智慧消防數(shù)字化系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用

張少軒+劉甜

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，加強(qiáng)消防安全的監(jiān)控和管理，減少消防事故的發(fā)生變得越來(lái)越重要。本文在分析消防信息化現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出一個(gè)可有效保障信息真實(shí)度，顯著提高工作效率的智慧消防數(shù)字化信息管理綜合系統(tǒng)。系統(tǒng)圍繞作戰(zhàn)數(shù)字化建設(shè)目標(biāo)，結(jié)合地圖導(dǎo)航、GPS定位、全景圖像處理、無(wú)線通信、傳感器、計(jì)算機(jī)信息處理等技術(shù)，對(duì)戰(zhàn)隊(duì)信息、水源信息、重點(diǎn)單位預(yù)案信息等進(jìn)行數(shù)字化綜合管理。系統(tǒng)采用J2EE技術(shù)，系統(tǒng)為SOA架構(gòu)。

關(guān)鍵詞：智慧；消防；作戰(zhàn)；J2EE；SOA

中圖分類號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：With the continuous economy development，it is becoming more and more important to strengthen the monitoring and management of fire safety and reduce fire accidents.Based on the analysis of the current situation of fire protection information，the paper proposes a comprehensive information management system of intelligent fire protection.To meet the digital construction target，the paper adopts the combined technology of map navigation，GPS positioning，panoramic image processing，wireless communication，sensor and computer information processing，to implement the digital integrated management of troop information，water source information，and emergency plan information of key units and organizations.The system adopts J2EE technology and SOA system architecture.

Keywords：intelligence；fire fighting；J2EE；SOA

1 引言（Introduction）

消防安全是公共安全的重要組成部分，與人民的生命與財(cái)產(chǎn)密切相關(guān)，我國(guó)黨和政府對(duì)消防安全始終高度重視，長(zhǎng)期以來(lái)把加強(qiáng)消防安全的監(jiān)控和管理，減少消防事故的發(fā)生作為重要任務(wù)常抓不懈。近年來(lái)，隨著全國(guó)消防信息化建設(shè)的快速發(fā)展，采用消防視頻監(jiān)控易燃易爆場(chǎng)所、人員密集公共場(chǎng)所等的現(xiàn)象越來(lái)越普遍，各地區(qū)公安消防支隊(duì)以防火、滅火和搶險(xiǎn)救援工作為中心，以隊(duì)伍和班子建設(shè)為根本，在新的發(fā)展形勢(shì)下，如何利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，為作戰(zhàn)提供各種直觀的資源信息，打破信息壁壘，利用信息化手段進(jìn)一步提升滅火和搶險(xiǎn)救援的效率和成功率，提升部隊(duì)日常管理精細(xì)化水平，成為亟待解決的問(wèn)題[1]。

本系統(tǒng)結(jié)合地圖導(dǎo)航、GPS定位、全景圖像處理、無(wú)線通信、傳感器、計(jì)算機(jī)信息處理等技術(shù)[2]，通過(guò)對(duì)當(dāng)前消防工作體系進(jìn)行信息化綜合創(chuàng)新，建立的一套可有效保障信息真實(shí)度，顯著提高工作效率的信息管理綜合系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)功能（System function）

本系統(tǒng)利用先進(jìn)技術(shù)手段解決目前工作弊?。和ㄟ^(guò)高精度GPS定位技術(shù)、工作位置控制策略、拍照及加密技術(shù)保障水源/預(yù)案位置狀態(tài)等信息的準(zhǔn)確性；通過(guò)數(shù)據(jù)自動(dòng)測(cè)取、無(wú)線通信及智能控制技術(shù)保障重要信息的準(zhǔn)確性；通過(guò)全景拍攝技術(shù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了可復(fù)制性強(qiáng)、成本低、有效信息含量高的綜合預(yù)案管理；通過(guò)智能判斷墻體傾度、人體生命體征綜合狀態(tài)、安全信息報(bào)警機(jī)制[3]，協(xié)助救援作戰(zhàn)人員安全管理工作；通過(guò)基于ERP管理思想設(shè)計(jì)的工作管理流程，徹底摒棄制度管理和人為管理的弊病。此外，通過(guò)地圖及導(dǎo)航功能深度開發(fā)，結(jié)合各工作模塊實(shí)現(xiàn)綜合作戰(zhàn)管理，幫助消防人員迅速了解火情，熟悉內(nèi)部及周邊情況，迅速組織、部署戰(zhàn)斗，并全面把握參戰(zhàn)人員狀態(tài)。因此，系統(tǒng)按功能劃分為水源管理、預(yù)案管理、道路管理、危化品管理、火場(chǎng)安全管理、我的隊(duì)站六大模塊。

