基于PGIS的危险品监管系统关键技术研究

宋 华，胡 芳，段开宇（.重庆警察学院 信息安全系，重庆 4033；.重庆市公安局 北部新区分局，重庆 400065）

基于PGIS的危险品监管系统关键技术研究

宋 华1，胡 芳1，段开宇2
（1.重庆警察学院 信息安全系，重庆 401331；2.重庆市公安局 北部新区分局，重庆 400065）

易燃易爆危险品因监管手段的滞后，给社会带来严重的安全隐患。为实现危险品信息的全面采集与监管，并结合公安信息化建设的实践和需求，研究基于PGIS的危险品监管系统的设计与实现。系统采用SSH组合框架技术，通过分析需求，设计相应功能模块。文中详细介绍了系统的3个关键技术：建立被监管危险品监测指标多维数据模型实现OLAP；通过终端监测设备的接入，设计多部门联动报警框架；采用中间件技术与现有警务地理数据共享对接，降低了系统开发复杂度，使危险品监管信息可视化展示，实现了危险品的智能监管，降低了监管成本。

危险品监管；警用地理信息系统；多维数据模型；联动报警；中间件

近年来，我国易燃易爆危险品在制造、运输、存储过程中，火灾爆炸事故频频发生，给人民的生命财产带来巨大灾难，特别是发生在2015年天津的“8.12”危险品仓库起火爆炸事故，教训惨痛，这也折射出当前危险品在监管上存在漏洞和空白，各职能部门之间原有系统大多处于“孤岛”状态，信息的及时性、共享性差，无法更好的掌握危险品的最新状况。公安机关对易燃易爆、有毒有害物品以及枪支弹药等危险品具有监管职责，如何借助现有的PGIS（警务地理信息系统）平台，建立起公安机关危险品监管系统（HMSS），对加快公安机关危险品监管的信息化步伐具有重要意义，同时可以进一步加强企业、安监、公安等机构监管工作的信息共享，提高监管效率。

文中在介绍基于PGIS的危险品监管系统设计的基础上，重点研究了构建该系统的关键技术，并给出了具体的实现方法。

1　系统设计原则和需求

根据公安危险品监管的需要，基于PGIS的公安机关危险品监管系统的特点和需求是：

1）系统主要运行在公安内网，同时在重要危险品的生产、存储、流通部位设立终端，能实现监管数据和视频的实时上传，并具备110，119联动报警功能，系统需信息授权管理，安全性要求高，业务流程较复杂，对设计模式有较高要求。

3）基于Web的监管系统要有很好的稳健性，对终端上传的数据经审查后在PGIS平台上显示，能完成数据查询、分析等一系列工作。

4）系统要能动态智能地对各生产、运输、存储、销售等机构上报的危险品监管报表进行统计分析，能对系统外的各重要部位数据源进行采集，并按照各种监管指标对各地的危险品进行预警和风险控制。

5）系统要能提高监管工作的效率，满足公安机关对危险品安全性的决策支持需要。

2　系统的分析与设计

2.1系统架构设计

为了便于整合公安数字化平台，同时满足系统复用性、可靠性及可扩展性等需求，整个系统基于J2EE多层模式进行设计[1]，采用SSH（Struts+Spring+Hibernate）组合框架并以Struts为基础[2]，整个架构如图1所示。

图1　系统软件架构图

系统客户端为Web浏览器，用户通过网页完成数据查询、输入等操作。表示层使用WebLogic作为Web容器，该层主要通过JSP标签、Servlet和JavaBean来处理前端的请求和响应，执行JSP页面的组装和显示[3-4]，并实现用户提交信息的规则验证，同时该层还采用以基于 RIA （Rich Internet Applications富互联网程序）的Flex栅格地图服务[5]实现地图的发布、浏览、查询，解决PGIS地图服务器负荷大的问题。业务逻辑层是系统的核心功能模块，借助于 Spring的 IoC（Inversion of Control，控制反转）功能[4]，将业务Bean分为逻辑控制Action和业务处理Service，分离系统访问数据源所需的业务逻辑功能和系统服务功能。该层还通过调用ArcGIS中间件与PGIS进行地图数据传递。

在数据库和业务层之间的数据持久层采用Hibernate作为持久映射框架[4]，同时使用泛型DAO（数据访问对象）模式对上一层隐藏数据源的实现细节，并通过HQL语言实现对数据库的操作，降低数据库和业务逻辑间的耦合。系统采用Oracle数据库。

