★闫印强，赵子刚，杨利达长扬科技（北京）股份有限公司

关键词：城市安全风险评估；城市安全风险评估指标模型；运营能力；风险矩阵法；城市生命线

城市数字化、智能化的推进，为城市安全带来重大挑战，国内外工业生产、环境、公共与自然灾害中的安全风险事故层出不穷。近年来发生的“6.13”湖北十堰市燃气泄漏爆炸事故、“3.3”大唐集团电力生产人身伤亡事故、“12.31”上海踩踏事故和多伦多公交系统遭勒索软件袭击事件等一系列重特大事故表明，城市安全风险的评估和管控能力跟不上城市发展的速度，尤其是基于城市运营能力的安全风险评估和管控能力的薄弱更为突出。

目前国内外很多城市已开展对安全风险评估体系的研究工作，而基于运营能力和涉及生命线安全风险评估指标模型的建设还处于初级阶段。本文重点介绍通过构建基于运营能力的城市安全风险评估指标模型，来实现提升城市安全风险的评估和管控能力。

1　现状分析

当前国内城市开展安全风险评估指标模型的建设现状如下：

深圳市在2012年率先启动城市公共安全风险评估，其从自然灾害、事故灾难、公共卫生、社会安全四个领域制定统一的风险评估指标模型和风险分析分级，并于2016年再次启动城市公共安全评估工作，从安全生产、防灾减灾、城乡安全、应急救援、疫情防控和综合支撑六个领域着手，细分为工贸企业安全、危险化学品安全、电气火灾安全、交通运输安全、生命线安全、社区安全、应急指挥和应急物资保障等20个安全评估方向，来打造风险评估指标模型^[1]。

广州市从2015年开始开展城市安全风险评估，其对广州市行政区域工业风险单元、城市人员密集场所单元、城市公共设施单元等3类风险单元和34种风险源进行定量与定性相结合的风险评估^[1]。

宁波市从2015年开始开展城市安全风险评估，其采用矩阵风险分析方法，评估出12大类36小类主要风险源。2017年，宁波市北仑区进一步开展城市风险评估工作，其采用国际风险控制协会IURAP城市风险评估方法，以北仑区现有街道为网格划分11个研究单元，然后对各单元内的风险源从危害、暴露、脆弱性3个角度，结合技术因素、经济因素等13个维度评估风险值，共辨识危害709个^[1]。

总体上来说，安全风险评估指标模型的研究已开展，但基于运营能力的安全风险评估指标模型的建设还是不全面和不到位的，尤其是城市生命线安全风险评估指标模型。

2　城市安全风险评估指标模型设计

2.1　安全风险评估指标的评估范围

基于运营能力的城市安全风险评估体系是以城市本质安全、安全经济、安全指数及安全运营为理念，通过安全风险评估指数把安全与城市数字经济结合，为数字政府、数字经济、业务安全运行提供一体化安全运营保障。城市安全风险评估指标模型评估的主要范围涉及城市的数字安全、基础设施、生命线、工业生产、环境、自然灾害、应急处置及公共安全八大领域，其中数字安全及城市生命线的安全评估是重点，其评估范围涉及供电、燃气、热力、供水、排水、输油管线、桥梁、管廊等行业。

2.2　城市安全风险评估指标的设计

城市安全风险评估指标模型主要从城市安全运营的角度来考量，它依据行业、领域的特点和其在城市中起到的安全重要程度、作用来设计。其评估的安全指标主要是以下领域：数字安全、基础设施、生命线、工业生产、环境、自然灾害、应急处置及公共安全，并根据行业特点和其运营产生的相关历史数据来分析设计各领域下不同行业的安全风险评估指标，其评估指标可分为一级和二级指标项。

