【安防知識網(wǎng)】系統(tǒng)建設背景

　　自改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國高校在校生規(guī)模持續(xù)上升。截至2007年，全國共有普通高等學校和成人高等學校2321所。其中，普通高等學校1908所，成人高等學校413所。普通高校中本科院校740所，高職(?？?院校1168所。在校生已超過2700萬人。

　　隨著高校規(guī)模的不斷擴大，大學校園里各類突發(fā)公共事件時有發(fā)生，并有逐步增加的趨勢。校園安全已成為各級政府和學校必須面對的一個嚴峻問題，因此，如何利用信息技術(shù)構(gòu)建高校應急信息系統(tǒng)，預防突發(fā)事件的發(fā)生，防止突發(fā)事件的擴散和演化，已經(jīng)成為我國高校當前安全工作的重點。

　　系統(tǒng)建設現(xiàn)狀

　　“事后動員型”模式為主，缺乏事前預測

　　目前，我國大多數(shù)高校應急信息系統(tǒng)的建設采用“事后動員型”模式，重在事后的處置和總結(jié)。對高校師生心理問題和校園網(wǎng)上發(fā)布的輿情信息缺乏事前有效的干預和監(jiān)測，因此，在突發(fā)事件發(fā)生時，只能被動地采取一些防范措施，無法利用預測預警機制將潛在的危險抑制在萌芽狀態(tài)。

　　應急處置力量單一，沒有形成信息聯(lián)動機制

　　由于大多數(shù)高校將突發(fā)事件看成是學校保衛(wèi)這類部門的職責，沒有形成大學校園的應急管理意識，在應急處置力量上主要依靠學校的保安人員，沒有形成多個相關(guān)部門的信息聯(lián)動和協(xié)同作戰(zhàn)機制，導致應急處置的效率很低。[nextpage]

　　技防設施缺乏，科技防范手段不完善

　　由于大多數(shù)高校的技防設施缺乏，目前，沒有充分依靠科技防范手段建立防火、防盜、交通安全、報警等電子監(jiān)控系統(tǒng)。因此很難對校園內(nèi)的治安狀況進行監(jiān)控監(jiān)測，無法有效發(fā)揮安全防范中技術(shù)防范手段的優(yōu)勢。

　　決策主觀性較強，智能化程度不高

　　當前，國內(nèi)眾多高校在面對突發(fā)公共事件時，在應急處置的流程中主要是依靠決策者的主觀經(jīng)驗進行決策，往往得到的結(jié)果與實際情況有很大的偏差，缺乏科學、客觀的手段來進行輔助決策。系統(tǒng)建設中智能化程度不高。

　　系統(tǒng)建設需求

　　為應對高校突發(fā)公共事件，需要建立一套有效的應急信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)Ω咝熒谛@網(wǎng)的BBS論壇、留言板或自建站點上發(fā)表的輿情信息進行有效的監(jiān)測，并在第一時間內(nèi)對預警信息迅速發(fā)布。同時，能夠利用信息技術(shù)對高校師生進行有效的心理干預。

　　考慮到校園安全這類突發(fā)事件，要求能夠不間斷地對校園區(qū)域內(nèi)所有聯(lián)網(wǎng)的安全監(jiān)控系統(tǒng)的每一個點進行查詢和監(jiān)控，定時/隨時自動監(jiān)測安全報警控制器的系統(tǒng)狀態(tài)，實現(xiàn)對安全報警系統(tǒng)的主動式管理。同時，針對校園網(wǎng)絡安全這類非常特殊的突發(fā)事件，要求能夠?qū)W(wǎng)絡攻擊的方式和異常流量進行監(jiān)測和分析，通過部署基于網(wǎng)絡的分布式捕獲系統(tǒng)，用于檢測未知攻擊。

