基础，首次提出了保险需求的基本决策模型，讨论公平保费、偏离公平保费时消费者的保险决策，被公认为是保险需求理论的开创性论文。在此基础上，Ehrlich&Becker(1972)、Cook&Graham(1977)、Doherty&Schlesinger(1983)、Schlesinger(2001)等学者从不同角度优化了基本模型的分析条件，充实了新古典保险需求理论。新古典保险需求理论认为人们在面临风险时会追求期望效用最大化，如果购买保险的效用大于不购买保险的效用，人们就选择购买。如果要买，就买到效用最大的那个购买量上。该理论的基本结论是，消费者要么选择全额保险，要么选择部分保险。

该理论对保险消费者有三个前提假定：1.完全理性，即消费者的效用函数是全面的、一贯的，消费者了解所有的可选方案，能够准确评估自己面临的风险，能够计算出任一可选方案的被选期望效用，进而选择能达到期望效用最大的方案。消费者的所有行为都是有意识的和理性的，不存在经验型的或者随机的决策。2.完全信息，或者消费者收集和处理保险购买相关信息的成本为零。相关信息包括消费者面临的风险大小、同类保险产品及其价格、保险产品涉及的保险公司经营情况、国家相关保险监管法规等。3.潜在地假定保险公司赔付的保险金能够完全替代消费者遭受的损失(Kunreuther&Pauly，2006)。换句话说，消费者只有经济损失，没有任何相关的精神损失或情感价值损失。

(二)新古典保险需求理论的不足

1.假设条件与现实不符。首先，消费者做不到完全理性。由于保险承保的多为“小概率”风险(如火灾、爆炸、雷击、交通事故、癌症、早逝等)，人们在生活中很少能够亲身体验到这类风险的存在和影响，所以个体很难评估自己面临的风险，很难得到损失概率和损失额的概率分布，以便计算期望效用。其次，消费者也做不到完全信息。受传统文化和专业知识的限制，很多人难以理解和接受保险，更难以无成本地收集购买决策需要的各种信息。再次，保险只能赔付经济损失，无法对没办法度量的精神损失或情感损失进行赔付，所以，保险金并不能够完全替代消费者遭受的损失。

2.模型未考虑人的特性和心理过程。首先，在完全理性和完全信息的假定条件下，效用理论忽略了人的特性，未考虑人的心理过程，或者将其视为黑箱，有输入就可以计算输出。其次，现实中的消费者很难对自己面临的不确定性进行效用理论中那样的思考，并进行效用计算和比较。

3.解释力较差。Murry(1971，1972)以及Neter&Williams(1971)在实验研究中发现，根据每个被试个体所测定的效用函数均不能预测其保险偏好。Kunreuther et al.(1977)将洪泛区和地震频发区的被调查者对洪水与地震的概率、可能的财务损失额以及保险费的主观感知结果代入期望效用决策模型时，发现约有30％-40％的投保决定与理论预测不一致。Slovic et al.(1977)通过抽样盒游戏实验和农场游戏实验均发现，如果期望损失相同，人们喜欢为大概率小损失风险投保，不喜欢为小概率大损失风险投保，这一结论与期望效用理论的预测正好相反。

现实中有大量违背期望效用理论的“市场异象”，如我国一些有经济实力的消费者没有购买任何人身保险，尽管重大疾病或早逝会给其家庭造成极端打击。伊春空难(2010年8月24日)发生后，尽管航行风险会由于风险控制的加强而降低，但购买航空意外险的人数明显增多。在美国容易遭受洪水灾害的地区，即便在联邦政府提供高额保费补贴的情况下，投保国家洪水保险计划的住户仍不到总住户的50％(Insurance Information Institute，2005)。

