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為了更好地管理和控制城市重大危險源，在建立城市重大危險源的應急管理網絡模型的基礎上，利用生物免疫系統網絡和城市重大危險源管理網絡的相似性，采用生物免疫系統的相關理論和方法，對城市重大危險源的免疫機制進行了研究；根據城市重大危險源應急管理網絡模型和城市重大危險源免疫機制，建立城市重大危險源應急網絡的免疫模型，為加強對我國城市重大危險源的管理提供策略和方法。

0引言

近年來，隨著我國經濟的高速發展，城市人口不斷增加，城市規模不斷擴大。伴隨著城市的發展，城市的安全形勢也變得十分嚴峻，尤其是火災、爆炸、毒物泄漏等由于對重大危險源管理不善而造成的重大惡性事故不斷發生，造成的經濟損失和社會心理創傷十分巨大。據統計，全國每年因公共安全問題造成的經濟損失高達6500億元，約占全國gdp總量的6％，其中安全事故引發的損失大約為2500億元。在聯合國的一項統計中也顯示，目前世界各國平均每年工業事故經濟損失約占國民生產總值的2．5％，預防事故和應急救援措施的投入約占3．5％，共計6％統計數據表明，巨大的經濟損失幾乎都發生在國民經濟發展中占有特殊地位、人口集中、經濟文化比較發達的城市，事故災害帶來的連鎖效應十分明顯一。

在我國gb18218-2000《重大危險源辨識》標準中，將“重大事故”定義為：“工業活動中發生的重大火災、爆炸或毒物泄露事故，并給現場人員或公眾帶來嚴重危害，或對財產造成重大損失，對環境造成嚴重污染”；對“重大危險源”的定義則是：“長期地或臨時地生產、加工、搬運、使用或貯存危險物質，且危險物質的數量等于或超過臨界量的單元”，單元指一個(套)生產裝置、設施或場所，或同屬一個工廠的且邊緣距離小于500m的幾個(套)生產裝置、設施或場所。

隨著國家和人民對重大危險源問題的日益重視，如何處理好城市重大危險源問題，已經成為我國城市經濟發展過程中必須面臨的一項緊迫課題。生物免疫系統是高度進化的非常復雜的智能系統，具有的分布式、自適應和動態平衡能力等良好特性，與城市重大危險源管理網絡具有一定的相似性，可以借鑒用來建立具有人工免疫功能的城市應急管理系統。

筆者是基于生物免疫系統網絡和城市重大危險源管理網絡的相似性，將生物免疫的概念和機制引入城市重大危險源應急管理體系，在生物免疫系統理論的基礎上，將系統研究城市重大危險源應急網絡模型、城市重大危險源免疫機制和城市重大危險源免疫模型。通過對城市重大危險源免疫機制的研究，有助于更好地管理和控制城市重大危險源，促進城市持續、健康、和諧的發展。

1生物免疫系統理論

生物免疫系統是一個非常復雜的自適應系統，可保護生物機體不受外部病原體侵害，并將體內所有的細胞或分子分成或者屬于自己的種類(自體細胞)，或者屬于外部來源的非自體分子種類。免疫系統不依賴任何中心控制，具有分布式任務處理能力，具有在局部采取行動的智能，也通過起交流作用的化學信息構成網絡，進而形成全局觀念。生物免疫系統多種多樣，具有獨特性。免疫系統與生物機體其他系統聯合作用，從而保證了生命體運行規律的穩定。免疫系統的主要功能是：免疫防御、免疫穩定和免疫監督。免疫系統基本元素包括巨噬細胞、淋巴細胞及其抗體，抗體識別特定抗原并清除抗原。人體系統具有大量發達的抗體系統，能夠處理不斷變化的環境。

