宋 華，胡 芳，段開(kāi)宇（.重慶警察學(xué)院 信息安全系，重慶 4033；.重慶市公安局 北部新區(qū)分局，重慶 400065）

基于PGIS的危險(xiǎn)品監(jiān)管系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

宋 華1，胡 芳1，段開(kāi)宇2
（1.重慶警察學(xué)院 信息安全系，重慶 401331；2.重慶市公安局 北部新區(qū)分局，重慶 400065）

易燃易爆危險(xiǎn)品因監(jiān)管手段的滯后，給社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。為實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)品信息的全面采集與監(jiān)管，并結(jié)合公安信息化建設(shè)的實(shí)踐和需求，研究基于PGIS的危險(xiǎn)品監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)采用SSH組合框架技術(shù)，通過(guò)分析需求，設(shè)計(jì)相應(yīng)功能模塊。文中詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：建立被監(jiān)管危險(xiǎn)品監(jiān)測(cè)指標(biāo)多維數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)OLAP；通過(guò)終端監(jiān)測(cè)設(shè)備的接入，設(shè)計(jì)多部門(mén)聯(lián)動(dòng)報(bào)警框架；采用中間件技術(shù)與現(xiàn)有警務(wù)地理數(shù)據(jù)共享對(duì)接，降低了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)復(fù)雜度，使危險(xiǎn)品監(jiān)管信息可視化展示，實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)品的智能監(jiān)管，降低了監(jiān)管成本。

危險(xiǎn)品監(jiān)管；警用地理信息系統(tǒng)；多維數(shù)據(jù)模型；聯(lián)動(dòng)報(bào)警；中間件

近年來(lái)，我國(guó)易燃易爆危險(xiǎn)品在制造、運(yùn)輸、存儲(chǔ)過(guò)程中，火災(zāi)爆炸事故頻頻發(fā)生，給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大災(zāi)難，特別是發(fā)生在2015年天津的“8.12”危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)起火爆炸事故，教訓(xùn)慘痛，這也折射出當(dāng)前危險(xiǎn)品在監(jiān)管上存在漏洞和空白，各職能部門(mén)之間原有系統(tǒng)大多處于“孤島”狀態(tài)，信息的及時(shí)性、共享性差，無(wú)法更好的掌握危險(xiǎn)品的最新?tīng)顩r。公安機(jī)關(guān)對(duì)易燃易爆、有毒有害物品以及槍支彈藥等危險(xiǎn)品具有監(jiān)管職責(zé)，如何借助現(xiàn)有的PGIS（警務(wù)地理信息系統(tǒng)）平臺(tái)，建立起公安機(jī)關(guān)危險(xiǎn)品監(jiān)管系統(tǒng)（HMSS），對(duì)加快公安機(jī)關(guān)危險(xiǎn)品監(jiān)管的信息化步伐具有重要意義，同時(shí)可以進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)、安監(jiān)、公安等機(jī)構(gòu)監(jiān)管工作的信息共享，提高監(jiān)管效率。

文中在介紹基于PGIS的危險(xiǎn)品監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了構(gòu)建該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，并給出了具體的實(shí)現(xiàn)方法。

1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和需求

根據(jù)公安危險(xiǎn)品監(jiān)管的需要，基于PGIS的公安機(jī)關(guān)危險(xiǎn)品監(jiān)管系統(tǒng)的特點(diǎn)和需求是：

1）系統(tǒng)主要運(yùn)行在公安內(nèi)網(wǎng)，同時(shí)在重要危險(xiǎn)品的生產(chǎn)、存儲(chǔ)、流通部位設(shè)立終端，能實(shí)現(xiàn)監(jiān)管數(shù)據(jù)和視頻的實(shí)時(shí)上傳，并具備110，119聯(lián)動(dòng)報(bào)警功能，系統(tǒng)需信息授權(quán)管理，安全性要求高，業(yè)務(wù)流程較復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)模式有較高要求。

3）基于Web的監(jiān)管系統(tǒng)要有很好的穩(wěn)健性，對(duì)終端上傳的數(shù)據(jù)經(jīng)審查后在PGIS平臺(tái)上顯示，能完成數(shù)據(jù)查詢、分析等一系列工作。

4）系統(tǒng)要能動(dòng)態(tài)智能地對(duì)各生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、銷(xiāo)售等機(jī)構(gòu)上報(bào)的危險(xiǎn)品監(jiān)管報(bào)表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，能對(duì)系統(tǒng)外的各重要部位數(shù)據(jù)源進(jìn)行采集，并按照各種監(jiān)管指標(biāo)對(duì)各地的危險(xiǎn)品進(jìn)行預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)控制。

