內(nèi)河綜合海事應(yīng)急管理信息系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

1、內(nèi)河綜合海事應(yīng)急管理信息系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)宮福忠,文元橋武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院,武漢(430063E-mail: gongfuzhong摘要:本文比較了現(xiàn)有應(yīng)急管理軟件體系架構(gòu)的利弊,根據(jù)某一內(nèi)河水域水上突發(fā)事件應(yīng)急流程對軟件數(shù)據(jù)流進(jìn)行了分析,并在此基礎(chǔ)上提出了一種多層次框架體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)從下向上依次是基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用支撐層和應(yīng)用層。根據(jù)功能不同系統(tǒng)又可分為應(yīng)急指揮模塊、應(yīng)急行動模塊、資源管理模塊、電子江圖模塊、報(bào)表管理模塊、網(wǎng)絡(luò)管理模塊和系統(tǒng)管理及維護(hù)模塊七大模塊。關(guān)鍵詞:海事應(yīng)急管理信息系統(tǒng),應(yīng)急流程,數(shù)據(jù)流,軟件體系結(jié)構(gòu)中圖分類號:TP311.521 引言現(xiàn)階段軟件體系架構(gòu)主要分為正

2、交軟件體系架構(gòu)、二層C/S體系架構(gòu)、多層C/S體系架構(gòu)、B/S體系架構(gòu)和C/S與B/S混合的體系結(jié)構(gòu)五種模式。現(xiàn)有應(yīng)急管理軟件系統(tǒng)中少數(shù)采用正交軟件體系架構(gòu),如高速公路應(yīng)急管理系統(tǒng)1。較多采用多層C/S體系架構(gòu),如基于GIS的突發(fā)性水污染事故應(yīng)急管理系統(tǒng)2和高速公路應(yīng)急救援指揮軟件系統(tǒng)3等。對于大型的應(yīng)急管理系統(tǒng)則不拘泥于某一架構(gòu)模式,而是采用混合模式吸收各種模式的優(yōu)點(diǎn),如貴陽城市綜合應(yīng)急系統(tǒng)既具有C/S與B/S混合的模式,在局域網(wǎng)內(nèi)又采用了多層此框架結(jié)構(gòu)。正交軟件體系結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)清晰、易于理解、易修改、可維護(hù)性強(qiáng)和可移植性強(qiáng)、重用粒度大等優(yōu)點(diǎn)。但由于不同線索中的構(gòu)件之間沒有相互調(diào)用,難以滿足

3、水上應(yīng)急管理的復(fù)雜需求。三層的C/S結(jié)構(gòu)一般將應(yīng)用功能分成表示層、功能層和數(shù)據(jù)層三個(gè)部分。該種結(jié)構(gòu)具有系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)清晰,可維護(hù)性和可擴(kuò)展性強(qiáng),各層可以并行選擇最合適的開發(fā)語言開發(fā),提高了數(shù)據(jù)管理的安全性。但若各層間的通信效率不高,即使分配給各層的硬件能力很強(qiáng),其作為整體來說也達(dá)不到所要求的性能。典型的C/S與B/S混合軟件體系結(jié)構(gòu)就是企業(yè)內(nèi)部(局域網(wǎng)內(nèi)使用C/S結(jié)構(gòu),外部(Internet用戶使用B/S結(jié)構(gòu)。該種結(jié)構(gòu)外部用戶不直接訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,能保證企業(yè)數(shù)據(jù)庫的相對安全。企業(yè)內(nèi)部用戶的交互性較強(qiáng),數(shù)據(jù)查詢和修改的響應(yīng)速度較快;缺點(diǎn)是企業(yè)外部用戶修改和維護(hù)數(shù)據(jù)時(shí),速度較慢,較繁瑣,數(shù)據(jù)的動態(tài)