免疫系統的功能主要由免疫細胞完成，b細胞和t細胞是免疫細胞的兩種主要類型，兩者都屬于淋巴細胞。

b細胞由骨髓產生，并通過分泌抗體(antibody)與抗原(antigen)相結合，實現抗原的清除。

t細胞由胸腺產生，在免疫反應過程中能刺激和抑制b細胞的增殖和分化，對免疫調節起著重要的作用。

圖1是satoshiendoh(1998)給出的一個生物免

疫系統示意圖。

免疫系統可分為先天性免疫系統和適應性免疫系統。

先天性免疫系統是生物在種系發育和進化過程中逐漸建立起來的一系列天然防御功能，其特點是與生俱有的，能傳給下一代，無特異性，對各種病原體都有一定的防御功能。

適應性免疫系統在“初次響應”之后，可記住病原體，當再次遇到時會產生“再次響應”，迅速而有效地消除病原體。

生物免疫系統是高度進化的智能系統，它具有

如下特點：

1)分布式系統。生物免疫系統沒有中央控制器，它由廣泛分布于全身的免疫細胞組成，該類免疫細胞通過時間和空間上的分布式網絡結構實現各種免疫功能。

2)自適應系統。自然界中存在的抗原種類遠遠多于生物體內的抗體種類，因此，侵入生物體內的抗原具有不可預知性。但免疫系統會通過免疫細胞的增殖和分化作用，不斷地產生新的抗體，最終生成適合的抗體來消滅抗原，從而動態地適應外界環境的變化。

3)動態平衡系統。在免疫應答過程中，免疫系統內部各免疫細胞之間、抗原與抗體之間、抗體與抗體之間形成一個相互作用的動態平衡網絡體系，使免疫應答維持合適的強度。

4)具有學習和記憶功能。生物免疫系統具有兩種類型的免疫應答：初次免疫應答和二次免疫應答。當抗原第一次侵入生物體內就會引發初次免疫應答，使免疫系統產生抗體消滅抗原。在該過程中，免疫系統通過學習抗原產生記憶細胞。如果相同類型的抗原再次入侵時，二次免疫應答被觸發，免疫系統通過喚醒記憶細胞，在比初次免疫應答短的時間周期內產生大量的抗體消滅抗原。

5)具有識別功能。生物免疫系統具有辨認“自己”和“非己”的特殊識別能力。對于“非己”的抗原，免疫系統能啟動免疫應答來排除異己；而對于“自己”的組織細胞，免疫系統能保持免疫無應答，形成免疫耐受，維護生物體內環境的穩定。

生物免疫系統具有的分布式、自適應和動態平衡能力，可用來借鑒建立人工免疫網絡模型，為城市重大危險源應急管理體系建設提供一種新穎而有效的思路和方法。

2城市重大危險源的免疫機制和免疫模型

2．1城市重大危險源應急網絡模型

在圖3中，建立了城市重大危險源應急網絡模型。在模型中，不僅更加注重危險源監控的嚴密性，而且城市應急管理主體之間的溝通更加頻繁、職責更加明確。

2．1．1城市安全生產監督部門

在城市重大危險源應急網絡中，城市安全生產監督管理部門主要負責城市重大危險源的綜合監測與風險評估，它的職責是保障城市不受企業安全問題的威脅，向城市應急管理中心傳遞危情，并為城市應急管理中心的預警決策提供決策支持依據。

2．1．2消防等城市應急服務部門

面對危機，消防、公安、醫療、交通、通訊等部門的職責是負責城市應急指揮中心統一指揮下的應急作戰。在城市應急網絡中，上述部門承擔著兩項任務：接收預警和報警，應急備戰；提供資源，實施預警。

首先，各部門的主要職責是回應來自各方的預警信號和報警，迅速加入到應急備戰與戰斗中，收集危機信息、提供可調度資源。在決定向公眾預警信號后，除了媒體與通訊部門之外，各部門除了自身的常規職能外，還必須承擔提供預警資源、執行預警任務的工作。

2．1．3危險源企業

危險源企業是危險源的生產者或消耗者，是風險、危機、事故甚至是災難的發源地，同時也是它們的直接受害者。在城市重大危險源應急網絡中，企業作為危險源的擁有者，其主要任務是危險源的監測、控制、上報以及報警等。

2．1．4其他企業、單位和組織

其他企業、單位和組織也是城市的一個重要組成部分，也應該在城市重大危險源應急網絡中起到重要的作用。面對危機事件，其他企業、單位和組織可以幫助收集情報，發現危機存在的前兆，傳遞潛在危機的信息，引起有關部門注意，防范危機的爆發。同時還可以提供相應的應急資源，以更好地實現應急救援。

2．1．5城市應急指揮中心

城市應急指揮中心是城市應急管理的臨時組織，它由政府直接領導，在應急作戰中取代城市應急管理中心的地位，負責協調應急管理主體問的關系，發揮統一指揮、協調行動的作用。在城市重大危險源應急網絡中，城市應急指揮中心負責最終的預警決策與啟動。

