基于PGIS的危險品監管系統關鍵技術研究

宋 華，胡 芳，段開宇（.重慶警察學院 信息安全系，重慶 4033；.重慶市公安局 北部新區分局，重慶 400065）

基于PGIS的危險品監管系統關鍵技術研究

宋 華1，胡 芳1，段開宇2
（1.重慶警察學院 信息安全系，重慶 401331；2.重慶市公安局 北部新區分局，重慶 400065）

易燃易爆危險品因監管手段的滯后，給社會帶來嚴重的安全隱患。為實現危險品信息的全面采集與監管，并結合公安信息化建設的實踐和需求，研究基于PGIS的危險品監管系統的設計與實現。系統采用SSH組合框架技術，通過分析需求，設計相應功能模塊。文中詳細介紹了系統的3個關鍵技術：建立被監管危險品監測指標多維數據模型實現OLAP；通過終端監測設備的接入，設計多部門聯動報警框架；采用中間件技術與現有警務地理數據共享對接，降低了系統開發復雜度，使危險品監管信息可視化展示，實現了危險品的智能監管，降低了監管成本。

危險品監管；警用地理信息系統；多維數據模型；聯動報警；中間件

近年來，我國易燃易爆危險品在制造、運輸、存儲過程中，火災爆炸事故頻頻發生，給人民的生命財產帶來巨大災難，特別是發生在2015年天津的“8.12”危險品倉庫起火爆炸事故，教訓慘痛，這也折射出當前危險品在監管上存在漏洞和空白，各職能部門之間原有系統大多處于“孤島”狀態，信息的及時性、共享性差，無法更好的掌握危險品的最新狀況。公安機關對易燃易爆、有毒有害物品以及槍支彈藥等危險品具有監管職責，如何借助現有的PGIS（警務地理信息系統）平臺，建立起公安機關危險品監管系統（HMSS），對加快公安機關危險品監管的信息化步伐具有重要意義，同時可以進一步加強企業、安監、公安等機構監管工作的信息共享，提高監管效率。

文中在介紹基于PGIS的危險品監管系統設計的基礎上，重點研究了構建該系統的關鍵技術，并給出了具體的實現方法。

1　系統設計原則和需求

根據公安危險品監管的需要，基于PGIS的公安機關危險品監管系統的特點和需求是：

1）系統主要運行在公安內網，同時在重要危險品的生產、存儲、流通部位設立終端，能實現監管數據和視頻的實時上傳，并具備110，119聯動報警功能，系統需信息授權管理，安全性要求高，業務流程較復雜，對設計模式有較高要求。

3）基于Web的監管系統要有很好的穩健性，對終端上傳的數據經審查后在PGIS平臺上顯示，能完成數據查詢、分析等一系列工作。

4）系統要能動態智能地對各生產、運輸、存儲、銷售等機構上報的危險品監管報表進行統計分析，能對系統外的各重要部位數據源進行采集，并按照各種監管指標對各地的危險品進行預警和風險控制。

5）系統要能提高監管工作的效率，滿足公安機關對危險品安全性的決策支持需要。

2　系統的分析與設計

2.1系統架構設計

為了便于整合公安數字化平臺，同時滿足系統復用性、可靠性及可擴展性等需求，整個系統基于J2EE多層模式進行設計[1]，采用SSH（Struts+Spring+Hibernate）組合框架并以Struts為基礎[2]，整個架構如圖1所示。

圖1　系統軟件架構圖

系統客戶端為Web瀏覽器，用戶通過網頁完成數據查詢、輸入等操作。表示層使用WebLogic作為Web容器，該層主要通過JSP標簽、Servlet和JavaBean來處理前端的請求和響應，執行JSP頁面的組裝和顯示[3-4]，并實現用戶提交信息的規則驗證，同時該層還采用以基于 RIA （Rich Internet Applications富互聯網程序）的Flex柵格地圖服務[5]實現地圖的發布、瀏覽、查詢，解決PGIS地圖服務器負荷大的問題。業務邏輯層是系統的核心功能模塊，借助于 Spring的 IoC（Inversion of Control，控制反轉）功能[4]，將業務Bean分為邏輯控制Action和業務處理Service，分離系統訪問數據源所需的業務邏輯功能和系統服務功能。該層還通過調用ArcGIS中間件與PGIS進行地圖數據傳遞。

在數據庫和業務層之間的數據持久層采用Hibernate作為持久映射框架[4]，同時使用泛型DAO（數據訪問對象）模式對上一層隱藏數據源的實現細節，并通過HQL語言實現對數據庫的操作，降低數據庫和業務邏輯間的耦合。系統采用Oracle數據庫。

2.2系統功能體系設計

系統主要從監管信息采集、日常監管、機構審批和數據分析展示等幾方面對危險品進行綜合監管，這就要求系統不單要緊貼實際業務，同時要具有一定的智能化分析、預警功能。依據前期需求調研，并考慮公安信息化建設中可擴展性要求，系統分為如下7個子系統：

小兒化食口服液是廣州市香雪制藥股份有限公司生產的，具有消食化滯、瀉火通便功效的中成藥。為驗證該藥對小兒功能性便秘食積化熱證的治療作用，10家醫療機構進行了以安慰劑為對照的上市后再評價臨床研究。臨床研究負責單位天津中醫藥大學第一附屬醫院醫學倫理委員會批準了本研究的試驗方案（批準號TYLL2013［Y］字005）。