各领域的安全风险评估指标项如下：

2.2.1　数字安全

一级指标项有风险资产、威胁、危机漏洞、安全告警、安全事件、等保合规、关键信息基础设施安全、工业控制网安全、物联网安全及安全运营^[2~6]。

各一级指标对应的二级指标项有：

（1）风险资产

二级指标有保密性、脆弱性、重要性、完整性、合规性；

（2）威胁

二级指标有软硬件故障、物理环境影响性、操作失误、恶意代码、越权或滥用、网络攻击、物理攻击、泄密、篡改和抵赖；

（3）危机漏洞

二级指标有种类和等级；

（4）安全告警

二级指标有级别和类型；

（5）安全事件

二级指标有类型和数量；

（6）等保合规

二级指标有安全物理环境、安全通信网络、安全区域边界、安全计算环境、安全管理中心、安全管理制度、安全管理机构、安全管理人员、安全建设管理和安全运维管理；

（7）关键信息基础设施安全二级指标有范围和安全措施；

（8）工业控制网安全

二级指标有安全分区、网络专用、边界安全防护、综合防护、流量、攻击事件、威胁和安全评测；

（9）物联网安全

二级指标有可感知性、可传递性和可应用性；

（10）安全运营

二级指标有平台资产覆盖情况、平台登录使用情况、危急/高危事件比例、危急/高危事件处置率和危急/高事危件处置超时率。

2.2.2　生命线安全

一级指标项有燃气、桥梁、供水、排水、热力、供电、综合管廊和输油管线^[9~10]。

各一级指标对应的二级指标项有：

（1）燃气

二级指标有事故伤亡、自身特征、环境因素、安全现场管理、泄漏危害、人的因素和事故影响；

（2）桥梁

二级指标有安全风险事故、桥面系安全、上部结构安全、下部结构安全、其他结构安全、施工安全风险评估；

（3）供水

二级指标有水源地水质类别、枯水量保证率、工程供水能力、供水水质合格率、市政管网漏损率和供水普及率；

（4）排水

二级指标有污水集中处理率、污水管网污水浓度率、污水排放达标率、污泥无害化处置率和再生水利用率；

（5）热力

二级指标有事故、热网管道敷设安全、管道材料及连接安全、热网附件与设施安全、换热站安全、防腐保温安全、供热备用能力和热网安全运行能力；

（6）供电

二级指标有安全管理指标和供电质量/设备资产管理指标；

（7）综合管廊

二级指标有事故伤亡、廊体安全、管线安全、环境因素安全和人为因素安全；

（8）输油管线

二级指标有泄漏危害、占压、安全距离不足和交叉/穿跨越。

2.2.3　基础设施安全

一级指标项有交通运输、电力、建筑施工、电梯（扶梯）和燃气^[11~13]。

各一级指标对应的二级指标项有：

（1）交通运输

二级指标有事故率分类、绝对评价指标、相对评价指标和新评价指标；

（2）电力

二级指标有电力事故等级、一级作业安全风险指标、二级作业安全风险指标、三级作业安全风险指标和四级作业安全风险指标；

（3）建筑施工

二级指标有事故伤亡、脚手架安全、基坑支护、模板工程、三宝/四口安全防护、施工用电安全、物料提升机（龙门架、井字架）安全、外用电梯（人货两用电梯）安全和塔吊安全；

（4）电梯（扶梯）

二级指标有事故伤亡、事故原因分类、基础安全、电梯附近区域、进出口、轿厢内（LCU内）和工作区域；

（5）燃气

二级指标有事故伤亡、自身特征、环境因素、安全现场管理、泄漏危害、人的因素和事故影响。

2.2.4　工业生产安全

一级指标项有工贸企业、危化品企业和加油站^[14]。

各一级指标对应的二级指标项有：

（1）工贸企业

二级指标有工伤率、较大危险因素辨识管控项、事故隐患排查治理项、安全生产标准化项和生产安全责任事故项；

（2）危化品企业

二级指标有事故分类、事故分级、事故统计、工艺安全风险分级、设备设施安全风险分级、库区安全风险分级、储罐区安全风险分级、建筑物安全风险分级、安全管理风险分级和维修作业安全风险分级；

（2）加油站

二级指标有安全控制指标和安全工作指标。

2.2.5　环境安全

一级指标项有环保、施工、能源消耗、防火防爆、水电资源浪费和可再生能源^[15]。

各一级指标对应的二级指标项有：

（1）环保

二级指标有事故统计、空气质量级别、城市森林覆盖、汽车尾气、固体废弃物、危险废弃物、污水排放和粉尘排放；

（2）施工

二级指标有事故伤亡、场界噪声、文明工地和扬尘；

（3）能源消耗

二级指标有节能降耗；

（4）防火防爆

二级指标有事故统计、油类/雷管/炸药潜在火灾的发生；

（5）水电资源浪费

二级指标有有效控制水/电资源浪费；

（6）可再生能源

二级指标有可持续能源和水分胁迫率。

2.2.6　自然灾害安全

一级指标项有防台防汛、防震减灾、森林防火和地面坍塌^[16]。

各一级指标对应的二级指标项有：

（1）防台防汛

二级指标有事故统计、应急响应级别、预防准备、应急准备、紧急应变和其他；

（2）防震减灾

二级指标有事故统计、危险性概率、危险性确定率、烈度值和灾害评价程度；

（3）森林防火

二级指标有事故统计、火源安全管理、安全防范措施和应急处置；

（4）地面坍塌

二级指标有事故统计、稳定性、土方工程安全系数、外脚手架工程（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

