基于云平臺(tái)的智能勤務(wù)指揮調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)

邵泳兵

（汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 汕頭 515041）

0 引 言

隨著社會(huì)的高速發(fā)展，信息化建設(shè)步伐的加快，無(wú)論是國(guó)家機(jī)關(guān)和事業(yè)單位，還是團(tuán)體以及個(gè)體經(jīng)營(yíng)商，都面臨著可視化監(jiān)控、統(tǒng)籌決策、指揮調(diào)度、及時(shí)響應(yīng)和高效處理的一種或多種難題。各種突發(fā)事件層出不窮，處置環(huán)境日益復(fù)雜，跨系統(tǒng)多平臺(tái)協(xié)作、跨區(qū)域多部門(mén)聯(lián)合參與處置成為常態(tài)。然而，由于缺乏系統(tǒng)性的建設(shè)思維和通盤(pán)考慮的頂層設(shè)計(jì)，雖然多數(shù)部門(mén)都有自己的應(yīng)急處理系統(tǒng)性機(jī)制，但是仍然難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息互聯(lián)。中心至單個(gè)部門(mén)的各種應(yīng)急系統(tǒng)之間也沒(méi)有有效的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，形成了一個(gè)個(gè)信息孤島，影響著具體的突發(fā)事件應(yīng)急處置和實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。因此，迫切需要綜合指揮調(diào)度系統(tǒng)來(lái)解決難題[1]。

已有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)通常存在以下問(wèn)題。

第一，業(yè)務(wù)系統(tǒng)較為獨(dú)立分散，指揮調(diào)度模式落后。各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)相互獨(dú)立、分散，存在提供給指揮調(diào)度的信息不全面、關(guān)聯(lián)度差、質(zhì)量不高的問(wèn)題。指揮調(diào)度的子系統(tǒng)各自封閉、自成體系的組織架構(gòu)比較落后，不利于指揮調(diào)度整體的數(shù)據(jù)整合、功能擴(kuò)展和業(yè)務(wù)協(xié)同，無(wú)法滿足指揮業(yè)務(wù)與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)進(jìn)行融合的發(fā)展需求。

第二，業(yè)務(wù)系統(tǒng)面臨挑戰(zhàn)，軟件功能支持不足。系統(tǒng)軟件功能已落后于社會(huì)發(fā)展，不能適應(yīng)當(dāng)前的指揮需求。例如，接警過(guò)程中警情信息錄入智能化輔助應(yīng)用不足，接警員在應(yīng)對(duì)重復(fù)報(bào)警、多類(lèi)信息填報(bào)的工作強(qiáng)度大，機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理和大數(shù)據(jù)分析等智能分析技術(shù)手段應(yīng)用不足。

第三，指揮數(shù)據(jù)分散，整合共享不足。目前，指揮相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)“煙囪式”獨(dú)立運(yùn)行，存在數(shù)據(jù)孤島的現(xiàn)象。信息數(shù)據(jù)“分、散、雜、冗”，缺少對(duì)海量指揮業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的有效整合與共享，無(wú)法有效滿足扁平指揮、多方聯(lián)動(dòng)和精準(zhǔn)打擊等業(yè)務(wù)要求，情報(bào)與指揮融合度不高。

第四，指揮信息分析研判智能化應(yīng)用存在不足。當(dāng)前，指揮信息呈現(xiàn)大規(guī)模、碎片化的分散狀態(tài)。指揮信息的綜合分析過(guò)多依賴于信息研判人員的工作經(jīng)驗(yàn)和梳理分析，且難以從表層信息中發(fā)現(xiàn)相關(guān)的隱蔽信息，更難以從過(guò)去和現(xiàn)在的信息中推演出未來(lái)的信息。