4、交互性不強(qiáng)4。內(nèi)河綜合海事應(yīng)急管理信息系統(tǒng)涉及領(lǐng)域廣,技術(shù)層次深,系統(tǒng)的構(gòu)架也是比較復(fù)雜。該系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)對水上突發(fā)事件數(shù)據(jù)的收集、分析、對海事應(yīng)急指揮的輔助決策、對應(yīng)急資源的組織、協(xié)調(diào)和管理控制等功能。為在系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全的情況下實(shí)現(xiàn)上述功能,系統(tǒng)采用一種多層次的框架結(jié)構(gòu),整個(gè)系統(tǒng)從下向上依次是基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用支撐層和應(yīng)用層。該體系結(jié)構(gòu)既滿足了用戶需求,又保證了數(shù)據(jù)的安全性,而且系統(tǒng)的響應(yīng)速度快,交互性強(qiáng),維護(hù)數(shù)據(jù)十分方便。2 軟件體系架構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 應(yīng)急流程在軟件需求分析階段確定,該軟件的使用人員為內(nèi)河某一水域海事局、處應(yīng)急管理人員,包括工作第一線的海事處值班人員、海事局處應(yīng)急相關(guān)人員以及

5、海事局處領(lǐng)導(dǎo)的遠(yuǎn)程指揮;該軟件所應(yīng)對的水上突發(fā)事件包括海事局轄區(qū)內(nèi)應(yīng)急預(yù)案所列出的所有等級事故險(xiǎn)情。海事局處報(bào)警信息來源于船舶設(shè)施及有關(guān)單位的報(bào)告、目擊者或知情者的報(bào)告、海事處的報(bào)告、廣東海事局總值班室或廣東省海上搜救中心值班室的轉(zhuǎn)報(bào)、“12395”報(bào)警電話、“110報(bào)警臺”轉(zhuǎn)報(bào)和本轄區(qū)周邊海事局或海事處的轉(zhuǎn)報(bào)。針對不同等級的水上突發(fā)事件系統(tǒng)對所應(yīng)采取的應(yīng)急措施做了明確提示,接受報(bào)警后首先根據(jù)事故險(xiǎn)情和周邊情況對事故定級,事故根據(jù)險(xiǎn)情不同被分為四級,然后啟動相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案。事故處置過程中還應(yīng)將處置結(jié)果及時(shí)上報(bào),力量不足時(shí)通過系統(tǒng)向上級部門請求支援,直至應(yīng)急結(jié)束。整個(gè)應(yīng)急流程如圖1所示: 圖1 內(nèi)

6、河某水域水上突發(fā)事件應(yīng)急流程Fig1 the emergency process of the accident on inland waters2.2 軟件的數(shù)據(jù)流分析為有效收集處理12395報(bào)警電話、目擊者、海事局處和船舶等部門傳來的報(bào)警信息,系統(tǒng)設(shè)置了應(yīng)急行動模塊,該模塊主要實(shí)現(xiàn)接警,自動判斷險(xiǎn)情等級和提供相應(yīng)的應(yīng)急行動指南功能,用戶還可通過該模塊編輯海事局/處對突發(fā)事件采取的措施并向上級報(bào)告;為了有效采取應(yīng)急行動,及時(shí)了解應(yīng)急人員及相關(guān)救援部門信息,系統(tǒng)設(shè)置了應(yīng)急指揮模塊,該模塊通過突發(fā)事件應(yīng)急流程圖向用戶提供了在不同險(xiǎn)情級別狀況下的應(yīng)急流程,并可查看、搜索和編輯系統(tǒng)職員信息;內(nèi)河海事

7、應(yīng)急管理所設(shè)計(jì)的資源眾多,系統(tǒng)將這些資源分為通航資源如橋梁、渡口、碼頭和助航設(shè)施等和應(yīng)急資源如拖輪、巡邏艇和清污船舶等,為有效管理這些資源,系統(tǒng)設(shè)置了資源管理模塊,該模塊實(shí)現(xiàn)查看、搜索、編輯所有的通航和應(yīng)急資源,并將所編輯或查詢資源實(shí)時(shí)顯示在電子江圖上;為了實(shí)現(xiàn)轄區(qū)內(nèi)通航資源和應(yīng)急資源的在系統(tǒng)界面上實(shí)時(shí)顯示,系統(tǒng)設(shè)置了電子江圖模塊,該模塊可直接獲取某點(diǎn)位置、地圖放縮、移動和查看物標(biāo)詳細(xì)信息,并可對地圖圖元進(jìn)行添加、修改和刪除;為方便系統(tǒng)對報(bào)警信息、行動記錄和救援結(jié)果等信息的輸出,系統(tǒng)設(shè)置了報(bào)表管理模塊,該模塊主要實(shí)現(xiàn)對12395電話報(bào)警專用記錄表、海事局/處突發(fā)事件險(xiǎn)情報(bào)告表、海事局/處突發(fā)事

