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★閆印強，趙子剛，楊利達長揚科技（北京）股份有限公司

關鍵詞：城市安全風險評估；城市安全風險評估指標模型；運營能力；風險矩陣法；城市生命線

城市數字化、智能化的推進，為城市安全帶來重大挑戰，國內外工業生產、環境、公共與自然災害中的安全風險事故層出不窮。近年來發生的“6.13”湖北十堰市燃氣泄漏爆炸事故、“3.3”大唐集團電力生產人身傷亡事故、“12.31”上海踩踏事故和多倫多公交系統遭勒索軟件襲擊事件等一系列重特大事故表明，城市安全風險的評估和管控能力跟不上城市發展的速度，尤其是基于城市運營能力的安全風險評估和管控能力的薄弱更為突出。

目前國內外很多城市已開展對安全風險評估體系的研究工作，而基于運營能力和涉及生命線安全風險評估指標模型的建設還處于初級階段。本文重點介紹通過構建基于運營能力的城市安全風險評估指標模型，來實現提升城市安全風險的評估和管控能力。

1　現狀分析

當前國內城市開展安全風險評估指標模型的建設現狀如下：

深圳市在2012年率先啟動城市公共安全風險評估，其從自然災害、事故災難、公共衛生、社會安全四個領域制定統一的風險評估指標模型和風險分析分級，并于2016年再次啟動城市公共安全評估工作，從安全生產、防災減災、城鄉安全、應急救援、疫情防控和綜合支撐六個領域著手，細分為工貿企業安全、危險化學品安全、電氣火災安全、交通運輸安全、生命線安全、社區安全、應急指揮和應急物資保障等20個安全評估方向，來打造風險評估指標模型^[1]。

廣州市從2015年開始開展城市安全風險評估，其對廣州市行政區域工業風險單元、城市人員密集場所單元、城市公共設施單元等3類風險單元和34種風險源進行定量與定性相結合的風險評估^[1]。

寧波市從2015年開始開展城市安全風險評估，其采用矩陣風險分析方法，評估出12大類36小類主要風險源。2017年，寧波市北侖區進一步開展城市風險評估工作，其采用國際風險控制協會IURAP城市風險評估方法，以北侖區現有街道為網格劃分11個研究單元，然后對各單元內的風險源從危害、暴露、脆弱性3個角度，結合技術因素、經濟因素等13個維度評估風險值，共辨識危害709個^[1]。

總體上來說，安全風險評估指標模型的研究已開展，但基于運營能力的安全風險評估指標模型的建設還是不全面和不到位的，尤其是城市生命線安全風險評估指標模型。

2　城市安全風險評估指標模型設計

2.1　安全風險評估指標的評估范圍

基于運營能力的城市安全風險評估體系是以城市本質安全、安全經濟、安全指數及安全運營為理念，通過安全風險評估指數把安全與城市數字經濟結合，為數字政府、數字經濟、業務安全運行提供一體化安全運營保障。城市安全風險評估指標模型評估的主要范圍涉及城市的數字安全、基礎設施、生命線、工業生產、環境、自然災害、應急處置及公共安全八大領域，其中數字安全及城市生命線的安全評估是重點，其評估范圍涉及供電、燃氣、熱力、供水、排水、輸油管線、橋梁、管廊等行業。

2.2　城市安全風險評估指標的設計

城市安全風險評估指標模型主要從城市安全運營的角度來考量，它依據行業、領域的特點和其在城市中起到的安全重要程度、作用來設計。其評估的安全指標主要是以下領域：數字安全、基礎設施、生命線、工業生產、環境、自然災害、應急處置及公共安全，并根據行業特點和其運營產生的相關歷史數據來分析設計各領域下不同行業的安全風險評估指標，其評估指標可分為一級和二級指標項。