面對剛剛開始或即將到來的危機，城市應急指揮中心的決策者們必須迅速對事態的嚴重性和發展進行分析，作出是否向公眾發出警報、向哪些公眾發出警報、借助什么預警方式、什么樣的預警信息、哪些資源可以利用的決策。

2．1．6城市應急管理中心

城市應急管理中心是城市管理的常設機構，是城市危機管理的權威部門，作為城市危機管理和應急管理的統籌規劃者，在應急管理中負責城市危機預警、制定工作計劃、舉行應急訓練等。在城市重大危險源應急網絡中，城市應急管理中心的職責主要包括：制定預警方案、編制應急預案和預警。

2．1．7城市應急管理研究中心

城市應急管理研究中心作為城市危機管理的研究機構，旨在為城市各部門提供指導和幫助。在城市重大危險源應急預警網絡中，城市應急管理研究中心的任務是針對城市重大危險源和危機向求助方提供專家級的幫助和支持。一方面指導危險源的監控、評估，為應急預警提供決策支持；

另一方面利用信息技術，研究、設計與開發現代化的監控、評估和預警系統，從而提升城市的應急預警能力。

2．2城市重大危險源免疫機制

城市重大危險源應急網絡與人體免疫網絡都具有分布式、協同性、動態性等特征，可以從生物免疫機制中得到借鑒，形成如圖4所示的城市重大危險源應急管理的免疫機制。

2．2．1重大危險源辨識機制

政府主管部門和權威機構在物質毒性、燃燒、爆炸特性和事故易發性等危險性基礎上，規定出要重點監控的危險物質或高能量設施及其臨界量標準。即首先應明確事故預防要防什么、安全管理管什么、應急救援的對象是什么。只有在相關標準的指導下，才能更好地進行危險源的辨識。危險源辨識的方法很多，各種方法從切入點和分析過程上，都有其各自的適用范圍或局限性，在辨識危險源的過程中，使用一種方法不足以全面地識別其所存在的危險源，必須綜合地運用兩種或兩種以上的方法。目前常用的危險源辨識方法包括：詢問交談、問卷調查、現場觀察、查閱有關記錄、獲取外部信息、工作任務分析、材料性質和生產條件分析、系統安全分析和風險評價法等。從某種程度上說，scl(檢查表)、hazop(危險可操作性研究)、eta(事件樹)、m(事故樹)是比較規范的危險源辨識的方法。

2．2．2重大危險源監測和預警機制

監測和預警機制是城市重大危險源免疫機制的重要組成部分。對于城市系統內部的重大危險源，必須進行實時地監測。當危險發生時，必須及時地預警。首先，建立一套完整的安全評價指標體系，從城市重大危險源應急管理網絡的各個環節完善對危險源的監測和預警體系。其次，建立和完善城市重大危險源應急管理的知識庫，將應急預案、應急后的經驗和教訓存到知識庫，方便以后更好地進行危險源識別、監測和預警。

2．2．3免疫耐受機制

免疫耐受是指機體免疫系統接受某種抗原作用后產生的特異性免疫無應答狀態，是免疫應答的一種特殊類型。對某種抗原產生耐受的個體再次接受同一抗原刺激后，不能產生用常規方法可檢測到的特異性體液免疫或細胞免疫應答，但對其他抗原仍具有正常的免疫應答能力。正常免疫耐受機制的建立對維持機體自身穩定和進行免疫調節具有重要意義。城市重大危險源應急管理網絡在對可能的危險源進行免疫識別后，當結果被認為是“自己”的時候，就會實行免疫耐受，對所識別的對象不采取任何措施。這種免疫耐受行為，使得城市應急免疫系統在對系統發生的可疑對象進行識別后，作出比較合適的行為，不會對城市系統存在的非危險對象作出過多的反應，這樣可以節省城市系統中的很多資源，可以提高城市系統運行的效率。

2．2．4免疫記憶機制

當城市系統初次遇到一種危險對象時，系統需要一定的時間進行學習和調整以更好地識別危險對象，并在識別結束后以最優解決方案的形式保留對該危險對象的記憶信息。而當城市系統再次遇到相同或者結構相似的對象時，在聯想記憶的作用下，其應答速度大大提高。免疫記憶對應于再次免疫應答和交叉免疫應答，而城市重大危險源應急網絡的交叉免疫應答是城市系統對結構相似的危險對象所產生的免疫應答。免疫記憶屬于聯想式記憶，可以加快城市系統的學習進程并提高學習質量。免疫記憶是提高城市重大危險源網絡運行效率的一種非常有效的手段。