二、前景理论对保险需求的解释及其不足

人们的保险消费决策之所以会偏离期望效用理论，原因之一是期望效用理论假设消费者可以准确地评估自己面临的风险。但事实上，“风险评估”是专家和保险精算师做的事情，普通公众很少掌握统计数据，大多数情况下必须依靠自己记忆中所听到的或看到的同类风险的情况，依靠数目有限的启发式原则或直觉(Tversky&Kahneman，1974)，包括代表性直觉(Representativeness Heuristic)、易得性直觉(Availability Heuristic)、锚定和调整(Anchoring andAdjustments)等去判断风险的大小，被称为“风险感知”。普通公众的风险感知存在诸多偏差，主要包括否认不确定性(它不会发生在我身上)、错误地判断风险(高估或低估)以及对自己的风险判断过度自信。尤其在面对保险所承保的小概率风险时，由于缺乏亲身体验，人们很难做出正确的判断，偏差甚大。拿寿险所承保的死亡风险来说，研究表明，对于各种致命事件，如各种意外事故、各种疾病、自然灾害、自杀、谋杀等，人们不是高估就是低估死亡频率(Linchtenstein et al.，l978)。举例来说，交通事故被人们认为和疾病一样，导致了同样多的死亡，但实际上，疾病致死人数是交通事故致死人数的16倍(Slovic et al.，l979)。

原因之二是，期望效用理论通常假定大多数消费者都是风险厌恶的，但是，Linchtenstein&Sloivc(1971)和Lindman(1971)最早在赌博决策的实验研究中发现了偏好逆转现象。Galanter(1975)在测量各种财务损失与非财务损失的主观价值的心理学实验中发现，损失的效用函数是凸函数，而凸函数意味着人们不会购买任何保险。

原因之三是维持现状偏差(Status Quo Bias)的存在。相当多的实验证据表明，个体通常愿意维持现状而不是偏离现状，即便在做某事可以使其获

得实质性收益的情况下也是如此(Samuelson&Zeckhauser，1988)。这显然形成了购买保险的阻力。

(一)前景理论对保险需求的解释：高估概率

为了改进期望效用理论的缺陷，对各种背离期望效用理论的市场异常作出解释，学者们付出大量努力进行替代模型的研究。目前非期望效用模型的数量已经达到两位数，其中最著名的是Kahneman＆Tversky(1979)在考虑决策者存在的概率估计偏差、偏好逆转、维持现状偏差等因素的基础上提出的前景理论。值得关注的是，前景理论对保险需求的解释与期望效用理论的解释大相径庭。

在前景理论中，与期望效用理论不同的是，第一，决策者关心的是相对于参照点的财富变化，要么是盈利，要么是损失。第二，前景理论中用的是价值函数，其盈利部分是凹函数，损失部分是凸函数，在参照点处有一拐点，并且损失部分的价值函数曲线更加陡峭些。第三，人是有限理性的，对于小概率风险，人们会高估其发生概率。对于中高概率风险，人们会低估其发生概率。由此形成了前景理论中的倒S概率权重函数。

前景理论认为人们对损失呈现出风险喜好，与期望效用理论中的风险厌恶正好相反，这说明人们不会购买任何保险。但是，前景理论的倒S概率权重函数说明“人们往往高估小概率风险的发生概率”，而保险承保的主要是小概率风险，当“高估概率”的影响大过“风险喜好”的影响时，人们会选择购买保险。所以，前景理论用“人们往往高估小概率风险的发生概率”解释了人们的保险购买行为。

(二)前景理论解释的不足

前景理论用S型价值函数反映了人们在面对保险承保风险时的风险喜好，通过更加陡峭的损失部分的价值函数反映了人们的维持现状偏差，通过倒S型概率权重函数反映了人们存在的多种概率估计偏差，用“人们往往高估小概率风险的发生概率”解释了人们的保险购买行为，总体上反映了人们的行为心理和现实状态。但仍存在至少三方面的缺陷：

1.前景理论没有反映真实的保险决策过程。尽管行为经济学认为个体决策是一个过程，但是经过模型化后，前景理论中所含的决策过程(包括编辑阶段和评价阶段)与实际保险消费决策过程(参见本文第三部分)存在显著差距。

2.概率权重函数无法包罗所有的认知偏差。前景理论通过概率权重函数反映了人们存在的部分概率估计偏差，但仍然无法解释现实中存在的大量忽视小概率风险进而不为小概率风险投保的问题。

3.前景理论假定人们会进行价值计算和比较，但现实并非如此。例如，Hogarth＆Kunreuther(1995)发现，在家电维修保证的购买决策中，人们几乎都不会进行期望效用理论中所暗含的成本一收益分析进行决策，而是依据“安心(Peace of Mind)”、“缓解焦虑(Relief ofAnxiety)”等因素进行决策，这些因素都是标准决策模型不考虑的，前景理论也没有考虑。Hsee&Kunreuther(2000)发现，人们对标的物感情越深，越愿意购买保险，而且，事后索赔的积极性也越大。简言之，前景理论假定决策者是有限理性的，但“有限的程度”还是不及现实大。

