人防塊數(shù)據(jù)在重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)中的應(yīng)用研究

鄧華權(quán)+李文洋+吳毅

[摘 要]本文針對(duì)現(xiàn)有的人防信息化建設(shè)存在的數(shù)據(jù)分散不準(zhǔn)確、不完善、沒有統(tǒng)一的規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)、不能互聯(lián)互通等問題，通過整合現(xiàn)有人防設(shè)施、人防物資、人防隊(duì)伍、重要目標(biāo)地理空間信息、人口數(shù)據(jù)等條數(shù)據(jù)，建設(shè)人防塊數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中心，對(duì)各相關(guān)部門業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，按照重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)需求進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和處理，研究基于塊數(shù)據(jù)的重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)應(yīng)用，為人防工作提供精準(zhǔn)指導(dǎo)，使重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的人防工作更加及時(shí)有效。

[關(guān)鍵詞]條數(shù)據(jù)；塊數(shù)據(jù)；人防工程；塊數(shù)據(jù)分析；重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.08.032

[中圖分類號(hào)]E25 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2017）08-00-03

0 引 言

人防是國(guó)防的重要組成部分，人防工程是提高國(guó)家整體防衛(wèi)能力、提高城市抗御自然災(zāi)害和防空抗毀能力的物質(zhì)基礎(chǔ)，是戰(zhàn)時(shí)保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要手段。運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”思維，綜合采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代化手段，將人防各類資源真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理。發(fā)揮大數(shù)據(jù)平臺(tái)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，更精確地為全國(guó)戰(zhàn)時(shí)防空和平時(shí)防災(zāi)提供服務(wù)，全面提升戰(zhàn)時(shí)防空、平時(shí)服務(wù)、應(yīng)急支援使命任務(wù)的能力，具有重大意義。

人防與應(yīng)急救援行動(dòng)對(duì)信息的依賴性很強(qiáng)，及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息是指揮、協(xié)調(diào)和組織城市人防和應(yīng)急救援行動(dòng)的重要保障，人防信息系統(tǒng)是人防工程的最重要組成部分。現(xiàn)有的人防信息化建設(shè)存在著數(shù)據(jù)分散，準(zhǔn)確性、完整性、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等都需要進(jìn)一步規(guī)范和完善，作為信息系統(tǒng)核心的數(shù)據(jù)庫(kù)，其數(shù)據(jù)資源往往處于一種分散的、相對(duì)獨(dú)立的狀態(tài)，已建系統(tǒng)往往存在有軟件無(wú)數(shù)據(jù)、有數(shù)據(jù)不流通的普遍現(xiàn)象，縱向和橫向沒有形成合力。人防塊數(shù)據(jù)工程建設(shè)是人防信息化建設(shè)的核心和基礎(chǔ)，對(duì)整個(gè)人防信息化建設(shè)的質(zhì)量有著極大的影響，只有對(duì)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行有效整合，形成規(guī)模效益，人防在未來軍事斗爭(zhēng)和應(yīng)急救援行動(dòng)中戰(zhàn)斗力才可以得到提高，收到倍增的效果。

人防重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，是維系國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)命脈，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，在遭到破壞后，對(duì)國(guó)計(jì)民生、戰(zhàn)爭(zhēng)潛力、維持城市基本運(yùn)轉(zhuǎn)和經(jīng)濟(jì)恢復(fù)有重大的影響。人防重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)單位防護(hù)工作的主要職責(zé)是：制訂本單位防空襲方案及實(shí)施計(jì)劃；根據(jù)戰(zhàn)時(shí)可能擔(dān)負(fù)的任務(wù)和需要，按照專業(yè)對(duì)口和便于領(lǐng)導(dǎo)、便于指揮、便于搶險(xiǎn)救災(zāi)的要求，組建搶險(xiǎn)搶修專業(yè)隊(duì)伍，組織專業(yè)訓(xùn)練和演習(xí)；配備必要的防護(hù)裝備、物資和器材，保障防護(hù)經(jīng)費(fèi)，落實(shí)防護(hù)措施；組織開展人民防空知識(shí)教育，使所屬人員掌握人民防空的基本知識(shí)和技能；組織本單位力量進(jìn)行臨戰(zhàn)準(zhǔn)備及消除空襲后果。

