基于消防一體化的滅火救援知識庫的研究與設(shè)計

王凱林

(華北計算技術(shù)研究所，北京 100083)

基于消防一體化的滅火救援知識庫的研究與設(shè)計

王凱林

(華北計算技術(shù)研究所，北京 100083)

隨著社會的不斷進(jìn)步和發(fā)展，滅火救援事業(yè)面臨更大的挑戰(zhàn)；根據(jù)消防一體化建設(shè)項目的需求，每個業(yè)務(wù)系統(tǒng)交互愈加繁復(fù)，產(chǎn)生的問題愈加復(fù)雜，由此提出一個可以解決雙方面問題的知識庫。分析此知識庫在整個消防一體化項目中的位置，并對系統(tǒng)中海量數(shù)據(jù)查詢的優(yōu)化做出研究。

消防一體化；滅火救援；知識庫；查詢優(yōu)化

0 前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，滅火救援任務(wù)工作量日益繁重，任務(wù)種類日益復(fù)雜，且危險化學(xué)品所引起的事故頻繁發(fā)生，其種類已達(dá)8萬種以上，極少有人能夠熟記每一種危險化學(xué)品的特性與處置要點，一旦處置不當(dāng)，就會造成嚴(yán)重的后果。另外，隨著城市建設(shè)速度的加快，各種超高層、超大型建筑發(fā)生火災(zāi)或非常規(guī)突發(fā)事件的數(shù)量上升，撲救和處置難度越來越大。由于以往信息交流和共享存在桎梏，使得大多基層和中級指揮員缺乏應(yīng)對復(fù)雜火災(zāi)事件的實戰(zhàn)經(jīng)驗，在第一出動力量到達(dá)災(zāi)害現(xiàn)場后，通常采取保護(hù)性的戰(zhàn)術(shù)措施，貽誤了戰(zhàn)機(jī)，失去控制和消滅災(zāi)害事故的最佳時機(jī)[1-4]。

如果能夠建立一個開放的知識庫，讓有相關(guān)經(jīng)驗的人員將其經(jīng)驗、心得寫入其中，使其不斷進(jìn)行豐富，當(dāng)此類事件再次發(fā)生時，無此類經(jīng)驗的人員可以在此知識庫中及時查找到相關(guān)資料，以保障滅火救援行動順利進(jìn)行。而對于知識庫中尚欠缺的信息，可以通過知識庫的發(fā)布系統(tǒng),得到全國滅火救援專家的解答和完善，即可又好又快地輔助滅火救援任務(wù)。

消防一體化建設(shè)項目按照“深化應(yīng)用、資源整合、信息共享”的原則以建立統(tǒng)一的工作平臺、統(tǒng)一的身份認(rèn)證和統(tǒng)一的權(quán)限管理[5]。從結(jié)構(gòu)上，消防信息化建設(shè)項目軟件架構(gòu)分為三層：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺、公共服務(wù)平臺及業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)。這些分布式的系統(tǒng)數(shù)量眾多，功能獨立，卻又相互依賴。在消防業(yè)務(wù)中，一個業(yè)務(wù)流程一般會涉及到多個系統(tǒng)，因此，需要這些系統(tǒng)能夠協(xié)同工作。工作過程中產(chǎn)生的大量的工作經(jīng)驗和業(yè)務(wù)信息都是知識庫寶貴的資源，將這些信息整合到知識庫中可以有效的指導(dǎo)各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，提高工作效率。

1 系統(tǒng)構(gòu)建

滅火救援知識庫的目標(biāo)是更好的解決實際工作中的問題，并且提高其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的工作效率，依據(jù)消防一體化的要求，其功能框架圖如圖1所示。

圖1 滅火救援知識庫整體架構(gòu)

1.1 滅火救援知識庫應(yīng)用平臺

滅火救援知識應(yīng)用平臺是直接和用戶交互的前端界面，主要作用就是加強(qiáng)滅火救援工作實際參與者的交流，共分為五個模塊：

（1）用戶管理：用于添加和刪除用戶，管理用戶權(quán)限，不同權(quán)限的用戶對應(yīng)不同的功能。

（2）系統(tǒng)管理：包括信息同步周期的設(shè)置，日志管理，版本號管理等涉及系統(tǒng)的功能。

（3）博客模塊：用戶可以將自己在工作中的心得體會以博客的形式上傳到知識庫，開放瀏覽，上傳模式可以是文檔直接上傳，也可以在線編輯，博客開放評論，可以使更多的人參與討論。