　　系統(tǒng)的組成原理

　　在高校應急信息系統(tǒng)的建設過程中，首先要深入地思考高校應急面臨的問題，分析系統(tǒng)的建設需求、系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)特色這三個方面的內(nèi)容。由于這三者遙相呼應，相互關(guān)聯(lián)，技術(shù)支撐特色，特色解決問題。因此，系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)要緊扣上面的需求分析，重點體現(xiàn)出系統(tǒng)的建設特色。[nextpage]

　　系統(tǒng)的組成

　　高校應急信息系統(tǒng)由基礎支撐系統(tǒng)和綜合應用系統(tǒng)兩大部分組成，即硬件支撐和核心應用。支撐系統(tǒng)包括：通信系統(tǒng)、校園廣播、校園網(wǎng)絡、短信平臺、數(shù)據(jù)交換平臺、大屏幕顯示和圖像接入系統(tǒng)等;應用系統(tǒng)包括：預測預警子系統(tǒng)、監(jiān)控監(jiān)測子系統(tǒng)、預案管理子系統(tǒng)、指揮調(diào)度子系統(tǒng)、決策支持子系統(tǒng)、應急保障子系統(tǒng)、應急評估子系統(tǒng)和信息發(fā)布子系統(tǒng)。上述應用系統(tǒng)分別實現(xiàn)事件發(fā)生前的監(jiān)測與預警功能、事件發(fā)生過程中的指揮調(diào)度和智能輔助決策功能、以及事件發(fā)生后的應急事件評估和信息發(fā)布的功能。

　　系統(tǒng)的設計方案

　　高校應急信息系統(tǒng)建設首先要考慮的是建設模式。模式的確定非常關(guān)鍵，建設模式的正確、先進與否決定整個系統(tǒng)的成敗。

　　我們這里采用軟件分層技術(shù)和面向服務(SOA)的架構(gòu)模式來設計和構(gòu)建高校應急信息系統(tǒng)。

　　軟件分層技術(shù)和面向服務的架構(gòu)模式有如下的一些優(yōu)勢：能夠快速靈活應對未來高校應急信息系統(tǒng)的新需求;有效集成原有平臺及系統(tǒng)，降低成本，保護已有投資。架構(gòu)和技術(shù)方面支持SCA/SDO/SOA，BEPL4WS，J2EE，RTP/RTSP，SIP等世界級標準和傳輸協(xié)議;業(yè)務，管理方面和接口方面遵循《中國電信全球眼規(guī)范 v3.0》、《城市監(jiān)控與報警規(guī)范》和《城市應急聯(lián)動系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》等國家和行業(yè)標準。高校應急信息系統(tǒng)總體邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1  高校應急信息系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

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　　高校應急信息系統(tǒng)采用層次化設計方案進行設計，軟件架構(gòu)分為五層，從上到下依次為應用門戶層、業(yè)務應用層、業(yè)務支撐層、數(shù)據(jù)資源層、基礎支撐層。

　　·應用門戶層：為應急指揮人員和系統(tǒng)管理人員提供統(tǒng)一認證和登錄入口，并提供應急門戶網(wǎng)站，為公眾提供城市應急相關(guān)知識、新聞以及事件處置相關(guān)信息;

　　·業(yè)務應用層：針對高校應急管理所面臨的關(guān)鍵問題和特殊應用需求，設計了六大應用服務，包括輿情監(jiān)測服務、災害處置服務、心理干預服務、衛(wèi)生防控服務、安全監(jiān)控服務、網(wǎng)絡監(jiān)管服務;

　　·業(yè)務支撐層：為各業(yè)務系統(tǒng)提供輔助或支持性功能的技術(shù)系統(tǒng)，包括監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)、預測預警系統(tǒng)、預案管理系統(tǒng)、指揮調(diào)度系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、應急保障系統(tǒng)、應急評估系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng);

　　·數(shù)據(jù)資源層：為整個應急信息系統(tǒng)提供應急數(shù)據(jù)的存儲、維護、處理、查詢和統(tǒng)計服務，包括師生基礎信息庫、專業(yè)數(shù)據(jù)庫、預案庫、案例庫、GIS庫、知識庫;