各領域的安全風險評估指標項如下：

2.2.1　數字安全

一級指標項有風險資產、威脅、危機漏洞、安全告警、安全事件、等保合規、關鍵信息基礎設施安全、工業控制網安全、物聯網安全及安全運營^[2~6]。

各一級指標對應的二級指標項有：

（1）風險資產

二級指標有保密性、脆弱性、重要性、完整性、合規性；

（2）威脅

二級指標有軟硬件故障、物理環境影響性、操作失誤、惡意代碼、越權或濫用、網絡攻擊、物理攻擊、泄密、篡改和抵賴；

（3）危機漏洞

二級指標有種類和等級；

（4）安全告警

二級指標有級別和類型；

（5）安全事件

二級指標有類型和數量；

（6）等保合規

二級指標有安全物理環境、安全通信網絡、安全區域邊界、安全計算環境、安全管理中心、安全管理制度、安全管理機構、安全管理人員、安全建設管理和安全運維管理；

（7）關鍵信息基礎設施安全二級指標有范圍和安全措施；

（8）工業控制網安全

二級指標有安全分區、網絡專用、邊界安全防護、綜合防護、流量、攻擊事件、威脅和安全評測；

（9）物聯網安全

二級指標有可感知性、可傳遞性和可應用性；

（10）安全運營

二級指標有平臺資產覆蓋情況、平臺登錄使用情況、危急/高危事件比例、危急/高危事件處置率和危急/高事危件處置超時率。

2.2.2　生命線安全

一級指標項有燃氣、橋梁、供水、排水、熱力、供電、綜合管廊和輸油管線^[9~10]。

各一級指標對應的二級指標項有：

（1）燃氣

二級指標有事故傷亡、自身特征、環境因素、安全現場管理、泄漏危害、人的因素和事故影響；

（2）橋梁

二級指標有安全風險事故、橋面系安全、上部結構安全、下部結構安全、其他結構安全、施工安全風險評估；

（3）供水

二級指標有水源地水質類別、枯水量保證率、工程供水能力、供水水質合格率、市政管網漏損率和供水普及率；

（4）排水

二級指標有污水集中處理率、污水管網污水濃度率、污水排放達標率、污泥無害化處置率和再生水利用率；

（5）熱力

二級指標有事故、熱網管道敷設安全、管道材料及連接安全、熱網附件與設施安全、換熱站安全、防腐保溫安全、供熱備用能力和熱網安全運行能力；

（6）供電

二級指標有安全管理指標和供電質量/設備資產管理指標；

（7）綜合管廊

二級指標有事故傷亡、廊體安全、管線安全、環境因素安全和人為因素安全；

（8）輸油管線

二級指標有泄漏危害、占壓、安全距離不足和交叉/穿跨越。

2.2.3　基礎設施安全

一級指標項有交通運輸、電力、建筑施工、電梯（扶梯）和燃氣^[11~13]。

各一級指標對應的二級指標項有：

（1）交通運輸

二級指標有事故率分類、絕對評價指標、相對評價指標和新評價指標；

（2）電力

二級指標有電力事故等級、一級作業安全風險指標、二級作業安全風險指標、三級作業安全風險指標和四級作業安全風險指標；

（3）建筑施工

二級指標有事故傷亡、腳手架安全、基坑支護、模板工程、三寶/四口安全防護、施工用電安全、物料提升機（龍門架、井字架）安全、外用電梯（人貨兩用電梯）安全和塔吊安全；

（4）電梯（扶梯）

二級指標有事故傷亡、事故原因分類、基礎安全、電梯附近區域、進出口、轎廂內（LCU內）和工作區域；

（5）燃氣

二級指標有事故傷亡、自身特征、環境因素、安全現場管理、泄漏危害、人的因素和事故影響。

2.2.4　工業生產安全

一級指標項有工貿企業、危化品企業和加油站^[14]。

各一級指標對應的二級指標項有：

（1）工貿企業

二級指標有工傷率、較大危險因素辨識管控項、事故隱患排查治理項、安全生產標準化項和生產安全責任事故項；

（2）危化品企業

二級指標有事故分類、事故分級、事故統計、工藝安全風險分級、設備設施安全風險分級、庫區安全風險分級、儲罐區安全風險分級、建筑物安全風險分級、安全管理風險分級和維修作業安全風險分級；

