面向應(yīng)急處置流程的高校安防指揮中心設(shè)計*

馮健飛，寧玉文，許 浩，高東懷

（空軍軍醫(yī)大學(xué) 信息技術(shù)室，陜西 西安 710032）

一、引言

近年來，社會不安全因素迅速向校園滲透，高校面臨著巨大的安全穩(wěn)定壓力。為營造良好育人環(huán)境，各高校在智慧校園建設(shè)階段相繼開展了校園安防系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)，基本實現(xiàn)了“全域覆蓋、全網(wǎng)共享、全時可用、全程可控”的預(yù)定目標(biāo)，技防系統(tǒng)的建設(shè)、管理和應(yīng)用水平明顯提高。其中，安防指揮中心作為安防系統(tǒng)的指揮調(diào)度控制中樞，成為校園安防系統(tǒng)建設(shè)的核心環(huán)節(jié)。教育部在平安校園建設(shè)的文件中提出，學(xué)校對校園安防工作要進(jìn)行全方位管理，因此，高校需要結(jié)合平安校園的建設(shè)目標(biāo)，面向安防應(yīng)急處置流程，通過整合學(xué)校安防技術(shù)手段和安防力量，建立一個涵蓋高校安防管理工作全要素和全周期的綜合平臺，有效支撐高校安全態(tài)勢分析展示以及應(yīng)急指揮處置等工作，全面提升安防管理工作效率。

二、高校安防工作的新需求

教育部部長陳寶生在2019 年兩會上指出，“校園安全管理工作具有點多、線長、面廣的特點”，一直是教育系統(tǒng)安全工作的難點[1]。高等院校又具有人員基數(shù)大、校園面積大、學(xué)生思想活躍、管理相對松散等特點，不安全因素逐年增多，給校園安防工作帶來了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，許多高校在應(yīng)急處置方面出現(xiàn)了預(yù)警不及時、處置響應(yīng)慢、流程不規(guī)范等問題，這給高校安防工作提出了更高要求：

一是需要加強(qiáng)綜合統(tǒng)籌。目前高校安防能力提升仍然集中在單一領(lǐng)域，比如在傳統(tǒng)視頻監(jiān)控和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中融入實體識別等新技術(shù)[2-6]、在傳統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中增加異常行為分析等新功能[7-9]。為應(yīng)對日益復(fù)雜的安防形式，需要統(tǒng)籌全校所有安全因素和安防力量，建立“大安防”綜合管理系統(tǒng)。

二是需要加快響應(yīng)速度。應(yīng)急響應(yīng)速度往往直接決定了危機(jī)事件給學(xué)校和廣大師生造成損失的大小，為最大限度減少突發(fā)事件危害，應(yīng)充分利用各種技術(shù)手段，進(jìn)一步在危機(jī)預(yù)警、事件報警、遠(yuǎn)程指揮、聯(lián)動處置等多方面加快反應(yīng)速度，以更短的處置時間將危害降到最低。

三是需要決策科學(xué)精準(zhǔn)。在校園安防態(tài)勢分析判斷和應(yīng)急事件處置流程設(shè)計上，均應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)科學(xué)合理和精準(zhǔn)高效，應(yīng)在事前針對不同種類危機(jī)事件設(shè)置專門的、可量化評估的分析指標(biāo)，在事后能依據(jù)處置結(jié)果總結(jié)形成科學(xué)規(guī)律，進(jìn)一步促進(jìn)事前準(zhǔn)備工作的完善，從而不斷迭代提高整體工作的科學(xué)性。

三、高校安防指揮中心的框架模型設(shè)計

綜合安防指揮中心在應(yīng)急處置中發(fā)揮著提前監(jiān)控預(yù)警、加強(qiáng)聯(lián)動處置等核心作用，這對安防指揮中心的功能定位起著決定性作用。