2.1 水源管理

（1）工作模式

在高精度GPS定位模式下，水源信息采集人員通過(guò)手持終端進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)水源新增（水源錄入、水壓測(cè)試、照片及全景信息采集工作）或水源檢查（水壓、狀態(tài)、照片及全景信息更新），并對(duì)水源信息進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)上傳或加密打包。

水源信息上傳至管理后臺(tái)，自動(dòng)按照類別分類、狀態(tài)分類排序，突出重點(diǎn)審核信息，并自動(dòng)分配至上級(jí)管理單位進(jìn)行審核[4]；管理者根據(jù)系統(tǒng)推送和提示進(jìn)行相關(guān)審核工作，可根據(jù)信息重要性，重點(diǎn)審核要求快速完成審核工作；系統(tǒng)定期提醒，督促完成水源檢查等相關(guān)工作。

（2）工作措施

水源信息采集工作必須在水源位置處進(jìn)行，超出范圍則強(qiáng)制停止采集。

水源信息包括照片、全景、時(shí)間、定位等，自動(dòng)加密保存，無(wú)法更替。

水壓數(shù)據(jù)通過(guò)測(cè)壓裝置與手持終端通信，并自動(dòng)拍照，防止人為填寫或更改。

水源檢查工作自動(dòng)提醒、推送，工作數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄統(tǒng)計(jì)。

2.2 預(yù)案管理

（1）工作模式

通過(guò)PC端進(jìn)行重點(diǎn)單位預(yù)案新增，填寫預(yù)案相關(guān)信息，確認(rèn)和上傳相應(yīng)重點(diǎn)單位的各平面圖。

在高精度GPS定位模式下，預(yù)案制作人員通過(guò)手持終端到重點(diǎn)單位所在地進(jìn)行信息完善和修正，例如單位概貌照片、重點(diǎn)部位全景照片等。

預(yù)案完成后上傳至管理后臺(tái)，后臺(tái)按照預(yù)案級(jí)別自動(dòng)分配至上級(jí)管理單位進(jìn)行審核。

系統(tǒng)定期提醒，督促完成預(yù)案熟悉和演練工作。

（2）工作措施

預(yù)案信息完整度自動(dòng)檢測(cè)，防止遺漏，保障預(yù)案完整。

單位室外重點(diǎn)設(shè)施位置進(jìn)行人工標(biāo)注和定位雙結(jié)合。

預(yù)案熟悉和演練自動(dòng)提醒、推送，工作數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄統(tǒng)計(jì)。

2.3 道路管理

（1）工作模式

路況共享：通過(guò)移動(dòng)終端進(jìn)行本轄區(qū)特殊路況信息采集和上傳（在路況地點(diǎn)），例如限高、限寬、修路（路障）等。

路線導(dǎo)航：可通過(guò)移動(dòng)終端，使用路線實(shí)時(shí)導(dǎo)航功能。

位置共享：可通過(guò)移動(dòng)終端，上傳當(dāng)前位置信息并共享。

擁堵綜合計(jì)算：導(dǎo)航路線計(jì)算時(shí)，自動(dòng)分析擁堵系數(shù)，以時(shí)間最短為原則，自動(dòng)推薦線路。

預(yù)設(shè)功能：通過(guò)將現(xiàn)有的實(shí)時(shí)路況服務(wù)技術(shù)融合入系統(tǒng)，提高實(shí)時(shí)導(dǎo)航路線計(jì)算精度和深度，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)線路最優(yōu)推薦，最大限度地減少行車時(shí)間。

（2）作戰(zhàn)模式

各中隊(duì)接到出動(dòng)命令，通過(guò)手持終端進(jìn)行上報(bào)位置（戰(zhàn)斗位置）、位置查詢等操作，進(jìn)入作戰(zhàn)界面，并按需實(shí)時(shí)手動(dòng)調(diào)整事故點(diǎn)位置（戰(zhàn)斗位置）。

各中隊(duì)整裝出發(fā)后，選擇參戰(zhàn)救援力量（人員數(shù)量、車輛類型和數(shù)量），參戰(zhàn)中隊(duì)數(shù)據(jù)共享。

