結(jié)合云計算與大數(shù)據(jù)的出租房消防安全監(jiān)管GIS

徐 剛，楊立博，裴政皓，陳 杰

(1. 溫州市勘察測繪研究院，浙江 溫州 325000； 2. 中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院， 湖南 長沙 410083)

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，農(nóng)村人員進城務(wù)工和經(jīng)商人員跨城經(jīng)營現(xiàn)象十分普遍，進而帶來了城中村及城郊結(jié)合部“出租熱”現(xiàn)象，出租房服務(wù)已經(jīng)形成一個行業(yè)。受出租房耐火等級低，出租戶受教育程度及對火災(zāi)隱患認(rèn)識不足等方面因素的影響，出租房屋火災(zāi)頻發(fā)。由于出租房建筑性質(zhì)、出租房分布、租房人員素質(zhì)、消防安全管理等情況十分復(fù)雜，各類信息掌握不全，管理滯后，給出租房消防管理帶來巨大困難。

由于缺乏合理的方法及技術(shù)手段，城市聚集區(qū)的消防監(jiān)管規(guī)劃都具有較大盲目性，更談不上優(yōu)化。對此，許多學(xué)者都對城市的消防信息化監(jiān)測管理進行了專門研究，并從不同角度提出了自己的建設(shè)思路。比如，文獻[1]使用空間分析方法在城市火災(zāi)風(fēng)險評估和防護等級分析基礎(chǔ)上，通過消防基本單元劃分、消防路網(wǎng)模型構(gòu)建和消防站GIS優(yōu)化選址這3個步驟，實現(xiàn)消防資源的優(yōu)化配置。文獻[2]通過GIS與集合覆蓋法提高消防責(zé)任區(qū)責(zé)任劃分精度，為空白區(qū)消防站選址提供更加全面可靠的依據(jù)。文獻[3]利用Web GIS技術(shù)，在消防信息、電子地圖與視頻可視化技術(shù)的有機結(jié)合下，構(gòu)建消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，為消防資源配置、消防救援指導(dǎo)等提供信息支持。但是，這些研究主要集中在城市新建消防設(shè)施規(guī)劃方面，較少關(guān)注消防安全監(jiān)管系統(tǒng)與居民之間的整體聯(lián)動性、協(xié)調(diào)性。這使得信息的統(tǒng)一性和實時性都有所欠缺。同時，目前的消防管理監(jiān)控系統(tǒng)多以二維圖表的形式進行數(shù)據(jù)顯示與梳理，數(shù)據(jù)表達(dá)不夠形象直觀。

另一方面，其他一些研究為筆者提供了創(chuàng)新的研究方向。比如，文獻[4]基于智慧城市時空信息云平臺的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)成果，研究了2D GIS和3D GIS的城市規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)。文獻[5]提出了基于云環(huán)境和高性能地理計算技術(shù)，研究和設(shè)計實現(xiàn)一體化公共服務(wù)云平臺。文獻[6]利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)地理信息服務(wù)技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)了消防設(shè)施智能巡檢系統(tǒng)，為城市中消防設(shè)施的實時動態(tài)智慧化管理提供了技術(shù)支撐和保障。這些新技術(shù)的應(yīng)用，也為筆者解決目前消防安全監(jiān)管存在的問題拓寬了思路。

因此，本文綜合運用云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、二維碼生成等先進技術(shù)，構(gòu)建出租房消防安全動態(tài)監(jiān)管平臺。它利用地理信息技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立了實時更新的出租房消防安全監(jiān)督信息資源庫，實現(xiàn)了資源的“大整合、快更新、高共享”，具有重要的研究意義與實用價值。

1 研究區(qū)域

研究區(qū)位于溫州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，它于1992年3月16日經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)設(shè)立，是浙江南部唯一的國家級開發(fā)區(qū)。溫州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)區(qū)域范圍覆蓋濱海園區(qū)、金海園區(qū)和托管的3個街道，還包括向海延伸的60萬畝甌飛圍墾造地工程。全區(qū)現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)3000多家，其中規(guī)上企業(yè)373家。區(qū)內(nèi)出租房棟數(shù)超過3萬。區(qū)內(nèi)教育、文化、娛樂、衛(wèi)生等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完善[7]。溫州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)迅猛發(fā)展的城鄉(xiāng)一體化格局，導(dǎo)致消防安全布劃難以同步跟進，新城與舊城、城區(qū)與工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)與棚屋區(qū)交錯共存“低、小、散、混”格局特征明顯，區(qū)域性火災(zāi)隱患突出，給消防工作帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和考驗。建立健全基層消防安全組織，落實消防安全責(zé)任，規(guī)范消防安全網(wǎng)格化管理，有效排查整治火災(zāi)隱患，十分必要。