（2）加油站

二級指標有安全控制指標和安全工作指標。

2.2.5　環境安全

一級指標項有環保、施工、能源消耗、防火防爆、水電資源浪費和可再生能源^[15]。

各一級指標對應的二級指標項有：

（1）環保

二級指標有事故統計、空氣質量級別、城市森林覆蓋、汽車尾氣、固體廢棄物、危險廢棄物、污水排放和粉塵排放；

（2）施工

二級指標有事故傷亡、場界噪聲、文明工地和揚塵；

（3）能源消耗

二級指標有節能降耗；

（4）防火防爆

二級指標有事故統計、油類/雷管/炸藥潛在火災的發生；

（5）水電資源浪費

二級指標有有效控制水/電資源浪費；

（6）可再生能源

二級指標有可持續能源和水分脅迫率。

2.2.6　自然災害安全

一級指標項有防臺防汛、防震減災、森林防火和地面坍塌^[16]。

各一級指標對應的二級指標項有：

（1）防臺防汛

二級指標有事故統計、應急響應級別、預防準備、應急準備、緊急應變和其他；

（2）防震減災

二級指標有事故統計、危險性概率、危險性確定率、烈度值和災害評價程度；

（3）森林防火

二級指標有事故統計、火源安全管理、安全防范措施和應急處置；

（4）地面坍塌

二級指標有事故統計、穩定性、土方工程安全系數、外腳手架工程（扣件式）安全、模板工程安全和拆除工程安全。

2.2.7　公共安全

一級指標項有消防和公共場所^[17~18]。

各一級指標對應的二級指標項有：

（1）消防

二級指標有消防安全風險等級劃分、建筑消防火災危險等級、事故傷亡、公共消防安全保障指標、社會火災防范水平指標、滅火應急救援能力指標、公眾消防安全素質指標和電氣火災；

（2）公共場所

二級指標有事故絕對指標（事故元素）和事故相對指標。

2.2.8　應急處置

一級指標項有風險治理、應急管理、危機治理和綜合保障。

各一級指標對應的二級指標項有：

（1）風險治理

二級指標有風險評估和風險防控；

（2）應急管理

二級指標有應急準備、監測預警、響應處置和恢復重建；

（3）危機治理

二級指標有調查追責和學習改進；

（4）綜合保障

二級指標有監督管理、科技支撐、安全文化和社會參與。

2.3　安全風險評估指標模型的評估流程

2.3.1　評估方法

領域和其下各行業的安全風險等級的評估采用綜合模糊評價方法。模糊綜合評價是對給定對象綜合考慮多種模糊因素進行評判的方法。模糊綜合評價涉及3個要素：因素集、評語集和單因素評價，在單因素評價的基礎上，再進行多因素的模糊綜合評價。

具體來說，根據某行業近幾年發生的安全風險事故，綜合考慮發生數量、頻率和重要程度，來選取本行業主要的安全風險事故指標的評估項，以此作為評價因素集（安全風險評估指標模型的指標集）；然后采用風險矩陣法根據行業近幾年發生的安全風險事故的歷史統計數據，結合行業特點，對本行業的各評估指標進行可能性和后果嚴重性風險評分，從而確定對選取的評估因素的權重（權重之和為1），并把選取的評價因素的風險等級（即重大風險、較大風險、一般風險、低風險）作為評價準則，來對發生的安全風險事故作出相應的評價的條數匯集成評語集；最后采用加權平均算子進行矩陣模糊乘法M（?,⊕）的計算，得出本行業安全風險評價指標的最終加權平均值，作為本行業的總體安全風險等級^[7]。

領域的總體安全風險等級的評估，是對本領域下的所有行業的總體安全風險等級采用加權平均算法得出的。同理，對各領域的總體安全風險等級進行加權平均計算后就得出城市整體的安全風險等級。

