結合云計算與大數據的出租房消防安全監管GIS

徐 剛，楊立博，裴政皓，陳 杰

(1. 溫州市勘察測繪研究院，浙江 溫州 325000； 2. 中南大學地球科學與信息物理學院， 湖南 長沙 410083)

隨著我國經濟的飛速發展，農村人員進城務工和經商人員跨城經營現象十分普遍，進而帶來了城中村及城郊結合部“出租熱”現象，出租房服務已經形成一個行業。受出租房耐火等級低，出租戶受教育程度及對火災隱患認識不足等方面因素的影響，出租房屋火災頻發。由于出租房建筑性質、出租房分布、租房人員素質、消防安全管理等情況十分復雜，各類信息掌握不全，管理滯后，給出租房消防管理帶來巨大困難。

由于缺乏合理的方法及技術手段，城市聚集區的消防監管規劃都具有較大盲目性，更談不上優化。對此，許多學者都對城市的消防信息化監測管理進行了專門研究，并從不同角度提出了自己的建設思路。比如，文獻[1]使用空間分析方法在城市火災風險評估和防護等級分析基礎上，通過消防基本單元劃分、消防路網模型構建和消防站GIS優化選址這3個步驟，實現消防資源的優化配置。文獻[2]通過GIS與集合覆蓋法提高消防責任區責任劃分精度，為空白區消防站選址提供更加全面可靠的依據。文獻[3]利用Web GIS技術，在消防信息、電子地圖與視頻可視化技術的有機結合下，構建消防遠程監控系統，為消防資源配置、消防救援指導等提供信息支持。但是，這些研究主要集中在城市新建消防設施規劃方面，較少關注消防安全監管系統與居民之間的整體聯動性、協調性。這使得信息的統一性和實時性都有所欠缺。同時，目前的消防管理監控系統多以二維圖表的形式進行數據顯示與梳理，數據表達不夠形象直觀。

另一方面，其他一些研究為筆者提供了創新的研究方向。比如，文獻[4]基于智慧城市時空信息云平臺的基礎地理信息數據成果，研究了2D GIS和3D GIS的城市規劃輔助決策系統。文獻[5]提出了基于云環境和高性能地理計算技術，研究和設計實現一體化公共服務云平臺。文獻[6]利用物聯網技術及網絡地理信息服務技術，設計并實現了消防設施智能巡檢系統，為城市中消防設施的實時動態智慧化管理提供了技術支撐和保障。這些新技術的應用，也為筆者解決目前消防安全監管存在的問題拓寬了思路。

因此，本文綜合運用云計算、大數據、移動互聯網、二維碼生成等先進技術，構建出租房消防安全動態監管平臺。它利用地理信息技術與大數據技術，建立了實時更新的出租房消防安全監督信息資源庫，實現了資源的“大整合、快更新、高共享”，具有重要的研究意義與實用價值。

1 研究區域

研究區位于溫州經濟技術開發區，它于1992年3月16日經國務院批準設立，是浙江南部唯一的國家級開發區。溫州經濟技術開發區區域范圍覆蓋濱海園區、金海園區和托管的3個街道，還包括向海延伸的60萬畝甌飛圍墾造地工程。全區現有工業企業3000多家，其中規上企業373家。區內出租房棟數超過3萬。區內教育、文化、娛樂、衛生等基礎設施建設完善[7]。溫州經濟技術開發區迅猛發展的城鄉一體化格局，導致消防安全布劃難以同步跟進，新城與舊城、城區與工業區、商業區與棚屋區交錯共存“低、小、散、混”格局特征明顯，區域性火災隱患突出，給消防工作帶來嚴峻的挑戰和考驗。建立健全基層消防安全組織，落實消防安全責任，規范消防安全網格化管理，有效排查整治火災隱患，十分必要。

2 總體框架

本文所提出的消防安全動態監管系統是以信息基礎設施為支撐，以地理信息資源為基礎，綜合采用計算機技術、通信技術、GIS技術、數據集成技術，構建統一的技術架構。目的是將出租房業務數據與地理信息資源進行有機結合，實現對出租房的動態化監管、精細化掌握。為此，本文通過層次劃分，將其分解為若干個邏輯平臺，降低實施的復雜度，整體結構呈現一種縱向多層次、橫向網格化的立體網絡結構特點[8]，通過支持層、數據層、服務層、應用層、數據標準規范、動態更新機制、安全保障體系等的建設，實現基于地理信息與出租房的集成管理、綜合應用服務。系統總體框架如圖1所示。

3 關鍵技術

3.1 云計算技術

云計算[9]是一種通過網絡服務來提供分布式計算、并行式計算及網絡計算的計算模式。云計算可以向用戶提供透明的、可擴展性的、靈活并且相對經濟便利的服務，同時還具有強大的數據計算與數據儲存能力。相較于其他計算模式，云計算具有優秀的信息管理能力和更強的穩健性，也可以更好地保證信息的保密性和完整性。由于云計算的巨大優勢，云GIS平臺架構和商業應用模式已進入了應用和推廣階段[10]。云計算技術實現了信息的共享與交互，在一定程度對本文后續的大數據處理提供了支持。在地理信息系統中使用云計算技術，擴大了用戶視野范圍，提高了系統的處理能力[11]。

本文通過云計算技術，從IT基礎架構的角度解決信息化建設中出現的信息孤島，基礎設施分散的應用問題，通過構建基于IaaS的云數據中心，大大降低原來分散基礎設施運維的費用開銷。如圖2所示，在IaaS平臺應用基礎上，先后建立起以SOA架構為基礎的PaaS平臺，在此平臺上，對原有分散應用、條塊分割的應用系統加以整合，統一部署在PaaS平臺上，實現底層技術開發方式、數據編碼方式、用戶權限管理方面的高度統一集中。新建設的云計算基礎平臺通過虛擬化技術平滑地將現有系統分步驟地過渡到云計算系統，同時保證了現有的業務架構不受影響。

