基于LBS的安全保障信息推送系統的設計與實現

范振林，張 超，吳 斌，任 濤

（1.中國地質調查局水文地質環境地質調查中心，河北 保定 071051）

野外地質調查工作區域往往人煙稀少、自然條件惡劣，特別是高海拔、偏遠地區更是氣候多變、氣象災害頻發。由氣象災害引發的次生災害種類多、突發性強、范圍廣、危害大，嚴重威脅著野外地質工作者的身體健康和生命安全。基于位置服務（LBS）是在移動環境下，利用定位設備獲取移動終端用戶的位置經緯度坐標，基于電子地圖平臺，為移動對象提供定位信息、地理環境信息等空間地理位置的信息服務[1]。本文探討了LBS在野外作業區域的災害性氣象預警信息檢索、環境智能分析以及安全保障措施智能分析中的應用，為保障野外地質調查作業人員身體健康和生命安全、降低野外地質調查工作風險提供服務支撐。

1 系統整體設計

1.1 設計思路與總體架構

基于LBS的野外安全保障信息推送系統由定位操作平臺、信息服務平臺和分析決策平臺構成，其中定位操作平臺負責接收北斗衛星發出的坐標信息，實現精確定位和數據采集，再通過采集的信息分析當前位置的自然地理、地質、人文、交通等信息[2]；信息服務平臺則基于位置實現項目設備和野外地質災害的數據管理，并對該位置的災害性預警信息進行檢索查詢；分析決策平臺負責對工作區域需攜帶的安全保障物品和安全保障措施進行分析，解析作業區域必備的安全保障信息，調度野外安全生產管理[3]。

系統總體架構基于面向服務的總體設計思路，其中終端定位操作平臺、數據存儲查詢平臺、地理信息分析決策平臺是系統架構的核心，也是整個系統功能實現的核心[4]。系統總體架構如圖1所示。

圖1 系統總體架構圖

1.2 功能設計

1）基于位置的野外保障分析。定位操作平臺負責采集野外作業人員的工作區環境信息，包括當前位置的自然地理、地質、人文、交通等信息。分析決策平臺負責分析工作區需攜帶的安全保障物品和安全保障措施，以實現精準的安全保障服務。

2）氣象災害數據推送。信息服務平臺根據野外北斗終端上報的位置，進行該位置的災害性氣象預警信息的檢索分析，若檢索到災害性預警信息，則向終端用戶推送預警信息。

2 系統關鍵技術

2.1 定位功能

當移動用戶需要信息服務或監控管理中心需要對某移動終端進行移動監控時，首先移動終端通過內嵌的定位設備獲得終端本身當前的空間位置數據，并實時通過無線網絡把數據上傳至中心服務器；再根據終端的地理位置、服務要求進行空間分析；最后將分析結果以文本或地圖的形式推送到移動終端[5]。互聯網地圖訪問類如表1所示。

表1 互聯網地圖訪問類

2.2 地理信息服務

2.2.1 位置環境分析服務

通過LBS反饋的地理位置信息查詢地圖圖層API，通過空間范圍查詢地圖圖層的屬性信息API，通過圖層名稱以及其他條件查詢地圖圖層的屬性信息。位置環境分析服務的內容包括：獲得詳細的地理坐標信息，分析用戶當前位置或選定位置，分析結果將列出當前位置的自然地理、地質、人文、交通等信息；分析當地地形地貌、土壤類型、植被特點、平均海拔、可利用水資源，并根據地質、氣候特點，推薦相應的野外裝備；分析最近的有人區，并檢索出當地的人口密度和最近公路，以便野外人員選擇交通工具，安排后續補給。在完成定位和系統后續分析后，將當地地理信息、相關裝備和藥品傳輸至頁面[6]。位置環境分析服務流程如圖2所示。

圖2 位置環境分析服務流程

2.2.2 災害預警服務

系統針對災害預報數據、災害預警數據研發了災害數據服務接口，并在地質調查野外安全保障App中進行集成調用，提供了實時數據服務。災害數據服務接口是基于數據庫中災害預報數據、實時觀測數據和災害預警數據提供的對外服務API接口，擴展了災害數據的應用模式，使災害數據可在有安全保障的場景下開展應用[7]。