2.2系统功能体系设计

系统主要从监管信息采集、日常监管、机构审批和数据分析展示等几方面对危险品进行综合监管，这就要求系统不单要紧贴实际业务，同时要具有一定的智能化分析、预警功能。依据前期需求调研，并考虑公安信息化建设中可扩展性要求，系统分为如下7个子系统：

小儿化食口服液是广州市香雪制药股份有限公司生产的，具有消食化滞、泻火通便功效的中成药。为验证该药对小儿功能性便秘食积化热证的治疗作用，10家医疗机构进行了以安慰剂为对照的上市后再评价临床研究。临床研究负责单位天津中医药大学第一附属医院医学伦理委员会批准了本研究的试验方案（批准号TYLL2013［Y］字005）。

图2　系统功能结构图

3　系统关键技术及其实现

3.1多维数据模型设计

在HMSS中，公安机关主要对区域内的危险品进行日常监管和控制，无需像DSS（Decision Support Systems，决策支持系统）调用各类资源，建立复杂的决策模型，本监管系统重点是解决危险品监管的信息采集和预警问题，同时利用现有关系数据库和基于Java的开源OLAP引擎Mondrian来实现多维数据模型，建立轻量级关系型 OLAP（Online Analysis Process，联机分析处理）服务[6]。

以关系数据库建立OLAP的重点是将关系数据库的数据表通过变换后来表达多维概念[7]。采用Mondrian服务器，无需写复杂的SQL就能分析关系数据库内的数据集，同时封装JDBC数据源。本文根据对HMSS数据报送部分E-R模型的研究，结合分析主题，找出与之相关的属性，并在分析主题下建立一个事实表与5个关联维度表。

事实表为被监管危险品指标情况表，它的属性包括：危险品所属机构情况（机构ID）、监管数据上报时间（时间ID）、监管指标情况（监管指标ID）、危险品情况（危险品ID）。

依据事实特性建立的维度表包括：时间表（监管数据按年、季度、月份、旬上报）、机构表（危险品所属机构名称、机构类型、规模等）、地区表（辖区（行政区划）ID，辖区名称）、危险品表（危险品ID，危险品名称、类型、数量、状态）、监管指标表（指标ID、指标名称、指标值、警戒阈值）。

基于以上分析，便可建立被监管危险品指标情况分析的雪花状数据模型，它以被监管危险品指标情况表为中心，通过外键与周围维度表的主键相联接[8]，其多维数据逻辑模型如图3所示。

图3　多维数据模型

多维数据模型建立后，就可以获取各个维度的信息及各项指标查询结果，并将结果按维度信息写入事实表中，然后再对聚合表中的维度值进行更新操作。当进行多维数据分析时，展示组件通过MDX语句与多维数据引擎进行交互，数据分析引擎通过SQL语句对关系数据库进行查询，得到数据集。

3.2联动报警实现

被监管危险品有安全隐患时，能实现联动报警是危险品安全监管的一个重点。系统在110报警系统中链接一个危险品联动报警管理页面，一旦有危险发生，前端报警主机可通过电话线/网络向110联网平台发送警情，框架如图4所示。

图4　联动报警子模块框架

当前我国重点危险品生产、存储、销售、运输各机构环节都有自己的一套DVR本地视频监控，并配有较完善的感烟、感温和感光探头等终端设备 （不少单位还有终端数据采集和分析预警系统），这样联动报警客户端硬件基本无需再建，只需将监测端设备的电信号放大、转换，得出温度、浓度等值，当监测值超过预警值时，客户端控制单元可进行声光报警[8-10]，同时该控制单元与公安110报警平台联网，实现警情、监控点与PGIS地图位置的一一对应[11]。当警情发生后，监管平台可以显示具体的报警信息，在PGIS上显示其位置，并联动通知最近的消防支队救援[12]。同时系统通过报警视频联动管理软件自动连接事发地前端视频服务器，将警情信息与报警图像实时显示在110联网平台，实现报警视频联动功能。

3.3HMSS与PGIS对接技术研究

危险品安全监管要实现对生产、存储、物流、销售等环节的可视化展示与分析、周边安全等级研判以及联动报警等功能，需要系统基于WebGIS技术来进行设计。公安网现有的PGIS是基于ArcGIS构建的公安信息资源整合与优化的技术平台[13]，HMSS采用中间件与PGIS对接，共享PGIS提供的地理信息数据资源，这既减小系统开发难度，又减轻业务层数据处理的压力。