三、基于决策过程的保险需求理论

前景理论中所含的决策过程与实际保险消费决策过程存在显著差距。关于现实世界的保险消费决策过程，Kunreuther et al.(1977)首次提出消费者投保具有时序特性(Sequential Nature)，认为消费者的投保决策过程分为三个阶段：第一阶段，个体首先必须把风险或灾害视为一个问题；第二阶段，个体必须意识到保险是一种应对风险或灾害的有效机制；第三阶段，开始收集并处理与保险有关的信息，最终做出保险消费决策。

事实上，这一决策过程受到诸多因素的影响。第一阶段中，消费者对风险进行感知和评价，只有个体认为感知到的风险较大从而必须进行专门处理时，风险才被视为真正的问题。对于保险大量承保的小概率风险，实验研究表明，人们并非完全像前景理论中的倒S型概率权重函数所反映的那样高估小概率，而是呈现出风险感知的双峰性：一些个体由于过分乐观而忽视小概率，认为风险发生概率低于自己认定的阈值(或门槛概率)，从而忽视该风险的存在；其他人由于易得性偏差等反而高估小概率(Camerer&Kunreuther，1989)。McClelland et al.(1993)通过实验研究发现：人们对于小概率事件的保险支付意愿分布也呈现出双峰性：一些人强调损失概率，认为损失概率很小，所以不会发生，不买保险；其他人强调损失程度，认为虽然损失概率很小，但损失程度很大，要买保险。

第二、三阶段，消费者必须知道保险可以用来应对自己视为“问题”的风险，然后着手收集相关的保险公司、保险产品等信息，根据这些信息作出决策。这首先需要消费者具备一定的保险知识，还需要承担信息搜寻成本。由于缺乏专业知识，搜寻非常困难，需要付出很多时间和精力，这一搜寻成本甚至会直接打消消费者购买保险的念头(Kunreuther&Pauly，2006)。其次，消费者需要根据得到的信息进行购买保险(可能包含多种备选保险方案)和不购买保险的价值计算，可以想象，消费者会认为计算相当困难，不知购买是否合理，或者不知道该选择哪个保险方案。再次，个体可能面临预算约束，鉴于收入有限，穷人会认为，自己根本没钱来购买保险。对于中高收入群体而言，他们应该有钱购买保险，但是，他们也可能声称自己无钱购买，原因是，他们已经将自己的收入分配进了不同的心理账户(Mental Accounts)(Thaler，1985；Thaler，1999)，而且，只给保险预留了很小的账户甚至根本就没有设保险账户。

在期望效用理论模型和前景理论模型中，影响效用和价值的唯一变量都是财富，前者是最终财富，后者是相对于参照点的财富变化量。近些年来，一些学者发现，情感也会影响保险消费决策。Hsee&Kunreuther(2000)的实验研究表明，个体对物品的喜欢程度影响着该个体购买物品损失保险的决策和事后索赔决策，个体对物品的喜爱程度越大，就越倾向于为该物品购买损失保险，在事后也越有积极性去向保险公司索赔。Loewenstein et al.(2001)，Slovicet al.(2004)强调人们在风险判断和决策中的情感因素，提出“将风险视为情感(Risk as Feelings)”的看法。Rottenstreieh&Hsee(2001)以及Sunstein(2003)的实验研究支持了上述观点，发现当人们对某事附加了强烈的情感时，人们就会将注意力集中在糟糕的后果上，而不是事件发生概率上，或者说，只考虑结果而不考虑概率。Schade et al.(2006)认为需要保险的就是那些最关注结果的消费者，这种对结果的关注可能来源于过去的经验。

在上述研究基础上，Kunreuther&Pauly(2006)将更多的决策影响因素如风险感知、门槛概率、信息搜寻成本、情感等融入决策模型中，并且考虑了消费者的实际决策过程，建立了基于决策过程的保险需求理论：

第一步：如果P’

第二步：如果P’>p*，个体可以考虑购买保险。但如下一个或多个原因会打消购买念头：1.信息搜寻成本S太高；2.对标的缺乏感情，或对风险事件本身缺乏强烈的情感(如对地震或癌症的害怕)；3.主观损失概率P’和主观损失程度L’与主观保费(个体自己估计的保费水平)相比较低。