8、件險(xiǎn)情續(xù)報(bào)表的查看、編輯和打印;此外,為了保持系統(tǒng)通訊暢通、江圖更新和系統(tǒng)維護(hù),軟件還設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)管理模塊和系統(tǒng)管理及維護(hù)模塊。為保證系統(tǒng)信息的安全性,系統(tǒng)用戶根據(jù)級別不同分為海事局用戶、海事處用戶,按訪問權(quán)限又分為一般用戶、高級用戶和系統(tǒng)管理員。登錄系統(tǒng)前每一用戶均需經(jīng)過系統(tǒng)的合法性驗(yàn)證,經(jīng)驗(yàn)證的合法用戶方可登錄系統(tǒng)。整個(gè)內(nèi)河海事應(yīng)急管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流分析如圖2所示: 圖2 內(nèi)河綜合海事應(yīng)急管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)流分析Fig2 the data stream of the maritime emergency management information system on inland wate

9、rs2.3軟件體系架構(gòu)根據(jù)海事系統(tǒng)水上突發(fā)事件應(yīng)急的總體框架,系統(tǒng)采用一種多層次的框架結(jié)構(gòu)5。如下圖(圖3所示,整個(gè)系統(tǒng)從下向上依次是基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用支撐層和應(yīng)用層,各層的主要組成和功能介紹如下:(1基礎(chǔ)設(shè)施層基礎(chǔ)設(shè)施層是整個(gè)系統(tǒng)的底層,也是整個(gè)信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施。主要包括網(wǎng)絡(luò)及通訊設(shè)施、主機(jī)服務(wù)器及存儲系統(tǒng)、視頻會商系統(tǒng)、大屏幕數(shù)據(jù)演示系統(tǒng),以及操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等,這些都是系統(tǒng)最基本的運(yùn)行環(huán)境。(2數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作的核心。在突發(fā)事件應(yīng)急指揮與行動過程中,各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)經(jīng)過采集、處理、標(biāo)準(zhǔn)化、傳輸、存儲,形成系統(tǒng)資源庫,為系統(tǒng)提供一個(gè)保障科學(xué)、高效、準(zhǔn)確決策與指揮的共享數(shù)

10、據(jù)環(huán)境,也為事故調(diào)查處理和事故統(tǒng)計(jì)分析提供數(shù)據(jù)支持。主要包括以下數(shù)據(jù)庫:突發(fā)事件庫、應(yīng)急資源庫、應(yīng)急人員庫、應(yīng)急預(yù)案庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、知識庫、電子江圖庫和GIS信息庫。(3應(yīng)用支撐層應(yīng)用支撐層通過提供應(yīng)用整合服務(wù)與數(shù)據(jù)整合服務(wù),在最大程度上解決信息共享中的“信息孤島”問題,實(shí)現(xiàn)最大限度地利用歷史的和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資源,并為系統(tǒng)高效、可靠的運(yùn)行提供保障。應(yīng)用支撐層主要包括:用戶管理、內(nèi)容管理、權(quán)限管理、決策支持系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理中間件、消息中間件、GIS系統(tǒng)、電子江圖系統(tǒng)以及通用數(shù)據(jù)接口等子系統(tǒng)和模塊。(4應(yīng)用層本系統(tǒng)將根據(jù)水上突發(fā)事件應(yīng)急的特點(diǎn),綜合各種數(shù)據(jù)信息及處理軟件,提供了包括應(yīng)急決策、應(yīng)急指揮、

