面向智慧安全云服務產教融合專業群的研究與實踐

王磊，左丹霞，羅慧華

（湖南安全技術職業學院，湖南 長沙 410151)

0 引言

2019年教育部財政部聯合發文《關于實施中國特色高水平高職學校和專業建設計劃的意見》中提出，打造高水平專業群的任務是“面向區域或行業重點產業，依托優勢特色專業，健全對接產業、動態調整、自我完善的專業群建設發展機制，促進專業資源整合和結構優化，發揮專業群的集聚效應和服務功能，實現人才培養供給側和產業需求側結構要素全方位融合?！焙习踩夹g職業學院是一所依托湖南省人民政府和應急管理部，目標是“服務安全生產，培養應急管理人才”的高職院校。學校專業既有新興的安全類特色專業，也有傳統的計算機類專業。自2018年工信部和應急管理部等四部委等在《關于加快安全產業發展的指導意見》中提出要重點發展基于物聯網、大數據、人工智能等技術的智慧安全云服務以來。以信息化、智能化推動應急管理現代化、標準化是2021年發布《湖南省“十四五”應急體系建設規劃》的重點任務，體現出安全應急產業人才需求跨領域、跨學科的復雜性特點。因此建立面向智慧安全云服務專業群，培養掌握新一代信息化技能的應急管理復合型技術技能型人才，是推動安全應急產業的數字化轉型提質改造的重要任務。

1 智慧安全云服務與安全應急產業

隨著應急管理領域和安全應急產業提質改造，對以云計算、大數據、物聯網、人工智能、5G通信和工業互聯網為代表的新一代信息技術的應用人才和技術服務的需求，智慧安全云服務已經成為安全生產中最為核心的要素，可從技術層面和服務層面兩個部分進行分析和研究。1) 技術層面。在安防專用安全生產裝備、交通安全監測預警產品、動物疫情監測預警產品、網絡與信息系統安全監測預警產品、現場信息快速采集產品、應急救援監測預警、導航服務、測繪保障等產品和服務中，對信息化的需求不斷提升，安全生產領域不斷地深度融入新一代信息技術，改造人為管理的局限性，提高應急管理的效率，優化生產管理的流程，降低產業發展的成本。2) 服務層面。服務可以分為數據服務、信息服務和決策支持。數據服務是智慧安全服務的基石。運用云計算、機器學習、人工智能、算法等方法對數據進行存儲、清理、轉換、合并、重塑，為后續的智慧安全云服務提供可靠、安全和高質量的數據信息。信息服務是應急管理數字化賦能轉型的驅動力，信息服務由前端處理，呈現和反饋形成一個信息流動的閉環。智慧感知作為信息服務的前端，利用傳輸網絡，將風險隱患和災害事故的傳感數據、圖形圖像、激光雷達等數據實時傳輸至云服務中心。智慧分析是信息服務的處理階段，是將數字技術與應急管理業務的深度融合，對安全生產態勢進行一體化、跨領域、跨部門、跨業務進行風險分析、資源研判、預警預測與輔助決策，全面提升應急管理防災減災的保障能力。智慧場景是信息服務的呈現端，對應急管理涉及治理對象自然災害、生產安全、疫情防控、城市安全等運用數據驅動、技術賦能、應用協同呈現應急管理的難點、痛點和需求點，實現識別事故和輔助處理等工作，及時避免安全隱患，減少經濟損失。智慧調度是信息服務的反饋端，優化應急管理流程，實現數據治理、業務協同、AI賦能，將規劃和實施的資源統籌起來，構建智慧高校的云服務管理體系[1]。

2 智慧安全云服務應用場景

智慧安全云服務是運用新一代信息技術為安全應急產業提供“智慧化”和“智能化”的專業化高質量服務。智慧安全云服務要解決高危行業生產場景過程中信息自下而上和自上而下的貫通問題，系統性地改造安全管理模式，降低安全管理成本。應急安全產業鏈中上游主要是應急物資原材料供應和應急安全軟硬件服務，中游主要是監測預警、預防防護、應急救援和應急服務四大產品類型，下游主要是自然災害、事故災害、公共衛生、公共安全等應用場景。智慧安全云服務要為應急安全產業鏈的上中下游提供“信息化、標準化、集約化”的服務，提高整個產業鏈的運行效率。城市應急管理需要全方位采集各部門的信息，高效匯集，科學分析，便捷操作。通過智慧安全云服務綜合管理城市中的人員、機構、系統、技術和資源等因素，從而統一調度人、財、物，有效使用資源，控制突發事件產生的損失。在自然災害應急救援中，重要的是在關鍵時間內作出高效的應急響應，將自然災害所造成的損失降低到最低限度。智慧安全云服務輔助應急救援，通過建立自然災害預測預警模型，并進行特征分析，判斷災情的發展狀況，智能識別、搜尋和跟蹤目標，替代人工進入高危作業環境解決安全隱患，在云上構建災情、資源和環境的數據倉庫，通過分類、挖掘、訓練、評估應急救援的效果，為管理者提供輔助決策[2]。