第三步，如果个体决定购买保险，将使用价值函数，选择价值最大时的保险数量。max E[V(I)]=p’V(O-L’+I-zI-S，x)+(I-P’)V(O-zI-S，X)，其中，I指保险消费数量，Z指保险费率，x表示情感。

该理论与前景理论相比，更加与保险决策现实相符，主要体现在：1.在决策模型中包罗了更多的决策影响因素，更多地体现了个体间的内在不同。2.相对于效用理论和前景理论而言，模型尽管不太简洁，但确实较为准确地反映了真实的保险决策过程，体现出保险消费是“过程决策”而非“一次性决策”。

四、简评

(一)保险需求理论研究的不足

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1系统功能需求

系统应实现以下功能。1）基础信息管理。①人员安全基础信息管理。有专家对事故发生原因进行统计分析，结果表明人为因素导致的事故占80％以上，而性别、年龄、是否饮酒、睡眠情况、反应敏捷性、性情等有差异的人员发生安全事故的概率亦有不同，即使是同一个人，其各种状态也经常变化［20］。因此，系统应能动态管理施工人员的上述信息。②机械设备安全基础信息管理。任何一种机械由于自身的性能、结构等特性，都有一定的使用技术要求，机械设备在使用过程中，其性能状态是动态变化的。因此，系统应动态把握机械设备的性能状态。③环境安全基础信息管理。工作环境不仅影响着施工人员的工作质量，还会影响施工人员在工作中的精神状态。特殊的自然环境如雨雪天气、大风天气、高低温环境、密闭空间等对施工人员的安全行为和心理会造成很大的危害和影响［20］。以特殊天气条件为例：雪天时路面、工程结构物、机械设备上湿滑，设备移动过程中制动困难易发生冲撞与倾覆事故，工人在工程结构物和机械设备上作业易发生高处坠落事故；雨天易发生城市内涝，若排水不畅，车站基坑易积水发生坍塌事故；若高耸机械设备防雷措施不当，则雷雨天还可能发生雷击事故；雾霾天气能见度变小，也易引发安全事故；6级强风以上则易引起高耸设备、围挡被风吹倒并进一步造成路面社会交通事故。因此，系统应能实现对环境信息的动态管理。④工程结构物信息管理。工程结构物的三维地理信息、工程进度信息等与安全风险分析有极为密切的关系，因此，系统应能动态管理工程结构物的基本信息和进度信息。⑤临时设施信息管理。主要包括施工围挡、竖井、斜井、施工材料堆放场、临时办公与生活用房等。正是由于临时设施的临时性，往往易被忽略而引发安全事故，因此应纳入系统进行动态管理。⑥周边既有建（构）筑物、市政管线、路面等既有设备设施信息管理。2）监控信息管理。系统应能为施工开展提供及时的反馈信息，为车站基坑周围环境进行及时、有效的保护提供依据，并将监测结果用于反馈优化设计，为改进设计提供依据；通过对监测数据与理论值的比较分析，可以检验设计理论的正确性；在施工全过程中，通过对既有地面和地下建（构）筑物各项指标的监测，将结构变形严格控制在标准限值内，保证既有建（构）筑物的安全等［2－5］。3）不安全状态与不安全行为分析评判。人员、机械设备的不安全状态和人员的不安全行为是导致施工事故的关键［20］，因此，系统应能辅助安全管理人员对人员的不安全状态和行为进行分析评判，并将施工人员（尤其是安全人员）安排到最合适的工作岗位上。系统还应能辅助安全管理人员分析机械设备，尤其是高耸机械、大型施工装备的不安全状态，以便对机械设备故障进行有效预防，并对可能的安全事故进行防控。4）冲突风险分析。人员与机械混合作业、多机混合作业时，人员与机械设备之间、机械设备与机械设备之间、机械设备与工程结构物之间、机械设备与地面社会交通之间可能发生冲突事故，系统应能进行三维冲突分析，以便辅助安全管理人员分析高风险点、高风险区域以及高危作业的基本情况。5）风险预测与事故预警。6）安全隐患辨识与管理。7）应急处理方案管理与智能选择。8）事故逃生与救援指挥。

