蔡勝勝，卜凡亮

(中國(guó)人民公安大學(xué) 信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院， 北京 102600)

0 引 言

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，社會(huì)各界對(duì)服務(wù)民生的各個(gè)方面、諸如公安工作的關(guān)注度也正處于穩(wěn)步上升中。一般來(lái)說(shuō)，突發(fā)事件多會(huì)呈現(xiàn)預(yù)期外的異常態(tài)勢(shì)，因而尤其需要公安部門(mén)對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行先進(jìn)科學(xué)、且及時(shí)有效的調(diào)控處置。突發(fā)事件除了具備難以預(yù)測(cè)的性質(zhì)外，還同時(shí)兼具著突然性、隨機(jī)性、復(fù)雜性和破壞性等特征[1]。應(yīng)急預(yù)案是在突發(fā)事件發(fā)生前制訂的一系列處置方案。一個(gè)合格的應(yīng)急預(yù)案應(yīng)能確保救援行動(dòng)的快速高效，從而盡可能減少突發(fā)事件帶來(lái)的損失[2]。在應(yīng)急管理領(lǐng)域，面對(duì)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)應(yīng)如何在第一時(shí)間迅捷采取行動(dòng)、以及合理組織指揮應(yīng)對(duì)即已成為時(shí)下的研究熱點(diǎn)，其中涉及的重點(diǎn)關(guān)鍵性問(wèn)題就是分析各類(lèi)突發(fā)事件并制定推出有針對(duì)性的實(shí)用應(yīng)急預(yù)案[3]。

傳統(tǒng)文本結(jié)構(gòu)的應(yīng)急預(yù)案已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代應(yīng)急管理的需要，特別是在處理突發(fā)事件上，直觀性、可行性、可指導(dǎo)性均已顯出欠缺與不足[4]。文本應(yīng)急預(yù)案內(nèi)容難以提取，可操作性差，在突發(fā)事件的處置過(guò)程中難以真正發(fā)揮作用[5]。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于應(yīng)急預(yù)案生成和輔助決策的研究及應(yīng)用已相繼涌現(xiàn)了一定數(shù)量的研究成果：在鐵路領(lǐng)域，張振海等人[6]提出了基于整體相似度的鐵路應(yīng)急救援預(yù)案推理決策的方法，湯兆平等人[7]提出了鐵路突發(fā)事件應(yīng)急資源調(diào)配的優(yōu)化與決策；在電力領(lǐng)域，李從善等人[8]提出了停電應(yīng)急預(yù)案快速匹配與智能生成方法。但是在公安領(lǐng)域，有關(guān)該方面的文獻(xiàn)和應(yīng)用卻仍然較少。自公安部2003年啟動(dòng)金盾工程至今，公安實(shí)戰(zhàn)部門(mén)已經(jīng)積累了數(shù)目可觀的處置突發(fā)事件的案例并集結(jié)形成各種預(yù)案，在此基礎(chǔ)上可以充分利用公安領(lǐng)域豐富的處置經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)行公安部門(mén)的組織機(jī)構(gòu)和處置流程，真正做到全方位提升公安部門(mén)對(duì)突發(fā)事件的處置能力。但是當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，卻無(wú)法從海量預(yù)案庫(kù)中快速檢索出與當(dāng)前發(fā)生的突發(fā)事件相匹配的預(yù)案。另外，由于事件發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，檢索出的預(yù)案也難以與當(dāng)前事件的狀況完全吻合。

為此，本文基于Java EE規(guī)范和MVC開(kāi)發(fā)模式設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了公安突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案平臺(tái)。按照突發(fā)事件的級(jí)別、類(lèi)型和公安各部門(mén)的職能劃分將已頒布的應(yīng)急預(yù)案錄入預(yù)案庫(kù)中，采用案例推理技術(shù)(Case-based Reasoning, CBR)，通過(guò)分級(jí)檢索算法和K最近鄰算法(K-Nearest Neighbor, KNN)檢索出相似度最高的案例，再根據(jù)案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)情況通過(guò)規(guī)則推理技術(shù)(Rule-based Reasoning, RBR)對(duì)生成的結(jié)果進(jìn)行修正優(yōu)化。通過(guò)采集案例對(duì)平臺(tái)功能的有效性和可行性進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，該平臺(tái)能夠快速生成相應(yīng)預(yù)案并實(shí)現(xiàn)輔助決策功能，為公安指揮人員提供可靠的處置決策方案，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)公安領(lǐng)域在處置突發(fā)事件過(guò)程中使用數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案及輔助決策的空白，提高了公安應(yīng)急預(yù)案在實(shí)際工作中的可操作性。