　　·基礎支撐層：為整個高校應急信息系統(tǒng)提供基礎的運行環(huán)境，包括通信系統(tǒng)、校園廣播、校園網(wǎng)絡、短信平臺、大屏幕顯示、數(shù)據(jù)交換平臺、圖像接入系統(tǒng)。

　　上面五層結(jié)構(gòu)形成了一個有機的整體，安全管理和運行監(jiān)控系統(tǒng)縱向地貫穿于五層之間，構(gòu)成了整個高校應急信息系統(tǒng)的軟件架構(gòu)。高校應急信息系統(tǒng)是一個由綜合視頻監(jiān)控、預測預警、決策支持、指揮調(diào)度、應急評估、信息發(fā)布等等子系統(tǒng)組成的一個大型綜合應用系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)的每個子系統(tǒng)都可以構(gòu)造出一個獨立的應用系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)的特點、應用范圍都不盡相同，考慮到每個子系統(tǒng)的業(yè)務及使用部署特點不同，在實施該系統(tǒng)時采用C/S、B/S兩種模式相結(jié)合的方法來構(gòu)造整個系統(tǒng)。[nextpage]

　　系統(tǒng)的部署方案

　　高校應急信息系統(tǒng)的部署結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 高校應急信息系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)

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　　從圖中可以看到，教育部的應急管理平臺和高校應急平臺遵循分級部署、統(tǒng)一管理的原則。中間的數(shù)據(jù)信息交換是通過相應的專網(wǎng)來實現(xiàn)。而高校應急平臺和學校網(wǎng)站、門戶網(wǎng)站等進行數(shù)據(jù)信息的交換是通過SOA技術(shù)來實現(xiàn)的。[nextpage]

　　系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與特色

　　迅捷的信息聯(lián)動

　　利用工作流技術(shù)，將高校里面所有師生的電話、電子郵件、QQ或MSN等與聯(lián)系方式相關(guān)的信息集中收集和存儲在高校師生基礎信息數(shù)據(jù)庫中，在突發(fā)事件發(fā)生時，通過校園網(wǎng)絡、移動電話、校園廣播等通訊方式將災害信息及時地向所有師生進行發(fā)布。系統(tǒng)的工作流模型如圖3所示。

圖3  系統(tǒng)的工作流程模型

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　　科學的心理干預

　　采用Web挖掘技術(shù)，通過對師生行為、檔案信息和所選課程等關(guān)系的挖掘，得出其個體特征模型，再采用貝葉斯分類，進而理解師生的反應和動機，最后采用模糊集方法進行預測，為心理干預提供決策依據(jù)。從而降低有心理健康問題人數(shù)的比率。

　　在師生數(shù)據(jù)信息的挖掘中要使用到一些算法對師生信息庫中的信息進行匹配查詢。下面簡要具體介紹幾種常見的算法。

　　歐氏距離的最近鄰算法

　　算法說明：師生信息的每一個屬性均被指定一個權(quán)值。檢索信息時，根據(jù)權(quán)值，求得輸入信息與師生信息庫中信息的各個屬性匹配程度的加權(quán)和來挑選最佳匹配的信息。屬性之間的相似度采用歐式距離公式計算，距離越大，則越不相似。

　　絕對值距離的最近鄰算法

　　算法說明：信息的每一個屬性均被指定一個權(quán)值。檢索信息時，根據(jù)權(quán)值，求得輸入信息與信息庫中信息的各個屬性匹配程度的加權(quán)和挑選最佳匹配的案例。[nextpage]

　　智能的決策支持

　　采用決策支持技術(shù)，綜合利用大量數(shù)據(jù)，有機結(jié)合數(shù)學模型與數(shù)據(jù)處理模型等眾多模型，通過人機交互功能，輔助各級決策者實現(xiàn)科學的決策。通過對預案庫、案例庫、知識庫，以及相關(guān)法規(guī)、政策、安全技術(shù)要求等進行智能檢索和基于專家系統(tǒng)的智能推理分析，并咨詢專家意見，為用戶提供指導流程和輔助決策方案。