1.高校應(yīng)急處置流程

為了規(guī)范突發(fā)事件處置流程，本文參考《國家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》 提出的突發(fā)事件預(yù)測與預(yù)警、應(yīng)急處置、恢復(fù)與重建的處置步驟[10]，以預(yù)防為主、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、科學(xué)迅捷處置、及時善后為重點[11]，結(jié)合高校實際，將應(yīng)急處置流程細(xì)化為預(yù)案準(zhǔn)備、實時監(jiān)測、預(yù)警判斷、協(xié)同處置、分析總結(jié)五個步驟（如圖1 所示）：一是應(yīng)當(dāng)針對較為常見的突發(fā)事件制定應(yīng)急預(yù)案以及狀態(tài)條件，狀態(tài)條件用來作為應(yīng)急事件是否發(fā)生的判斷條件；二是應(yīng)對反映學(xué)校安全態(tài)勢的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面監(jiān)測，包括視頻監(jiān)控、無線傳感器、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備、應(yīng)用系統(tǒng)等，從而全面掌握學(xué)校的安防狀況；三是當(dāng)監(jiān)測到當(dāng)前狀態(tài)與某一突發(fā)事件的預(yù)設(shè)狀態(tài)相近時應(yīng)發(fā)出預(yù)警，當(dāng)完全符合預(yù)設(shè)狀態(tài)時即啟動預(yù)案流程進(jìn)入處置階段；四是處置階段應(yīng)當(dāng)在指揮中心進(jìn)行遠(yuǎn)程音視頻指揮，快速調(diào)動各方力量；五是在事件處置完畢后應(yīng)當(dāng)總結(jié)形成經(jīng)驗規(guī)律，對應(yīng)急預(yù)案和狀態(tài)條件進(jìn)行反饋優(yōu)化。

圖1 高校安防應(yīng)急處置流程

2.高校安防指揮中心的設(shè)計思路

結(jié)合安防應(yīng)急處置流程，高校安防指揮中心建設(shè)以全面監(jiān)控、及時預(yù)警、高效處置、智能評估為總目標(biāo)，通過統(tǒng)籌高校安防要素和力量，整合學(xué)校各項安防指標(biāo)數(shù)據(jù)，運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、可視化等技術(shù)，建立起一套具有預(yù)案及狀態(tài)管理、安防實時監(jiān)控、危機(jī)事件預(yù)警、應(yīng)急聯(lián)動處置、智能評估反饋等功能的綜合安防管理支撐系統(tǒng)，實現(xiàn)安防工作的閉環(huán)管理，有效支撐校園安防態(tài)勢綜合研判和應(yīng)急事件協(xié)同處置，幫助管理人員形成科學(xué)精準(zhǔn)的經(jīng)驗規(guī)律，全面提升安防管理工作效率。

因此，高校安防指揮中心設(shè)計首先要能全面反映學(xué)校整體安全狀態(tài)；其次要保持軟硬件平臺的開放性，硬件平臺應(yīng)兼容性良好并留有資源冗余，軟件平臺要能提供標(biāo)準(zhǔn)接口支持?jǐn)?shù)據(jù)共享；同時應(yīng)當(dāng)通過可視化手段和圖形化界面降低操作難度，通過提高監(jiān)控智能化程度和處置自動化程度加快響應(yīng)速度。作為學(xué)校的重要基礎(chǔ)應(yīng)用平臺，安防指揮中心各類系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)滿足數(shù)據(jù)加密存儲傳輸、權(quán)限分級管理、操作日志審計等軟件系統(tǒng)的基本安全要求。

3.總體架構(gòu)和系統(tǒng)組成

如圖2 所示，綜合安防指揮中心總體架構(gòu)主要分為三層：底層是數(shù)據(jù)采集層，主要包括產(chǎn)生各類安防數(shù)據(jù)的軟硬件系統(tǒng)；中間是應(yīng)用系統(tǒng)層，其中監(jiān)控和指揮系統(tǒng)負(fù)責(zé)校園環(huán)境視頻監(jiān)控和應(yīng)急處置遠(yuǎn)程指揮，應(yīng)急管理系統(tǒng)涵蓋安防指揮中心的核心功能，包括危機(jī)監(jiān)測、預(yù)案管理、預(yù)警報警、聯(lián)動處置和分析總結(jié)等功能；最上層為人機(jī)交互接口，包括視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程會議、校園GIS和數(shù)據(jù)可視化等，主要完成對校園安防狀態(tài)實時展示和操作交互。

圖2 安防指揮中心系統(tǒng)架構(gòu)