本文以一個(gè)地區(qū)的重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)———自來水廠為例，基于人防塊數(shù)據(jù)相關(guān)理論及技術(shù)，結(jié)合人防重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)在受到空襲威脅時(shí)各個(gè)不同階段的防護(hù)工作，研究基于人防塊數(shù)據(jù)的重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)指揮應(yīng)用，一定程度的提高人防工程信息化應(yīng)用水平以期在一定程度上提高人防工程信息化應(yīng)用水平，增強(qiáng)重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)決策支持和應(yīng)急處理能力提高重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)決策支持和應(yīng)急處理能力，提升人防工程信息管理水平。

1 人防塊數(shù)據(jù)構(gòu)成

所謂塊數(shù)據(jù)，就是一個(gè)物理空間或者行政區(qū)域內(nèi)形成的涉及人、事、物的各類數(shù)據(jù)總和。塊數(shù)據(jù)比條數(shù)據(jù)的“4V”特征更為明顯，“4V”即Volume（大量）、Variety（多樣）、Value（價(jià)值）、Velocity（高速）。它如同一個(gè)計(jì)算機(jī)的主板，建立起了一個(gè)開放、共享、連接的數(shù)據(jù)基地，各個(gè)行業(yè)和部門的條數(shù)據(jù)就如同一個(gè)個(gè)可插拔的板卡，只有將其融合并集成到主板上，才能發(fā)揮數(shù)據(jù)資產(chǎn)真正的功效。塊數(shù)據(jù)實(shí)踐應(yīng)用所形成的全產(chǎn)業(yè)鏈、全服務(wù)鏈和全治理鏈，將更大程度地驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、服務(wù)改善民生、推進(jìn)城市轉(zhuǎn)型和倒逼政府改革。

數(shù)據(jù)資源是大數(shù)據(jù)運(yùn)用的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)資源越豐富，大數(shù)據(jù)運(yùn)用的效益就越高。人防數(shù)據(jù)是國(guó)防數(shù)據(jù)的重要組成部分，具有保密性強(qiáng)，信息量大等特點(diǎn)。人防塊數(shù)據(jù)包括人防工程的位置、經(jīng)緯度及圖片、戰(zhàn)術(shù)性能與技術(shù)性能以及人口疏散基地、避難場(chǎng)所建設(shè)等重要數(shù)據(jù)以及人的數(shù)據(jù)、物的數(shù)據(jù)，如人口、社區(qū)、物業(yè)、氣象、地理、醫(yī)療以及設(shè)施設(shè)備等數(shù)據(jù)，只有對(duì)集聚成“塊”的條數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)備和有效的管理，才能體現(xiàn)其運(yùn)用價(jià)值。人防塊數(shù)據(jù)的各類條數(shù)據(jù)的來源及數(shù)據(jù)共享方式，如表1所示。

2 人防塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)總體設(shè)計(jì)

人防大數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)、開放式數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。總體分為兩部分，一部分為利用公網(wǎng)組建的非涉密互聯(lián)網(wǎng)+人防公共服務(wù)管理系統(tǒng)，另一部分為利用自有光纜組建的涉密人防戰(zhàn)備數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

人防大數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫(kù)分為“人防實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)（戰(zhàn)備數(shù)據(jù)庫(kù)）”和“人防模擬數(shù)據(jù)庫(kù)（公共服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)）”，其余功能以鏈接不同數(shù)據(jù)庫(kù)的方式實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)備與演練的目的。鏈接人防實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)則為涉密正式數(shù)據(jù)，鏈接人防模擬數(shù)據(jù)庫(kù)則為不涉密的模擬數(shù)據(jù)，如圖1所示。

人防實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)采集、存儲(chǔ)、加工人防部門真實(shí)的物資、設(shè)施、預(yù)案、隊(duì)伍等信息，由于真實(shí)數(shù)據(jù)的保密等級(jí)較高，此部分?jǐn)?shù)據(jù)不對(duì)外開放，僅用于戰(zhàn)時(shí)或?yàn)?zāi)害發(fā)生時(shí)的應(yīng)急處理與使用，即人防實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)用于人防戰(zhàn)備數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的使用。

