人防块数据在重要经济目标防护中的应用研究

邓华权+李文洋+吴毅

[摘 要]本文针对现有的人防信息化建设存在的数据分散不准确、不完善、没有统一的规划和标准、不能互联互通等问题，通过整合现有人防设施、人防物资、人防队伍、重要目标地理空间信息、人口数据等条数据，建设人防块数据数据中心，对各相关部门业务数据进行融合，按照重要经济目标防护需求进行数据关联和处理，研究基于块数据的重要经济目标防护应用，为人防工作提供精准指导，使重要经济目标的人防工作更加及时有效。

[关键词]条数据；块数据；人防工程；块数据分析；重要经济目标

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.08.032

[中图分类号]E25 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）08-00-03

0 引 言

人防是国防的重要组成部分，人防工程是提高国家整体防卫能力、提高城市抗御自然灾害和防空抗毁能力的物质基础，是战时保障人民生命财产安全的重要手段。运用“互联网+”思维，综合采用物联网、大数据等现代化手段，将人防各类资源真正实现数字化管理。发挥大数据平台的技术优势，更精确地为全国战时防空和平时防灾提供服务，全面提升战时防空、平时服务、应急支援使命任务的能力，具有重大意义。

人防与应急救援行动对信息的依赖性很强，及时、准确的数据信息是指挥、协调和组织城市人防和应急救援行动的重要保障，人防信息系统是人防工程的最重要组成部分。现有的人防信息化建设存在着数据分散，准确性、完整性、标准化建设等都需要进一步规范和完善，作为信息系统核心的数据库，其数据资源往往处于一种分散的、相对独立的状态，已建系统往往存在有软件无数据、有数据不流通的普遍现象，纵向和横向没有形成合力。人防块数据工程建设是人防信息化建设的核心和基础，对整个人防信息化建设的质量有着极大的影响，只有对数据资源进行有效整合，形成规模效益，人防在未来军事斗争和应急救援行动中战斗力才可以得到提高，收到倍增的效果。

人防重要经济目标，是维系国家或地区的经济命脉，在国民经济中占有重要地位，在遭到破坏后，对国计民生、战争潜力、维持城市基本运转和经济恢复有重大的影响。人防重要经济目标单位防护工作的主要职责是：制订本单位防空袭方案及实施计划；根据战时可能担负的任务和需要，按照专业对口和便于领导、便于指挥、便于抢险救灾的要求，组建抢险抢修专业队伍，组织专业训练和演习；配备必要的防护装备、物资和器材，保障防护经费，落实防护措施；组织开展人民防空知识教育，使所属人员掌握人民防空的基本知识和技能；组织本单位力量进行临战准备及消除空袭后果。

本文以一个地区的重要经济目标———自来水厂为例，基于人防块数据相关理论及技术，结合人防重要经济目标在受到空袭威胁时各个不同阶段的防护工作，研究基于人防块数据的重要经济目标防护指挥应用，一定程度的提高人防工程信息化应用水平以期在一定程度上提高人防工程信息化应用水平，增强重要经济目标防护决策支持和应急处理能力提高重要经济目标防护决策支持和应急处理能力，提升人防工程信息管理水平。

1 人防块数据构成

所谓块数据，就是一个物理空间或者行政区域内形成的涉及人、事、物的各类数据总和。块数据比条数据的“4V”特征更为明显，“4V”即Volume（大量）、Variety（多样）、Value（价值）、Velocity（高速）。它如同一个计算机的主板，建立起了一个开放、共享、连接的数据基地，各个行业和部门的条数据就如同一个个可插拔的板卡，只有将其融合并集成到主板上，才能发挥数据资产真正的功效。块数据实践应用所形成的全产业链、全服务链和全治理链，将更大程度地驱动产业升级、服务改善民生、推进城市转型和倒逼政府改革。

数据资源是大数据运用的基础。数据资源越丰富，大数据运用的效益就越高。人防数据是国防数据的重要组成部分，具有保密性强，信息量大等特点。人防块数据包括人防工程的位置、经纬度及图片、战术性能与技术性能以及人口疏散基地、避难场所建设等重要数据以及人的数据、物的数据，如人口、社区、物业、气象、地理、医疗以及设施设备等数据，只有对集聚成“块”的条数据进行储备和有效的管理，才能体现其运用价值。人防块数据的各类条数据的来源及数据共享方式，如表1所示。

2 人防塊数据存储

2.1 数据库总体设计

人防大数据综合管理系统采用模块化结构、开放式数据库进行总体设计。总体分为两部分，一部分为利用公网组建的非涉密互联网+人防公共服务管理系统，另一部分为利用自有光缆组建的涉密人防战备数据管理系统。

人防大数据综合管理系统中心数据库分为“人防实施数据库（战备数据库）”和“人防模拟数据库（公共服务数据库）”，其余功能以链接不同数据库的方式实现战备与演练的目的。链接人防实施数据库则为涉密正式数据，链接人防模拟数据库则为不涉密的模拟数据，如图1所示。

人防实施数据库采集、存储、加工人防部门真实的物资、设施、预案、队伍等信息，由于真实数据的保密等级较高，此部分数据不对外开放，仅用于战时或灾害发生时的应急处理与使用，即人防实施数据库用于人防战备数据管理系统的使用。

相对于人防实施数据库中数据的真实可靠，模拟数据库中存放的是用于日常演练、训练、学习的数据，其中存储的数据均为人工模拟数据，不涉及泄密问题。此数据库用于人防公共服务管理系统。

