蔡勝勝，卜凡亮

(中國人民公安大學 信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全學院， 北京 102600)

0 引 言

近年來，隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，社會各界對服務民生的各個方面、諸如公安工作的關(guān)注度也正處于穩(wěn)步上升中。一般來說，突發(fā)事件多會呈現(xiàn)預期外的異常態(tài)勢，因而尤其需要公安部門對突發(fā)事件進行先進科學、且及時有效的調(diào)控處置。突發(fā)事件除了具備難以預測的性質(zhì)外，還同時兼具著突然性、隨機性、復雜性和破壞性等特征[1]。應急預案是在突發(fā)事件發(fā)生前制訂的一系列處置方案。一個合格的應急預案應能確保救援行動的快速高效，從而盡可能減少突發(fā)事件帶來的損失[2]。在應急管理領(lǐng)域，面對突發(fā)事件發(fā)生時應如何在第一時間迅捷采取行動、以及合理組織指揮應對即已成為時下的研究熱點，其中涉及的重點關(guān)鍵性問題就是分析各類突發(fā)事件并制定推出有針對性的實用應急預案[3]。

傳統(tǒng)文本結(jié)構(gòu)的應急預案已無法滿足現(xiàn)代應急管理的需要，特別是在處理突發(fā)事件上，直觀性、可行性、可指導性均已顯出欠缺與不足[4]。文本應急預案內(nèi)容難以提取，可操作性差，在突發(fā)事件的處置過程中難以真正發(fā)揮作用[5]。目前，國內(nèi)外關(guān)于應急預案生成和輔助決策的研究及應用已相繼涌現(xiàn)了一定數(shù)量的研究成果：在鐵路領(lǐng)域，張振海等人[6]提出了基于整體相似度的鐵路應急救援預案推理決策的方法，湯兆平等人[7]提出了鐵路突發(fā)事件應急資源調(diào)配的優(yōu)化與決策；在電力領(lǐng)域，李從善等人[8]提出了停電應急預案快速匹配與智能生成方法。但是在公安領(lǐng)域，有關(guān)該方面的文獻和應用卻仍然較少。自公安部2003年啟動金盾工程至今，公安實戰(zhàn)部門已經(jīng)積累了數(shù)目可觀的處置突發(fā)事件的案例并集結(jié)形成各種預案，在此基礎(chǔ)上可以充分利用公安領(lǐng)域豐富的處置經(jīng)驗，同時結(jié)合現(xiàn)行公安部門的組織機構(gòu)和處置流程，真正做到全方位提升公安部門對突發(fā)事件的處置能力。但是當突發(fā)事件發(fā)生時，卻無法從海量預案庫中快速檢索出與當前發(fā)生的突發(fā)事件相匹配的預案。另外，由于事件發(fā)生現(xiàn)場情況復雜，檢索出的預案也難以與當前事件的狀況完全吻合。

為此，本文基于Java EE規(guī)范和MVC開發(fā)模式設(shè)計并實現(xiàn)了公安突發(fā)事件應急預案平臺。按照突發(fā)事件的級別、類型和公安各部門的職能劃分將已頒布的應急預案錄入預案庫中，采用案例推理技術(shù)(Case-based Reasoning, CBR)，通過分級檢索算法和K最近鄰算法(K-Nearest Neighbor, KNN)檢索出相似度最高的案例，再根據(jù)案發(fā)現(xiàn)場情況通過規(guī)則推理技術(shù)(Rule-based Reasoning, RBR)對生成的結(jié)果進行修正優(yōu)化。通過采集案例對平臺功能的有效性和可行性進行驗證。結(jié)果表明，在突發(fā)事件發(fā)生時，該平臺能夠快速生成相應預案并實現(xiàn)輔助決策功能，為公安指揮人員提供可靠的處置決策方案，填補了國內(nèi)公安領(lǐng)域在處置突發(fā)事件過程中使用數(shù)字化應急預案及輔助決策的空白，提高了公安應急預案在實際工作中的可操作性。

1 平臺功能需求分析

平臺共分為4個模塊，分別是管理員模塊、用戶模塊、預案模塊和輔助決策模塊。針對各研發(fā)模塊的功能設(shè)計，可做闡釋解析如下。

1.1 管理員模塊

功能包括：管理員登錄、新增管理員、信息審核、修改管理員信息、刪除管理員。對管理員登錄的賬號/密碼有效性進行驗證；管理員需要對預案庫和案例庫進行定期維護。同時為了保證預案庫和案例庫的數(shù)據(jù)不會受到惡意修改、刪除，當用戶對預案庫和案例庫數(shù)據(jù)采取了增加、修改、刪除的操作后，管理員則需審核用戶操作的合理性，待審核通過后，用戶對數(shù)據(jù)庫的操作才能生效。