5）系統(tǒng)要能提高監(jiān)管工作的效率，滿足公安機(jī)關(guān)對(duì)危險(xiǎn)品安全性的決策支持需要。

2　系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

為了便于整合公安數(shù)字化平臺(tái)，同時(shí)滿足系統(tǒng)復(fù)用性、可靠性及可擴(kuò)展性等需求，整個(gè)系統(tǒng)基于J2EE多層模式進(jìn)行設(shè)計(jì)[1]，采用SSH（Struts+Spring+Hibernate）組合框架并以Struts為基礎(chǔ)[2]，整個(gè)架構(gòu)如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖

系統(tǒng)客戶端為Web瀏覽器，用戶通過(guò)網(wǎng)頁(yè)完成數(shù)據(jù)查詢、輸入等操作。表示層使用WebLogic作為Web容器，該層主要通過(guò)JSP標(biāo)簽、Servlet和JavaBean來(lái)處理前端的請(qǐng)求和響應(yīng)，執(zhí)行JSP頁(yè)面的組裝和顯示[3-4]，并實(shí)現(xiàn)用戶提交信息的規(guī)則驗(yàn)證，同時(shí)該層還采用以基于 RIA （Rich Internet Applications富互聯(lián)網(wǎng)程序）的Flex柵格地圖服務(wù)[5]實(shí)現(xiàn)地圖的發(fā)布、瀏覽、查詢，解決PGIS地圖服務(wù)器負(fù)荷大的問(wèn)題。業(yè)務(wù)邏輯層是系統(tǒng)的核心功能模塊，借助于 Spring的 IoC（Inversion of Control，控制反轉(zhuǎn)）功能[4]，將業(yè)務(wù)Bean分為邏輯控制Action和業(yè)務(wù)處理Service，分離系統(tǒng)訪問(wèn)數(shù)據(jù)源所需的業(yè)務(wù)邏輯功能和系統(tǒng)服務(wù)功能。該層還通過(guò)調(diào)用ArcGIS中間件與PGIS進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)傳遞。

在數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)層之間的數(shù)據(jù)持久層采用Hibernate作為持久映射框架[4]，同時(shí)使用泛型DAO（數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象）模式對(duì)上一層隱藏?cái)?shù)據(jù)源的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，并通過(guò)HQL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，降低數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)邏輯間的耦合。系統(tǒng)采用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2系統(tǒng)功能體系設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要從監(jiān)管信息采集、日常監(jiān)管、機(jī)構(gòu)審批和數(shù)據(jù)分析展示等幾方面對(duì)危險(xiǎn)品進(jìn)行綜合監(jiān)管，這就要求系統(tǒng)不單要緊貼實(shí)際業(yè)務(wù)，同時(shí)要具有一定的智能化分析、預(yù)警功能。依據(jù)前期需求調(diào)研，并考慮公安信息化建設(shè)中可擴(kuò)展性要求，系統(tǒng)分為如下7個(gè)子系統(tǒng)：

小兒化食口服液是廣州市香雪制藥股份有限公司生產(chǎn)的，具有消食化滯、瀉火通便功效的中成藥。為驗(yàn)證該藥對(duì)小兒功能性便秘食積化熱證的治療作用，10家醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行了以安慰劑為對(duì)照的上市后再評(píng)價(jià)臨床研究。臨床研究負(fù)責(zé)單位天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)了本研究的試驗(yàn)方案（批準(zhǔn)號(hào)TYLL2013［Y］字005）。

圖2　系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3　系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)

3.1多維數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

在HMSS中，公安機(jī)關(guān)主要對(duì)區(qū)域內(nèi)的危險(xiǎn)品進(jìn)行日常監(jiān)管和控制，無(wú)需像DSS（Decision Support Systems，決策支持系統(tǒng)）調(diào)用各類(lèi)資源，建立復(fù)雜的決策模型，本監(jiān)管系統(tǒng)重點(diǎn)是解決危險(xiǎn)品監(jiān)管的信息采集和預(yù)警問(wèn)題，同時(shí)利用現(xiàn)有關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和基于Java的開(kāi)源OLAP引擎Mondrian來(lái)實(shí)現(xiàn)多維數(shù)據(jù)模型，建立輕量級(jí)關(guān)系型 OLAP（Online Analysis Process，聯(lián)機(jī)分析處理）服務(wù)[6]。

以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)建立OLAP的重點(diǎn)是將關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)表通過(guò)變換后來(lái)表達(dá)多維概念[7]。采用Mondrian服務(wù)器，無(wú)需寫(xiě)復(fù)雜的SQL就能分析關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)集，同時(shí)封裝JDBC數(shù)據(jù)源。本文根據(jù)對(duì)HMSS數(shù)據(jù)報(bào)送部分E-R模型的研究，結(jié)合分析主題，找出與之相關(guān)的屬性，并在分析主題下建立一個(gè)事實(shí)表與5個(gè)關(guān)聯(lián)維度表。

