基于PGIS的危險品監(jiān)管系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

宋 華，胡 芳，段開宇（.重慶警察學(xué)院 信息安全系，重慶 4033；.重慶市公安局 北部新區(qū)分局，重慶 400065）

基于PGIS的危險品監(jiān)管系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

宋 華1，胡 芳1，段開宇2
（1.重慶警察學(xué)院 信息安全系，重慶 401331；2.重慶市公安局 北部新區(qū)分局，重慶 400065）

易燃易爆危險品因監(jiān)管手段的滯后，給社會帶來嚴(yán)重的安全隱患。為實現(xiàn)危險品信息的全面采集與監(jiān)管，并結(jié)合公安信息化建設(shè)的實踐和需求，研究基于PGIS的危險品監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。系統(tǒng)采用SSH組合框架技術(shù)，通過分析需求，設(shè)計相應(yīng)功能模塊。文中詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的3個關(guān)鍵技術(shù)：建立被監(jiān)管危險品監(jiān)測指標(biāo)多維數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)OLAP；通過終端監(jiān)測設(shè)備的接入，設(shè)計多部門聯(lián)動報警框架；采用中間件技術(shù)與現(xiàn)有警務(wù)地理數(shù)據(jù)共享對接，降低了系統(tǒng)開發(fā)復(fù)雜度，使危險品監(jiān)管信息可視化展示，實現(xiàn)了危險品的智能監(jiān)管，降低了監(jiān)管成本。

危險品監(jiān)管；警用地理信息系統(tǒng)；多維數(shù)據(jù)模型；聯(lián)動報警；中間件

近年來，我國易燃易爆危險品在制造、運輸、存儲過程中，火災(zāi)爆炸事故頻頻發(fā)生，給人民的生命財產(chǎn)帶來巨大災(zāi)難，特別是發(fā)生在2015年天津的“8.12”危險品倉庫起火爆炸事故，教訓(xùn)慘痛，這也折射出當(dāng)前危險品在監(jiān)管上存在漏洞和空白，各職能部門之間原有系統(tǒng)大多處于“孤島”狀態(tài)，信息的及時性、共享性差，無法更好的掌握危險品的最新狀況。公安機關(guān)對易燃易爆、有毒有害物品以及槍支彈藥等危險品具有監(jiān)管職責(zé)，如何借助現(xiàn)有的PGIS（警務(wù)地理信息系統(tǒng)）平臺，建立起公安機關(guān)危險品監(jiān)管系統(tǒng)（HMSS），對加快公安機關(guān)危險品監(jiān)管的信息化步伐具有重要意義，同時可以進一步加強企業(yè)、安監(jiān)、公安等機構(gòu)監(jiān)管工作的信息共享，提高監(jiān)管效率。

文中在介紹基于PGIS的危險品監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，重點研究了構(gòu)建該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，并給出了具體的實現(xiàn)方法。

1　系統(tǒng)設(shè)計原則和需求

根據(jù)公安危險品監(jiān)管的需要，基于PGIS的公安機關(guān)危險品監(jiān)管系統(tǒng)的特點和需求是：

1）系統(tǒng)主要運行在公安內(nèi)網(wǎng)，同時在重要危險品的生產(chǎn)、存儲、流通部位設(shè)立終端，能實現(xiàn)監(jiān)管數(shù)據(jù)和視頻的實時上傳，并具備110，119聯(lián)動報警功能，系統(tǒng)需信息授權(quán)管理，安全性要求高，業(yè)務(wù)流程較復(fù)雜，對設(shè)計模式有較高要求。

3）基于Web的監(jiān)管系統(tǒng)要有很好的穩(wěn)健性，對終端上傳的數(shù)據(jù)經(jīng)審查后在PGIS平臺上顯示，能完成數(shù)據(jù)查詢、分析等一系列工作。

4）系統(tǒng)要能動態(tài)智能地對各生產(chǎn)、運輸、存儲、銷售等機構(gòu)上報的危險品監(jiān)管報表進行統(tǒng)計分析，能對系統(tǒng)外的各重要部位數(shù)據(jù)源進行采集，并按照各種監(jiān)管指標(biāo)對各地的危險品進行預(yù)警和風(fēng)險控制。