一级指标项有消防和公共场所^[17~18]。

各一级指标对应的二级指标项有：

（1）消防

二级指标有消防安全风险等级划分、建筑消防火灾危险等级、事故伤亡、公共消防安全保障指标、社会火灾防范水平指标、灭火应急救援能力指标、公众消防安全素质指标和电气火灾；

（2）公共场所

二级指标有事故绝对指标（事故元素）和事故相对指标。

2.2.8　应急处置

一级指标项有风险治理、应急管理、危机治理和综合保障。

各一级指标对应的二级指标项有：

（1）风险治理

二级指标有风险评估和风险防控；

（2）应急管理

二级指标有应急准备、监测预警、响应处置和恢复重建；

（3）危机治理

二级指标有调查追责和学习改进；

（4）综合保障

二级指标有监督管理、科技支撑、安全文化和社会参与。

2.3　安全风险评估指标模型的评估流程

2.3.1　评估方法

领域和其下各行业的安全风险等级的评估采用综合模糊评价方法。模糊综合评价是对给定对象综合考虑多种模糊因素进行评判的方法。模糊综合评价涉及3个要素：因素集、评语集和单因素评价，在单因素评价的基础上，再进行多因素的模糊综合评价。

具体来说，根据某行业近几年发生的安全风险事故，综合考虑发生数量、频率和重要程度，来选取本行业主要的安全风险事故指标的评估项，以此作为评价因素集（安全风险评估指标模型的指标集）；然后采用风险矩阵法根据行业近几年发生的安全风险事故的历史统计数据，结合行业特点，对本行业的各评估指标进行可能性和后果严重性风险评分，从而确定对选取的评估因素的权重（权重之和为1），并把选取的评价因素的风险等级（即重大风险、较大风险、一般风险、低风险）作为评价准则，来对发生的安全风险事故作出相应的评价的条数汇集成评语集；最后采用加权平均算子进行矩阵模糊乘法M（•,⊕）的计算，得出本行业安全风险评价指标的最终加权平均值，作为本行业的总体安全风险等级^[7]。

领域的总体安全风险等级的评估，是对本领域下的所有行业的总体安全风险等级采用加权平均算法得出的。同理，对各领域的总体安全风险等级进行加权平均计算后就得出城市整体的安全风险等级。

总体安全风险等级的计算方法如下：

城市安全风险等级=加权平均{各领域的总体安全风险等级=加权平均[各行业的总体安全风险等级=矩阵模糊乘法（本行业的评价因素集，权重，评语集）]}。

其中风险等级的评价采用风险矩阵法，风险矩阵法分析内容包括风险发生的可能性和后果严重性两方面^[8]。

（1）可能性分析

根据灾害事故的统计能够计算出一年内事件发生的概率（频率），然后根据表1中的“一年内事件发生概率”评分标准，对发生的可能性进行评分。如无法计算出发生频率，则可根据本市和国内外灾害事故情况的定性描述，参考表中的“今后情况”或“历史情况”进行可能性评分。特殊情况下，当相关资料严重不足时，可根据“可能性描述”的主观判断，进行可能性评分，并可从事前和事后控制能力两方面对风险发生可能性评分进行修正^[3]。

表1 可能性分析表

（2）后果严重性分析

根据灾害事故的统计或典型案例，估计风险可能造成的人员伤亡、经济损失、需要的应急能力和产生的社会影响（环境危害）情况，根据表2中的评分，选择最大分值，作为风险发生后果严重性评分值，并可从事前和事后控制能力两方面对风险发生后果严重性评分进行修正^[3]。

表2 后果严重性分析表

2.3.2评估流程

首先根据城市安全涉及的数字安全、基础设施、生命线、工业生产、环境、自然灾害、应急处置及公共安全八大领域内不同行业的特点，通过调研和分析基于运营产生的历史相关数据来设计各领域内不同行业的安全风险评估的一级和二级指标项，从而得出行业的安全风险评估指标模型。

然后选取本行业所有二级指标作为评估因素集，再根据本行业特点和本区域生产安全事故历史统计数据，采用风险矩阵法对本行业的各评估指标进行可能性和后果严重性风险评分，从而确定对选取的评估因素的权重（权重之和为1），并把选取评估因素的风险等级作为评价准则，即重大风险、较大风险、一般风险、低风险的条数作为评语集。最后，利用矩阵模糊乘法采用加权平均算子进行M（·,⊕）计算，从而得出本行业的总体安全风险等级。同时选取与最大的评估指标相对应的评价集作为评价结果。