事實(shí)表為被監(jiān)管危險(xiǎn)品指標(biāo)情況表，它的屬性包括：危險(xiǎn)品所屬機(jī)構(gòu)情況（機(jī)構(gòu)ID）、監(jiān)管數(shù)據(jù)上報(bào)時(shí)間（時(shí)間ID）、監(jiān)管指標(biāo)情況（監(jiān)管指標(biāo)ID）、危險(xiǎn)品情況（危險(xiǎn)品ID）。

依據(jù)事實(shí)特性建立的維度表包括：時(shí)間表（監(jiān)管數(shù)據(jù)按年、季度、月份、旬上報(bào)）、機(jī)構(gòu)表（危險(xiǎn)品所屬機(jī)構(gòu)名稱、機(jī)構(gòu)類(lèi)型、規(guī)模等）、地區(qū)表（轄區(qū)（行政區(qū)劃）ID，轄區(qū)名稱）、危險(xiǎn)品表（危險(xiǎn)品ID，危險(xiǎn)品名稱、類(lèi)型、數(shù)量、狀態(tài)）、監(jiān)管指標(biāo)表（指標(biāo)ID、指標(biāo)名稱、指標(biāo)值、警戒閾值）。

基于以上分析，便可建立被監(jiān)管危險(xiǎn)品指標(biāo)情況分析的雪花狀數(shù)據(jù)模型，它以被監(jiān)管危險(xiǎn)品指標(biāo)情況表為中心，通過(guò)外鍵與周?chē)S度表的主鍵相聯(lián)接[8]，其多維數(shù)據(jù)邏輯模型如圖3所示。

圖3　多維數(shù)據(jù)模型

多維數(shù)據(jù)模型建立后，就可以獲取各個(gè)維度的信息及各項(xiàng)指標(biāo)查詢結(jié)果，并將結(jié)果按維度信息寫(xiě)入事實(shí)表中，然后再對(duì)聚合表中的維度值進(jìn)行更新操作。當(dāng)進(jìn)行多維數(shù)據(jù)分析時(shí)，展示組件通過(guò)MDX語(yǔ)句與多維數(shù)據(jù)引擎進(jìn)行交互，數(shù)據(jù)分析引擎通過(guò)SQL語(yǔ)句對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢，得到數(shù)據(jù)集。

3.2聯(lián)動(dòng)報(bào)警實(shí)現(xiàn)

被監(jiān)管危險(xiǎn)品有安全隱患時(shí)，能實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)報(bào)警是危險(xiǎn)品安全監(jiān)管的一個(gè)重點(diǎn)。系統(tǒng)在110報(bào)警系統(tǒng)中鏈接一個(gè)危險(xiǎn)品聯(lián)動(dòng)報(bào)警管理頁(yè)面，一旦有危險(xiǎn)發(fā)生，前端報(bào)警主機(jī)可通過(guò)電話線/網(wǎng)絡(luò)向110聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)送警情，框架如圖4所示。

圖4　聯(lián)動(dòng)報(bào)警子模塊框架

當(dāng)前我國(guó)重點(diǎn)危險(xiǎn)品生產(chǎn)、存儲(chǔ)、銷(xiāo)售、運(yùn)輸各機(jī)構(gòu)環(huán)節(jié)都有自己的一套DVR本地視頻監(jiān)控，并配有較完善的感煙、感溫和感光探頭等終端設(shè)備 （不少單位還有終端數(shù)據(jù)采集和分析預(yù)警系統(tǒng)），這樣聯(lián)動(dòng)報(bào)警客戶端硬件基本無(wú)需再建，只需將監(jiān)測(cè)端設(shè)備的電信號(hào)放大、轉(zhuǎn)換，得出溫度、濃度等值，當(dāng)監(jiān)測(cè)值超過(guò)預(yù)警值時(shí)，客戶端控制單元可進(jìn)行聲光報(bào)警[8-10]，同時(shí)該控制單元與公安110報(bào)警平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)警情、監(jiān)控點(diǎn)與PGIS地圖位置的一一對(duì)應(yīng)[11]。當(dāng)警情發(fā)生后，監(jiān)管平臺(tái)可以顯示具體的報(bào)警信息，在PGIS上顯示其位置，并聯(lián)動(dòng)通知最近的消防支隊(duì)救援[12]。同時(shí)系統(tǒng)通過(guò)報(bào)警視頻聯(lián)動(dòng)管理軟件自動(dòng)連接事發(fā)地前端視頻服務(wù)器，將警情信息與報(bào)警圖像實(shí)時(shí)顯示在110聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警視頻聯(lián)動(dòng)功能。