5）系統(tǒng)要能提高監(jiān)管工作的效率，滿足公安機關(guān)對危險品安全性的決策支持需要。

2　系統(tǒng)的分析與設(shè)計

2.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

為了便于整合公安數(shù)字化平臺，同時滿足系統(tǒng)復(fù)用性、可靠性及可擴展性等需求，整個系統(tǒng)基于J2EE多層模式進行設(shè)計[1]，采用SSH（Struts+Spring+Hibernate）組合框架并以Struts為基礎(chǔ)[2]，整個架構(gòu)如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖

系統(tǒng)客戶端為Web瀏覽器，用戶通過網(wǎng)頁完成數(shù)據(jù)查詢、輸入等操作。表示層使用WebLogic作為Web容器，該層主要通過JSP標(biāo)簽、Servlet和JavaBean來處理前端的請求和響應(yīng)，執(zhí)行JSP頁面的組裝和顯示[3-4]，并實現(xiàn)用戶提交信息的規(guī)則驗證，同時該層還采用以基于 RIA （Rich Internet Applications富互聯(lián)網(wǎng)程序）的Flex柵格地圖服務(wù)[5]實現(xiàn)地圖的發(fā)布、瀏覽、查詢，解決PGIS地圖服務(wù)器負(fù)荷大的問題。業(yè)務(wù)邏輯層是系統(tǒng)的核心功能模塊，借助于 Spring的 IoC（Inversion of Control，控制反轉(zhuǎn)）功能[4]，將業(yè)務(wù)Bean分為邏輯控制Action和業(yè)務(wù)處理Service，分離系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)源所需的業(yè)務(wù)邏輯功能和系統(tǒng)服務(wù)功能。該層還通過調(diào)用ArcGIS中間件與PGIS進行地圖數(shù)據(jù)傳遞。

在數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)層之間的數(shù)據(jù)持久層采用Hibernate作為持久映射框架[4]，同時使用泛型DAO（數(shù)據(jù)訪問對象）模式對上一層隱藏數(shù)據(jù)源的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，并通過HQL語言實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作，降低數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)邏輯間的耦合。系統(tǒng)采用Oracle數(shù)據(jù)庫。

2.2系統(tǒng)功能體系設(shè)計

系統(tǒng)主要從監(jiān)管信息采集、日常監(jiān)管、機構(gòu)審批和數(shù)據(jù)分析展示等幾方面對危險品進行綜合監(jiān)管，這就要求系統(tǒng)不單要緊貼實際業(yè)務(wù)，同時要具有一定的智能化分析、預(yù)警功能。依據(jù)前期需求調(diào)研，并考慮公安信息化建設(shè)中可擴展性要求，系統(tǒng)分為如下7個子系統(tǒng)：

小兒化食口服液是廣州市香雪制藥股份有限公司生產(chǎn)的，具有消食化滯、瀉火通便功效的中成藥。為驗證該藥對小兒功能性便秘食積化熱證的治療作用，10家醫(yī)療機構(gòu)進行了以安慰劑為對照的上市后再評價臨床研究。臨床研究負(fù)責(zé)單位天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)了本研究的試驗方案（批準(zhǔn)號TYLL2013［Y］字005）。

圖2　系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3　系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其實現(xiàn)

3.1多維數(shù)據(jù)模型設(shè)計

在HMSS中，公安機關(guān)主要對區(qū)域內(nèi)的危險品進行日常監(jiān)管和控制，無需像DSS（Decision Support Systems，決策支持系統(tǒng)）調(diào)用各類資源，建立復(fù)雜的決策模型，本監(jiān)管系統(tǒng)重點是解決危險品監(jiān)管的信息采集和預(yù)警問題，同時利用現(xiàn)有關(guān)系數(shù)據(jù)庫和基于Java的開源OLAP引擎Mondrian來實現(xiàn)多維數(shù)據(jù)模型，建立輕量級關(guān)系型 OLAP（Online Analysis Process，聯(lián)機分析處理）服務(wù)[6]。

