時空大數(shù)據(jù)安全生產(chǎn)研究

邢保振

（四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司 四川省成都市 610083）

時空大數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)時空數(shù)據(jù)、公共專題數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)在線抓取數(shù)據(jù)，以及網(wǎng)絡(luò)在線抓取數(shù)據(jù)驅(qū)動的包含多個節(jié)點的分布式大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)引擎，支持多源異構(gòu)的時空大數(shù)據(jù)匯聚、管理、分析。而大數(shù)據(jù)應(yīng)用可揭示事故規(guī)律，為安全決策提供理論支撐，大數(shù)據(jù)還可以及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)事故隱患，提升排查治理能力。

安全生產(chǎn)事故是企業(yè)發(fā)生頻率最高的危險事件，并且危害程度非常的大，因此解決好企業(yè)安全生產(chǎn)中的問題迫在眉睫，通過時空云平臺進(jìn)行安全生產(chǎn)領(lǐng)域的監(jiān)督是我們提出的一種解決方式，通過時空云平臺將各部門的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時、動態(tài)地整合和關(guān)聯(lián)，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的，保障安全生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。這對安全生產(chǎn)領(lǐng)域的保障具有重要的意義。

1 時空云平臺

針對安全生產(chǎn)監(jiān)督過程中存在的問題，以結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫、信息獲取應(yīng)用以及GIS 等應(yīng)用的方式解決。具體是以基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，獲取、更新、處理和共享運行信息、設(shè)施信息和地理信息等數(shù)據(jù)，再由移動終端與其進(jìn)行協(xié)調(diào)合作，結(jié)合相關(guān)應(yīng)用，例如基于位置服務(wù)(LBS)、全球定位系統(tǒng)(GPS) 定位技術(shù)和地理信息系統(tǒng)(GIS) 應(yīng)用，對相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行接收和實時響應(yīng)。

時空云平臺通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)精加工、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)挖掘、可視化等過程，實現(xiàn)實時流數(shù)據(jù)的快速處理數(shù)據(jù)。并結(jié)合各種IT 新技術(shù)建設(shè)的時空大數(shù)據(jù)與云平臺能夠提高處理數(shù)據(jù)能力，實時地保障企業(yè)的安全生產(chǎn)過程，及時采取應(yīng)對服務(wù)，將整個生產(chǎn)過程中的安全性和風(fēng)險處在有效控制范圍內(nèi)。

2 安全生產(chǎn)中時空云平臺的設(shè)計思路

充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算等先進(jìn)IT 技術(shù)，建設(shè)面向社會治理和重大工程建設(shè)的時空基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)（Infrastructure as Service，IaaS）、時空大數(shù)據(jù)資源服務(wù)（Data as Service，DaaS）和時空大數(shù)據(jù)云服務(wù)平臺（Platform as Service，PaaS）。通過基礎(chǔ)地理信息時空云平臺的建設(shè)，將增強時空地理信息統(tǒng)籌獲取、統(tǒng)一管理和應(yīng)用服務(wù)能力。要將多尺度、多主題、多來源的地理時空數(shù)據(jù)倉庫構(gòu)建為動態(tài)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫，必須基于統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建立，逐一對基礎(chǔ)、地名地址、控制成果、多源遙感影像、地理信息、地理國情普查及監(jiān)測、地理實體、城市三維模型和行業(yè)專題數(shù)據(jù)等各類數(shù)據(jù)進(jìn)行完善。建立空間地理數(shù)據(jù)的匯聚、清洗、比對、整合等數(shù)據(jù)自動化或半自動化處理方法，形成體系化、規(guī)范化、準(zhǔn)實時化的數(shù)據(jù)更新機(jī)制。綜合利用空間數(shù)據(jù)跨媒體可視化、泛在多維度空間地理信息表達(dá)、共享交換與整合、分析挖掘、智慧化應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)泛在化（互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)等）等跨越性公共信息服務(wù)技術(shù)，增強面向生態(tài)文明體制建設(shè)、智慧城市建設(shè)、政務(wù)服務(wù)、公眾服務(wù)、應(yīng)急服務(wù)、精準(zhǔn)扶貧等重大領(lǐng)域和工程的大數(shù)據(jù)、智能化管理/監(jiān)管/治理能力和服務(wù)模式創(chuàng)新。

如今人類通過大數(shù)據(jù)來獲得海量數(shù)據(jù)以及處理規(guī)范化數(shù)據(jù)，安全生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展密切相關(guān)，用于實現(xiàn)平臺應(yīng)急管理、安全生產(chǎn)預(yù)警、設(shè)備故障致因分析等功能，因此提升大數(shù)據(jù)技術(shù)在安全生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用至關(guān)重要。