各中隊(duì)途中可通過(guò)手持終端進(jìn)行情況熟悉，例如水源、重點(diǎn)單位預(yù)案、危化品查詢等，并進(jìn)行作戰(zhàn)部署。

戰(zhàn)斗部署和指揮人員現(xiàn)場(chǎng)指揮，并通過(guò)火場(chǎng)安全管理密切關(guān)注參戰(zhàn)人員安全狀況。

戰(zhàn)斗結(jié)束后，戰(zhàn)斗力量恢復(fù)、歸隊(duì)等均進(jìn)行上報(bào)。

（3）作戰(zhàn)措施

第一個(gè)到達(dá)事故點(diǎn)的中隊(duì)進(jìn)行到場(chǎng)上報(bào)后，自動(dòng)記錄精確位置并更新戰(zhàn)斗位置。

導(dǎo)航界面顯示所有轄區(qū)共享的道路狀況，提醒避讓障礙點(diǎn)，防止走冤枉路。

戰(zhàn)斗中，各中隊(duì)具體位置、路線、戰(zhàn)斗力量信息相互共享。

指揮中心可全面把握戰(zhàn)斗力量，隨時(shí)調(diào)配。

2.4 危化品管理

該模塊主要提供危險(xiǎn)化學(xué)品查詢功能，幫助事故現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮與處理，提供危險(xiǎn)化學(xué)品詳細(xì)特性及應(yīng)急輔助信息支持。主要包括獲取危險(xiǎn)化學(xué)品詳細(xì)特性信息的“已知物質(zhì)查詢”功能[5]；根據(jù)性狀和健康危害表現(xiàn)確定物質(zhì)的“未知物質(zhì)識(shí)別”功能；以及提供危險(xiǎn)化學(xué)品事故現(xiàn)場(chǎng)處置方案、隔離距離和防護(hù)距離的“應(yīng)急輔助信息”。

2.5 火場(chǎng)安全管理

為了全面掌握作戰(zhàn)安全狀況，我們基于滅火作戰(zhàn)現(xiàn)狀開發(fā)了一套戰(zhàn)況與安全管控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用各種優(yōu)質(zhì)精密傳感器收集數(shù)據(jù)，將傳感器與現(xiàn)有裝備緊密結(jié)合，同時(shí)將信息傳輸線路加以改造，取代現(xiàn)有的救生照明線，既可靠傳輸數(shù)據(jù)，又不增加額外工作。

系統(tǒng)分為智能空氣呼吸器遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)單元、人員實(shí)時(shí)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)單元、建筑物變形情況遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)單元三部分，全方位監(jiān)測(cè)參戰(zhàn)人員位置、狀態(tài)、生命體征及所處環(huán)境危險(xiǎn)情況信息，便于后場(chǎng)人員作戰(zhàn)指揮和救援工作的開展。

2.6 我的隊(duì)站

該模塊用于信息記錄和查看，包括隊(duì)站基本信息[6]、人員詳細(xì)信息、車輛詳細(xì)信息、其他設(shè)備信息、轄區(qū)內(nèi)水源、預(yù)案等管理模塊。

隊(duì)站位置進(jìn)行精確定位，并記錄在地圖數(shù)據(jù)中，信息可供查詢。

3 技術(shù)要求

為了應(yīng)對(duì)未來(lái)的可持續(xù)性發(fā)展，應(yīng)基于J2EE應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行開發(fā)，采用SOA架構(gòu)和面向構(gòu)件技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用開發(fā)。運(yùn)行、管理、監(jiān)控、維護(hù)的中間件平臺(tái)要可以支撐整個(gè)應(yīng)用軟件體系，并為其提供一個(gè)構(gòu)件化、可視化的軟件全生命周期的開發(fā)和管理平臺(tái)。

系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)滿足大型應(yīng)用建設(shè)需求，良好的事件驅(qū)動(dòng)式系統(tǒng)架構(gòu)、優(yōu)化的流程數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)與運(yùn)行數(shù)據(jù)分離、集群高速緩存等等。

3.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)要求

（1）分層設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、展示層層次清楚、低耦合，各層必須通過(guò)接口才能接入并進(jìn)行參數(shù)校驗(yàn)（如在展示層不可直接操作數(shù)據(jù)庫(kù)），保證數(shù)據(jù)操作的安全。

（2）雙重驗(yàn)證

用戶表單提交雙驗(yàn)證：包括服務(wù)器端驗(yàn)證及客戶端驗(yàn)證，防止用戶通過(guò)瀏覽器惡意修改（如不可寫文本域、隱藏變量篡改、上傳非法文件等）而跳過(guò)客戶端驗(yàn)證操作數(shù)據(jù)庫(kù)。