四、高校安防指揮中心的技術(shù)實現(xiàn)方案

1.安防指揮中心基礎(chǔ)支撐資源的聯(lián)網(wǎng)方式

安防指揮中心可依托高校現(xiàn)有視頻監(jiān)控中心進(jìn)行基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)，按需調(diào)整監(jiān)控大屏數(shù)量和組合方式，原有的視頻監(jiān)控服務(wù)器及存儲設(shè)備可仍依托安防指揮中心進(jìn)行管理。出于安全隔離和保障流量帶寬的考慮，視頻監(jiān)控應(yīng)當(dāng)單獨組網(wǎng)建設(shè)，攝像機(jī)通過接入節(jié)點上聯(lián)至區(qū)域匯聚節(jié)點，再通過匯聚節(jié)點接入指揮中心。物聯(lián)網(wǎng)傳感器和音視頻報警終端可就近接入校園網(wǎng)，采用邏輯隔離方式上聯(lián)至學(xué)校數(shù)據(jù)中心。按照數(shù)據(jù)中心集約建設(shè)原則，安防指揮系統(tǒng)的各類應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)當(dāng)設(shè)置在數(shù)據(jù)中心。遠(yuǎn)程視頻會議控制節(jié)點應(yīng)設(shè)在安防指揮中心，負(fù)責(zé)應(yīng)急處置中的組會工作。各類硬件資源均應(yīng)當(dāng)留有冗余，并支持?jǐn)U展。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 安防指揮中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.安防指揮中心應(yīng)用系統(tǒng)的基本功能

監(jiān)控和指揮系統(tǒng)是遠(yuǎn)程交互的重要平臺。監(jiān)控系統(tǒng)即傳統(tǒng)的校園安防高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對校園中安裝的各類攝像設(shè)備的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集、歷史存儲和回放調(diào)閱等，也可融入實體發(fā)現(xiàn)功能。指揮系統(tǒng)即學(xué)校網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)，主要用來在應(yīng)急處置中進(jìn)行遠(yuǎn)程音視頻通信，這一點對多校區(qū)高校尤為重要。

應(yīng)急管理系統(tǒng)是安防指揮中心的核心部分，包括五大模塊：

一是危機(jī)監(jiān)測模塊，主要用來對反映校園安防狀況的各類指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集匯總和格式化。該模塊包含三大接口組件：數(shù)字信號輸入接口支持對各類物聯(lián)網(wǎng)傳感器終端的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行收集匯總，包括重要場所的水、電、氣、溫、煙、紅外等監(jiān)控信息；標(biāo)準(zhǔn)日志接口為SYSLOG 接口，支持對各類網(wǎng)絡(luò)信息安全設(shè)備以及實現(xiàn)了SYSLOG接口的應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生的告警信息進(jìn)行收集匯總，包括防火墻、入侵監(jiān)測、WAF、數(shù)據(jù)庫等設(shè)備告警信息；消息平臺接口為數(shù)字校園各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的告警消息提供標(biāo)準(zhǔn)傳輸接口，例如來自教務(wù)系統(tǒng)的教學(xué)質(zhì)量告警、來自一卡通系統(tǒng)的學(xué)生異常消費告警等，對于已經(jīng)建設(shè)了數(shù)字校園公共消息平臺的學(xué)校，可由消息平臺對告警消息進(jìn)行統(tǒng)一收集處理后傳輸至危機(jī)檢測模塊。三大接口組件需對采集的各類信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化以方便后續(xù)處理。結(jié)構(gòu)化后的信息包含“數(shù)據(jù)來源、發(fā)生時間、發(fā)生地點、數(shù)據(jù)名、數(shù)據(jù)值、嚴(yán)重級別”六個維度，其中數(shù)據(jù)來源指示產(chǎn)生該條數(shù)據(jù)的設(shè)備編號或系統(tǒng)名稱；發(fā)生時間應(yīng)以校內(nèi)共用的統(tǒng)一時間服務(wù)器為準(zhǔn)，以便進(jìn)行后續(xù)關(guān)聯(lián)分析；發(fā)生地點主要是針對各類傳感器而言，通過傳感器編號和預(yù)置的位置信息庫確定傳感器地點；數(shù)據(jù)名指該條數(shù)據(jù)所表達(dá)的實際含義，例如高溫報警、電量過載等；數(shù)據(jù)值根據(jù)來源不同可以為一維或多維數(shù)值，對于業(yè)務(wù)系統(tǒng)告警也可以是半結(jié)構(gòu)化文本；嚴(yán)重級別是當(dāng)前數(shù)值偏離正常范圍的嚴(yán)重程度，至少應(yīng)當(dāng)設(shè)置“正常數(shù)值、一般告警、嚴(yán)重、緊急”四個等級。危機(jī)監(jiān)測模塊結(jié)構(gòu)如圖4 所示，結(jié)構(gòu)化后的數(shù)據(jù)將作為預(yù)警模塊的輸入，該模塊同時應(yīng)當(dāng)具有存儲和回放的功能，能記錄任一監(jiān)控指標(biāo)的歷史狀態(tài)。