11、應(yīng)急處置、數(shù)據(jù)處理與分析、信息采集與管理、資源管理、基于電子江圖的綜合可視化、部門聯(lián)動與監(jiān)督、系統(tǒng)維護(hù)與管理等應(yīng)用子系統(tǒng)和模塊。此外,應(yīng)用層還留有多個(gè)用戶接口,可根據(jù)用戶需要,快速的擴(kuò)展系統(tǒng)功能。突發(fā)事件庫 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫應(yīng)急預(yù)案庫 應(yīng)急資源庫知識庫 應(yīng)用層應(yīng)急指揮 應(yīng)急決策應(yīng)急處置 信息采集與管理 數(shù)據(jù)處理與分析 資源管理 系統(tǒng)維護(hù)與管理 部門聯(lián)動與監(jiān)督 綜合可視化支撐層GIS 系統(tǒng) 消息中間件 決策支持系統(tǒng) 電子江圖系統(tǒng) 數(shù)據(jù)管理中間件通用數(shù)據(jù)接口 內(nèi)容管理 權(quán)限管理 用戶管理 電子江圖庫 GIS 信息庫 應(yīng)急人員庫數(shù)據(jù)層視頻會商系統(tǒng)操作系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)及通信基礎(chǔ)設(shè)施層

12、基礎(chǔ)設(shè)施主機(jī)服務(wù)器及存儲系統(tǒng)大屏幕演示系統(tǒng)圖3 內(nèi)河綜合海事應(yīng)急管理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig3 the architecture of the maritime emergency management information system on inland waters3 結(jié)論本文比較分析了現(xiàn)有應(yīng)急管理軟件的體系架構(gòu),根據(jù)某一內(nèi)河水域水上突發(fā)事件應(yīng)急流程進(jìn)行了軟件的數(shù)據(jù)流分析,并在此基礎(chǔ)上提出了一種多層次框架體系結(jié)構(gòu)。上述體系結(jié)構(gòu)下建立的內(nèi)河綜合海事應(yīng)急信息管理系統(tǒng)在面對水上突發(fā)事件時(shí),能夠?yàn)閼?yīng)急指揮提供科學(xué)、快速、準(zhǔn)確地決策信息、決策依據(jù)和分析手段,也能為參與應(yīng)急指揮、行動的相關(guān)人員提供各

13、種通訊和信息服務(wù),還能及時(shí)、有效地調(diào)集各種資源,實(shí)施險(xiǎn)情控制和水上救助工作,減輕突發(fā)事件對船舶和水上人命安全以及水域環(huán)境造成的威脅,做到用最有效的控制手段和最小的資源投入,將損失控制在最小范圍內(nèi)。參考文獻(xiàn)1 劉清,陶存新,張存保.高速公路應(yīng)急管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)J .華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(城市科學(xué)版,2007,24(3:22-242 劉戀.基于GIS 的突發(fā)性水污染事故應(yīng)急管理系統(tǒng)研究D .長春:吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院, 20063 陳睿,韓春梅,朱健等.高速公路應(yīng)急救援指揮軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J .交通與計(jì)算機(jī),2001,19(5:26-294 彭亞松.城市綜合應(yīng)急指揮系統(tǒng)應(yīng)用研究D .貴陽:貴州大學(xué)經(jīng)濟(jì)

14、與管理學(xué)院,20065 唐珺珺.城市應(yīng)急管理系統(tǒng)框架模型研究D .上海:同濟(jì)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院,2007 The design of the architecture of the maritime emergency management information system on Inland waters Gong Fuzhong, Wen Yuanqiao Navigation college, Wuhan University of Technology, Wuhan (430063 Abstract The paper compared the advantages and disad

15、vantages of the existing emergency management software architecture.The softwares data stream was analyzed according to the management process, on the base of that, a multiple layered architecture was put forward. From the bottom to top of the software is the basic infrastructure layer、the data layer、the support layer and the application layer. According to their functions, the software can also be divided into seven modules, as follows: the emergency direct、the emergency act、the resource management、the electronic river map、the table management、the