3 智慧安全云服務總體技術構架

安全應急產業業務復雜、產品多樣、企業眾多。智慧安全云服務要為安全生產信息化執法、風險監測預警和信息資源共享提供高效的技術支撐，融入安全應急產業各個環節，滲入安全防范與應急準備各類業務?？傮w技術構架依據分層設計理論，自下而上分別為網絡傳輸層、數據服務層、應用系統層和前端展示層，以及兩翼的云計算服務體系和信息安全保障體系[2]。

網絡傳輸層主要是將底層的智能感知數據通過網絡傳輸到上層，達到通信高可靠和數據低延時。網絡的傳輸分為有線網絡和無線網絡：有線網絡通過光纖、電力線、雙絞線、同軸電纜等方式連接，具有安裝便利、經濟可靠的特性。無線網絡通過4G/5G、紅外、微波、藍牙等方式進行傳輸，具有組網便捷、擴展能力強，適應于多環境多場景，新技術新應用不斷更新，適應底層數據采集、安全感知中環境復雜、分布廣泛、條件惡劣等問題。但無線網絡可靠程度不高，數據保密、身份認證等網絡安全問題亟待解決。除了線路傳輸外，路由、交換和服務器設備的部署、配置和維護也是網絡傳輸層中重要的技術。新興的軟件定義網絡技術，網絡虛擬化分離網絡設備的控制平面與數據平面，根據需求控制網絡流量，對網絡傳輸技術將是一次重要的革新。

數據服務層主要實現將網絡傳輸層提交的安全應急基礎數據、業務數據和專業數據進行匯聚和處理，為應用系統層提供數據信息業務。數據服務層包括數據采集、數據存儲、數據分析、數據管理和數據服務。對各類時序數據、結構化數據、半結構化數據和非結構化數據采用關系型數據庫、文件系統或者分布式存儲架構。按照安全應急產業的數據存儲標準，分析加工進一步形成高質量的信息組合。通過匯聚、規范、清理、關聯和對比等大數據處理技術，挖掘數據中的價值、梳理安全生產信息資源，共享到安全應急模型，統一成以應急安全主體的數據視圖，為各企事業單位提供優質的數據訪問服務和分析服務。

應用系統層通過程序開發調用底層的服務接口，構建安全應急運維標準體系，支撐監控檢測、預測預警、聯防聯動業務，進行協同治理和敏捷迭代。系統應具備監控信息的實時查詢功能，包括檢測數據、設備狀態、變化曲線。具備接入API 接口的功能，實現GIS 空間地理定位、應急事件推送和跟蹤。具有先進算法功能，實現應急事件的預測、研判、關聯分析。具有分布式處理能力，實現各類安全應急事件的協同聯動處置能力。具備文檔管理功能，實現安全應急中過程記錄、預案管理、處置報告、檢查日志等內容，作為事故溯源和多維度統計分析的依據。

前端展示層使用可視化大屏、VR/AR/MR 技術、HTML5、移動終端等技術呈現安全應急數據，并實時進行更新。采用全景視圖、數字建模技術全面感知應急管理場景，融入云計算、大數據、移動互聯網技術，讓安全生產數據更直觀、更透徹、更深入、更便捷感知應急管理運維。

云計算服務體系為應急管理提供安全、可靠、可擴展的專屬資源，靈活調配信息系統里的計算、存儲、網絡等資源，滿足安全生產的需求。實現云計算服務包括公有云和私有云。硬件配置需要有云服務器、網絡存儲、網絡基礎設施。軟件技術需要關系型數據庫、分布式數據庫、虛擬化技術、容服務器技術等。IaaS層通過虛擬化網絡、存儲和計算資源構建計算所需的資源池。DaaS 層構建數字資源池，激活數據，創建模型，提升數據價值。PaaS層為安全應急產業工程軟件提供創建、測試和部署的開發環境。SaaS層提供高可靠的應用服務[3]。

