智慧消防數字化系統研發與應用

張少軒+劉甜

摘 要：隨著經濟的不斷發展，加強消防安全的監控和管理，減少消防事故的發生變得越來越重要。本文在分析消防信息化現狀的基礎上，提出一個可有效保障信息真實度，顯著提高工作效率的智慧消防數字化信息管理綜合系統。系統圍繞作戰數字化建設目標，結合地圖導航、GPS定位、全景圖像處理、無線通信、傳感器、計算機信息處理等技術，對戰隊信息、水源信息、重點單位預案信息等進行數字化綜合管理。系統采用J2EE技術，系統為SOA架構。

關鍵詞：智慧；消防；作戰；J2EE；SOA

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A

Abstract：With the continuous economy development，it is becoming more and more important to strengthen the monitoring and management of fire safety and reduce fire accidents.Based on the analysis of the current situation of fire protection information，the paper proposes a comprehensive information management system of intelligent fire protection.To meet the digital construction target，the paper adopts the combined technology of map navigation，GPS positioning，panoramic image processing，wireless communication，sensor and computer information processing，to implement the digital integrated management of troop information，water source information，and emergency plan information of key units and organizations.The system adopts J2EE technology and SOA system architecture.

Keywords：intelligence；fire fighting；J2EE；SOA

1 引言（Introduction）

消防安全是公共安全的重要組成部分，與人民的生命與財產密切相關，我國黨和政府對消防安全始終高度重視，長期以來把加強消防安全的監控和管理，減少消防事故的發生作為重要任務常抓不懈。近年來，隨著全國消防信息化建設的快速發展，采用消防視頻監控易燃易爆場所、人員密集公共場所等的現象越來越普遍，各地區公安消防支隊以防火、滅火和搶險救援工作為中心，以隊伍和班子建設為根本，在新的發展形勢下，如何利用現代化信息技術，為作戰提供各種直觀的資源信息，打破信息壁壘，利用信息化手段進一步提升滅火和搶險救援的效率和成功率，提升部隊日常管理精細化水平，成為亟待解決的問題[1]。

本系統結合地圖導航、GPS定位、全景圖像處理、無線通信、傳感器、計算機信息處理等技術[2]，通過對當前消防工作體系進行信息化綜合創新，建立的一套可有效保障信息真實度，顯著提高工作效率的信息管理綜合系統。

2 系統功能（System function）

本系統利用先進技術手段解決目前工作弊?。和ㄟ^高精度GPS定位技術、工作位置控制策略、拍照及加密技術保障水源/預案位置狀態等信息的準確性；通過數據自動測取、無線通信及智能控制技術保障重要信息的準確性；通過全景拍攝技術對接，實現了可復制性強、成本低、有效信息含量高的綜合預案管理；通過智能判斷墻體傾度、人體生命體征綜合狀態、安全信息報警機制[3]，協助救援作戰人員安全管理工作；通過基于ERP管理思想設計的工作管理流程，徹底摒棄制度管理和人為管理的弊病。此外，通過地圖及導航功能深度開發，結合各工作模塊實現綜合作戰管理，幫助消防人員迅速了解火情，熟悉內部及周邊情況，迅速組織、部署戰斗，并全面把握參戰人員狀態。因此，系統按功能劃分為水源管理、預案管理、道路管理、危化品管理、火場安全管理、我的隊站六大模塊。

2.1 水源管理

（1）工作模式

在高精度GPS定位模式下，水源信息采集人員通過手持終端進行現場水源新增（水源錄入、水壓測試、照片及全景信息采集工作）或水源檢查（水壓、狀態、照片及全景信息更新），并對水源信息進行現場上傳或加密打包。

水源信息上傳至管理后臺，自動按照類別分類、狀態分類排序，突出重點審核信息，并自動分配至上級管理單位進行審核[4]；管理者根據系統推送和提示進行相關審核工作，可根據信息重要性，重點審核要求快速完成審核工作；系統定期提醒，督促完成水源檢查等相關工作。