圖1：安全生產(chǎn)中時空云平臺的總體架構(gòu)

圖2：數(shù)據(jù)庫總體結(jié)構(gòu)

3 安全生產(chǎn)中時空云平臺的總體架構(gòu)

基礎(chǔ)地理信息時空云平臺總體架構(gòu)如圖1 所示，包括云基礎(chǔ)設(shè)施層、大數(shù)據(jù)資源層、大數(shù)據(jù)平臺層等。

3.1 云基礎(chǔ)設(shè)施層

圖3：時空大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)框架

云基礎(chǔ)設(shè)施由網(wǎng)絡(luò)資源、安全資源、計算資源、存儲資源組成。網(wǎng)絡(luò)、安全、計算、存儲等資源的池化由基礎(chǔ)設(shè)施云管理平臺實現(xiàn)，此平臺還對外提供統(tǒng)一資源調(diào)度接口，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）；時空大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)框架為上層分布式應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐，其統(tǒng)籌包括分布式計算混合計算框架和并行計算、文件數(shù)據(jù)庫的混合存儲框架和支持高性能計算、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和支持關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在內(nèi)的傳感網(wǎng)絡(luò)資源、移動網(wǎng)絡(luò)資源、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)資源等多種數(shù)據(jù)資源特征。

3.2 大數(shù)據(jù)資源層

整個“時空云平臺”建設(shè)的核心為大數(shù)據(jù)資源層，大數(shù)據(jù)資源層結(jié)合測繪生產(chǎn)業(yè)務(wù)特點和地理信息對外服務(wù)需求，通過對全省地理信息資源的集成匯集、清洗整合和服務(wù)加工處理，建成由匯集數(shù)據(jù)庫、資源數(shù)據(jù)庫和服務(wù)數(shù)據(jù)庫組成的完整地理信息大數(shù)據(jù)倉庫，對相應(yīng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)，最終實現(xiàn)混合存儲、統(tǒng)一組織管理、集成展示地理信息資源的功能，并確保時空大數(shù)據(jù)云中心內(nèi)部存儲的大數(shù)據(jù)資源的組織能夠合理、流動能夠序性和聯(lián)動更新能夠無誤。

3.3 大數(shù)據(jù)平臺層

時空云平臺層通過門戶網(wǎng)站、平臺運維管理系統(tǒng)、接口與服務(wù)系統(tǒng)、地理信息云服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析挖掘系統(tǒng)、在線地圖定制系統(tǒng)等，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)中心對內(nèi)、對外服務(wù)的一站式窗口，實現(xiàn)地理信息大數(shù)據(jù)資源的在線地理要素、分析挖掘、接口等服務(wù)，提供高可靠、高并發(fā)的完整云服務(wù)能力。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范包括數(shù)據(jù)和管理服務(wù)方面的標(biāo)準(zhǔn)及管理制度，依據(jù)一系列國家、行業(yè)規(guī)范和地方相關(guān)規(guī)定，用于指導(dǎo)和規(guī)范基礎(chǔ)地理信息時空云平臺建設(shè)和運行。

3.5 安全防護(hù)體系

安全保障措施包括基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)籌和網(wǎng)絡(luò)安全、物理安全、數(shù)據(jù)安全與應(yīng)用安全等內(nèi)容，用于保障全省地理信息大數(shù)據(jù)共享交換平臺的穩(wěn)定運行。隨著網(wǎng)絡(luò)信息的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)運而生。各種網(wǎng)絡(luò)信息的存在在安全生產(chǎn)應(yīng)急管理中起著重要作用。將大數(shù)據(jù)用到安全生產(chǎn)中，可提升源頭治理能力，降低事故的發(fā)生。數(shù)據(jù)庫總體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

從各行業(yè)專項數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫和地理空間框架數(shù)據(jù)庫中采集、抽取、匯交包括基本比例尺地形數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)、電子地圖數(shù)據(jù)、街景數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、旅游數(shù)據(jù)等的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成原始數(shù)據(jù)庫。以數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和整合方案為標(biāo)準(zhǔn)，對各個來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、比對與整合形成具有高度一致性與數(shù)據(jù)質(zhì)量的資源庫。對資源數(shù)據(jù)進(jìn)行ETL 以及服務(wù)產(chǎn)品加工形成面向服務(wù)支撐應(yīng)用的產(chǎn)品庫。如圖3 所示。