總體安全風險等級的計算方法如下：

城市安全風險等級=加權平均{各領域的總體安全風險等級=加權平均[各行業的總體安全風險等級=矩陣模糊乘法（本行業的評價因素集，權重，評語集）]}。

其中風險等級的評價采用風險矩陣法，風險矩陣法分析內容包括風險發生的可能性和后果嚴重性兩方面^[8]。

（1）可能性分析

根據災害事故的統計能夠計算出一年內事件發生的概率（頻率），然后根據表1中的“一年內事件發生概率”評分標準，對發生的可能性進行評分。如無法計算出發生頻率，則可根據本市和國內外災害事故情況的定性描述，參考表中的“今后情況”或“歷史情況”進行可能性評分。特殊情況下，當相關資料嚴重不足時，可根據“可能性描述”的主觀判斷，進行可能性評分，并可從事前和事后控制能力兩方面對風險發生可能性評分進行修正^[3]。

表1 可能性分析表

（2）后果嚴重性分析

根據災害事故的統計或典型案例，估計風險可能造成的人員傷亡、經濟損失、需要的應急能力和產生的社會影響（環境危害）情況，根據表2中的評分，選擇最大分值，作為風險發生后果嚴重性評分值，并可從事前和事后控制能力兩方面對風險發生后果嚴重性評分進行修正^[3]。

表2 后果嚴重性分析表

2.3.2評估流程

首先根據城市安全涉及的數字安全、基礎設施、生命線、工業生產、環境、自然災害、應急處置及公共安全八大領域內不同行業的特點，通過調研和分析基于運營產生的歷史相關數據來設計各領域內不同行業的安全風險評估的一級和二級指標項，從而得出行業的安全風險評估指標模型。

然后選取本行業所有二級指標作為評估因素集，再根據本行業特點和本區域生產安全事故歷史統計數據，采用風險矩陣法對本行業的各評估指標進行可能性和后果嚴重性風險評分，從而確定對選取的評估因素的權重（權重之和為1），并把選取評估因素的風險等級作為評價準則，即重大風險、較大風險、一般風險、低風險的條數作為評語集。最后，利用矩陣模糊乘法采用加權平均算子進行M（·,⊕）計算，從而得出本行業的總體安全風險等級。同時選取與最大的評估指標相對應的評價集作為評價結果。

按上面的操作依次對同一領域下的所有行業進行總體安全風險等級的評估（如圖1所示），最后采用加權平均算法，來確定該領域的總體安全風險等級。

按上面的操作依次對其它領域進行總體安全風險等級的評估，最后對所有領域的安全風險等級進行加權平均計算后得出城市整體的安全風險等級。

圖1 安全風險等級指標評估流程

3　城市安全風險評估指標模型的應用研究

下面結合一個例子來研究基于運營能力的城市安全風險評估指標模型的具體應用，并通過以下的主要步驟重點地研究指標模型和風險矩陣的具體分析方法。

3.1　確定安全風險評估的具體評估行業

對城市安全運營能力影響最大的領域是：電力、燃氣、輸油管線、橋梁、管廊、供水等系統，它們被形象地比喻為“城市生命線”，它們是城市的“血脈”與“神經”，因此選取城市生命線作為評估的領域。同時，本文依據在國內一座中等城市和生命線相關安全風險事故的平均統計數據：橋梁2800余座、燃氣管線10,000多公里、供水5700多公里、地鐵100多公里、電梯80,000余部、施工工地2000余處，每年安全風險事故300多起、經濟損失超1億元，選取橋梁作為安全評估的行業。

3.2　確定安全風險評估的具體評估指標

針對橋梁，其二級指標項有安全風險事故、橋面系安全、上部結構安全、下部結構安全、其他結構安全、施工安全風險評估和風險等級。根據調研數據來源可獲得的難易度、是否公開性、保密的重要程度和數據的全面性等維度，進行綜合分析后決定以安全風險事故為例來作為具體的評估指標。

3.3　評估指標數據的調研與獲取

選擇某市作為數據調研的對象，通過國家統計局、某市統計局、中國經濟社會大數據研究平臺、某市住建局、某市應急管理局、高德地圖和中國招商網等渠道，獲取了某市從2016到2020年橋梁的安全風險事故指標的評估項（事故數量、死亡人數、受傷人數、經濟損失）的數據，其中橋梁共有2867座，總長度達17.4km，具體統計如表3所示。