信息安全保障體系應滿足信息安全等級保護管理辦法(2.0) 標準要求，保障安全應急的網絡基礎設施、智能設施、數據平臺、應用系統、工控系統等。對機房、線路、通信設備等物理環境具有可靠的防范措施。保護應急管理終端設備、傳感網絡、服務器、工控設備等終端設施的安全運行。根據各應急管理各項業務的需求，劃分信息安全管理邊界進行安全防護。針對局域網、廣域網、有線、無線、4G/5G傳輸網絡安全防護，保障云平臺、虛擬機、應用程序的漏洞、安全審計、多用戶、資源調度，保障云平臺安全。對敏感級別的數據進行重點防護、監控審計和訪問脫敏。組織信息安全人員開展漏洞掃描、Web應用防護、日志審計、應用管控等應用系統的安全防護。實時監控采集、范式歸并網絡安全設備、網絡設備和服務器中的各類安全事件[4]。

4 智慧安全云服務專業群布局

“產學研”是智慧安全云服務專業群戰略方向?！爱a”是安全應急產業，“學”是培養掌握新一代信息技術的應急管理人才，“研”是新一代信息技術在安全應急產業中的應用研究。智慧安全云服務專業群布局面向安全應急產業：一是專業群所在的學院以“服務安全生產、培養應用人才”為發展理念，并且已經建立了安全應急產業領域實習實訓基地和省級安全應急產業特色專業群。二是安全應急產業已經將信息化作為安全生產的要素，融入了安全生產管理的各項環節，避免同級別高職院校計算機類專業同質化情況，有目標有針對性地培養復合型人才。從學校的層面上，一級專業群“應急管理專業群”，通過進一步與安全生產和安全應急產業相契合，劃分三個二級專業群：安全管理專業群、防災救援專業群和智慧安全云服務專業群。其中安全管理專業群重點在于安全應急管理，防災救援專業群重點在于安全應急技術，智慧安全云服務專業群重點在于安全應急信息化[5]。從管理、技術、信息化形成三足鼎立形式支撐安全應急產業辦學格局。面向智慧安全云服務專業群構建思路具體體現在以下幾個方面。一是“分層對接，兩翼互補”的群內專業布局，即群內專業與智慧安全云服務總體技術構架對接。網絡傳輸層對接計算機網絡技術專業，數據服務層對接大數據技術專業，應用系統層對應軟件技術專業，前端展示層對應虛擬現實技術應用專業。兩翼的云計算服務體系對應云計算技術應用專業，信息安全保障體系對應信息安全技術應用專業。二是以安全應急產業的技術需求、應用場景和實踐項目為主線，將6個計算機類專業整合起來，在學校圍繞“大安全、大應急”的戰略布局下，構建以信息化智能化服務安全應急產業的專業群整體格局[6]。三是以傳統優勢專業為引領，以計算機網絡技術帶動云計算技術應用專業、信息安全技術應用專業，建立網絡與信息安全教研室。以軟件技術專業帶動大數據技術專業、虛擬現實技術應用，建立軟件與數媒技術教研室。結合行業發展需求，形成面向安全應急產業的復合型專業。四是創建產業學院，以“產學研”為基礎，設置來自企業的帶頭人和來自學校的帶頭人負責專業外延建設，以教研室負責內涵建設。五是專業群內的崗位、課程、競賽、證書資源實現“資源互享、技能互通、師資互用、設施互聯”，形成一個服務安全應急產業信息化提質改造具有行業特色的專業群。

5 結束語

智慧安全云服務專業群是探索一條結合學院辦學特色，創新計算機類專業發展方向，促進產業信息化提升的路徑，研究創建智慧安全云服務專業群與安全應急產業協同育人發展的長效機制。以產業的動態調整專業群的動態，保障專業群在人才培養、課程建設、技能服務、職業培訓的多方面的協同共建。計算機類專業在各高職院校都有開設，課程內容、教學體系、培養模式趨于相同。要想解決同質化問題，對接產業提升效能，只有將專業群與產業對接，不斷適應企業和行業的變化，完善和改進計算機類專業的發展模式，跟上社會發展步伐，推動新一代信息技術在產業中的革新和創新，才能使專業可持續性地發展。