1.2 用戶模塊

功能包括：用戶注冊、修改用戶資料、提交審核、用戶注銷。

1.3 預案模塊

功能包括：新增預案、預案查詢、預案修改、預案刪除、預案生成。應急預案根據(jù)表1所示的《國家突發(fā)公共事件總體應急預案》對突發(fā)公共事件的分級分類[9]和公安各部門的職能劃分存入預案庫中。

表1 突發(fā)事件等級分類

1.4 輔助決策模塊

功能包括：案例錄入、案例查詢、生成決策方案、決策方案評估。支持案例的批量導入，案例庫是輔助決策功能的基礎(chǔ)，由于CBR技術(shù)的特性，輔助決策的準確性會隨著案例庫數(shù)量的增加而增加。

2 平臺及開發(fā)設(shè)計

2.1 平臺功能結(jié)構(gòu)

公安應急預案與輔助決策平臺功能結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

圖1 平臺功能結(jié)構(gòu)

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫服務器采用Oracle數(shù)據(jù)庫，相比MySQL、SQL Sever等數(shù)據(jù)庫而言，Oracle為企業(yè)級數(shù)據(jù)庫，有著更高的數(shù)據(jù)安全性和更強的穩(wěn)定性[10]，因而更加符合公安部門工作的需求。數(shù)據(jù)庫主要包含的表單可表述如下。

(1)管理員信息表(admin)：字段有管理員賬號(aid)、密碼(password)、姓名(aname)、聯(lián)系方式(phone)、最后一次登錄日期(lastdate)等。

(2)用戶信息表(member):字段有用戶賬號(mid)、密碼(password)、姓名(mname)、所屬部門(dept)等。

(3)預案信息表(plan):字段有預案編號(pid)、預案等級(planlevel)、一級分類(firstlevel)、二級分類(secondlevel)、參戰(zhàn)部門(team)等。

(4)公安各部門職責表(teamduty):字段有部門編號(tid)、名稱(tname)、組長(leader)、副組長(viceleader)、成員(member)、職責(duty)、組長短號(ldphone)、副組長短號(vldphone)等。

(5)事故案例表(case)：字段有案例編號(cid)、事故類型(type)、事故日期(casedate)、事故地點(location)、死亡人數(shù)(death)、受傷人數(shù)(hurt)、影響范圍(area)、公安干警人數(shù)(policeman)、消防員人數(shù)(fireman)、消防車人數(shù)(firecart)、救護車(ambulance)、醫(yī)生(doctor)等。

使用PowerDesign將設(shè)計好的表單生成數(shù)據(jù)庫腳本，在Oracle SQL Developer軟件中執(zhí)行數(shù)據(jù)庫腳本建立數(shù)據(jù)庫。

2.3 平臺設(shè)計架構(gòu)

考慮到公安工作的實際情況，設(shè)計的平臺需要具有良好的兼容性、移動性和互通性。平臺采用B/S(瀏覽器/服務器)模式。相比C/S(客戶機/服務器)的模式，B/S模式以Web技術(shù)為基礎(chǔ)，用戶使用該平臺不需要安裝用戶界面程序，電腦和手機上的任何主流瀏覽器就可以直接運行，民警在使用電腦辦公時或者在外通過手機、警務通均可以使用該平臺。同時，由于B/S的功能都在Web服務器上實現(xiàn)，這就大大簡化了維護工作，管理、升級也更為方便[11]。

平臺開發(fā)采用Java語言，Java具有簡單性、面向?qū)ο?、分布式、健壯性、安全性、平臺獨立與可移植性、多線程、動態(tài)性等特點[12]。服務器端基于JavaEE服務器端服務框架規(guī)范開發(fā)，使用JSP(Java Serve Pages)和Servlet技術(shù)進行前后端的數(shù)據(jù)交互。分析可知，JSP已整合了Java技術(shù)的簡單易用、平臺無關(guān)、安全可靠、完全的面向?qū)ο蟆⒅饕嫦蛞蛱鼐W(wǎng)的所有特點。同時，在研究中采用了MVC(Model View Controller)設(shè)計模式的思想，按照Model層、View層和Controller層分層開發(fā)，MVC設(shè)計模式將數(shù)個常用功能分為一層，特別適合Web應用程序開發(fā)，有助于管理復雜的Web應用程序[13]。前端頁面開發(fā)采用BootStrap框架，使用BootStrap框架開發(fā)的前端頁面會自動識別設(shè)備瀏覽器和分辨率，調(diào)整頁面大小和布局來適應設(shè)備的屏幕便于用戶使用，使得該平臺操作界面對移動設(shè)備也變得十分友好[14]。應急預案平臺的后臺服務器部署在Tomcat服務器上。完整設(shè)計架構(gòu)可如圖2所示。