2 總體框架

本文所提出的消防安全動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)是以信息基礎(chǔ)設(shè)施為支撐，以地理信息資源為基礎(chǔ)，綜合采用計算機技術(shù)、通信技術(shù)、GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)集成技術(shù)，構(gòu)建統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)。目的是將出租房業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與地理信息資源進行有機結(jié)合，實現(xiàn)對出租房的動態(tài)化監(jiān)管、精細(xì)化掌握。為此，本文通過層次劃分，將其分解為若干個邏輯平臺，降低實施的復(fù)雜度，整體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一種縱向多層次、橫向網(wǎng)格化的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點[8]，通過支持層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、動態(tài)更新機制、安全保障體系等的建設(shè)，實現(xiàn)基于地理信息與出租房的集成管理、綜合應(yīng)用服務(wù)。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 云計算技術(shù)

云計算[9]是一種通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來提供分布式計算、并行式計算及網(wǎng)絡(luò)計算的計算模式。云計算可以向用戶提供透明的、可擴展性的、靈活并且相對經(jīng)濟便利的服務(wù)，同時還具有強大的數(shù)據(jù)計算與數(shù)據(jù)儲存能力。相較于其他計算模式，云計算具有優(yōu)秀的信息管理能力和更強的穩(wěn)健性，也可以更好地保證信息的保密性和完整性。由于云計算的巨大優(yōu)勢，云GIS平臺架構(gòu)和商業(yè)應(yīng)用模式已進入了應(yīng)用和推廣階段[10]。云計算技術(shù)實現(xiàn)了信息的共享與交互，在一定程度對本文后續(xù)的大數(shù)據(jù)處理提供了支持。在地理信息系統(tǒng)中使用云計算技術(shù)，擴大了用戶視野范圍，提高了系統(tǒng)的處理能力[11]。

本文通過云計算技術(shù)，從IT基礎(chǔ)架構(gòu)的角度解決信息化建設(shè)中出現(xiàn)的信息孤島，基礎(chǔ)設(shè)施分散的應(yīng)用問題，通過構(gòu)建基于IaaS的云數(shù)據(jù)中心，大大降低原來分散基礎(chǔ)設(shè)施運維的費用開銷。如圖2所示，在IaaS平臺應(yīng)用基礎(chǔ)上，先后建立起以SOA架構(gòu)為基礎(chǔ)的PaaS平臺，在此平臺上，對原有分散應(yīng)用、條塊分割的應(yīng)用系統(tǒng)加以整合，統(tǒng)一部署在PaaS平臺上，實現(xiàn)底層技術(shù)開發(fā)方式、數(shù)據(jù)編碼方式、用戶權(quán)限管理方面的高度統(tǒng)一集中。新建設(shè)的云計算基礎(chǔ)平臺通過虛擬化技術(shù)平滑地將現(xiàn)有系統(tǒng)分步驟地過渡到云計算系統(tǒng)，同時保證了現(xiàn)有的業(yè)務(wù)架構(gòu)不受影響。

3.2 大數(shù)據(jù)挖掘與可視化分析技術(shù)

大數(shù)據(jù)可視化分析就是指在大數(shù)據(jù)自動分析挖掘方法中，利用支持信息可視化的用戶界面及支持分析過程的人機交互方式與技術(shù)，有效融合計算機的計算能力和人的認(rèn)知能力，以獲得對大規(guī)模復(fù)雜數(shù)據(jù)集的洞察力。大數(shù)據(jù)挖掘分析的流程如圖3所示。數(shù)據(jù)的背后隱藏著信息，而信息之中蘊含著知識。大數(shù)據(jù)作為具有潛在價值的原始數(shù)據(jù)資產(chǎn)，通過深入分析才能挖掘出其中蘊含的信息與知識。通過大數(shù)據(jù)分析工具,有助于用戶對大數(shù)據(jù)的分析挖掘[12]。

本文利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，研究構(gòu)建全區(qū)統(tǒng)一的出租房地理信息服務(wù)大數(shù)據(jù)庫。它集成整合全區(qū)地理信息、出租房信息、網(wǎng)格信息、消防監(jiān)管日常排查信息、知識庫信息、用戶信息等數(shù)據(jù)一站式管理。形成融合時間信息、空間位置信息和屬性信息、巡查業(yè)務(wù)信息的服務(wù)型時空大數(shù)據(jù)。之后，對得到的時空大數(shù)據(jù)進行了挖掘和分析，應(yīng)用高級的統(tǒng)計分析算法和高性能的并行計算，特別是空間聚類分析技術(shù)，基于時空對象的聚類方法研究可以更加全面地分析時空對象的空間位置信息、屬性特和變化特點[13]通過對存在不同隱患程度的出租房分組分析，進行空間聚類邏輯分類。應(yīng)用出租房消防管理領(lǐng)域的評價指標(biāo)模型和監(jiān)督管理模型，通過標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)挖掘流程，獲得面向出租房消防管理運行狀態(tài)科學(xué)、智能的分析評估報告。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用對火災(zāi)防控起著重大作用[14],它能將抽象的出租房消防等數(shù)據(jù)借助于圖形手段，清晰有效地表達(dá)出來。這樣不但能反映各類隱患事件和出租房空間位置分布情況，而且能表達(dá)出各類隱患數(shù)據(jù)的周邊范圍數(shù)量和各網(wǎng)格的數(shù)量。

3.3 移動互聯(lián)技術(shù)

