智慧城市韧性——日本应急响应和协调工作经验(分享篇)

发布日期:2021-5-27 浏览次数:306

 

 

 

 一、日本应急响应和协调工作经验

日本中央政府于20072月启用了紧急预警系统,为市民提供了应对自然灾害的计划和解决方案。2011311日,日本发生9.0级地震,此后数分钟发生了9.3米高的海啸,该系统经受了考验。

海啸造成大量人员伤亡,对日本东北部的城镇造成严重破坏,500多万人被困在东京都内的工作地点等场所。然而预警系统有效防止了海啸产生更大的影响:新干线列车在探测到地震的第一股震感时自动停车,没有列车脱轨,也没有高架桥倒塌。日本的救灾体系派遣了近28000名警察和消防员,搭建328个避难所,帮助民众从灾难中复原。

 

 

二、危机规划、协调准备和恢复

世界各地的城市都越发重视规划、准备和应对日益增多的自然灾害,如极端天气、洪水、高温和缺水等。日本是位于“太平洋火环”火山地带的岛国,很容易受到极端天气和自然灾害(特别是地震和海啸)的影响。日本城市的市政当局作为实施防灾和救灾的中央协调点,直接负责开展应急行动。在20113月日本发生大地震和海啸后,东京都政府向公民、企业、社区和紧急救援力量(辖区消防队和救护车)在内的各利益相关方提供了关于救灾措施的指导,以及关于地震和海啸影响的资料和紧急避难所的位置信息。

东京都防灾中心于1991年成立,是东京都政府下属灾害管理组织的中央联络机构。该中心还负责确定和发布防灾措施的指示。移动运营商、电视和广播频道、公用事业和运输公司以及技术供应商也与国家和市政府机构合作,参与规划、应急和恢复阶段的工作。

日本的抗灾方案由技术供应商NEC开发,包括观测系统、信息收集能力、数据分析和决策辅助和智能预警系统,并以互操作的方式连接在一起(见图1)。该系统利用地震仪探测地震引起的第一道冲击波(主波或P)。然后,计算机对该波进行分析,并估计第二波(二次波或S波)的强度。如果震波超过一定的阈值(5级),就会通过J-Alert系统发出警报(J-Alert,全国瞬时警报システムZenkoku Shunji Keiho System)。

20113月发生的大地震中,日本海底观测系统和建筑地震仪在14:46:48检测到P波。S波在14:47:17爆发,由此给日本提供了29秒的窗口期。日本气象厅在这极短的时间段内采取了一系列行动:

1.三大移动网络运营商NTT DoCoMoAu和软银移动利用手机广播服务系统,用五种语言向手机用户发送了地震的警告信息(根据2007年的法律规定,所有的3G手机均能收到该项服务)。

日本广播公司(NHK)向民众发出警报:电视中弹出预计将发生地震的警报,显示了震中并确定了将受到严重影响的地区,电台也传送了类似的信息。

2.在东京,根据东京都政府的预案,新干线列车收到了停止运行的警告,东京的地铁被疏散,外科手术停止,天然气被切断,核反应堆收到了进入关闭程序的命令。羽田机场和成田机场的所有跑道均被关闭,前往这两个机场的86个航班变更目的地。东京电力公司开始做好停电准备和电网按优先级配电的工作,医院、发电厂和核电站、交通管制机构以及负责收集和分析数据的政府机构的优先级较高。

 

3.吊车放下货物,汽车停驶,工厂生产线暂停,警察、消防队和医院等紧急服务机构收到信号,提高准备级别。

 

 

 

 

日本气象厅开发的综合紧急警告系统(见表2)凸显了智慧城市的能力,即在自然灾害的协调阶段,如何从观测系统中持续获取数据,并将其输入数据处理平台。随后,这些平台可以快速生成准确的信息,传送给个人和公司,同时帮助各应急队伍(警察、消防队、医院)做好准备。任何全面的智慧城市灾害解决方案的骨干都是由技术供应商和电信运营商负责运行的信息和通信技术(ICT),再由公共机构的运营管理部门进行监督。

 

 

 

2. 日本气象厅制定的救灾方案(来源:GSMA分析报告,依据NEC灾害解决方案的信息

 

 