2系统开发思路

从前述的系统功能需求来看，施工人员、机械设备、工程结构物、既有建（构）筑物、既有市政管线、地面社会交通之间的空间冲突分析，人员逃生路线分析，事故救援方案分析，救援物资调配方案研究等功能的实现，都离不开三维空间位置信息的采集、存储、管理、描述以及对空间数据信息的操作、分析、模拟和可视化显示。因此，系统应运用三维地理信息系统（3DGIS）来实现，例如采用ArcGIS3D。因需要进行远程监控与管理，还应采用网络系统［11］。可视化开发环境主要考虑系统的反应速度、健壮性以及快速开发，例如采用C＃，VB．NET等作为集成开发环境。考虑到空间数据和属性数据之间的无缝连接，系统宜利用Oracle等大型空间数据库管理系统来管理空间数据和属性数据。从控制系统开发成本来考虑，在满足系统性能基本要求的前提下，也可以采用MicrosoftSQLServer等数据库管理系统对属性数据进行管理，空间数据、施工图和竣工图等则以文件形式进行管理。

3系统总体结构设计

系统通过对属性数据库和空间数据库的数据访问，实现数据录入和管理，并可对其进行分析统计和查询，实现不安全状态与行为评判、冲突风险分析、特殊天气风险分析、预测预警、应急处理方案智能选择、事故逃生救援指挥等功能。除此以外，为了维护系统安全和方便用户使用，还应设计系统维护功能。系统总体结构如图1所示。1）基础信息管理。①人员安全基础信息管理：应包括所属单位、所属标段、人员类型（项目经理、安全总监、安全员、技术人员、施工队长、施工小组长、普通工人、特种作业人员等）、出生年月、性别、职务（或工种）、学历、工作经验、身体状态、心理状态、安全培训考核情况、作业地点（针对作业人员）等信息。②机械设备安全基础信息管理：应包括机械设备与装备的类别（盾构机、土石方机械、混凝土机械、起重及运输机械、钢筋加工及焊接机械、装饰装修机械、脚手架等）、名称、型号、所属单位、性能状态、责任人、检修情况、验收记录、安全交底情况等信息。③环境安全基础信息管理：应区分自然环境和社会环境，自然环境应包括特殊天气类型、风力等级、风向、能见度、气温、密闭空间含氧量、地下空间潮湿程度等信息，社会环境应包括项目部安全文化建设情况、安全制度制定情况、安全奖惩制度实施情况、安全交底通畅情况、施工人员之间是否和谐等信息。④工程结构物信息管理：应包括结构物各部位的三维地理信息、工程进度信息、结构强度增长信息等。⑤临时设施信息管理：应包括临时设施类型、地理位置、平面布置、高度等动态信息。⑥既有设备设施信息管理：应区分建筑物、构筑物、路面、市政管线。建（构）筑物应包括基础类型、基础埋深、结构形式、建筑物高度、建筑物与地铁水平距离、监测断面距开挖面水平距离、已用年限、裂缝和倾斜度等信息；路面应包括路面类型、路面宽度、交通荷载情况、路面距离基坑边缘的距离；市政管线则应包括管线材质、接头类型、管线压力、管线埋深、管线外径、管线与基坑边缘水平距离、监测断面与开挖面水平距离以及管线张开角、埋设年代、铺设方法、截面形状等信息。2）监控信息管理。利用高清音视频采集、传输和处理技术，直观且全方位地了解施工现场情况，辅助决策和指挥。利用位移传感器、温度传感器、湿度传感器、氧含量传感器等测得邻近建（构）筑物变形、车站基坑变形、区间隧道变形、工作环境温度、工作环境湿度、地下空间氧含量等信息，通过光纤等传输介质实时传输给系统。3）不安全状态与不安全行为分析评判。利用专家模糊评价法对人员和机械设备不安全状态进行分析，根据变形监测信息对基坑坍塌、邻近建（构）筑物开裂倾覆等进行风险分析，采用模糊评价法、计算分析法等评价风险严重程度等级和概率等级。4）冲突风险分析。利用3DGIS的空间分析功能，分析某一正进行人工作业的工人是否位于机械设备（例如挖掘机）的回转半径、倾覆半径之内，对2个及以上的大型施工装备（机械）进行回转半径重叠分析和倾覆半径冲突分析，对大型施工装备（机械）和工程结构物（或临时设施）之间的冲撞可能性进行分析，对高耸机械设备倾倒半径与地面社会交通之间进行重叠分析，对事故的多米诺骨牌效应（即某一事故可能引发一连串事故）风险进行分析，采用模糊评价法、计算分析法等评价风险严重程度等级和概率等级。以塔式起重机和履带式起重机之间的冲撞为例进行分析，当塔式起重机和履带式起重机同时作业时，塔式起重机起重臂旋转空域与履带式起重机吊臂的变幅和转动空域有重叠，如图2所示。若将GPS接收机OEM板分别安装于履带吊和塔式起重机的回转中心（便于安装且不易损坏的位置），则可即时获得履带吊和塔式起重机的回转中心的的坐标，当两者的距离小到一定值时，履带式起重机和塔式起重机空间区域可能有重叠，即两者存在冲撞的风险。由于信号传输需要时间导致OEM版接收数据会有滞后性，所以当两者趋于接近时，就应该触发警报，提醒司机注意，若司机未采取相应措施，系统可控制起重机停车。5）特殊天气风险分析。利用从气象部门获取的天气预报信息，分析特殊天气可能导致的风险，并分析特殊天气最不利组合（例如：强风＋暴雨＋雷电、强风＋暴雪、强风＋雾霾）可能导致的风险，采用模糊评价法、计算分析法等评价风险严重程度等级和概率等级。6）风险预测、事故预警。系统根据各种数据（基础信息、监测信息、天气信息、风险严重程度等级和概率等级、冲突分析结果）生成报表、变形曲线图、变形速率图等，并对风险进行综合分析预测，计算各项风险的风险值，与系统预设的分级预警值进行比较，一旦达到预设的某一级别预警值，系统立即发出相应级别警告，可供选择的警告方式有：①电脑音响警报（针对系统管理员）；②手机警报（该方式需要与移动通讯服务商签订协议，系统可实现群呼叫。手机内设置多种风险语音报警铃声，不同类型风险按照通讯录群组来划分，不同通讯录群组设置不同的风险报警铃声，一旦系统监测或分析出来某种事故征兆或安全隐患，立即自动拨打相应施工人员手机。这种方式用于地下空间时，可能因为信号不畅而需要在地下空间设置手机信号站）；③对讲机报警（系统设计网络模拟对讲机功能，一旦系统监测或分析出来某种事故征兆或安全隐患，立即通过预设语音自动进行对讲机呼叫，也可以由系统管理员手持实体对讲机进行呼叫）；④通过埋设在隧道和基坑内的警报器发出报警。7）安全隐患辨识与管理。应包括隐患编号、隐患名称、状态描述、现场照片、危害等级、位置、辨识人、责任人、责任单位、是否解决、解决措施、解决效果等信息。8）应急处理方案选择。系统应能根据险情位置、类型等从应急预案库中自动调出可供选用的应急预案，安全管理人员可根据现场实际情况选择合适的应急预案，并由现场具体实施。9）事故逃生与救援指挥。系统能够指导施工人员在事故前进行紧急避险，指导施工人员在事故发生后进行安全逃生，并能够立即调出救援预案，利用GIS的网络分析功能为施工救援提供物资调配、救援人员调遣等参考信息［19］。10）系统维护。包括系统软硬件安全维护、用户权限等数据维护、系统使用帮助。