1 背景

系統(tǒng)的運(yùn)行必將產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)量，若采用傳統(tǒng)方式存儲(chǔ)和處理，成本極高，而現(xiàn)有的技術(shù)模型很難滿足大數(shù)據(jù)處理和分析的要求。作為數(shù)據(jù)的處理流程環(huán)節(jié)，計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)等都會(huì)成為新的瓶頸，需要新技術(shù)來(lái)匹配。當(dāng)前，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)的迅速發(fā)展，給指揮體系深化變革帶來(lái)了契機(jī)。

云計(jì)算可以充分整合計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源，實(shí)現(xiàn)資源彈性統(tǒng)一管理、按額分配，應(yīng)用系統(tǒng)快速部署，資源負(fù)載均衡，保證業(yè)務(wù)的高可靠性。大數(shù)據(jù)使用非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)[2]處理警用地理信息和大情報(bào)信息等。物聯(lián)網(wǎng)采用精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理城市危險(xiǎn)設(shè)施、城市危險(xiǎn)人群和互聯(lián)網(wǎng)危險(xiǎn)信息。多媒體通信支持語(yǔ)音業(yè)務(wù)的所有功能，具有多種媒體信息交換的控制功能，可實(shí)現(xiàn)基于多媒體的情指聯(lián)動(dòng)和可視化指揮。4G和5G網(wǎng)絡(luò)使通信速度更快、網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬，通信更加靈活，智能性能更高，兼容性能更平滑，能夠提供各種增值服務(wù)，實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信，且頻率使用效率更高。圖像智能分析是提升研判人員視覺(jué)感官體驗(yàn)的技術(shù)，是提升分析準(zhǔn)確率的技術(shù)，是改善事后取證的分析技術(shù)。

2 相關(guān)技術(shù)

2.1 云計(jì)算

云計(jì)算（Cloud Computing）是基于互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云計(jì)算模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，是一種計(jì)量付費(fèi)的模式。

由于云計(jì)算應(yīng)用的不斷深入以及對(duì)大數(shù)據(jù)處理需求的不斷擴(kuò)大，用戶對(duì)性能強(qiáng)大、可用性高的服務(wù)器需求出現(xiàn)明顯提速，各種“云計(jì)算”的應(yīng)用服務(wù)范圍正日漸擴(kuò)大。當(dāng)前，云計(jì)算的服務(wù)模式有SaaS、PaaS和IaaS三個(gè)層次。

2.2 SaaS

SaaS（Software-as-a-Service） 是 一 種 通 過(guò)Internet提供軟件的模式。它把軟件作為一種服務(wù)來(lái)提供，應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務(wù)器上，通過(guò)瀏覽器向客戶提供軟件。客戶無(wú)需購(gòu)買(mǎi)軟件，無(wú)需管理或控制任何云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)和存儲(chǔ)等，而是向提供商租用基于Web的軟件來(lái)管理企業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。

2.3 PaaS

PaaS（Platform-as-a-Service）是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)為用戶提供的一整套開(kāi)發(fā)、運(yùn)行和運(yùn)營(yíng)應(yīng)用軟件的支撐平臺(tái)。PaaS實(shí)際上是將軟件研發(fā)的平臺(tái)作為一種服務(wù)，以SaaS的模式提交給客戶。因此，PaaS也是SaaS模式的一種應(yīng)用。客戶可以控制部署的應(yīng)用程序，也可以控制運(yùn)行應(yīng)用程序的托管環(huán)境配置。