要实现HMSS与PGIS平台的对接，系统通过Flex调用WebGIS栅格地图服务接口实现地图的发布、浏览和查询等功能；通过调用JavaScript API接口，实现栅格地图图片联网服务（图片融合）；系统利用HMSS服务器自身内存资源作为地图缓存服务节点，缓存使用频率高的栅格数据，减少PGIS服务器的压力。对接技术方案如图5所示。

图5　与内网PGIS平台对接技术方案

下面是通过JavaScript开发接口设置地图在“300*300”像素的地图窗口进行显示。

危险品监管数据库建成后，系统还需围绕某个特定的图层与危险品、危险品所属机构位置、责任人、事件、流动轨迹等信息建立关联关系，形成关系模型，便于系统实现业务地理关联信息查询、统计服务。在Flex中使用空间信息查询接口调用PGIS_S_Map的MapService程序[14-15]，下面是实现对危险品存储点位置查询的例子：

var_subFields:String="Hmtype:危险品类型；Hmadd:存储地点；Hmcontent:机构描述"；

4　结　论

文中在充分考虑公安工作需求的基础上，设计了一个基于PGIS的公安危险品监管系统，着重就系统中的关键技术进行了深入的研究。HMSS采用中间件技术与PGIS平台实现对接，以多维数据模型为基础建立轻型OLAP，实现数据查询分析展示，设计了危险品安全隐患联动报警模块。本系统是解决危险品网络监管问题的一个有益尝试，未来将主要在监管指标的智能预警，监管视频的云存储方面开展工作，进一步提升公安机关危险品的监管能力。

[1]Rich Cattell，Jim Inscore.J2EE technology in practice:building business application with Java 2 platform，Enterprise Edition[M].Upper Saddle River，NJ:Addison-Wesley，2001.

[2]李刚.轻量级Java EE企业应用实战:Struts2+Spring4+ Hibernate整合开发[M].4版.北京:电子工业出版社，2014.

[3]冯向阳，冯飞飞，苏厚勤.MVC软件构架在城市安全生产监管系统中的设计与应用[J].计算机应用与软件，2013（4）: 192-194，207.

[4]贺君鹏.基于SSH架构的园林招投标管理系统的设计与实现[J].电子设计工程，2013（20）:38-40，44.

[5]付达杰.基于Flex的RIA WebGIS研究与实现[J].煤炭技术，2013（10）:186-187.

[6]何小明，张自力，肖灿，夏大飞.基于OLAP与数据挖掘的高考招生数据分析[J].计算机科学，2012（6）:175-178，187.

[7]许燕青.基于数据挖掘的远程教育系统多维数据模型构建[J].韶关学院学报，2013（2）:21-24.

[8]向碧群，刘亮.基于J2EE的气体安全监控系统的设计[J].重庆邮电大学学报：自然科学版，2012（3）:383-386.

[9]林楚斌.电气火灾监测系统在城市轨道交通中的应用[J].城市轨道交通研究，2015（3）:121-124.

[10]邓飞.基于网络化的消防火灾联动报警管理系统研究[J].电子设计工程，2013（9）:128-130.

[11]赵继军，李艳妮.基于WebGIS的煤矿应急救援管理系统设计与实现[J].煤炭工程，2015（5）:21-23.

[12]马春英，王亚慧.大型卖场火灾自动报警及消防联动系统的设计分析[J].电工技术学报，2015（S1）:459-464.

[13]陈树辉，颜伟，向冬梅.警用地理信息系统应用与实践[M].北京：电子工业出版社，2011.

[14]黄冬梅，曹燕琴，张明华.基于Flex和WebGIS的风暴潮辅助决策系统[J].计算机应用与软件，2014（3）:51-54.

[15]徐永敏，吉建培，谭鲁渊，等.地理信息系统在规划管理中的应用[J].辽宁工程技术大学学报：自然科学版，2014（1）:62-65.

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稿件编号：201512319

重庆市教委科学技术研究项目（KJ1501505）

宋 华（1977—），男，重庆人，硕士，讲师。研究方向：数据库、系统体系结构设计、智能信息处理。