3.2 大數據挖掘與可視化分析技術

大數據可視化分析就是指在大數據自動分析挖掘方法中，利用支持信息可視化的用戶界面及支持分析過程的人機交互方式與技術，有效融合計算機的計算能力和人的認知能力，以獲得對大規模復雜數據集的洞察力。大數據挖掘分析的流程如圖3所示。數據的背后隱藏著信息，而信息之中蘊含著知識。大數據作為具有潛在價值的原始數據資產，通過深入分析才能挖掘出其中蘊含的信息與知識。通過大數據分析工具,有助于用戶對大數據的分析挖掘[12]。

本文利用大數據技術，研究構建全區統一的出租房地理信息服務大數據庫。它集成整合全區地理信息、出租房信息、網格信息、消防監管日常排查信息、知識庫信息、用戶信息等數據一站式管理。形成融合時間信息、空間位置信息和屬性信息、巡查業務信息的服務型時空大數據。之后，對得到的時空大數據進行了挖掘和分析，應用高級的統計分析算法和高性能的并行計算，特別是空間聚類分析技術，基于時空對象的聚類方法研究可以更加全面地分析時空對象的空間位置信息、屬性特和變化特點[13]通過對存在不同隱患程度的出租房分組分析，進行空間聚類邏輯分類。應用出租房消防管理領域的評價指標模型和監督管理模型，通過標準化的數據挖掘流程，獲得面向出租房消防管理運行狀態科學、智能的分析評估報告。大數據技術的應用對火災防控起著重大作用[14],它能將抽象的出租房消防等數據借助于圖形手段，清晰有效地表達出來。這樣不但能反映各類隱患事件和出租房空間位置分布情況，而且能表達出各類隱患數據的周邊范圍數量和各網格的數量。

3.3 移動互聯技術

移動互聯即移動互聯網，結合了移動通信技術和互聯網技術。用戶可以通過智能移動終端從因特網上獲取、編輯和共享信息。圖4為系統網絡架構圖。將移動互聯技術和GIS技術相結合后的移動GIS技術貫穿著智慧城市的建設過程，及時記錄城市建設中可能出現的問題[15]。本文運用移動互聯網+思維，利用智能手機等移動智能終端設備，通過無線移動通信網絡(3G網絡、4G網絡、WLAN等)發展移動互聯網拓展應用服務體系。同時，結合GPS或基站為定位手段的GIS系統，實現移動端與平臺其他子系統數據互聯互通，數據實時采集更新和動態監管。

3.4 二維碼生成技術

系統通過二維碼生成技術，為每個出租房建立了唯一的身份標識。移動端巡查提供了出租房二維碼掃描功能，通過掃描二維碼可以了解出租房基本信息，上報出租房隱患等，實現由靜態管控向動態管控的轉變，如圖5所示。同時極大地提升群眾的參與度，增強與市民的有效互動，從而提高市民滿意度和城市安全感。

4 系統構建成果

本文出租房消防安全動態監管平臺按照不同的業務需求，分別建立了10個子系統，即地理信息子系統、出租房消防安全管理子系統、任務管理子系統、短信管理子系統、網格管理子系統、移動巡查監管子系統、統計分析子系統、考核評估子系統、知識庫子系統、運維管理子系統。圖6為利用地理信息子系統顯示的出租房消防大數據。其中，①地理信息子系統不僅為整個平臺提供地理信息數據服務，還實現了出租房消防信息快速查詢、消防統計信息展示、通知通告及任務消息等功能的“一張圖”呈現，從而實現了信息時代下出租房消防安全工作空間化管理新模式。②出租房消防管理子系統幫助工作人員快速方便對各個網格內的出租房進行管理，消防隱患排查，數據認領和報表導出等操作。同時提供了日常排查功能，從督改、復查、逐級上報到聯合執法均可在系統中進行錄入、派單和維護，并能夠監管移動端所提交的排查情況。③網格管理子系統主要用于網格數據和信息的管理。管理的內容包括網格的空間劃分、基本信息、等級、人員配置等。④移動巡查子系統采用了移動互聯和嵌入式GIS等技術實現了與平臺其他子系統數據互聯互通，數據實時采集，巡查數據實時上傳更新，實現出租房消防安全的動態監管，能夠有效地提高工作效率和加強日常排查工作的信息化監管。系統在移動端提供二維碼掃描功能，實現由靜態管控向動態管控的轉變。⑤統計分析子系統采用了大數據挖掘、可視化分析及云計算等技術，實現了管理人員、網格員的工作情況及消防隱患情況的統計。通過動態生成各類報表，使個人工作、消防隱患統計與排查等情況可以具體化、直觀化、準確化地表達，實現了日常工作的科學化和統計工作的自動化，優化了工作方式、減輕了勞動強度，提高了監管效率。

5 結 語

本文研究建設了出租房空間可視化管理、消防安全動態監管、網格化巡查管理、任務管理、統計分析、考核評估、知識庫等多個應用系統。系統建設的成果已經完成了實地運行環境的部署，經過了用戶一段時間的使用，取得了良好的效果。本文出租房消防安全動態監管平臺達到了設計預定的目標。在本文出租房消防安全動態監管平臺研究基礎上，將繼續挖掘整合各垂直部門實用豐富的數據資源，實現信息數據動態更新，以保證數據現勢性和質量，不斷提升服務水平和服務質量。