2.4 IaaS

IaaS（Infrastructure-as-a-Service）是將硬件設(shè)備等基礎(chǔ)資源封裝成服務(wù)提供給客戶使用，包括計(jì)算機(jī)服務(wù)器、通信設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備等，能夠按需向客戶提供計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力或網(wǎng)絡(luò)能力等IT基礎(chǔ)設(shè)施類(lèi)服務(wù)，即能在基礎(chǔ)設(shè)施層面提供的服務(wù)。客戶可以控制操作系統(tǒng)的選擇、存儲(chǔ)空間和部署的應(yīng)用，也可以獲得有限制的網(wǎng)絡(luò)組件（如路由器、防火墻和負(fù)載均衡器等）的控制。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)將先進(jìn)的數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、信息技術(shù)、定位技術(shù)、控制技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、多媒體技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等有效地集成，建立了一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合智能系統(tǒng)。系統(tǒng)依托地理信息平臺(tái)和地理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)勤務(wù)信息、勤務(wù)分布、人員和設(shè)備等資源的實(shí)時(shí)可視化顯示。依托移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能終端，實(shí)現(xiàn)勤務(wù)的快速發(fā)現(xiàn)、快速調(diào)度和快速處理。建設(shè)總部、分部多級(jí)聯(lián)動(dòng)的指揮調(diào)度平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)勤務(wù)信息桌面綜合展示，基于桌面可視化實(shí)現(xiàn)指揮調(diào)度。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)中云存儲(chǔ)的目的是存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)，既便于用戶訪問(wèn)，也可以解決信息共享問(wèn)題。在采用云存儲(chǔ)設(shè)備前，各個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)均是自行建立適用于本部門(mén)的專(zhuān)用系統(tǒng)。雖然網(wǎng)絡(luò)相通，但是由于數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在各部門(mén)專(zhuān)用系統(tǒng)中，導(dǎo)致信息關(guān)聯(lián)、引用和互查不流暢。此外，各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)整合和共享主要靠交換接口標(biāo)準(zhǔn)化等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，且改造各專(zhuān)用子系統(tǒng)的工作量也非常大和繁瑣。

基于上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)采用了HDFS分布式文件系統(tǒng)和云存儲(chǔ)技術(shù)的存儲(chǔ)方式[3]，如圖2所示。

圖2 云存儲(chǔ)模式

原來(lái)各信息管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過(guò)Sqoop工具導(dǎo)入，HDFS分布式文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層面的共享。HDFS包括主控服務(wù)器、備用主控服務(wù)器（以便在主控服務(wù)器故障時(shí)接管服務(wù)）、多個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器（存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)）、前端接入終端監(jiān)控服務(wù)平臺(tái)及各信息管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

提出的智能勤務(wù)指揮調(diào)度系統(tǒng)是建立在云平臺(tái)上的具有信息監(jiān)控管理功能的系統(tǒng)。它擁有國(guó)家自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗定位技術(shù)和GPS定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了雙星定位。它綜合應(yīng)用移動(dòng)終端應(yīng)用、視頻融合、地理信息技術(shù)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)獲取信息及自動(dòng)上傳、對(duì)安保涉及的執(zhí)勤人員和執(zhí)勤車(chē)輛位置的精確掌控、可視化指揮調(diào)度與顯示和資源與勤務(wù)管理等，并增加了系統(tǒng)采用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行智能分析預(yù)警、研判和綜合數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面的能力。

相比Google Maps可用地圖比例尺確定而無(wú)法改變基礎(chǔ)圖層、難以疊加復(fù)雜地圖要素和無(wú)法進(jìn)行空間分析處理等缺點(diǎn)，系統(tǒng)采用自主研發(fā)并具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SaiGIS地理信息系統(tǒng)作基礎(chǔ)，安全性和可靠性更高。SaiGIS地理信息系統(tǒng)通過(guò)建立坐標(biāo)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)屏幕上可視化顯示空間位置信息，并進(jìn)行疊加、渲染和展現(xiàn)，同時(shí)提供二次開(kāi)發(fā)接口，快速實(shí)現(xiàn)定制化開(kāi)發(fā)，是一套完整的組件式、分布式和二次開(kāi)發(fā)接口豐富的地理信息平臺(tái)。

隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的普及，數(shù)據(jù)處理技術(shù)Had oop已成為開(kāi)放的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)采用可視化界面，利用Hadoop進(jìn)行數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)洞察和數(shù)據(jù)處理。具體需構(gòu)建一個(gè)Hadoop集群，系統(tǒng)應(yīng)用的初始階段可構(gòu)建一個(gè)小集群（幾十個(gè)節(jié)點(diǎn)），并隨著存儲(chǔ)與計(jì)算需求的增長(zhǎng)進(jìn)行擴(kuò)充。而對(duì)于一個(gè)小集群，可在一臺(tái)master機(jī)器上運(yùn)行namenode和jobstracker。隨著HDFS中的集群和文件數(shù)的不斷增長(zhǎng)，namenode需要使用更多內(nèi)存。此時(shí)，最好將namenode和jobtracker分別放在不同機(jī)器中。運(yùn)行Hadoop及提供Hadoop服務(wù)可選擇在租賃硬件所搭建的云端進(jìn)行，但出于安全性考慮，也可以自建集群來(lái)運(yùn)行Hadoop。

本系統(tǒng)通過(guò)視頻融合技術(shù)可實(shí)現(xiàn)活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的全方位可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控，隨時(shí)可以增加關(guān)鍵地點(diǎn)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)指揮控制的垂直扁平。通過(guò)應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了事前布控重點(diǎn)人員、人車(chē)身份聯(lián)動(dòng)核查和制作智能化安保勤務(wù)方案，事中常控預(yù)警敏感信息，事后分析歸納數(shù)據(jù)，解決了以往在實(shí)時(shí)匯聚、存儲(chǔ)和分析研判海量數(shù)據(jù)時(shí)無(wú)法滿足實(shí)時(shí)指揮要求的技術(shù)難題，可隨時(shí)隨地發(fā)出指令，從而按需開(kāi)展指揮調(diào)度工作。

5 結(jié) 論

本文對(duì)建設(shè)智慧城市的新技術(shù)應(yīng)用提出了一些設(shè)想，通過(guò)構(gòu)建云平臺(tái)和關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用，可以在低成本條件下解決多元異構(gòu)大數(shù)據(jù)的整合問(wèn)題，滿足不斷增長(zhǎng)的存儲(chǔ)要求，不需要大規(guī)模改造前期已投入運(yùn)行的各業(yè)務(wù)信息管理子系統(tǒng)接口，還可以保證傳達(dá)指揮信息的時(shí)效性。由于公安業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)充和信息技術(shù)的快速發(fā)展，該系統(tǒng)需要持續(xù)完善。在原有基礎(chǔ)上可以不斷添加新功能，如二維碼智慧門(mén)牌。連入智能勤務(wù)指揮調(diào)度系統(tǒng)后，它的后臺(tái)可以加載很多功能。它可以查詢門(mén)牌所在地具體位置，可以查看門(mén)牌所屬社區(qū)民警的聯(lián)系方式。警情通報(bào)可以進(jìn)行一鍵報(bào)警求助，利于火災(zāi)救援、120急救、電力電信等管理和服務(wù)部門(mén)更快速準(zhǔn)確地找到目的地，具有社會(huì)化應(yīng)用功能。

本文對(duì)云平臺(tái)下的智能勤務(wù)指揮調(diào)度系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面做了一些初步嘗試，鑒于一些大型企業(yè)或組織機(jī)構(gòu)不愿意使用云服務(wù)正是因?yàn)榘踩詥?wèn)題，下一步將研究系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題，以促使該系統(tǒng)的應(yīng)用更為廣泛。

[1] 李炳光，孫廣晟.群體性事件應(yīng)急警務(wù)指揮體系初步探究[J].警察實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練研究，2011，（5）：92-95.

[2] 鄭 潔.大數(shù)據(jù)熱 高端人才缺乏[N].中國(guó)電子報(bào)，2012-07-17（007）.

[3] 李 玲，付 園，麻曉珍，等.云存儲(chǔ)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)冗余策略優(yōu)化問(wèn)題[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2013， 31 （1）：1-7