按上面的操作依次对同一领域下的所有行业进行总体安全风险等级的评估（如图1所示），最后采用加权平均算法，来确定该领域的总体安全风险等级。

按上面的操作依次对其它领域进行总体安全风险等级的评估，最后对所有领域的安全风险等级进行加权平均计算后得出城市整体的安全风险等级。

图1 安全风险等级指标评估流程

3　城市安全风险评估指标模型的应用研究

下面结合一个例子来研究基于运营能力的城市安全风险评估指标模型的具体应用，并通过以下的主要步骤重点地研究指标模型和风险矩阵的具体分析方法。

3.1　确定安全风险评估的具体评估行业

对城市安全运营能力影响最大的领域是：电力、燃气、输油管线、桥梁、管廊、供水等系统，它们被形象地比喻为“城市生命线”，它们是城市的“血脉”与“神经”，因此选取城市生命线作为评估的领域。同时，本文依据在国内一座中等城市和生命线相关安全风险事故的平均统计数据：桥梁2800余座、燃气管线10,000多公里、供水5700多公里、地铁100多公里、电梯80,000余部、施工工地2000余处，每年安全风险事故300多起、经济损失超1亿元，选取桥梁作为安全评估的行业。

3.2　确定安全风险评估的具体评估指标

针对桥梁，其二级指标项有安全风险事故、桥面系安全、上部结构安全、下部结构安全、其他结构安全、施工安全风险评估和风险等级。根据调研数据来源可获得的难易度、是否公开性、保密的重要程度和数据的全面性等维度，进行综合分析后决定以安全风险事故为例来作为具体的评估指标。

3.3　评估指标数据的调研与获取

选择某市作为数据调研的对象，通过国家统计局、某市统计局、中国经济社会大数据研究平台、某市住建局、某市应急管理局、高德地图和中国招商网等渠道，获取了某市从2016到2020年桥梁的安全风险事故指标的评估项（事故数量、死亡人数、受伤人数、经济损失）的数据，其中桥梁共有2867座，总长度达17.4km，具体统计如表3所示。

表3 某市2016到2020年的桥梁安全风险事故指标的统计数据

3.4　指标的安全风险等级的评估

采用风险矩阵法来评估某市桥梁的安全风险事故指标的风险等级，风险矩阵法从风险发生的可能性和后果严重性两方面来进行评分分析。

（1）可能性分析

根据表1可能性分析表和上面调研的数据可得出安全风险事故指标的可能性风险评分如表4所示。

表4 某市2016到2020年的桥梁安全风险事故指标的可能性风险评分

由表4可看到评分项出现了分值不统一的情况，有3和4二种，经过事前和事后控制能力两方面的修正，最终评分为3。

（2）后果严重性分析

根据表2后果严重性分析表和上面调研的数据可得出安全风险事故指标的后果严重性风险评分如表5所示。

表5 某市2016到2020年的桥梁安全风险事故指标的后果严重性风险评分

由表5可看到评分项出现了分值不统一的情况，有2和3二种，经过事前和事后控制能力两方面的修正，最终评分为3。

（3）风险等级评定

依据安全风险事故指标的可能性和后果严重性评分，按照风险矩阵法，根据表6风险分级标准表中的风险分级标准，最后确定某市最近几年桥梁的安全风险事故指标的风险等级为：一般风险。

表6 风险分级标准表

3.5　行业的安全风险等级的评估

桥梁的整体安全风险等级总体上是采用综合模糊评价方法来评估的，就是按照上面安全风险事故指标的风险等级的评估方法，依次对其它指标（桥面系安全、上部结构安全、下部结构安全、其他结构安全、施工安全风险评估）的安全风险等级进行评估，以确定各指标的安全风险等级，然后对桥梁的所有评估指标依据其行业特点和安全风险事故历史统计数据，来确定对应的权重（权重之和为1）。这里经过调研和综合分析后得出指标的权重值如表7所示。