（2）工作措施

水源信息采集工作必須在水源位置處進行，超出范圍則強制停止采集。

水源信息包括照片、全景、時間、定位等，自動加密保存，無法更替。

水壓數據通過測壓裝置與手持終端通信，并自動拍照，防止人為填寫或更改。

水源檢查工作自動提醒、推送，工作數據自動記錄統計。

2.2 預案管理

（1）工作模式

通過PC端進行重點單位預案新增，填寫預案相關信息，確認和上傳相應重點單位的各平面圖。

在高精度GPS定位模式下，預案制作人員通過手持終端到重點單位所在地進行信息完善和修正，例如單位概貌照片、重點部位全景照片等。

預案完成后上傳至管理后臺，后臺按照預案級別自動分配至上級管理單位進行審核。

系統定期提醒，督促完成預案熟悉和演練工作。

（2）工作措施

預案信息完整度自動檢測，防止遺漏，保障預案完整。

單位室外重點設施位置進行人工標注和定位雙結合。

預案熟悉和演練自動提醒、推送，工作數據自動記錄統計。

2.3 道路管理

（1）工作模式

路況共享：通過移動終端進行本轄區特殊路況信息采集和上傳（在路況地點），例如限高、限寬、修路（路障）等。

路線導航：可通過移動終端，使用路線實時導航功能。

位置共享：可通過移動終端，上傳當前位置信息并共享。

擁堵綜合計算：導航路線計算時，自動分析擁堵系數，以時間最短為原則，自動推薦線路。

預設功能：通過將現有的實時路況服務技術融合入系統，提高實時導航路線計算精度和深度，實現實時線路最優推薦，最大限度地減少行車時間。

（2）作戰模式

各中隊接到出動命令，通過手持終端進行上報位置（戰斗位置）、位置查詢等操作，進入作戰界面，并按需實時手動調整事故點位置（戰斗位置）。

各中隊整裝出發后，選擇參戰救援力量（人員數量、車輛類型和數量），參戰中隊數據共享。

各中隊途中可通過手持終端進行情況熟悉，例如水源、重點單位預案、?；凡樵兊?，并進行作戰部署。

戰斗部署和指揮人員現場指揮，并通過火場安全管理密切關注參戰人員安全狀況。

戰斗結束后，戰斗力量恢復、歸隊等均進行上報。

（3）作戰措施

第一個到達事故點的中隊進行到場上報后，自動記錄精確位置并更新戰斗位置。

導航界面顯示所有轄區共享的道路狀況，提醒避讓障礙點，防止走冤枉路。

戰斗中，各中隊具體位置、路線、戰斗力量信息相互共享。

指揮中心可全面把握戰斗力量，隨時調配。

2.4 危化品管理

該模塊主要提供危險化學品查詢功能，幫助事故現場應急指揮與處理，提供危險化學品詳細特性及應急輔助信息支持。主要包括獲取危險化學品詳細特性信息的“已知物質查詢”功能[5]；根據性狀和健康危害表現確定物質的“未知物質識別”功能；以及提供危險化學品事故現場處置方案、隔離距離和防護距離的“應急輔助信息”。

2.5 火場安全管理

為了全面掌握作戰安全狀況，我們基于滅火作戰現狀開發了一套戰況與安全管控系統，該系統采用各種優質精密傳感器收集數據，將傳感器與現有裝備緊密結合，同時將信息傳輸線路加以改造，取代現有的救生照明線，既可靠傳輸數據，又不增加額外工作。

系統分為智能空氣呼吸器遠程監測單元、人員實時狀態遠程監測單元、建筑物變形情況遠程監測單元三部分，全方位監測參戰人員位置、狀態、生命體征及所處環境危險情況信息，便于后場人員作戰指揮和救援工作的開展。

2.6 我的隊站

該模塊用于信息記錄和查看，包括隊站基本信息[6]、人員詳細信息、車輛詳細信息、其他設備信息、轄區內水源、預案等管理模塊。

隊站位置進行精確定位，并記錄在地圖數據中，信息可供查詢。

3 技術要求

為了應對未來的可持續性發展，應基于J2EE應用服務器進行開發，采用SOA架構和面向構件技術實現應用開發。運行、管理、監控、維護的中間件平臺要可以支撐整個應用軟件體系，并為其提供一個構件化、可視化的軟件全生命周期的開發和管理平臺。