（3）安全編碼

用戶表單提交所有數(shù)據(jù)，在服務(wù)器端都進(jìn)行安全編碼，防止用戶提交非法腳本及SQL注入獲取敏感數(shù)據(jù)等，確保數(shù)據(jù)安全。

（4）密碼加密

登錄用戶密碼進(jìn)行SHA1散列加密，此加密方法是不可逆的。保證密文泄露后的安全問(wèn)題。

（5）訪問(wèn)驗(yàn)證

系統(tǒng)對(duì)所有管理端鏈接都進(jìn)行用戶身份權(quán)限驗(yàn)證，防止用戶直接通過(guò)URL進(jìn)行未授權(quán)頁(yè)面。

（6）數(shù)據(jù)驗(yàn)證

對(duì)指定數(shù)據(jù)集權(quán)限進(jìn)行過(guò)濾，七種數(shù)據(jù)權(quán)限可供選擇（所有權(quán)限、公司及子公司、本公司、部門及子部門、本部門、本人數(shù)據(jù)、跨機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)）。

3.2 系統(tǒng)安全要求

安全方案包括：包括資源安全、網(wǎng)絡(luò)安全、安全日志和交互安全五個(gè)層次，基于這些安全方案，能夠防范常見網(wǎng)絡(luò)攻擊如SQL注入、XML注入、命令行注入、XSS攻擊、越權(quán)攻擊和敏感信息泄露等網(wǎng)絡(luò)攻擊手段。

（1）數(shù)據(jù)錄入安全

對(duì)所有用戶產(chǎn)生的輸入進(jìn)行校驗(yàn)，一旦數(shù)據(jù)不合法，應(yīng)告知用戶輸入非法。

禁止將HTTP標(biāo)題頭中的任何未加密信息作為安全決策依據(jù)。

禁止通過(guò)字符串串聯(lián)直接使用用戶輸入構(gòu)造可執(zhí)行SQL語(yǔ)句，以防止SQL注入攻擊。

用于重定向的輸入?yún)?shù)不能包含回車和換行字符，以防止HTTP響應(yīng)拆分攻擊。

（2）服務(wù)認(rèn)證安全

系統(tǒng)結(jié)合使用認(rèn)證體系和統(tǒng)一授權(quán)管理，對(duì)登錄的用戶進(jìn)行身份認(rèn)證和授權(quán)，確保身份的真實(shí)性，并在敏感信息的傳送中采用數(shù)字簽名技術(shù)，防止重要信息的泄漏。

節(jié)點(diǎn)在將數(shù)據(jù)發(fā)送之前基于JSSE實(shí)現(xiàn)的SSL安全協(xié)議，可支持128位的消息加密，保證了數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全性。

用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)和服務(wù)接口時(shí)，必須通過(guò)統(tǒng)一的認(rèn)證和授權(quán)。

（3）網(wǎng)絡(luò)傳輸安全

內(nèi)部系統(tǒng)與外部系統(tǒng)之間做到內(nèi)外網(wǎng)隔離，接入或接出到外部系統(tǒng)和成員單位的系統(tǒng)有防火墻，數(shù)據(jù)庫(kù)、文件服務(wù)器等資源系統(tǒng)禁止外網(wǎng)直接訪問(wèn)。

4 結(jié)論（Conclusion）

本文以滅火救援?dāng)?shù)字化為核心，采用J2EE技術(shù)和SOA架構(gòu)構(gòu)建可有效保障信息真實(shí)度，顯著提高工作效率的智慧消防數(shù)字化信息管理綜合系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各模塊的功能進(jìn)行了介紹，同時(shí)將地圖導(dǎo)航、GPS定位、全景圖像處理、無(wú)線通信、傳感器、計(jì)算機(jī)信息處理等技術(shù)，對(duì)戰(zhàn)隊(duì)信息、水源信息、重點(diǎn)單位預(yù)案信息等進(jìn)行數(shù)字化綜合管理，為作戰(zhàn)提供各種直觀的資源信息，打破信息壁壘，利用信息化手段進(jìn)一步提升滅火和搶險(xiǎn)救援的效率和成功率，提升部隊(duì)日常管理精細(xì)化水平。

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作者簡(jiǎn)介：

張少軒（1981-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)軟件工程.

劉 甜（1981-），女，碩士，講師.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)軟件工程.