2．3城市重大危險源免疫模型

運用城市重大危險源應急管理的免疫機制，并將多智能主體理論引用到城市重大危險源應急網絡中，可以建立城市重大危險源免疫模型。在模型中，不同形式的主體都是面向危機，圍繞可用的信息和資源進行協同性活動，不同主體的功能和處理能力是不同的，主要分為以下主體結構(見圖5)：

1)監測主體。該主體是時刻保持警惕的，并與環境交互作用，具有特殊的目的。當監測環境狀況變化時，如出現危險、錯誤、異常等狀況，監測主體會及時作出反應。對應人體免疫系統中具有監測作用的抗原提呈細胞(ayc)，而在城市系統中，監測主體對應的是危險源企業等城市應急管理主體，也包括各種先進的監測系統，如gis，gps等。

2)行動主體。根據自己的任務，包括在制定決策或者執行特殊任務中，對應b和t淋巴細胞這些人體免疫系統中最重要的效應細胞。城市系統中的行動主體就是當危險和災難發生時，采取指揮決策行動的各方面組織，其中最主要的就是政府機構和公共應急組織，包括城市應急管理中心、城市應急指揮中心等城市應急管理主體。

3)通信主體。作為信息載體或者交涉者，用于保持其他主體之間的聯絡。它們對應自然免疫系統中t細胞分泌的淋巴因子，也就是起第二信號作用的因子。城市系統中的通信主體的功能，主要由城市重大危險源應急網絡模型中的通訊部門完成，通訊部門中尤其關鍵的就是信息資源共享平臺和信息處理平臺。

4)輔助主體。可以被監測主體或者行動主體通過通信主體激活，一旦被激活，它們會報告情況。對應免疫系統中的t輔助細胞，它輔助b細胞完成清除抗原的任務。城市中的每個組織、機構都可能成為輔助主體，當災難發生需要他們幫助的時候，他們就應該能夠協助政府和相關組織應對和處理問題。像社會志愿者組織，非危險源企業的其他企業組織和單位都可能起到輔助主體的作用。

5)殺傷主體。該主體能夠迅速采取行動、處理危機。它們可以通過通信主體被多個主體激活，從而防止實際危機。對應免疫系統中的t殺傷細胞，被激活后，可迅速采取行動、處理危機，并進行救援。城市系統中的殺傷主體就是直接面對危險和災難并進行處理的人和物及其組合，尤其是指消防、醫院等城市應急管理主體。

6)抑制主體。可以被行動主體通過通信主體激活，但是通常將抑制其他任何主體可能進一步采取的行動。對應人體免疫系統中的t抑制細胞，抑制功能性細胞的活動。在城市系統中，其抑制主體發揮的作用主要在于協調和抑制危險的進一步惡化及擴散，維持城市系統的穩定。像公安部門在出現危險時維護社會治安和穩定，交通部門協調道路交通，都避免了城市危機的進一步擴散，起到了抑制主體的作用。

在城市應急管理體系中，各個城市應急管理主體能夠充分整合城市系統中的各種信息，最大程度地共享應急管理資源，在整體上實現信息協同、資源協同和流程協同，提高整座城市應對危機的免疫功能

3結論

由于任何一座城市都是一個復雜的動態系統，因此，它對系統的城市應急管理工作提出了更高的要求，而且伴隨著城市的快速發展，城市重大危險源應急管理工作已經變得越來越重要。筆者利用生物免疫系統網絡及生物免疫概念與機制，引入城市重大危險源管理進行研討，可以得到以下幾點結論：

1)基于生物免疫系統的各種優良特性，在生物免疫系統理論的基礎上，對城市重大危險源免疫機制開展研究，旨在研究構建一個智能化城市應急管理免疫模型。

2)重點研究城市重大危險源應急網絡模型，系統分析城市重大危險源應急免疫機制，研究并構建了城市重大危險源免疫模型。

3)研究表明：基于城市重大危險源免疫模型的城市應急管理機制，可以更好地管理城市重大危險源，最大限度地降低城市的危險度，更好地保障城市的安全與穩定，促進城市健康、可持續發展。