在大數(shù)據(jù)和地理空間的融合下，保護(hù)數(shù)據(jù)安全,地理大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)框架核心由地理大數(shù)據(jù)存儲框架和地理大數(shù)據(jù)計算框架兩部分構(gòu)成。大數(shù)據(jù)存儲需要整合多種存儲模式，對外提供統(tǒng)一的、開放的數(shù)據(jù)存取訪問接口，提供地理大數(shù)據(jù)統(tǒng)一存取服務(wù)。大數(shù)據(jù)處理需要綜合利用分布式計算、并行計算等技術(shù)，開發(fā)適用于海量空間數(shù)據(jù)分布式處理和分析的計算框架，實現(xiàn)地理大數(shù)據(jù)計算插件的管理、任務(wù)的管理與監(jiān)控、分布式計算結(jié)果的匯總。地理大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)框架通過提供統(tǒng)一的地理大數(shù)據(jù)存取服務(wù)和計算云服務(wù)，支撐上層應(yīng)用開發(fā)分布式計算應(yīng)用。改善安全生產(chǎn)“大數(shù)據(jù)”的分析和預(yù)測能力，增強對安全生產(chǎn)周期的相關(guān)性等特征的分析，從而實現(xiàn)快速便捷的搜索和查詢，科學(xué)的歸納和分析等功能，最終為解決安全生產(chǎn)事故總量居高不下、重特大事故波動反復(fù)等重大社會問題提供信息化支撐保障。

4 安全生產(chǎn)中時空云平臺的應(yīng)用

（1）如今，整個社會已經(jīng)從地大物博的增量式發(fā)展轉(zhuǎn)向存量式發(fā)展，政府必須對所有在時間和空間中沖撞和演變的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更為精細(xì)化的管理，這也就意味著和GIS 的融合已成定勢。因為時空云平臺建設(shè)的建設(shè)需要聚合各個部門的數(shù)據(jù)，實時、動態(tài)地進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，所以如何在數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)層進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和聯(lián)合是時空大數(shù)據(jù)云平臺需要解決的問題。

（2）由于一些因素，企業(yè)里各個部門的重要空間數(shù)據(jù)以及部門上下級之間共享服務(wù)平臺不能互通，導(dǎo)致大量冗雜工作，浪費人力物力，同時數(shù)據(jù)的不互通對于企業(yè)的安全監(jiān)控造成了很大的影響，不能實時地共享重要數(shù)據(jù)，更新不及時，跟不上現(xiàn)有的迫切需求。安全生產(chǎn)大數(shù)據(jù)是圖片、文本、音頻、視頻等海量信息的集合，而這些信息又是在政府安全監(jiān)管、企業(yè)安全生產(chǎn)、社會個人參與及于此相關(guān)聯(lián)的經(jīng)濟(jì)活動過程中形成的。通過考慮協(xié)同性、服務(wù)支撐性以及時空大數(shù)據(jù)價值的挖掘，將時空大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、統(tǒng)籌化，滿足平臺的建設(shè)需求。

（3）安全生產(chǎn)大數(shù)據(jù)必須具有“七性”:真實性、原始性、完整性、 公正性、可持續(xù)性、可處理性、可開放性。但是碎片化生產(chǎn)和管理模式?jīng)]有辦法形成優(yōu)勢，數(shù)據(jù)不完整以及協(xié)調(diào)性方面的瑕疵降低了測繪及安全部門的話語權(quán)。因此，建設(shè)時空云平臺對于保障安全生產(chǎn)至關(guān)重要。

5 總結(jié)

時空云平臺運用云計算、大數(shù)據(jù)、空間地理信息等技術(shù)，促進(jìn)了企業(yè)在安全生產(chǎn)領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控、共享信息服務(wù)和管理的可視化、智能化。時空云平臺抓住信息時代對時間和空間位置服務(wù)越來越高的需求，對海量安全大數(shù)據(jù)進(jìn)行充分挖掘和理解，達(dá)到安全監(jiān)控的目的。用大數(shù)據(jù)來提高企業(yè)的安全管理水平，云平臺的實時監(jiān)測保證了對數(shù)據(jù)的動態(tài)洞察和管理。通過時空云平臺和大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠讓安全生產(chǎn)管理更智能。并且，云平臺有助于提升安全生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)處理能力、分析判斷能力、安全管理能力，為建立企業(yè)生產(chǎn)安全的管理長效機(jī)制提供更多保障，減少損失，帶來經(jīng)濟(jì)效益。