圖2 完整設(shè)計架構(gòu)

3 主要功能實現(xiàn)

3.1 登錄功能實現(xiàn)

管理員或用戶通過域名訪問平臺的登錄頁面如圖3所示，輸入賬號密碼，進入數(shù)據(jù)庫中進行身份驗證，驗證成功后提示“登錄成功”，進入平臺主頁，后臺記錄下當前登錄的賬號身份，將賬號的身份、名字、最后一次登錄日期的數(shù)據(jù)傳送至主頁并顯示。若數(shù)據(jù)庫中無當前輸入的賬號或密碼，則提示“登錄失敗”，并返回登錄頁面，通過點擊忘記密碼按鈕跳轉(zhuǎn)至找回密碼頁面。登錄操作的流程設(shè)計步驟如圖4所示。

圖3 平臺登錄頁面

圖4 登錄操作流程

3.2 新增管理員

點擊左側(cè)導航欄管理員→新增管理員，輸入管理員賬號、密碼、姓名、聯(lián)系方式等信息后，點擊提交。若數(shù)據(jù)為空或數(shù)據(jù)庫中已存在相同賬號則給出提示；若提交成功則進行提示并返回原頁面。之后可以通過新注冊的管理員賬號密碼進行登錄。新增管理員的流程設(shè)計步驟如圖5所示。

圖5 新增管理員流程

3.3 新增預案

點擊左側(cè)導航欄預案管理→增加預案，跳轉(zhuǎn)至新增預案頁面，輸入預案編號、預案等級、事故一級分類、事故二級分類、需要出動的應急職能組和完整文本預案后，點擊提交。若預案庫中已存在當前預案，則提示“提交失敗”并返回原頁面。若預案庫中不存在當前預案，則對當前操作人員身份進行檢查。若當前操作人員為管理員，則提示“提交成功”并返回；若當前操作人員為用戶，則提示“提交成功等待管理員審核”并返回。新增預案的流程設(shè)計步驟如圖6所示。

3.4 生成預案

根據(jù)用戶輸入的預案信息，首先在預案庫中進行分級檢索，按照預案等級→事故一級分類→事故二級分類總共3級設(shè)置檢索到相應預案，從預案庫中抽取預案關(guān)鍵信息，如預案等級、事故分類、參戰(zhàn)部門。再按照預案的等級和分類將相應關(guān)鍵信息的詳細內(nèi)容，如參戰(zhàn)部門的組長、副組長、聯(lián)系短號、組員、職責進行抽取整理。而在整理完成后就展示到前端頁面，最終生成效果如圖7所示。

圖6 新增預案流程

圖7 應急預案生成結(jié)果

3.5 輔助決策

輔助決策是平臺的核心，為處置突發(fā)事件提供決策支持。輔助決策功能的實現(xiàn)采用CBR技術(shù)，利用分級檢索算法和改進型的KNN算法從案例庫中檢索出與突發(fā)事件相似度最高的案例處置方案，再利用RBR技術(shù)對檢索出的案例處置方案進行優(yōu)化來生成輔助決策方案。這里，以表2所示突發(fā)事件為例在平臺生成輔助決策方案，輔助決策方案輸出結(jié)果如圖8所示。

表2 突發(fā)事件屬性值

圖8 輔助決策方案結(jié)果

4 結(jié)束語

針對國內(nèi)公安部門在應急處置方面的實際需求，本文設(shè)計并提出了B/S模式的公安應急預案與輔助決策平臺。該平臺具有跨平臺、簡單、方便、易使用的優(yōu)點，實現(xiàn)了用戶管理、預案管理、預案生成、輔助決策等功能。平臺根據(jù)用戶輸入的條件能夠快速生成應急行動預案。輔助決策的研究中，通過CBR和RBR的結(jié)合，兼具了CBR和RBR的優(yōu)點，在突發(fā)事件發(fā)生時能夠快速生成有效、可靠的決策方案，從而為公安指揮人員提供參考，對于提升公安工作的信息化應用水平有重要意義。