1 平臺(tái)功能需求分析

平臺(tái)共分為4個(gè)模塊，分別是管理員模塊、用戶(hù)模塊、預(yù)案模塊和輔助決策模塊。針對(duì)各研發(fā)模塊的功能設(shè)計(jì)，可做闡釋解析如下。

1.1 管理員模塊

功能包括：管理員登錄、新增管理員、信息審核、修改管理員信息、刪除管理員。對(duì)管理員登錄的賬號(hào)/密碼有效性進(jìn)行驗(yàn)證；管理員需要對(duì)預(yù)案庫(kù)和案例庫(kù)進(jìn)行定期維護(hù)。同時(shí)為了保證預(yù)案庫(kù)和案例庫(kù)的數(shù)據(jù)不會(huì)受到惡意修改、刪除，當(dāng)用戶(hù)對(duì)預(yù)案庫(kù)和案例庫(kù)數(shù)據(jù)采取了增加、修改、刪除的操作后，管理員則需審核用戶(hù)操作的合理性，待審核通過(guò)后，用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作才能生效。

1.2 用戶(hù)模塊

功能包括：用戶(hù)注冊(cè)、修改用戶(hù)資料、提交審核、用戶(hù)注銷(xiāo)。

1.3 預(yù)案模塊

功能包括：新增預(yù)案、預(yù)案查詢(xún)、預(yù)案修改、預(yù)案刪除、預(yù)案生成。應(yīng)急預(yù)案根據(jù)表1所示的《國(guó)家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》對(duì)突發(fā)公共事件的分級(jí)分類(lèi)[9]和公安各部門(mén)的職能劃分存入預(yù)案庫(kù)中。

表1 突發(fā)事件等級(jí)分類(lèi)

1.4 輔助決策模塊

功能包括：案例錄入、案例查詢(xún)、生成決策方案、決策方案評(píng)估。支持案例的批量導(dǎo)入，案例庫(kù)是輔助決策功能的基礎(chǔ)，由于CBR技術(shù)的特性，輔助決策的準(zhǔn)確性會(huì)隨著案例庫(kù)數(shù)量的增加而增加。

2 平臺(tái)及開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

2.1 平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)

公安應(yīng)急預(yù)案與輔助決策平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，相比MySQL、SQL Sever等數(shù)據(jù)庫(kù)而言，Oracle為企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)，有著更高的數(shù)據(jù)安全性和更強(qiáng)的穩(wěn)定性[10]，因而更加符合公安部門(mén)工作的需求。數(shù)據(jù)庫(kù)主要包含的表單可表述如下。

(1)管理員信息表(admin)：字段有管理員賬號(hào)(aid)、密碼(password)、姓名(aname)、聯(lián)系方式(phone)、最后一次登錄日期(lastdate)等。

(2)用戶(hù)信息表(member):字段有用戶(hù)賬號(hào)(mid)、密碼(password)、姓名(mname)、所屬部門(mén)(dept)等。

(3)預(yù)案信息表(plan):字段有預(yù)案編號(hào)(pid)、預(yù)案等級(jí)(planlevel)、一級(jí)分類(lèi)(firstlevel)、二級(jí)分類(lèi)(secondlevel)、參戰(zhàn)部門(mén)(team)等。

(4)公安各部門(mén)職責(zé)表(teamduty):字段有部門(mén)編號(hào)(tid)、名稱(chēng)(tname)、組長(zhǎng)(leader)、副組長(zhǎng)(viceleader)、成員(member)、職責(zé)(duty)、組長(zhǎng)短號(hào)(ldphone)、副組長(zhǎng)短號(hào)(vldphone)等。

(5)事故案例表(case)：字段有案例編號(hào)(cid)、事故類(lèi)型(type)、事故日期(casedate)、事故地點(diǎn)(location)、死亡人數(shù)(death)、受傷人數(shù)(hurt)、影響范圍(area)、公安干警人數(shù)(policeman)、消防員人數(shù)(fireman)、消防車(chē)人數(shù)(firecart)、救護(hù)車(chē)(ambulance)、醫(yī)生(doctor)等。