相對(duì)于人防實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，模擬數(shù)據(jù)庫(kù)中存放的是用于日常演練、訓(xùn)練、學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)，其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)均為人工模擬數(shù)據(jù)，不涉及泄密問題。此數(shù)據(jù)庫(kù)用于人防公共服務(wù)管理系統(tǒng)。

2.2 塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式

塊數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)是條數(shù)據(jù)，根據(jù)各類條數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，需要通過不同的大數(shù)據(jù)方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

人防相關(guān)的文檔、圖片、音頻、視頻等非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)采用HDFS（Hadoop Distributed File System）進(jìn)行存儲(chǔ)。HDFS對(duì)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)提供高吞吐量，適用于大數(shù)據(jù)集應(yīng)用程序。HDFS開放了POSIX的一些必需接口，容許流式訪問文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，HDFS是主或從結(jié)構(gòu)，由一個(gè)名字節(jié)點(diǎn)和多個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)組成的，HDFS將大規(guī)模數(shù)據(jù)分割為多個(gè)64 MByte的數(shù)據(jù)塊，存儲(chǔ)在多個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)組成的分布式集群中。隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增長(zhǎng)，HDFS只需要在集群中增加更多的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)即可，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性；同時(shí)每個(gè)數(shù)據(jù)塊會(huì)在不同的節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)三個(gè)副本，具有高容錯(cuò)性；數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)可以提供高吞吐量的數(shù)據(jù)訪問能力，在海量數(shù)據(jù)成批處理方面有很強(qiáng)的性能表現(xiàn)。

人防數(shù)據(jù)中的人口、隊(duì)伍、物資等數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)固定等特點(diǎn)，該類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)采用HBase（Hadoop Database）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。HBase是一個(gè)高可靠性、高性能、面向列、可伸縮的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，利用HBase技術(shù)搭建的大規(guī)模結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)集群，具有查找速度快、可擴(kuò)展性強(qiáng)、更容易進(jìn)行分布式擴(kuò)展等特點(diǎn)。

3 人防重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)應(yīng)用功能

人防重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)應(yīng)用有三大核心應(yīng)用功能模塊，即空襲前疏散指揮模塊、空襲中損失估算模塊、空襲后搶修指揮模塊。本文結(jié)合自來水廠在空襲不同階段的人防工作，對(duì)這三個(gè)模塊進(jìn)行功能描述。

3.1 空襲前疏散指揮模塊

在接到空襲預(yù)警后，疏散指揮模塊會(huì)將重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)附近需要疏散的人員、物資進(jìn)行分析，并根據(jù)疏散預(yù)案在地圖上形成疏散路線。

人員的疏散地點(diǎn)分配根據(jù)塊數(shù)據(jù)中的人口數(shù)據(jù)，按照年齡、家庭關(guān)系、社會(huì)關(guān)系、身體狀況等人口基本信息以及疏散人口數(shù)量、防空設(shè)施容納數(shù)量，對(duì)人員進(jìn)行不同的疏散路線規(guī)劃。例如在自來水廠附近有兩個(gè)防空設(shè)施，較近的容納1 000人，較遠(yuǎn)的可容納800人，需要疏散總?cè)藬?shù)為1 500人。疏散指揮模塊會(huì)將老、幼、病、殘、孕此類人員安排在較近的防空設(shè)施，并根據(jù)家庭關(guān)系、社會(huì)關(guān)系數(shù)據(jù)篩選保證此類人員有親近的人員照顧；其他青壯年人員安排在較遠(yuǎn)的防空設(shè)施，并按照不同的時(shí)間段進(jìn)行分時(shí)疏散，如圖2所示。

戰(zhàn)前物資的調(diào)配有兩類，一類是生活物資，另一類是重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)物資。生活物資的調(diào)配根據(jù)人員疏散位置進(jìn)行調(diào)配運(yùn)輸；重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)物資調(diào)配根據(jù)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行因素所屬位置進(jìn)行就近分配。塊數(shù)據(jù)分析方式與人員疏散分析類似。

3.2 空襲中損失估算模塊

影響自來水廠運(yùn)行的要素主要包含圖3中的內(nèi)容，其數(shù)據(jù)來源于自動(dòng)采集以及人工錄入。

在空襲中，根據(jù)各類運(yùn)行因素的狀態(tài)數(shù)據(jù)，戰(zhàn)時(shí)損失評(píng)估模塊會(huì)評(píng)估各類的受損等級(jí)，根據(jù)各類運(yùn)行要素的受損狀況，結(jié)合重要目標(biāo)周邊人防塊數(shù)據(jù)信息，生成重要目標(biāo)受損評(píng)估報(bào)告。