表7 某市桥梁的安全风险评估指标的权重列表

然后对所有指标的安全风险等级值采用加权平均算子进行矩阵模糊乘法M（•,⊕）的计算，最终确定桥梁的整体安全风险等级。

3.6　领域的安全风险等级的评估

依照上面计算桥梁的安全风险等级的步骤，依次计算生命线领域下其它各行业（燃气、供水、供电等）的安全风险等级，最后根据各行业在生命线领域中所处的安全风险事故后果的影响程度、覆盖面大小、影响范围、分布特点及经济损失程度等，来定性地计算各行业的权重，最后采用加权平均算子进行矩阵模糊乘法M（•,⊕）的计算，最终确定生命线领域安全风险等级。

3.7　城市的安全风险等级的评估

依照以上计算生命线领域的安全风险等级的步骤，依次计算其它各领域（数字安全、基础设施安全、工业生产安全、环境安全、自然灾害安全、公共安全、应急处置）的安全风险等级，最后对所有领域的安全风险等级进行加权平均计算后得出城市整体的安全风险等级。

4 结束语

城市安全风险评估指标模型是城市安全风险评估体系的重要环节，其建设的重要内容是领域、行业、评估指标和安全风险等级的选取和评估，其是否能准确地反映出基于运营能力的城市安全状况是指标模型建设的关键。本文对模型构建、评估范围、评估方法和评估流程进行了详细阐述，从而构建出一个比较准确全面的安全风险指标模型，为城市安全风险的评估和管控提供了重要依据[1~2]，进而为数字政府、数字经济、业务安全运行提供了一体化安全运营保障，为韧性城市管理提供了决策支撑。

作者简介

闫印强（1969-），男，河北无极人，硕士，现任长扬科技（北京）股份有限公司大数据产品线研发VP，主要从事工业互联网安全、人工智能、视觉及一体化生产安全管控方面的研究。

赵子刚（1973），男，内蒙古人，学士，现任长扬科技（北京）股份有限公司大数据解决方案架构师，主要从事网络/信息安全方面的研究。

杨利达（1983-），男，河北秦皇岛人，学士，现任长扬科技（北京）股份有限公司大数据产品部创新发展部总监，主要从事工业互联网安全、人工智能视频分析方面的研究。

参考文献：

[1] 吴晓根, 冯凌杰, 叶方琪, 等. 城市安全风险评估实践[J]. 科技创新与应用, 2019 (21) : 50 + 53.

[2] 施组设计施工方案大全(昵称). 工控系统网络信息安全技术监督检查表(总体检查) [N]. 百度文库, 2019 (7).

[3] GB/T 30279-2013, 信息安全技术 安全漏洞等级划分指南[S].

[4] 鱿鱼17119(昵称). 阿里云漏洞定级标准[N]. 百度文库, 2017 (5).

[5] 亲亲我宝贝吧(昵称). 信息项目安全常见漏洞类型汇总[N]. 百度文库, 2020 (7).

[6] 军庭382(昵称). 信息安全的信息资产威胁与脆弱性分类[N]. 百度文库, 2020 (5).

[7] 王国栋, 颜爱华, 侯蕊芳, 等. 城市安全风险评估方法体系研究及实践[J]. 中国安全生产科学技术, 2019, 15 (7) : 46 - 50.

[8] Pzhlzb(昵称). 城市安全风险评估导则[N]. 百度文库, 2020 (5).

[9] 余雪娟. 公路桥梁工程施工安全风险评估研究[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2014, 10 (6) : 340 - 346.

[10] 吕慧, 张慧, 朱伟, 等. 基于点-线-面的城市燃气行业安全风险评估分级标准研究(Ⅱ)—风险评估分级模型[J]. 标准科学, 2018 (5): 157 - 162.

[11] GB/T 24803.1-2009, 电梯安全要求 第1部分: 电梯基本安全要求[S].

[12] zhangmzen(昵称). 电力作业安全风险等级划分标准[N]. 百度文库, 2011 (9).

[13] 一好提(昵称). 交通安全评价指标[N]. 百度文库, 2021 (8).

[14] 《危险化学品事故统计指标体系研究》项目组. 危险化学品事故统计指标体系研究(摘登)[J]. 化工标准. 计量. 质量, 2004 (5) : 31 - 35 + 64.

[15] 区统计局. 环境保护年度数据统计[N]. 某某市生态环境局开福分局, 2019 (2).

[16] 小仙女爱吃书(昵称). 防台防汛事故专项应急预案[N]. 百度文库, 2021 (6).

[17] 辞海无涯(昵称). 消防安全风险等级划分[N]. 百度文库, 2020 (11).

[18] 牛跃光, 李前林. 江苏省小康社会消防安全指标体系编制研究[J]. 武警学院学报, 2009, 25 (2) : 57 - 60.

摘自《自动化博览》2024年1月刊