基于大數(shù)據(jù)的城市警情定位及指揮決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

田肖 馬翩翩 呂聯(lián)盟 韋坤杰, 李賀,

1 引言

城市突發(fā)公共事件嚴(yán)重危害社會(huì)，每次危機(jī)的起因、特性、周期都復(fù)雜多樣，其影響越來越廣泛[1]。通過報(bào)警求救是解決這類事件的主要手段，為盡可能減小它們所造成的危害，在出現(xiàn)警情時(shí)對(duì)其進(jìn)行定位、處置及指揮決策尤其重要。在過去，民警通過紙質(zhì)方式將警情記錄到特定的檔案中，而現(xiàn)在，民警能夠利用在線的警情管理系統(tǒng)完成警情案件的記錄與檢索[2]。芮曉玲等基于 GIS 技術(shù)，以協(xié)同警務(wù)為理念，建成了一個(gè)橫向融合、縱向貫通的智慧公安警務(wù)系統(tǒng)[3]。北京電信研究院人工智能團(tuán)隊(duì)開發(fā)了智察警情信息展示系統(tǒng)，系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，并采取前后端分離的開發(fā)模式，優(yōu)化了警力配置，具有預(yù)測準(zhǔn)確、情報(bào)及時(shí)及系統(tǒng)易用等特點(diǎn)[4]。

大數(shù)據(jù)技術(shù)可以綜合警情及社會(huì)各方數(shù)據(jù)，能夠在短時(shí)間內(nèi)做出分析，在很大程度上將會(huì)提高突發(fā)公共事件預(yù)警的準(zhǔn)確性，從而能讓公安機(jī)關(guān)準(zhǔn)確地做出預(yù)防方案[5]。因此，本文基于大數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)了城市警情定位及指揮決策系統(tǒng)，該系統(tǒng)集大數(shù)據(jù)分析、定位技術(shù)和通訊技術(shù)于一體，在不改變傳統(tǒng)110報(bào)警習(xí)慣情況下實(shí)現(xiàn)報(bào)警人的定位及展示，對(duì)于提高我國城市警情處置能力，加快推動(dòng)警務(wù)機(jī)制轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于大數(shù)據(jù)的城市警情定位及指揮決策系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。本系統(tǒng)主要利用SOA(面向服務(wù)的框架)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息化的集成和整合，可將系統(tǒng)架構(gòu)具體分為用戶層、業(yè)務(wù)層、信息處理層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。

用戶層提供可視化的操作界面；業(yè)務(wù)層提供實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的具體功能，包括警情信息管理、警力信息管理及區(qū)域信息管理；信息處理層完成對(duì)警情數(shù)據(jù)服務(wù)的操作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層完成報(bào)警信息的存儲(chǔ)。

2.2 用戶層

警情信息管理主要實(shí)現(xiàn)報(bào)警人的定位信息，同時(shí)在地圖上標(biāo)注對(duì)應(yīng)位置，并能夠在地圖上自動(dòng)標(biāo)繪周圍的警力分布情況。還可以展示當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)未處理及已處理完成的警情報(bào)警信息。警力信息管理主要包括警員、警車及警亭信息管理。區(qū)域信息管理主要包括樓宇、辦公室及人員信息管理。

2.3 業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層中通過對(duì)警情信息管理、警力信息管理和區(qū)域信息管理等功能模塊構(gòu)建相應(yīng)服務(wù)。系統(tǒng)采用Java EE和Java ME開發(fā)警情定位及指揮決策系統(tǒng)，利用Struts框架實(shí)現(xiàn)與前端頁面的交互及相應(yīng)服務(wù)的調(diào)動(dòng)，利用Hibernate實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的高性能訪問，利用Spring提供高效的事務(wù)管理。

2.4 數(shù)據(jù)處理層

系統(tǒng)結(jié)合從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)進(jìn)行警情監(jiān)控和救援預(yù)案的生成，提供有利的數(shù)據(jù)支撐，為決策者提供必要的現(xiàn)實(shí)輔助依據(jù)。對(duì)于以上信息可以采用MapReduce并行編程平臺(tái)進(jìn)行處理，能夠提高處理這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的效率。然后，基于一定的篩選和分類機(jī)制，可以將警情、警力及區(qū)域信息篩選出來，作為系統(tǒng)展示的一部分?jǐn)?shù)據(jù)。