圖2　系統功能結構圖

3　系統關鍵技術及其實現

3.1多維數據模型設計

在HMSS中，公安機關主要對區域內的危險品進行日常監管和控制，無需像DSS（Decision Support Systems，決策支持系統）調用各類資源，建立復雜的決策模型，本監管系統重點是解決危險品監管的信息采集和預警問題，同時利用現有關系數據庫和基于Java的開源OLAP引擎Mondrian來實現多維數據模型，建立輕量級關系型 OLAP（Online Analysis Process，聯機分析處理）服務[6]。

以關系數據庫建立OLAP的重點是將關系數據庫的數據表通過變換后來表達多維概念[7]。采用Mondrian服務器，無需寫復雜的SQL就能分析關系數據庫內的數據集，同時封裝JDBC數據源。本文根據對HMSS數據報送部分E-R模型的研究，結合分析主題，找出與之相關的屬性，并在分析主題下建立一個事實表與5個關聯維度表。

事實表為被監管危險品指標情況表，它的屬性包括：危險品所屬機構情況（機構ID）、監管數據上報時間（時間ID）、監管指標情況（監管指標ID）、危險品情況（危險品ID）。

依據事實特性建立的維度表包括：時間表（監管數據按年、季度、月份、旬上報）、機構表（危險品所屬機構名稱、機構類型、規模等）、地區表（轄區（行政區劃）ID，轄區名稱）、危險品表（危險品ID，危險品名稱、類型、數量、狀態）、監管指標表（指標ID、指標名稱、指標值、警戒閾值）。

基于以上分析，便可建立被監管危險品指標情況分析的雪花狀數據模型，它以被監管危險品指標情況表為中心，通過外鍵與周圍維度表的主鍵相聯接[8]，其多維數據邏輯模型如圖3所示。

圖3　多維數據模型

多維數據模型建立后，就可以獲取各個維度的信息及各項指標查詢結果，并將結果按維度信息寫入事實表中，然后再對聚合表中的維度值進行更新操作。當進行多維數據分析時，展示組件通過MDX語句與多維數據引擎進行交互，數據分析引擎通過SQL語句對關系數據庫進行查詢，得到數據集。

3.2聯動報警實現

被監管危險品有安全隱患時，能實現聯動報警是危險品安全監管的一個重點。系統在110報警系統中鏈接一個危險品聯動報警管理頁面，一旦有危險發生，前端報警主機可通過電話線/網絡向110聯網平臺發送警情，框架如圖4所示。

圖4　聯動報警子模塊框架

當前我國重點危險品生產、存儲、銷售、運輸各機構環節都有自己的一套DVR本地視頻監控，并配有較完善的感煙、感溫和感光探頭等終端設備 （不少單位還有終端數據采集和分析預警系統），這樣聯動報警客戶端硬件基本無需再建，只需將監測端設備的電信號放大、轉換，得出溫度、濃度等值，當監測值超過預警值時，客戶端控制單元可進行聲光報警[8-10]，同時該控制單元與公安110報警平臺聯網，實現警情、監控點與PGIS地圖位置的一一對應[11]。當警情發生后，監管平臺可以顯示具體的報警信息，在PGIS上顯示其位置，并聯動通知最近的消防支隊救援[12]。同時系統通過報警視頻聯動管理軟件自動連接事發地前端視頻服務器，將警情信息與報警圖像實時顯示在110聯網平臺，實現報警視頻聯動功能。

3.3HMSS與PGIS對接技術研究

危險品安全監管要實現對生產、存儲、物流、銷售等環節的可視化展示與分析、周邊安全等級研判以及聯動報警等功能，需要系統基于WebGIS技術來進行設計。公安網現有的PGIS是基于ArcGIS構建的公安信息資源整合與優化的技術平臺[13]，HMSS采用中間件與PGIS對接，共享PGIS提供的地理信息數據資源，這既減小系統開發難度，又減輕業務層數據處理的壓力。

要實現HMSS與PGIS平臺的對接，系統通過Flex調用WebGIS柵格地圖服務接口實現地圖的發布、瀏覽和查詢等功能；通過調用JavaScript API接口，實現柵格地圖圖片聯網服務（圖片融合）；系統利用HMSS服務器自身內存資源作為地圖緩存服務節點，緩存使用頻率高的柵格數據，減少PGIS服務器的壓力。對接技術方案如圖5所示。

圖5　與內網PGIS平臺對接技術方案

下面是通過JavaScript開發接口設置地圖在“300*300”像素的地圖窗口進行顯示。

危險品監管數據庫建成后，系統還需圍繞某個特定的圖層與危險品、危險品所屬機構位置、責任人、事件、流動軌跡等信息建立關聯關系，形成關系模型，便于系統實現業務地理關聯信息查詢、統計服務。在Flex中使用空間信息查詢接口調用PGIS_S_Map的MapService程序[14-15]，下面是實現對危險品存儲點位置查詢的例子：

var_subFields:String="Hmtype:危險品類型；Hmadd:存儲地點；Hmcontent:機構描述"；

4　結　論

文中在充分考慮公安工作需求的基礎上，設計了一個基于PGIS的公安危險品監管系統，著重就系統中的關鍵技術進行了深入的研究。HMSS采用中間件技術與PGIS平臺實現對接，以多維數據模型為基礎建立輕型OLAP，實現數據查詢分析展示，設計了危險品安全隱患聯動報警模塊。本系統是解決危險品網絡監管問題的一個有益嘗試，未來將主要在監管指標的智能預警，監管視頻的云存儲方面開展工作，進一步提升公安機關危險品的監管能力。

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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：201512319

重慶市教委科學技術研究項目（KJ1501505）

宋 華（1977—），男，重慶人，碩士，講師。研究方向：數據庫、系統體系結構設計、智能信息處理。