表3 某市2016到2020年的橋梁安全風險事故指標的統計數據

3.4　指標的安全風險等級的評估

采用風險矩陣法來評估某市橋梁的安全風險事故指標的風險等級，風險矩陣法從風險發生的可能性和后果嚴重性兩方面來進行評分分析。

（1）可能性分析

根據表1可能性分析表和上面調研的數據可得出安全風險事故指標的可能性風險評分如表4所示。

表4 某市2016到2020年的橋梁安全風險事故指標的可能性風險評分

由表4可看到評分項出現了分值不統一的情況，有3和4二種，經過事前和事后控制能力兩方面的修正，最終評分為3。

（2）后果嚴重性分析

根據表2后果嚴重性分析表和上面調研的數據可得出安全風險事故指標的后果嚴重性風險評分如表5所示。

表5 某市2016到2020年的橋梁安全風險事故指標的后果嚴重性風險評分

由表5可看到評分項出現了分值不統一的情況，有2和3二種，經過事前和事后控制能力兩方面的修正，最終評分為3。

（3）風險等級評定

依據安全風險事故指標的可能性和后果嚴重性評分，按照風險矩陣法，根據表6風險分級標準表中的風險分級標準，最后確定某市最近幾年橋梁的安全風險事故指標的風險等級為：一般風險。

表6 風險分級標準表

3.5　行業的安全風險等級的評估

橋梁的整體安全風險等級總體上是采用綜合模糊評價方法來評估的，就是按照上面安全風險事故指標的風險等級的評估方法，依次對其它指標（橋面系安全、上部結構安全、下部結構安全、其他結構安全、施工安全風險評估）的安全風險等級進行評估，以確定各指標的安全風險等級，然后對橋梁的所有評估指標依據其行業特點和安全風險事故歷史統計數據，來確定對應的權重（權重之和為1）。這里經過調研和綜合分析后得出指標的權重值如表7所示。

表7 某市橋梁的安全風險評估指標的權重列表

然后對所有指標的安全風險等級值采用加權平均算子進行矩陣模糊乘法M（?,⊕）的計算，最終確定橋梁的整體安全風險等級。

3.6　領域的安全風險等級的評估

依照上面計算橋梁的安全風險等級的步驟，依次計算生命線領域下其它各行業（燃氣、供水、供電等）的安全風險等級，最后根據各行業在生命線領域中所處的安全風險事故后果的影響程度、覆蓋面大小、影響范圍、分布特點及經濟損失程度等，來定性地計算各行業的權重，最后采用加權平均算子進行矩陣模糊乘法M（?,⊕）的計算，最終確定生命線領域安全風險等級。

3.7　城市的安全風險等級的評估

依照以上計算生命線領域的安全風險等級的步驟，依次計算其它各領域（數字安全、基礎設施安全、工業生產安全、環境安全、自然災害安全、公共安全、應急處置）的安全風險等級，最后對所有領域的安全風險等級進行加權平均計算后得出城市整體的安全風險等級。

4 結束語

城市安全風險評估指標模型是城市安全風險評估體系的重要環節，其建設的重要內容是領域、行業、評估指標和安全風險等級的選取和評估，其是否能準確地反映出基于運營能力的城市安全狀況是指標模型建設的關鍵。本文對模型構建、評估范圍、評估方法和評估流程進行了詳細闡述，從而構建出一個比較準確全面的安全風險指標模型，為城市安全風險的評估和管控提供了重要依據[1~2]，進而為數字政府、數字經濟、業務安全運行提供了一體化安全運營保障，為韌性城市管理提供了決策支撐。

作者簡介

閆印強（1969-），男，河北無極人，碩士，現任長揚科技（北京）股份有限公司大數據產品線研發VP，主要從事工業互聯網安全、人工智能、視覺及一體化生產安全管控方面的研究。

趙子剛（1973），男，內蒙古人，學士，現任長揚科技（北京）股份有限公司大數據解決方案架構師，主要從事網絡/信息安全方面的研究。

楊利達（1983-），男，河北秦皇島人，學士，現任長揚科技（北京）股份有限公司大數據產品部創新發展部總監，主要從事工業互聯網安全、人工智能視頻分析方面的研究。

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摘自《自動化博覽》2024年1月刊