2.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層

警情、警力及區(qū)域信息包含了各類結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。對(duì)于這些海量的數(shù)據(jù)，要對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)。在大數(shù)據(jù)處理框架下采用HDFS文件存儲(chǔ)系統(tǒng)。HDFS（Hadoop Distributed File System）是一個(gè)高度容錯(cuò)性的系統(tǒng)，HDFS能提供高吞吐量的數(shù)據(jù)訪問，非常適合大規(guī)模數(shù)據(jù)集上的應(yīng)用[6]。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的主要功能模塊如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊圖

3.1 警情信息管理

（1）報(bào)警定位信息：當(dāng)接收到電話報(bào)警后，系統(tǒng)地圖自動(dòng)移動(dòng)至事發(fā)地點(diǎn)，并在地圖上標(biāo)注對(duì)應(yīng)位置，顯示報(bào)警人的電話號(hào)碼以及基本情況。

（2）警力分析功能：通過點(diǎn)擊報(bào)警信息在地圖上自動(dòng)標(biāo)繪周圍的警力分布情況。還可以顯示對(duì)應(yīng)的警員信息和聯(lián)系方式，值班人員可快速根據(jù)距離迅速判斷并聯(lián)系距離最近的警員進(jìn)行現(xiàn)場處理。

（3）報(bào)警監(jiān)控信息：用于展示當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)未處理完成的警情報(bào)警信息。可通過本功能頁面添加、修改或者刪除系統(tǒng)報(bào)警監(jiān)控信息。

（4）報(bào)警歷史信息：用于展示當(dāng)前系統(tǒng)已處理完成的報(bào)警信息，可通過本功能查詢、添加、修改或者刪除報(bào)警歷史信息。

3.2 警力信息管理

（1）警員信息：通過本功能可查詢、添加、修改或者刪除系統(tǒng)警員信息。警員信息包括警員編號(hào)、身份證號(hào)、姓名、年齡、電話、地址、單位、級(jí)別、狀態(tài)等信息。

（2）警車信息：通過本功能可查詢、添加、修改或者刪除系統(tǒng)警車信息。警車信息主要包括車牌號(hào)、負(fù)責(zé)人、位置、負(fù)責(zé)人聯(lián)系方式及車型等。

（3）警亭信息：通過本功能可查詢、添加、修改或者刪除系統(tǒng)警亭信息。警亭信息主要包括警亭編號(hào)、警員、聯(lián)系方式及位置等信息。

3.3 區(qū)域信息管理

區(qū)域信息管理包括：樓宇、辦公室及人員管理等。

（1）樓宇信息。通過本功能可以添加、修改或者刪除系統(tǒng)樓宇信息。還可以查看樓宇內(nèi)的位置、辦公室數(shù)量及總?cè)藬?shù)等信息。

（2）辦公室信息。通過本功能可以添加、修改或者刪除系統(tǒng)辦公室信息。還可以查看辦公室所屬單位、所在樓層及辦公室人數(shù)等信息。

（3）人員信息。通過本功能可以修改或者刪除系統(tǒng)人員信息。人員信息包括身份信息、姓名、性別、聯(lián)系方式、所屬單位及所在辦公室等信息。

4 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)工作流程如下圖3所示。

圖3 系統(tǒng)工作流程

當(dāng)報(bào)警人利用手機(jī)向報(bào)警指揮中心求助時(shí)，首先，報(bào)警指揮中心能通過該系統(tǒng)及時(shí)準(zhǔn)確的獲得報(bào)警人地理位置信息，將其位置標(biāo)注在電子地圖中。其次，該系統(tǒng)可展示周邊警力信息，計(jì)算報(bào)警人與各警力間的距離。然后，選擇對(duì)應(yīng)的處警預(yù)案，即選擇距離最近的警員進(jìn)行報(bào)警處置。最后，對(duì)報(bào)警進(jìn)行監(jiān)控，在報(bào)警處置完成后存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并能夠統(tǒng)計(jì)分析歷史數(shù)據(jù)，通過對(duì)報(bào)警事件分析可以為以后警力部署提供依據(jù)。

5 關(guān)鍵技術(shù)

5.1 高精度定位技術(shù)