2.2 块数据存储方式

块数据的基础是条数据，根据各类条数据的特点，需要通过不同的大数据方式来实现数据存储。

人防相关的文档、图片、音频、视频等非结构化的数据采用HDFS（Hadoop Distributed File System）进行存储。HDFS对应用程序的数据提供高吞吐量，适用于大数据集应用程序。HDFS开放了POSIX的一些必需接口，容许流式访问文件系统的数据，HDFS是主或从结构，由一个名字节点和多个数据节点组成的，HDFS将大规模数据分割为多个64 MByte的数据块，存储在多个数据节点组成的分布式集群中。随着数据规模的不断增长，HDFS只需要在集群中增加更多的数据节点即可，具有很强的可扩展性；同时每个数据块会在不同的节点中存储三个副本，具有高容错性；数据的分布式存储可以提供高吞吐量的数据访问能力，在海量数据成批处理方面有很强的性能表现。

人防数据中的人口、队伍、物资等数据具有数据量大、数据结构固定等特点，该类数据的存储采用HBase（Hadoop Database）技术来实现。HBase是一个高可靠性、高性能、面向列、可伸缩的分布式存储系统，利用HBase技术搭建的大规模结构化存储集群，具有查找速度快、可扩展性强、更容易进行分布式扩展等特点。

3 人防重要经济目标防护应用功能

人防重要经济目标防护应用有三大核心应用功能模块，即空袭前疏散指挥模块、空袭中损失估算模块、空袭后抢修指挥模块。本文结合自来水厂在空袭不同阶段的人防工作，对这三个模块进行功能描述。

3.1 空袭前疏散指挥模块

在接到空袭预警后，疏散指挥模块会将重要经济目标附近需要疏散的人员、物资进行分析，并根据疏散预案在地图上形成疏散路线。

人员的疏散地点分配根据块数据中的人口数据，按照年龄、家庭关系、社会关系、身体状况等人口基本信息以及疏散人口数量、防空设施容纳数量，对人员进行不同的疏散路线规划。例如在自来水厂附近有两个防空设施，较近的容纳1 000人，较远的可容纳800人，需要疏散总人数为1 500人。疏散指挥模块会将老、幼、病、残、孕此类人员安排在较近的防空设施，并根据家庭关系、社会关系数据筛选保证此类人员有亲近的人员照顾；其他青壮年人员安排在较远的防空设施，并按照不同的时间段进行分时疏散，如图2所示。

战前物资的调配有两类，一类是生活物资，另一类是重要经济目标物资。生活物资的调配根据人员疏散位置进行调配运输；重要经济目标物资调配根据经济运行因素所属位置进行就近分配。块数据分析方式与人员疏散分析类似。

3.2 空袭中损失估算模块

影响自来水厂运行的要素主要包含图3中的内容，其数据来源于自动采集以及人工录入。

在空袭中，根据各类运行因素的状态数据，战时损失评估模块会评估各类的受损等级，根据各类运行要素的受损状况，结合重要目标周边人防块数据信息，生成重要目标受损评估报告。

3.3 空袭后抢修指挥模块

在空袭结束后，经济目标抢修指挥模块将重要目标的运行要素评估报告发送至人防指挥中心，指挥中心根据报告中的信息，分析目标受损情况，对人防队伍和人防物资进行调配。

在抢修过程中，将根据周边道路、桥梁、隧道等受损情况，对抢修路线进行重新评估和制定，绕过无法行进的路线，通过最优路线算法在地图上标出人防队伍抢修行进路线。

最短路径问题的算法有很多种，包括基于限制条件的深度优先搜索算法、Dijkstra算法、Floyd算法、A*算法等，各种算法在空间复杂度、时间复杂度、易实现性等方面各具特色。其中，采用启发式策略的Dijkstra算法是目前公认的、求解最短路问题的经典算法。

4 人防经济目标防护应用系统设计

4.1 总体设计

人防经济目标防护系统采用B/S架构，主要功能模块都可以进行涉密数据（人防实施数据库）和非涉密数据（人防模拟数据库）的切换，以符合战时指挥和平时演练两种不同的场景。其主要功能模块分为基础数据管理模块、空袭前人员疏散模块、空袭中受损分析模块、空袭后抢修指挥模块，如图4所示。

4.2 基础数据管理模块

基础数据管理模块主要维护人口信息、战备物资信息、人防设施信息、人防工程信息和人防队伍信息，其可以对这些数据进行基本的增、删、改、查操作，并且可将这些数据与地理信息进行关联。

4.3 疏散指挥模块

疏散指挥模块可以加载已经制定好的疏散预案，也可根据实际情况，对疏散路线进行调整。疏散预案确定后，将向相关人员发送疏散通知短信，并向手機APP推送疏散路线。

4.4 经济要素评估模块

重要经济目标的运行状况以实时报表的形式展示，数据来源于设备采集或者手工录入，在空袭过程中，实时报表中的数据将根据实际数据情况进行动态更新。在空袭结束后，评估模块将生成重要经济目标的最终评估报告。

4.5 抢修指挥模块

在空袭结束后，根据重要经济目标评估报告，抢修指挥模块自动分析出人防队伍的行动路线以及战备物资的运输路线，指挥人员可以根据实际情况对推荐方案进行修订，方案确定后，将向人防队伍推送抢修任务，通过手机APP指导人防队伍的行动方向。

5 结 语

为了提高人防信息管理系统的智能化、自动化水平，本文通过对人防块数据在重要目标防护的应用，研究在战时人防工作的不同阶段，通过对块数据的挖掘、分析，实现人防应用的精准定位，使指挥人员可以更快速的作出准确的指挥决策，并通过移动应用信息推送方式对人防现场人员进行现场指挥。这有利于降低人防指挥的难度和成本，降低人防指挥人员战时决策的难度，提高人防工作的质量及决策水平。

主要参考文献

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