圖4 危機(jī)監(jiān)測模塊

二是預(yù)案管理模塊，主要對各類應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行統(tǒng)一管理。應(yīng)急預(yù)案可依托學(xué)校流程平臺進(jìn)行流程化設(shè)計，在滿足觸發(fā)條件時自動啟動響應(yīng)流程。預(yù)案流程設(shè)計要提高系統(tǒng)聯(lián)動和自動處置能力，至少應(yīng)包括兩方面自動化處置內(nèi)容：一是自動切斷爆發(fā)危機(jī)的故障點，例如在學(xué)校重要網(wǎng)站頁面被篡改時暫時關(guān)閉相關(guān)的Web 服務(wù)、樓宇火災(zāi)報警時切斷電力供應(yīng)等；二是按照預(yù)案設(shè)計自動通知相關(guān)負(fù)責(zé)人并進(jìn)行報警，通知方式可依托學(xué)?，F(xiàn)有平臺采取短信、語音電話等方式，報警方式包括聲、光報警等。預(yù)案支持流程圖方式查看，在人工介入處置階段協(xié)助應(yīng)急管理人員快速梳理處置步驟。在應(yīng)急處置結(jié)束后，應(yīng)根據(jù)實際情況進(jìn)行預(yù)案流程的調(diào)整優(yōu)化。

三是預(yù)警及報警模塊，主要功能是根據(jù)預(yù)置的條件規(guī)則庫對危機(jī)監(jiān)測模塊產(chǎn)生的各項數(shù)值進(jìn)行分析判斷。條件規(guī)則庫是由規(guī)則集構(gòu)成的，每個規(guī)則集包含“名稱、規(guī)則、預(yù)案”三部分內(nèi)容。名稱是該規(guī)則集表示的危機(jī)事件，如“交通事故”；規(guī)則是若干條件規(guī)則的邏輯組合，每條規(guī)則的結(jié)構(gòu)在危機(jī)監(jiān)測模塊格式化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了數(shù)據(jù)值的條件約束，比如溫度值的正常范圍，多條規(guī)則互為與、或關(guān)系，滿足邏輯判斷條件時即表示該危機(jī)事件已發(fā)生；預(yù)案是該事件對應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案流程。預(yù)警模塊保存著所有危機(jī)監(jiān)測模塊發(fā)送過來的最后數(shù)據(jù)，每當(dāng)有新數(shù)據(jù)到達(dá)時，預(yù)警模塊就會匹配規(guī)則集，當(dāng)某一時刻的狀態(tài)命中某一規(guī)則集中的部分規(guī)則時即發(fā)出預(yù)警信號，一旦命中全部規(guī)則立即自動啟動對應(yīng)的預(yù)案流程。有些應(yīng)急事件由于暫未確定合理有效的規(guī)則集而需要人工進(jìn)行判斷并啟動預(yù)案，因此需設(shè)置人工報警功能。報警功能是指在校園中提供多種人工報警入口，例如設(shè)置報警電話、在重要場所安裝一鍵報警終端等，報警入口同時兼具危機(jī)求助功能，管理人員在收到報警后可手動啟動應(yīng)急預(yù)案。預(yù)案啟動機(jī)制如圖5 所示。

圖5 應(yīng)急預(yù)案啟動機(jī)制

四是部門聯(lián)動模塊，該模塊對全校各單位的應(yīng)急處置聯(lián)絡(luò)人信息進(jìn)行統(tǒng)一管理維護(hù)，并在應(yīng)急處置中提供遠(yuǎn)程通信支持。絕大部分應(yīng)急處置都需要多部門聯(lián)動，因此各部門均應(yīng)當(dāng)確定相關(guān)聯(lián)絡(luò)人。部門聯(lián)動模塊對聯(lián)絡(luò)人信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，同時支持一鍵撥打電話、一鍵遠(yuǎn)程視頻等功能，從而確保在應(yīng)急處置中快速協(xié)調(diào)各方，形成合力。