以關(guān)系數(shù)據(jù)庫建立OLAP的重點是將關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表通過變換后來表達多維概念[7]。采用Mondrian服務(wù)器，無需寫復(fù)雜的SQL就能分析關(guān)系數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)集，同時封裝JDBC數(shù)據(jù)源。本文根據(jù)對HMSS數(shù)據(jù)報送部分E-R模型的研究，結(jié)合分析主題，找出與之相關(guān)的屬性，并在分析主題下建立一個事實表與5個關(guān)聯(lián)維度表。

事實表為被監(jiān)管危險品指標(biāo)情況表，它的屬性包括：危險品所屬機構(gòu)情況（機構(gòu)ID）、監(jiān)管數(shù)據(jù)上報時間（時間ID）、監(jiān)管指標(biāo)情況（監(jiān)管指標(biāo)ID）、危險品情況（危險品ID）。

依據(jù)事實特性建立的維度表包括：時間表（監(jiān)管數(shù)據(jù)按年、季度、月份、旬上報）、機構(gòu)表（危險品所屬機構(gòu)名稱、機構(gòu)類型、規(guī)模等）、地區(qū)表（轄區(qū)（行政區(qū)劃）ID，轄區(qū)名稱）、危險品表（危險品ID，危險品名稱、類型、數(shù)量、狀態(tài)）、監(jiān)管指標(biāo)表（指標(biāo)ID、指標(biāo)名稱、指標(biāo)值、警戒閾值）。

基于以上分析，便可建立被監(jiān)管危險品指標(biāo)情況分析的雪花狀數(shù)據(jù)模型，它以被監(jiān)管危險品指標(biāo)情況表為中心，通過外鍵與周圍維度表的主鍵相聯(lián)接[8]，其多維數(shù)據(jù)邏輯模型如圖3所示。

圖3　多維數(shù)據(jù)模型

多維數(shù)據(jù)模型建立后，就可以獲取各個維度的信息及各項指標(biāo)查詢結(jié)果，并將結(jié)果按維度信息寫入事實表中，然后再對聚合表中的維度值進行更新操作。當(dāng)進行多維數(shù)據(jù)分析時，展示組件通過MDX語句與多維數(shù)據(jù)引擎進行交互，數(shù)據(jù)分析引擎通過SQL語句對關(guān)系數(shù)據(jù)庫進行查詢，得到數(shù)據(jù)集。

3.2聯(lián)動報警實現(xiàn)

被監(jiān)管危險品有安全隱患時，能實現(xiàn)聯(lián)動報警是危險品安全監(jiān)管的一個重點。系統(tǒng)在110報警系統(tǒng)中鏈接一個危險品聯(lián)動報警管理頁面，一旦有危險發(fā)生，前端報警主機可通過電話線/網(wǎng)絡(luò)向110聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)送警情，框架如圖4所示。

圖4　聯(lián)動報警子模塊框架

當(dāng)前我國重點危險品生產(chǎn)、存儲、銷售、運輸各機構(gòu)環(huán)節(jié)都有自己的一套DVR本地視頻監(jiān)控，并配有較完善的感煙、感溫和感光探頭等終端設(shè)備 （不少單位還有終端數(shù)據(jù)采集和分析預(yù)警系統(tǒng)），這樣聯(lián)動報警客戶端硬件基本無需再建，只需將監(jiān)測端設(shè)備的電信號放大、轉(zhuǎn)換，得出溫度、濃度等值，當(dāng)監(jiān)測值超過預(yù)警值時，客戶端控制單元可進行聲光報警[8-10]，同時該控制單元與公安110報警平臺聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)警情、監(jiān)控點與PGIS地圖位置的一一對應(yīng)[11]。當(dāng)警情發(fā)生后，監(jiān)管平臺可以顯示具體的報警信息，在PGIS上顯示其位置，并聯(lián)動通知最近的消防支隊救援[12]。同時系統(tǒng)通過報警視頻聯(lián)動管理軟件自動連接事發(fā)地前端視頻服務(wù)器，將警情信息與報警圖像實時顯示在110聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)報警視頻聯(lián)動功能。