（4）查詢模塊：用戶可以得到包含輸入關(guān)鍵字所有內(nèi)容，排序按照每條知識點擊量降序排列，對于查詢結(jié)果可以做時間段、使用范圍等方面的限制，得到最符合用戶需求的結(jié)果。

（5）問答模塊：用戶在查詢模塊無法得到自己想要的答案的情況下，可以在問答區(qū)提問，將有他人給出答案，并且對于給出的答案進(jìn)行投票，或者是由提問者根據(jù)自己的實踐選擇最佳答案。

1.2 滅火救援知識庫管理平臺

知識管理平臺是整個滅火救援知識庫的核心。主要職能是數(shù)據(jù)處理：

（1）與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的交互?；谙酪惑w化的項目需求，滅火救援知識庫和其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)比如滅火預(yù)案系統(tǒng)、信息直報系統(tǒng)、業(yè)務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)、運維業(yè)務(wù)系統(tǒng)等之間有著緊密的聯(lián)系，就運維問題舉例說明：運維系統(tǒng)中有大量的其他的業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行過程中遇到的問題及對應(yīng)的解決方案，知識庫接收這些記錄，經(jīng)過一定處理存儲在數(shù)據(jù)庫中；而再遇到相應(yīng)問題時，可以直接從知識庫中獲取解決方案，不用再去尋求運維人員的幫助。

（2）文本數(shù)據(jù)處理。知識庫系統(tǒng)需要采集各個系統(tǒng)產(chǎn)生的業(yè)務(wù)信息，也需要分析用戶自己向系統(tǒng)中輸入的知識，這些信息大多數(shù)都是以文本形式進(jìn)入知識管理平臺的，但是這種非結(jié)構(gòu)化得數(shù)據(jù)是無法直接存儲使用的，所以知識管理平臺需要對于文本數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要工作是文本分詞、文本聚類分析和文本關(guān)鍵字、摘要的提取，將其結(jié)構(gòu)化存儲到數(shù)據(jù)庫中。

（3）智能查詢。對于用戶提出的查詢請求，知識管理平臺負(fù)責(zé)將其“正確化”，根據(jù)已知的搜索結(jié)果，優(yōu)化用戶的表達(dá)得到最合適的結(jié)果，比如用戶輸入了一串漢語拼音作為關(guān)鍵字搜索，知識管理平臺可以將其轉(zhuǎn)化為文字，然后再去數(shù)據(jù)庫中得到對應(yīng)的結(jié)果。

2 知識庫數(shù)據(jù)查詢優(yōu)化

知識庫系統(tǒng)中用戶使用最頻繁的就是查詢操作，而隨著知識庫中的數(shù)據(jù)量不斷增加，查詢操作的難度也不斷增加，所以盡可能提高查詢操作的效率成為了知識庫系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。提高數(shù)據(jù)庫查詢效率，一般從兩個方面入手，一種是優(yōu)化程序，改變程序邏輯；一種是從數(shù)據(jù)庫性能提高方面，優(yōu)化SQL語句的執(zhí)行效率[6]。

筆者從如何提高數(shù)據(jù)庫的查詢效率，優(yōu)化SQL語句執(zhí)行速度做出研究，結(jié)合自己在工作中的實際經(jīng)驗，從合理的創(chuàng)建和使用索引，提高SQL語句質(zhì)量和分頁查詢方面解決上述問題，事實表明是有一定的效果的。

2.1 合理的創(chuàng)建索引

使用索引可以有效加快數(shù)據(jù)庫查詢速度，這是業(yè)內(nèi)人的共識，但是大量的創(chuàng)建索引也會帶來相應(yīng)的維護(hù)的工作，所以要達(dá)到一個相對的平衡，就必須合理的創(chuàng)建索引。

依據(jù)實際經(jīng)驗索引的創(chuàng)建可以遵循以下原則：

（1）表的主鍵和外鍵必須建立索引；

（2）對于經(jīng)常被用于連接查詢的表建立索引；

（3）選擇性比較高的列創(chuàng)建索引；

（4）對于需要頻繁插入或者刪除數(shù)據(jù)的表盡量不建立索引。

2.2 提高SQL語句質(zhì)量盡量使用索引

（1）SQL語句中不對列進(jìn)行運算。任何對于列的運算都會導(dǎo)致全表搜索，導(dǎo)致索引的浪費例如：select * from person where age*12 < 60，select * from person where upper(name) < S；類似這樣的SQL語句都會導(dǎo)致全表搜索，而不會使用索引，應(yīng)該盡量避免。