3.3HMSS與PGIS對(duì)接技術(shù)研究

危險(xiǎn)品安全監(jiān)管要實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)、存儲(chǔ)、物流、銷(xiāo)售等環(huán)節(jié)的可視化展示與分析、周邊安全等級(jí)研判以及聯(lián)動(dòng)報(bào)警等功能，需要系統(tǒng)基于WebGIS技術(shù)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。公安網(wǎng)現(xiàn)有的PGIS是基于ArcGIS構(gòu)建的公安信息資源整合與優(yōu)化的技術(shù)平臺(tái)[13]，HMSS采用中間件與PGIS對(duì)接，共享PGIS提供的地理信息數(shù)據(jù)資源，這既減小系統(tǒng)開(kāi)發(fā)難度，又減輕業(yè)務(wù)層數(shù)據(jù)處理的壓力。

要實(shí)現(xiàn)HMSS與PGIS平臺(tái)的對(duì)接，系統(tǒng)通過(guò)Flex調(diào)用WebGIS柵格地圖服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)地圖的發(fā)布、瀏覽和查詢等功能；通過(guò)調(diào)用JavaScript API接口，實(shí)現(xiàn)柵格地圖圖片聯(lián)網(wǎng)服務(wù)（圖片融合）；系統(tǒng)利用HMSS服務(wù)器自身內(nèi)存資源作為地圖緩存服務(wù)節(jié)點(diǎn)，緩存使用頻率高的柵格數(shù)據(jù)，減少PGIS服務(wù)器的壓力。對(duì)接技術(shù)方案如圖5所示。

圖5　與內(nèi)網(wǎng)PGIS平臺(tái)對(duì)接技術(shù)方案

下面是通過(guò)JavaScript開(kāi)發(fā)接口設(shè)置地圖在“300*300”像素的地圖窗口進(jìn)行顯示。

危險(xiǎn)品監(jiān)管數(shù)據(jù)庫(kù)建成后，系統(tǒng)還需圍繞某個(gè)特定的圖層與危險(xiǎn)品、危險(xiǎn)品所屬機(jī)構(gòu)位置、責(zé)任人、事件、流動(dòng)軌跡等信息建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成關(guān)系模型，便于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)地理關(guān)聯(lián)信息查詢、統(tǒng)計(jì)服務(wù)。在Flex中使用空間信息查詢接口調(diào)用PGIS_S_Map的MapService程序[14-15]，下面是實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)品存儲(chǔ)點(diǎn)位置查詢的例子：

var_subFields:String="Hmtype:危險(xiǎn)品類(lèi)型；Hmadd:存儲(chǔ)地點(diǎn)；Hmcontent:機(jī)構(gòu)描述"；

4　結(jié)　論

文中在充分考慮公安工作需求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于PGIS的公安危險(xiǎn)品監(jiān)管系統(tǒng)，著重就系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。HMSS采用中間件技術(shù)與PGIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，以多維數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)建立輕型OLAP，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢分析展示，設(shè)計(jì)了危險(xiǎn)品安全隱患聯(lián)動(dòng)報(bào)警模塊。本系統(tǒng)是解決危險(xiǎn)品網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管問(wèn)題的一個(gè)有益嘗試，未來(lái)將主要在監(jiān)管指標(biāo)的智能預(yù)警，監(jiān)管視頻的云存儲(chǔ)方面開(kāi)展工作，進(jìn)一步提升公安機(jī)關(guān)危險(xiǎn)品的監(jiān)管能力。

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Research on hey technology of hazardous materials supervision system based on PGIS

SONG Hua1，HU Fang1，DUAN Kai-yu2
（1.Dept.of Information Security，Chongqing Police College，Chongqing 401331，China；2.Northern New District Suboffice，Chongqing Municipal Public Security Bureau，Chongqing 400065，China）

Flammable and explosive hazardous materials bring serious potential safety hazards to the community for regulatory means lag.In order to realize the comprehensive collection and supervision of hazardous materials information，and combine the practice and requirement of information construction in the China's public security，adopting the platform of PGIS，the design and implementation of the Hazardous Materials Supervision System is researched.The system uses SSH composite frame technology，through the analysis of the demand，design the corresponding function module.Then and three key technologies of the system are emphasize.Which include the establishment of multi-dimension data model for the monitoring indexes of hazardous materials to achieve OLAP；design a multi-sectoral linkage alarm framework by the terminal monitoring equipment access.The use of middleware technology to realize the sharing of police geographic data，reduce the complexity of the system development.Furthermore it implement intelligent supervision of hazardous materials，reduce the cost of supervision.

hazardous materials supervision；PGIS；multi-dimension data model；linkage alarm；middleware

TN99

A

1674－6236（2016）21-0034-04

2015-12-31稿件編號(hào)：201512319

重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（KJ1501505）

宋 華（1977—），男，重慶人，碩士，講師。研究方向：數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、智能信息處理。