該系統(tǒng)中，報(bào)警人的位置信息以及接警端的地圖調(diào)用，都需要定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)。報(bào)警人在打電話報(bào)警時(shí)采用基站定位技術(shù)，在報(bào)警人掛斷電話后采用GPS定位技術(shù)，該系統(tǒng)結(jié)合設(shè)計(jì)的地圖API，實(shí)現(xiàn) GPS和基站定位相結(jié)合，從而能夠在報(bào)警和處置過程中都能精準(zhǔn)定位報(bào)警人。

5.2 GIS技術(shù)

GIS（地理信息系統(tǒng)）是以采集、存儲(chǔ)、管理、分析和描述整個(gè)或部分地球表面與空間和地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)空間信息系統(tǒng)。地圖服務(wù)擁有地圖GIS資源，對(duì)客戶端提供操作地圖GIS資源的接口，也提供給開發(fā)人員多種接口,功能強(qiáng)大而且操作簡單,結(jié)果可以直觀地顯示在地圖上。

5.3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

對(duì)累積的海量“警情”信息，需要通過大數(shù)據(jù)處理技術(shù)提取出有價(jià)值的信息，輔助警務(wù)工作，提高警務(wù)工作的效率，增強(qiáng)警務(wù)工作的前瞻性和主動(dòng)性。本系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)分布式計(jì)算框架下，采用由Google公司提出的MapReduce并行編程模型，從而提高數(shù)據(jù)挖掘的效率，能夠進(jìn)行多發(fā)時(shí)段、多發(fā)區(qū)域、多發(fā)類型及四色預(yù)警等研判分析。

6 系統(tǒng)特點(diǎn)

目前，根據(jù)報(bào)警系統(tǒng)根據(jù)定位技術(shù)可以分為兩類，一是采用GPS定位技術(shù)的警情系統(tǒng)，該系統(tǒng)往往需要下載APP或提前關(guān)注微信號(hào)，不符合大眾報(bào)警習(xí)慣，操作較為復(fù)雜。二是基站定位技術(shù)，此類警情系統(tǒng)能夠在報(bào)警時(shí)可以獲取報(bào)警人位置，但在掛斷電話后，不能準(zhǔn)確定位。為了解決這一問題該系統(tǒng)采用基站和GPS雙定位技術(shù)，在報(bào)警和處置過程中都能精準(zhǔn)定位報(bào)警人。具體的系統(tǒng)特點(diǎn)及優(yōu)勢總結(jié)如下。

6.1 指揮決策可視化

該系統(tǒng)基于GIS技術(shù)、位置服務(wù)技術(shù)和多媒體融合通訊技術(shù)，將應(yīng)急力量、突發(fā)事件等在GIS地圖上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示?；贕IS地圖案發(fā)地周邊視頻實(shí)時(shí)調(diào)取。精確指揮調(diào)動(dòng)值勤應(yīng)急力量，實(shí)現(xiàn)一鍵式圖上指揮調(diào)度。

6.2 研判分析精細(xì)化

該系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)技術(shù)將事件信息按時(shí)間、空間、突發(fā)事件構(gòu)建分布熱力圖，可以實(shí)現(xiàn)多發(fā)時(shí)段、多發(fā)區(qū)域、多發(fā)類型、四色預(yù)警等研判分析。

6.3 指揮調(diào)度一體化

該系統(tǒng)可與現(xiàn)有政府各大業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)深度集成，資源“一張圖”展示。可以整合突發(fā)事件、視頻、網(wǎng)絡(luò)通信、治安卡口、執(zhí)法記錄儀等多種應(yīng)急信息資源；可以實(shí)時(shí)在決策指揮屏上顯示人員和車輛準(zhǔn)確定位，便于精確、快速調(diào)整。

7 結(jié)束語

本文所提出的基于大數(shù)據(jù)的城市警情定位及指揮決策系統(tǒng)能夠進(jìn)行城市警情的自動(dòng)定位、城市警力展示、應(yīng)急處理預(yù)案推送及警情的快速處置等。該系統(tǒng)通過利用定位技術(shù)、GIS和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，在不改變傳統(tǒng)110報(bào)警習(xí)慣情況下實(shí)現(xiàn)報(bào)警人的定位，通過展示警情附近警力信息，選擇距離最近的警員進(jìn)行報(bào)警處置并推送對(duì)應(yīng)預(yù)案，從而為城市警情處置提供有效的決策依據(jù)及應(yīng)用方案。該系統(tǒng)主要面向各市縣級(jí)公安系統(tǒng)、機(jī)場及高鐵等重要安保場景，具有廣闊的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。