4与现有系统的对比

基于3DGIS的地铁施工安全风险远程网络系统与现有可视化监控系统（包括视频监控系统、考勤定位系统、LED显示系统、无卡报警系统、管理系统等）相比，功能进一步拓展，更加智能化、集成化、可视化，具体的功能比较见表1。安全资金投入方面，前者主要增加的投入是3DGIS系统平台软件的购买和开发费用，以ArcGIS3D为例，购买费用约3．1万元。前者比后者还需要增加系统开发费用约30万元，但软件系统可复制在多个施工项目部使用，因此系统开发费用是可以接受的。位移、温度、湿度、氧含量监控可采用光纤传感器，也可采用无线传输，所需增加的只有温度、湿度、氧含量传感器的购置费用，对资金投入影响不大。适用性方面，前者主要是硬件系统，未实现智能集成，在信息共享方面也有所欠缺，仍需要人员在监控室全方位安全监视、高强度地分析，人为因素偏大，更不利于安全风险的综合分析与评判预警；后者则可软硬件良好配合，软件系统充分集成各硬件监测信息，并将监测信息与基础信息进行综合管理与分析，可大大减轻监视人员的工作强度，提高风险监控的工作效率，真正实现“人机环基础信息管理—动态监控信息管理—冲突分析—隐患辨识与管理—风险预测预警—事故救援指挥”的全流程、全方位的安全精细化管理。