在救灾阶段,需要对主干信通技术基础设施进行评估,以确定是否需要进行任何维修和恢复。例如,东京都政府有一本手册,涵盖了一系列必须完成的措施和任务。日本的移动运营商也制定了适用于不同灾害情景的移动基础设施救灾方案。该方案是在20113月地震后实施的,包括以下内容:

 

 

1)提升网络抗灾能力,建立复原方案:为防备广域灾害,关键网络功能应分布在多个区域。2011年地震后,NTT DoCoMo还决定建设100个高抗灾能力的 "大区 "站。在发生大面积灾害或停电时,能够为35%的人口提供移动通信。网络配备24小时备用蓄电池,并可使用太阳能、风能等替代性电源,确保在长期停电后也能正常运行。

 

2)提升当地救灾地点的重连接和重新建立移动通信覆盖的能力:包含安装临时基站,借助卫星通信和无线通信。

 

3)建立灾后信息传播的可靠手段:灾害发生后,满足通信需求的措施,如分发卫星电话、建设卫星移动基站和应急微波设施等,有助于防止网络拥堵。应对客户需求变化的措施,如从使用语音转为通过电子邮件和互联网获取信息。

 

4)在灾害期间和灾后救援期间提供服务和解决方案:

通过部署安装在车辆上的基站,并将燃料和救灾物资运送到现场,为当地政府、医院、学校等提供支持。自然灾害发生后,必须审查一个城市或区域的抗灾战略,找到弱点和差距。例如在20113月日本地震期间,人们希望从单一来源获得一般信息。虽然许多人使用微博服务Twitter向朋友和亲戚通报自己的情况,但受灾人员很多并没有Twitter账户。

 

为应对这一挑战,日本政府20129月开始了为期一个月的新的中央门户网站试点,该门户网站可以在紧急情况下传达从众多政府机构收集到的关键信息,以提高公民在自然灾害后的安全性。该门户网站提供的信息包括停电、天气预报和天气系统、交通阻塞和替代路线。该门户网站还提供Twitter式的功能,使所有人都能利用它留下个人信息。这些服务现已固定纳入主网站。

 

 

危机响应过程中大数据的重要性

 

城市处理、存储和共享大量数据(大数据)的能力对于增强其抵御自然灾害的能力和备灾能力至关重要。例如,日本政府实施了一个监测辐射的协调数据分配项目,位于农田、公园、办公室、危险区和疏散区的具有SIM功能的设备利用移动网络传输辐射测量数据。市政府利用这些数据让公众远离检测到高辐射的地区。

 

 

海啸会增加土壤的盐度,使其不适合农业耕种。国家环境委员会目前正在资助开发一项新技术,通过储存、共享和分析土壤湿度、温度和盐度水平,可以将海水淡化处理时间从两年缩短到四个月。

 

 

智慧城市韧性:结论

 

一个城市有效应对自然灾害的能力,在很大程度上取决于它对包括移动网络在内的信息通信技术基础设施的使用,以有效地接收、处理、分析和重新分配数据,并调动各种城市服务。美国、阿塞拜疆等国政府借鉴了日本的做法,并将其作为本国预警和救灾系统的蓝本。以下是日本的紧急预警系统给全球城市带来的一些重要启示:

1、在日本,国家应急方案由中央政府制定,而城市则成为灾害发生时的中央协调和应对单位。

2、灾前和灾后的每一秒钟都需要有一个详细的步骤指南。该指南描述了在各个地点和不同时间所有需要开展的工作,并分配所有必要的责任。

3、在城市危机规划、协调和复原的整个过程中,移动运营商的参与至关重要。移动网络需要加强,以连接包括警方、医院和核电站在内的所有相关部门,以补充现有的专用网络。移动网络还需要用来连接各种传感器,以监测陆地和海洋的变化,并准确测量关键参数,如风速、波浪、辐射和盐度。移动通信连接需要与不同类型的观测系统和全球卫星系统相结合。

4、城市收集、处理、分析和分发来自各种传感器网络和整个城市生态系统的信息的能力对复原力至关重要。这种能力取决于技术供应商、软件公司、集成商和电信运营商之间的有效协作。一旦建立了处理、存储和共享大量数据所需的基础设施,也会给包括移动运营商和技术公司在内的许多利益相关方带来新的商业机会,他们可以利用云服务、数据分析和商业智能为消费者和企业创造新的服务和应用。