3.3 空襲后搶修指揮模塊

在空襲結(jié)束后，經(jīng)濟(jì)目標(biāo)搶修指揮模塊將重要目標(biāo)的運(yùn)行要素評(píng)估報(bào)告發(fā)送至人防指揮中心，指揮中心根據(jù)報(bào)告中的信息，分析目標(biāo)受損情況，對(duì)人防隊(duì)伍和人防物資進(jìn)行調(diào)配。

在搶修過程中，將根據(jù)周邊道路、橋梁、隧道等受損情況，對(duì)搶修路線進(jìn)行重新評(píng)估和制定，繞過無(wú)法行進(jìn)的路線，通過最優(yōu)路線算法在地圖上標(biāo)出人防隊(duì)伍搶修行進(jìn)路線。

最短路徑問題的算法有很多種，包括基于限制條件的深度優(yōu)先搜索算法、Dijkstra算法、Floyd算法、A*算法等，各種算法在空間復(fù)雜度、時(shí)間復(fù)雜度、易實(shí)現(xiàn)性等方面各具特色。其中，采用啟發(fā)式策略的Dijkstra算法是目前公認(rèn)的、求解最短路問題的經(jīng)典算法。

4 人防經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 總體設(shè)計(jì)

人防經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，主要功能模塊都可以進(jìn)行涉密數(shù)據(jù)（人防實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)）和非涉密數(shù)據(jù)（人防模擬數(shù)據(jù)庫(kù)）的切換，以符合戰(zhàn)時(shí)指揮和平時(shí)演練兩種不同的場(chǎng)景。其主要功能模塊分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊、空襲前人員疏散模塊、空襲中受損分析模塊、空襲后搶修指揮模塊，如圖4所示。

4.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊主要維護(hù)人口信息、戰(zhàn)備物資信息、人防設(shè)施信息、人防工程信息和人防隊(duì)伍信息，其可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的增、刪、改、查操作，并且可將這些數(shù)據(jù)與地理信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

4.3 疏散指揮模塊

疏散指揮模塊可以加載已經(jīng)制定好的疏散預(yù)案，也可根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)疏散路線進(jìn)行調(diào)整。疏散預(yù)案確定后，將向相關(guān)人員發(fā)送疏散通知短信，并向手機(jī)APP推送疏散路線。

4.4 經(jīng)濟(jì)要素評(píng)估模塊

重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的運(yùn)行狀況以實(shí)時(shí)報(bào)表的形式展示，數(shù)據(jù)來源于設(shè)備采集或者手工錄入，在空襲過程中，實(shí)時(shí)報(bào)表中的數(shù)據(jù)將根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新。在空襲結(jié)束后，評(píng)估模塊將生成重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的最終評(píng)估報(bào)告。

4.5 搶修指揮模塊

在空襲結(jié)束后，根據(jù)重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)評(píng)估報(bào)告，搶修指揮模塊自動(dòng)分析出人防隊(duì)伍的行動(dòng)路線以及戰(zhàn)備物資的運(yùn)輸路線，指揮人員可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)推薦方案進(jìn)行修訂，方案確定后，將向人防隊(duì)伍推送搶修任務(wù)，通過手機(jī)APP指導(dǎo)人防隊(duì)伍的行動(dòng)方向。

5 結(jié) 語(yǔ)

為了提高人防信息管理系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化水平，本文通過對(duì)人防塊數(shù)據(jù)在重要目標(biāo)防護(hù)的應(yīng)用，研究在戰(zhàn)時(shí)人防工作的不同階段，通過對(duì)塊數(shù)據(jù)的挖掘、分析，實(shí)現(xiàn)人防應(yīng)用的精準(zhǔn)定位，使指揮人員可以更快速的作出準(zhǔn)確的指揮決策，并通過移動(dòng)應(yīng)用信息推送方式對(duì)人防現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮。這有利于降低人防指揮的難度和成本，降低人防指揮人員戰(zhàn)時(shí)決策的難度，提高人防工作的質(zhì)量及決策水平。

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