（2）避免隱藏的類型轉(zhuǎn)換。在編寫SQL語句的時候，容易忽視某些列的本來屬性，在做條件查詢的同時，導(dǎo)致不必要的類型轉(zhuǎn)換，最后導(dǎo)致全表搜索，SQL語句無法使用索引查詢，比如在person表中age設(shè)置屬性為varchar，編寫SQL語句select * from person where age = 20；看似這句SQL沒有問題，實際上卻隱藏著對age列的類型轉(zhuǎn)換，即把varchar轉(zhuǎn)化為int型的過程，最后導(dǎo)致索引無法使用，原句改為select * from person where age = ‘20’就可以完美使用索引。

（3）盡量減少“in”“or”和“not in”的使用。含有“in”“or”的where語句經(jīng)常會導(dǎo)致索引失效，因此應(yīng)該將這些條件分開寫，在每個SQL語句中使用索引。

（4）盡量避免使用“null”“not null”。理論上講索引列中是不包含“null”值的，所以如果where條件句中包含“null”關(guān)鍵字，索引是無法被使用的。

（5）盡量避免使用“<>”。不等號的使用會導(dǎo)致索引失效，應(yīng)該盡量避免。最好根據(jù)實際情況將其改寫為其他形式。

（6）盡量避免兩個列之間的比較操作。兩個列的比較操作，可能導(dǎo)致索引不能被使用。

2.3 分頁查詢

在系統(tǒng)實現(xiàn)查詢功能時，采用分頁顯示的方式，可以大幅提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，即在用戶使用查詢功能時，系統(tǒng)不一次性顯示所有的查詢結(jié)果，采用每頁顯示n條數(shù)據(jù)的方式，這樣數(shù)據(jù)庫在做查詢操作的時候，一次查詢n條數(shù)據(jù)，可以大幅度提高工作效率。

3 結(jié)論

本文根據(jù)消防一體化的項目建設(shè)原則，為了提高整個滅火救援的工作效率，提出了滅火救援知識庫，并且給出了知識庫的基本構(gòu)架，以及每個框架構(gòu)件的主要職責(zé)；然后針對知識庫數(shù)據(jù)查詢優(yōu)化做出研究，提出了幾種優(yōu)化數(shù)據(jù)庫查詢性能的方法，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)查詢性能的提高。

[1] 鄭儒欣, 康青春. 基于BS模式滅火救援知識庫的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 消防管理研究, 2010(3): 265-268.

[2] 劉傳軍, 任鋼. 基于移動互聯(lián)網(wǎng)的山東消防移動指揮系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)[J]. 軟件, 2014, 35(11): 14-21.

[3] 段祥永. 滅火救援中數(shù)字化建設(shè)的應(yīng)用[J]. 軟件, 2013, 34(7): 37-38.

[4] 鞏思漢. 基于工作流的應(yīng)急預(yù)案管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].軟件, 2015, 36(11): 89-91.

[5] 鄭楊飛, 金輝, 張勇等. 消防一體化環(huán)境下的信息交換平臺關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 計算機(jī)應(yīng)用與工程, 2012, 48(7): 219-223.

[6] 鐘小權(quán), 葉猛. Oracle數(shù)據(jù)庫的SQL語句優(yōu)化[J]. 計算機(jī)與現(xiàn)代化, 2011, 187(3): 124-130.

Research and Design of the Knowledge Base of Fire Fighting and Rescue Based on the Integration of Fire Control

WANG Kai-lin
(North China Institute of computing technology, Beijing, 100083)

With the continuous development and progress of the society, the cause of the fire fighting and rescue are facing greater challenges; according to the fire integration requirements of the project, each business system interaction even more complicated, more complex problems, this paper presents a double can solve the problems of knowledge base. The position of this knowledge base in the whole fire control project is analyzed, and the optimization of massive data query in the system is studied.

Fire fighting integration; Fire fighting and rescue; Knowledge base; Query optimization

TP311

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.10.026

王凱林(1993-)，男，碩士研究生，主要研究方向為企業(yè)信息化，分布式系統(tǒng)。

本文著錄格式：王凱林. 基于消防一體化的滅火救援知識庫的研究與設(shè)計[J]. 軟件，2016，37（10）：118-120