使用PowerDesign將設(shè)計(jì)好的表單生成數(shù)據(jù)庫(kù)腳本，在Oracle SQL Developer軟件中執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)腳本建立數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.3 平臺(tái)設(shè)計(jì)架構(gòu)

考慮到公安工作的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)的平臺(tái)需要具有良好的兼容性、移動(dòng)性和互通性。平臺(tái)采用B/S(瀏覽器/服務(wù)器)模式。相比C/S(客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器)的模式，B/S模式以Web技術(shù)為基礎(chǔ)，用戶(hù)使用該平臺(tái)不需要安裝用戶(hù)界面程序，電腦和手機(jī)上的任何主流瀏覽器就可以直接運(yùn)行，民警在使用電腦辦公時(shí)或者在外通過(guò)手機(jī)、警務(wù)通均可以使用該平臺(tái)。同時(shí)，由于B/S的功能都在Web服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)，這就大大簡(jiǎn)化了維護(hù)工作，管理、升級(jí)也更為方便[11]。

平臺(tái)開(kāi)發(fā)采用Java語(yǔ)言，Java具有簡(jiǎn)單性、面向?qū)ο蟆⒎植际?、健壯性、安全性、平臺(tái)獨(dú)立與可移植性、多線程、動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)[12]。服務(wù)器端基于JavaEE服務(wù)器端服務(wù)框架規(guī)范開(kāi)發(fā)，使用JSP(Java Serve Pages)和Servlet技術(shù)進(jìn)行前后端的數(shù)據(jù)交互。分析可知，JSP已整合了Java技術(shù)的簡(jiǎn)單易用、平臺(tái)無(wú)關(guān)、安全可靠、完全的面向?qū)ο?、主要面向因特網(wǎng)的所有特點(diǎn)。同時(shí)，在研究中采用了MVC(Model View Controller)設(shè)計(jì)模式的思想，按照Model層、View層和Controller層分層開(kāi)發(fā)，MVC設(shè)計(jì)模式將數(shù)個(gè)常用功能分為一層，特別適合Web應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，有助于管理復(fù)雜的Web應(yīng)用程序[13]。前端頁(yè)面開(kāi)發(fā)采用BootStrap框架，使用BootStrap框架開(kāi)發(fā)的前端頁(yè)面會(huì)自動(dòng)識(shí)別設(shè)備瀏覽器和分辨率，調(diào)整頁(yè)面大小和布局來(lái)適應(yīng)設(shè)備的屏幕便于用戶(hù)使用，使得該平臺(tái)操作界面對(duì)移動(dòng)設(shè)備也變得十分友好[14]。應(yīng)急預(yù)案平臺(tái)的后臺(tái)服務(wù)器部署在Tomcat服務(wù)器上。完整設(shè)計(jì)架構(gòu)可如圖2所示。

圖2 完整設(shè)計(jì)架構(gòu)

3 主要功能實(shí)現(xiàn)

3.1 登錄功能實(shí)現(xiàn)

管理員或用戶(hù)通過(guò)域名訪問(wèn)平臺(tái)的登錄頁(yè)面如圖3所示，輸入賬號(hào)密碼，進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行身份驗(yàn)證，驗(yàn)證成功后提示“登錄成功”，進(jìn)入平臺(tái)主頁(yè)，后臺(tái)記錄下當(dāng)前登錄的賬號(hào)身份，將賬號(hào)的身份、名字、最后一次登錄日期的數(shù)據(jù)傳送至主頁(yè)并顯示。若數(shù)據(jù)庫(kù)中無(wú)當(dāng)前輸入的賬號(hào)或密碼，則提示“登錄失敗”，并返回登錄頁(yè)面，通過(guò)點(diǎn)擊忘記密碼按鈕跳轉(zhuǎn)至找回密碼頁(yè)面。登錄操作的流程設(shè)計(jì)步驟如圖4所示。