3.3HMSS與PGIS對接技術(shù)研究

危險品安全監(jiān)管要實現(xiàn)對生產(chǎn)、存儲、物流、銷售等環(huán)節(jié)的可視化展示與分析、周邊安全等級研判以及聯(lián)動報警等功能，需要系統(tǒng)基于WebGIS技術(shù)來進行設(shè)計。公安網(wǎng)現(xiàn)有的PGIS是基于ArcGIS構(gòu)建的公安信息資源整合與優(yōu)化的技術(shù)平臺[13]，HMSS采用中間件與PGIS對接，共享PGIS提供的地理信息數(shù)據(jù)資源，這既減小系統(tǒng)開發(fā)難度，又減輕業(yè)務(wù)層數(shù)據(jù)處理的壓力。

要實現(xiàn)HMSS與PGIS平臺的對接，系統(tǒng)通過Flex調(diào)用WebGIS柵格地圖服務(wù)接口實現(xiàn)地圖的發(fā)布、瀏覽和查詢等功能；通過調(diào)用JavaScript API接口，實現(xiàn)柵格地圖圖片聯(lián)網(wǎng)服務(wù)（圖片融合）；系統(tǒng)利用HMSS服務(wù)器自身內(nèi)存資源作為地圖緩存服務(wù)節(jié)點，緩存使用頻率高的柵格數(shù)據(jù)，減少PGIS服務(wù)器的壓力。對接技術(shù)方案如圖5所示。

圖5　與內(nèi)網(wǎng)PGIS平臺對接技術(shù)方案

下面是通過JavaScript開發(fā)接口設(shè)置地圖在“300*300”像素的地圖窗口進行顯示。

危險品監(jiān)管數(shù)據(jù)庫建成后，系統(tǒng)還需圍繞某個特定的圖層與危險品、危險品所屬機構(gòu)位置、責(zé)任人、事件、流動軌跡等信息建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成關(guān)系模型，便于系統(tǒng)實現(xiàn)業(yè)務(wù)地理關(guān)聯(lián)信息查詢、統(tǒng)計服務(wù)。在Flex中使用空間信息查詢接口調(diào)用PGIS_S_Map的MapService程序[14-15]，下面是實現(xiàn)對危險品存儲點位置查詢的例子：

var_subFields:String="Hmtype:危險品類型；Hmadd:存儲地點；Hmcontent:機構(gòu)描述"；

4　結(jié)　論

文中在充分考慮公安工作需求的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個基于PGIS的公安危險品監(jiān)管系統(tǒng)，著重就系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進行了深入的研究。HMSS采用中間件技術(shù)與PGIS平臺實現(xiàn)對接，以多維數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)建立輕型OLAP，實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢分析展示，設(shè)計了危險品安全隱患聯(lián)動報警模塊。本系統(tǒng)是解決危險品網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管問題的一個有益嘗試，未來將主要在監(jiān)管指標(biāo)的智能預(yù)警，監(jiān)管視頻的云存儲方面開展工作，進一步提升公安機關(guān)危險品的監(jiān)管能力。

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Research on hey technology of hazardous materials supervision system based on PGIS

SONG Hua1，HU Fang1，DUAN Kai-yu2
（1.Dept.of Information Security，Chongqing Police College，Chongqing 401331，China；2.Northern New District Suboffice，Chongqing Municipal Public Security Bureau，Chongqing 400065，China）

Flammable and explosive hazardous materials bring serious potential safety hazards to the community for regulatory means lag.In order to realize the comprehensive collection and supervision of hazardous materials information，and combine the practice and requirement of information construction in the China's public security，adopting the platform of PGIS，the design and implementation of the Hazardous Materials Supervision System is researched.The system uses SSH composite frame technology，through the analysis of the demand，design the corresponding function module.Then and three key technologies of the system are emphasize.Which include the establishment of multi-dimension data model for the monitoring indexes of hazardous materials to achieve OLAP；design a multi-sectoral linkage alarm framework by the terminal monitoring equipment access.The use of middleware technology to realize the sharing of police geographic data，reduce the complexity of the system development.Furthermore it implement intelligent supervision of hazardous materials，reduce the cost of supervision.

hazardous materials supervision；PGIS；multi-dimension data model；linkage alarm；middleware

TN99

A

1674－6236（2016）21-0034-04

2015-12-31稿件編號：201512319

重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項目（KJ1501505）

宋 華（1977—），男，重慶人，碩士，講師。研究方向：數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、智能信息處理。