系統架構應滿足大型應用建設需求，良好的事件驅動式系統架構、優化的流程數據庫、歷史數據與運行數據分離、集群高速緩存等等。

3.1 架構設計要求

（1）分層設計

數據訪問層、業務邏輯層、展示層層次清楚、低耦合，各層必須通過接口才能接入并進行參數校驗（如在展示層不可直接操作數據庫），保證數據操作的安全。

（2）雙重驗證

用戶表單提交雙驗證：包括服務器端驗證及客戶端驗證，防止用戶通過瀏覽器惡意修改（如不可寫文本域、隱藏變量篡改、上傳非法文件等）而跳過客戶端驗證操作數據庫。

（3）安全編碼

用戶表單提交所有數據，在服務器端都進行安全編碼，防止用戶提交非法腳本及SQL注入獲取敏感數據等，確保數據安全。

（4）密碼加密

登錄用戶密碼進行SHA1散列加密，此加密方法是不可逆的。保證密文泄露后的安全問題。

（5）訪問驗證

系統對所有管理端鏈接都進行用戶身份權限驗證，防止用戶直接通過URL進行未授權頁面。

（6）數據驗證

對指定數據集權限進行過濾，七種數據權限可供選擇（所有權限、公司及子公司、本公司、部門及子部門、本部門、本人數據、跨機構數據）。

3.2 系統安全要求

安全方案包括：包括資源安全、網絡安全、安全日志和交互安全五個層次，基于這些安全方案，能夠防范常見網絡攻擊如SQL注入、XML注入、命令行注入、XSS攻擊、越權攻擊和敏感信息泄露等網絡攻擊手段。

（1）數據錄入安全

對所有用戶產生的輸入進行校驗，一旦數據不合法，應告知用戶輸入非法。

禁止將HTTP標題頭中的任何未加密信息作為安全決策依據。

禁止通過字符串串聯直接使用用戶輸入構造可執行SQL語句，以防止SQL注入攻擊。

用于重定向的輸入參數不能包含回車和換行字符，以防止HTTP響應拆分攻擊。

（2）服務認證安全

系統結合使用認證體系和統一授權管理，對登錄的用戶進行身份認證和授權，確保身份的真實性，并在敏感信息的傳送中采用數字簽名技術，防止重要信息的泄漏。

節點在將數據發送之前基于JSSE實現的SSL安全協議，可支持128位的消息加密，保證了數據在傳輸過程中的安全性。

用戶訪問數據和服務接口時，必須通過統一的認證和授權。

（3）網絡傳輸安全

內部系統與外部系統之間做到內外網隔離，接入或接出到外部系統和成員單位的系統有防火墻，數據庫、文件服務器等資源系統禁止外網直接訪問。

4 結論（Conclusion）

本文以滅火救援數字化為核心，采用J2EE技術和SOA架構構建可有效保障信息真實度，顯著提高工作效率的智慧消防數字化信息管理綜合系統。對系統內各模塊的功能進行了介紹，同時將地圖導航、GPS定位、全景圖像處理、無線通信、傳感器、計算機信息處理等技術，對戰隊信息、水源信息、重點單位預案信息等進行數字化綜合管理，為作戰提供各種直觀的資源信息，打破信息壁壘，利用信息化手段進一步提升滅火和搶險救援的效率和成功率，提升部隊日常管理精細化水平。

參考文獻（References）

[1] Ma Jinqiang.Proceedings of 2016 2nd International Conference on Mechanical，Electronic and Information Technology Engineering（ICMITE 2016）[C].重慶環球聯合科學技術研究院，2016：4.

[2] Jin-Qiang MA.Proceedings of the Ninth International Symposium on Distributed Computing and Applications to Business，Engineering and Science[C].Wuhan University of Technology，Hong Kong Lingnan University，2010：4.

[3] Yang.Guikao.Design and implementation of Fire Fightingrobot[A].Journal of Simulation，2014，2（6）：2.

[4] 譚欽紅，李園園.綜合建筑體智慧消防系統監控平臺軟件的設計與實現[J].信息通信，2016（11）：51-53.

[5] 武鵬.智慧城市消防技術的管理應用研究[J].住宅與房地產，2016（12）：206.

[6] 李曉明.火災預警和消防安全監管“智慧”模式探討[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2016（06）：1673-1069.

作者簡介：

張少軒（1981-），男，碩士，講師.研究領域：計算機軟件工程.

劉 甜（1981-），女，碩士，講師.研究領域：計算機軟件工程.