五是大數(shù)據(jù)分析模塊，該模塊對應(yīng)急事件的發(fā)生規(guī)律進(jìn)行分析總結(jié)。大數(shù)據(jù)分析模塊與危機(jī)監(jiān)測模塊及預(yù)警模塊協(xié)同工作。危機(jī)監(jiān)測模塊將格式化后的數(shù)據(jù)發(fā)送給預(yù)警模塊及大數(shù)據(jù)分析模塊，大數(shù)據(jù)分析模塊學(xué)習(xí)各數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，總結(jié)出正常波動范圍。在預(yù)警模塊匹配到危機(jī)事件發(fā)生并啟動某一預(yù)案流程或人工啟動某一預(yù)案流程時，會同時觸發(fā)危機(jī)監(jiān)測模塊“快照”功能，將當(dāng)前所有數(shù)據(jù)匯總形成“事件快照”發(fā)送給大數(shù)據(jù)分析模塊。大數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)各項數(shù)據(jù)的正常波動范圍從快照中提取出與正常狀態(tài)存在明顯偏離的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步經(jīng)過人工整理分析，剔除不合理特征、增加遺漏特征，最終形成有價值的數(shù)據(jù)集作為預(yù)警模塊規(guī)則庫和預(yù)案流程優(yōu)化調(diào)整的依據(jù)。大數(shù)據(jù)分析模塊與各模塊的聯(lián)動關(guān)系如圖6 所示。

圖6 大數(shù)據(jù)分析模塊與其他模塊聯(lián)動方式

3.人機(jī)交互接口

可視化系統(tǒng)是安防指揮中心的人機(jī)交互接口，主要作用是實現(xiàn)校園安全態(tài)勢直觀展示，提高系統(tǒng)管理及使用的便捷性，包括兩部分：

一是校園地理信息可視化，即校園GIS。首先可在GIS 中標(biāo)記各類無線傳感器、視頻攝像機(jī)的地理位置，省去管理員記憶終端分布情況的工作，在管理員巡檢終端設(shè)備狀態(tài)或終端設(shè)備發(fā)出告警時，均可通過GIS 直接鎖定位置。其次在應(yīng)急處置中，特別是在多分隊協(xié)同處置的情況下，GIS 可以有效協(xié)助分隊調(diào)度工作，提高處置效率。另外GIS 還可結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實體跟蹤技術(shù)進(jìn)行軌跡標(biāo)記，例如記錄車輛行駛路線、安保人員巡更路線等。最后，GIS 還能顯示各類熱力圖，比如依托智能樓宇管控系統(tǒng)顯示水電使用情況熱力圖等。GIS 系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備放大、縮小、定位、測距等基本功能，同時具有良好的開放性，允許第三方系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)接口在GIS 上標(biāo)注位置信息。

二是數(shù)據(jù)可視化，支持對危機(jī)監(jiān)測模塊中各項監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行高度定制化展示。數(shù)據(jù)可視化將數(shù)據(jù)用圖形方式呈現(xiàn)出來，能更清晰有效地傳達(dá)其含義和走勢，揭示數(shù)據(jù)變化規(guī)律，更易于被人理解，大數(shù)據(jù)可視化能直觀反映出數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)、互動關(guān)系，有助于進(jìn)行跨系統(tǒng)跨領(lǐng)域的綜合分析[12-13]。安防指揮中心監(jiān)控大屏上主要展示的內(nèi)容即為各類監(jiān)控數(shù)據(jù)的可視化圖形，因此安防指揮系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備靈活強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化能力。系統(tǒng)需內(nèi)置豐富的數(shù)據(jù)圖形模板，支持自定義圖形顏色等顯示效果，可設(shè)置周期性顯示任務(wù)，可自定義監(jiān)控頁面布局，支持以圖片形式保存顯示內(nèi)容并支持報表生成等管理統(tǒng)計功能。

五、結(jié)束語

隨著智慧校園的建設(shè)，校園綜合安防指揮中心將會發(fā)揮越來越重要的作用。本文提出的面向應(yīng)急處置流程的安防指揮中心設(shè)計，主要用于實現(xiàn)高校安防態(tài)勢實時監(jiān)控、事前預(yù)警、事中處置、事后分析的全流程管理，但是在危機(jī)監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)準(zhǔn)入條件和標(biāo)準(zhǔn)格式、預(yù)警模塊的規(guī)則集設(shè)置、大數(shù)據(jù)分析模塊所采用的算法等方面仍需進(jìn)一步研究。