移動互聯(lián)即移動互聯(lián)網(wǎng)，結(jié)合了移動通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。用戶可以通過智能移動終端從因特網(wǎng)上獲取、編輯和共享信息。圖4為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖。將移動互聯(lián)技術(shù)和GIS技術(shù)相結(jié)合后的移動GIS技術(shù)貫穿著智慧城市的建設(shè)過程，及時記錄城市建設(shè)中可能出現(xiàn)的問題[15]。本文運用移動互聯(lián)網(wǎng)+思維，利用智能手機等移動智能終端設(shè)備，通過無線移動通信網(wǎng)絡(luò)(3G網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)、WLAN等)發(fā)展移動互聯(lián)網(wǎng)拓展應(yīng)用服務(wù)體系。同時，結(jié)合GPS或基站為定位手段的GIS系統(tǒng)，實現(xiàn)移動端與平臺其他子系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)實時采集更新和動態(tài)監(jiān)管。

3.4 二維碼生成技術(shù)

系統(tǒng)通過二維碼生成技術(shù)，為每個出租房建立了唯一的身份標(biāo)識。移動端巡查提供了出租房二維碼掃描功能，通過掃描二維碼可以了解出租房基本信息，上報出租房隱患等，實現(xiàn)由靜態(tài)管控向動態(tài)管控的轉(zhuǎn)變，如圖5所示。同時極大地提升群眾的參與度，增強與市民的有效互動，從而提高市民滿意度和城市安全感。

4 系統(tǒng)構(gòu)建成果

本文出租房消防安全動態(tài)監(jiān)管平臺按照不同的業(yè)務(wù)需求，分別建立了10個子系統(tǒng)，即地理信息子系統(tǒng)、出租房消防安全管理子系統(tǒng)、任務(wù)管理子系統(tǒng)、短信管理子系統(tǒng)、網(wǎng)格管理子系統(tǒng)、移動巡查監(jiān)管子系統(tǒng)、統(tǒng)計分析子系統(tǒng)、考核評估子系統(tǒng)、知識庫子系統(tǒng)、運維管理子系統(tǒng)。圖6為利用地理信息子系統(tǒng)顯示的出租房消防大數(shù)據(jù)。其中，①地理信息子系統(tǒng)不僅為整個平臺提供地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)，還實現(xiàn)了出租房消防信息快速查詢、消防統(tǒng)計信息展示、通知通告及任務(wù)消息等功能的“一張圖”呈現(xiàn)，從而實現(xiàn)了信息時代下出租房消防安全工作空間化管理新模式。②出租房消防管理子系統(tǒng)幫助工作人員快速方便對各個網(wǎng)格內(nèi)的出租房進行管理，消防隱患排查，數(shù)據(jù)認(rèn)領(lǐng)和報表導(dǎo)出等操作。同時提供了日常排查功能，從督改、復(fù)查、逐級上報到聯(lián)合執(zhí)法均可在系統(tǒng)中進行錄入、派單和維護，并能夠監(jiān)管移動端所提交的排查情況。③網(wǎng)格管理子系統(tǒng)主要用于網(wǎng)格數(shù)據(jù)和信息的管理。管理的內(nèi)容包括網(wǎng)格的空間劃分、基本信息、等級、人員配置等。④移動巡查子系統(tǒng)采用了移動互聯(lián)和嵌入式GIS等技術(shù)實現(xiàn)了與平臺其他子系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)實時采集，巡查數(shù)據(jù)實時上傳更新，實現(xiàn)出租房消防安全的動態(tài)監(jiān)管，能夠有效地提高工作效率和加強日常排查工作的信息化監(jiān)管。系統(tǒng)在移動端提供二維碼掃描功能，實現(xiàn)由靜態(tài)管控向動態(tài)管控的轉(zhuǎn)變。⑤統(tǒng)計分析子系統(tǒng)采用了大數(shù)據(jù)挖掘、可視化分析及云計算等技術(shù)，實現(xiàn)了管理人員、網(wǎng)格員的工作情況及消防隱患情況的統(tǒng)計。通過動態(tài)生成各類報表，使個人工作、消防隱患統(tǒng)計與排查等情況可以具體化、直觀化、準(zhǔn)確化地表達(dá)，實現(xiàn)了日常工作的科學(xué)化和統(tǒng)計工作的自動化，優(yōu)化了工作方式、減輕了勞動強度，提高了監(jiān)管效率。

5 結(jié) 語

本文研究建設(shè)了出租房空間可視化管理、消防安全動態(tài)監(jiān)管、網(wǎng)格化巡查管理、任務(wù)管理、統(tǒng)計分析、考核評估、知識庫等多個應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)的成果已經(jīng)完成了實地運行環(huán)境的部署，經(jīng)過了用戶一段時間的使用，取得了良好的效果。本文出租房消防安全動態(tài)監(jiān)管平臺達(dá)到了設(shè)計預(yù)定的目標(biāo)。在本文出租房消防安全動態(tài)監(jiān)管平臺研究基礎(chǔ)上，將繼續(xù)挖掘整合各垂直部門實用豐富的數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)動態(tài)更新，以保證數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性和質(zhì)量，不斷提升服務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量。