國家氣象局公共氣象服務中心的氣象數據以Web服務接口的形式提供。Web服務接口采用標準HTTP的GET請求方式來調用，并返回JSON格式的數據結果。數據結果主要包括實況、常規預報、預警等服務數據。具體服務內容如表2所示。災害數據服務接口以微軟IIS為Web應用服務器，以氣象GIS（MeteoGIS）為地圖服務，利用WebAPI技術和C#語言進行開發。服務器端的運行環境為Windows 2008 Server平臺。在開發模式上，采用基于B/S的數據傳輸層、數據服務層、信息推送層3層體系結構（圖3）。通過對災害數據的統計分析，結合當前地質調查野外生產工作模式和安全保障現狀，制定了針對災害預警信息推送的服務。

表2 氣象數據接口表

圖3 災害預警服務

1）數據傳輸層，通過API服務接口將災害數據上傳至災害數據服務管理中心。

2）數據服務層，對服務接口中的數據進行解析，并存入災害數據服務管理中心，再基于實際的作業區域對災害數據進行檢索和分析，從而為災害數據服務提供數據保障。

3）信息推送層，通過Web瀏覽器和App的形式實現災害數據的終端展示和應用。

3 LBS信息推送在安全生產管理保障系統中的實現

基于LBS的野外安全保障信息推送系統的開發為地質調查的室內工作部署和野外實地調查工作提供了多種安全保障方式，增強了位置信息在地質調查安全生產方面的應用。基于LBS的野外安全保障信息推送系統對安全生產管理保障系統進行了功能擴展，增加了野外工作區環境智能分析服務、App版災害性預警信息推送、災害性預警信息展示以及野外安全保障措施分析應用等功能。

3.1 基于位置的野外安全保障分析服務

獲取終端用戶位置后，可以所在位置為地圖中心點進行環境分析，也可自選位置進行環境分析。地質調查人員去野外之前，可通過安全保障App野外安全保障措施智能分析功能，查看當前位置、人口密度、高程數據、土地利用等具體信息，定位最近公路和最近有人區的位置點，查看適合攜帶的各種裝備和藥品，裝備和藥品以列表形式展現，如圖4所示。

圖4 野外安全保障分析服務界面

地質調查人員在野外開展工作時，可利用安全保障App野外工作區環境智能分析功能，實時地將數據上傳至中心服務器，并根據終端的地理位置、服務要求進行空間分析；再將分析結果以文本或地圖的形式下載到移動終端，分析結果將列出當前位置的自然地理、地質、人文、交通等信息，為野外地質調查和后勤保障提供支撐。通過安全保障App還可以及時了解所處工作區域的野外環境，如圖5所示。

圖5 野外工作區環境智能分析界面

3.2 基于位置的災害性氣象預警服務

在野外工作中，氣象災害預警至關重要。該服務主要是根據野外北斗終端上報的位置進行災害性氣象預警信息的檢索分析，若檢索到災害數據庫有匹配的災害天氣信息，則將用戶所處區域氣象災害預警提醒推送至終端，并以可視化的界面通知用戶氣象災害預警的詳細信息，實現了氣象災害預警的自動化和智能化，實時預警信息推送。預警信息推送方式包括兩種：①在安全保障系統的地圖上顯示預警信息，供單位安全員監管使用；②直接給終端持有者發送短信通知，提醒用戶及時做好安全保障措施。推送內容包括預警信息和應急處置措施等，如圖6所示。

圖6 災害預警信息推送展示

4 結 語

本文基于LBS功能實現了野外安全生產平臺的建設，開發了基于LBS的野外安全保障信息推送系統。該系統可實時顯示人員位置信息，分析當前的自然環境、人文環境，從而提供戶外裝備和藥品建議；同時通過檢索所在區域的災害性預警信息，在地圖上直接顯示預警狀態和預警信息，主動給當前用戶推送預警短信，提高了地質調查業務工作的效率，加強了野外地質工作的安全保障，提高了地質工作的信息化管理水平。