圖3 平臺(tái)登錄頁(yè)面

圖4 登錄操作流程

3.2 新增管理員

點(diǎn)擊左側(cè)導(dǎo)航欄管理員→新增管理員，輸入管理員賬號(hào)、密碼、姓名、聯(lián)系方式等信息后，點(diǎn)擊提交。若數(shù)據(jù)為空或數(shù)據(jù)庫(kù)中已存在相同賬號(hào)則給出提示；若提交成功則進(jìn)行提示并返回原頁(yè)面。之后可以通過(guò)新注冊(cè)的管理員賬號(hào)密碼進(jìn)行登錄。新增管理員的流程設(shè)計(jì)步驟如圖5所示。

圖5 新增管理員流程

3.3 新增預(yù)案

點(diǎn)擊左側(cè)導(dǎo)航欄預(yù)案管理→增加預(yù)案，跳轉(zhuǎn)至新增預(yù)案頁(yè)面，輸入預(yù)案編號(hào)、預(yù)案等級(jí)、事故一級(jí)分類(lèi)、事故二級(jí)分類(lèi)、需要出動(dòng)的應(yīng)急職能組和完整文本預(yù)案后，點(diǎn)擊提交。若預(yù)案庫(kù)中已存在當(dāng)前預(yù)案，則提示“提交失敗”并返回原頁(yè)面。若預(yù)案庫(kù)中不存在當(dāng)前預(yù)案，則對(duì)當(dāng)前操作人員身份進(jìn)行檢查。若當(dāng)前操作人員為管理員，則提示“提交成功”并返回；若當(dāng)前操作人員為用戶(hù)，則提示“提交成功等待管理員審核”并返回。新增預(yù)案的流程設(shè)計(jì)步驟如圖6所示。

3.4 生成預(yù)案

根據(jù)用戶(hù)輸入的預(yù)案信息，首先在預(yù)案庫(kù)中進(jìn)行分級(jí)檢索，按照預(yù)案等級(jí)→事故一級(jí)分類(lèi)→事故二級(jí)分類(lèi)總共3級(jí)設(shè)置檢索到相應(yīng)預(yù)案，從預(yù)案庫(kù)中抽取預(yù)案關(guān)鍵信息，如預(yù)案等級(jí)、事故分類(lèi)、參戰(zhàn)部門(mén)。再按照預(yù)案的等級(jí)和分類(lèi)將相應(yīng)關(guān)鍵信息的詳細(xì)內(nèi)容，如參戰(zhàn)部門(mén)的組長(zhǎng)、副組長(zhǎng)、聯(lián)系短號(hào)、組員、職責(zé)進(jìn)行抽取整理。而在整理完成后就展示到前端頁(yè)面，最終生成效果如圖7所示。

圖6 新增預(yù)案流程

圖7 應(yīng)急預(yù)案生成結(jié)果

3.5 輔助決策

輔助決策是平臺(tái)的核心，為處置突發(fā)事件提供決策支持。輔助決策功能的實(shí)現(xiàn)采用CBR技術(shù)，利用分級(jí)檢索算法和改進(jìn)型的KNN算法從案例庫(kù)中檢索出與突發(fā)事件相似度最高的案例處置方案，再利用RBR技術(shù)對(duì)檢索出的案例處置方案進(jìn)行優(yōu)化來(lái)生成輔助決策方案。這里，以表2所示突發(fā)事件為例在平臺(tái)生成輔助決策方案，輔助決策方案輸出結(jié)果如圖8所示。

表2 突發(fā)事件屬性值

圖8 輔助決策方案結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)國(guó)內(nèi)公安部門(mén)在應(yīng)急處置方面的實(shí)際需求，本文設(shè)計(jì)并提出了B/S模式的公安應(yīng)急預(yù)案與輔助決策平臺(tái)。該平臺(tái)具有跨平臺(tái)、簡(jiǎn)單、方便、易使用的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)管理、預(yù)案管理、預(yù)案生成、輔助決策等功能。平臺(tái)根據(jù)用戶(hù)輸入的條件能夠快速生成應(yīng)急行動(dòng)預(yù)案。輔助決策的研究中，通過(guò)CBR和RBR的結(jié)合，兼具了CBR和RBR的優(yōu)點(diǎn)，在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)能夠快速生成有效、可靠的決策方案，從而為公安指揮人員提供參考，對(duì)于提升公安工作的信息化應(yīng)用水平有重要意義。