　　在為用戶提供的輔助決策方案中，對應急資源的調(diào)度需要用到一些輔助的數(shù)學模型， 下面介紹一種在實際運用中的資源調(diào)度模型。

　　資源調(diào)度模型說明：

　　假定在一個高校應急信息系統(tǒng)中，有n個出救點(應急物質(zhì)的供應點)，分別編號為1，2，3......n，有一個應急地點A(事故發(fā)生地)。在一次突發(fā)事件中，應急地點A共需要m(m>1)類資源，第i個出救點擁有的第j類資源的數(shù)量為一個固定值，每個出救點到應急地點的時間為ti(ti〉0)，該模型要求給出一個應急資源調(diào)度方案，使得在保證應急需求的情況下，應急開始的時間最早，并且從費用的角度要求出救點的數(shù)目應盡可能少。最后通過多目標優(yōu)化算法，對該模型進行求解，得到一組最優(yōu)的應急資源調(diào)度方案。

　　系統(tǒng)的應用

　　下面以某高校的應急信息系統(tǒng)建設為例，針對高校突發(fā)公共事件，分析和闡述了系統(tǒng)中比較有特色的業(yè)務流程。[nextpage]

　　校園網(wǎng)絡輿情監(jiān)測流程

　　第一步，對高校師生發(fā)表的輿情信息進行收集，過濾重要的信息源。第二步，對輿情信息進行加工和分析。第三步，對輿情成果進行分類，形成輿情等級預警信息。最后，對輿情預警等級信息進行發(fā)布。具體的流程如圖4所示。

圖4  校園網(wǎng)絡輿情監(jiān)控流程

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　　師生心理干預流程

　　第一步，通過虛擬心理課堂、遠程心理輔導、校園心理網(wǎng)站等心理咨詢方式對高校師生的心理信息進行收集。第二步，分析師生心理信息的內(nèi)容，通過行為方式模型，發(fā)現(xiàn)心理問題嚴重的高危人群。第三步，對出現(xiàn)嚴重心理問題的師生，將他們的檔案進行分析，與實名制的師生進行匹配。最后，采取相應的措施，對上述人員進行心理干預。具體的流程如圖5所示。

圖5  師生心里干預流程

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　　校園網(wǎng)絡監(jiān)管流程

　　第一步，對校園網(wǎng)絡攻擊的方式進行收集和歸納。第二步，對校園網(wǎng)絡中的異常流量進行監(jiān)測和分析。第三步，對HTTP、FTP、BBS等各種應用的內(nèi)容進行監(jiān)測和分析。最后，通過部署基于網(wǎng)絡的分布式捕獲系統(tǒng)，用于檢測未知攻擊。具體的流程如下圖6所示。

圖6  校園網(wǎng)絡監(jiān)管流程

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　　總結(jié)與思考

　　當然，高校應急信息系統(tǒng)的組成與應用不僅僅局限于上述內(nèi)容，高校應急信息系統(tǒng)的目的是建立一個能迅速收集、處理、傳送高校突發(fā)事件中的事件信息及關(guān)聯(lián)信息和執(zhí)行指令的交互式信息系統(tǒng)。在應急信息系統(tǒng)的建設中，效率是第一目標，因此將來的應急信息系統(tǒng)應該能夠支持各部門組織結(jié)構(gòu)的快速信息交換和處理功能的調(diào)整，是一種智能化、信息化、有學習能力的系統(tǒng)。

　　高校應急信息系統(tǒng)在信息技術(shù)發(fā)達的當今社會，是衡量高校應急管理能力的綜合指標，也是一個高校信息化水平的反映。隨著我國高校規(guī)模的不斷擴大，校園突發(fā)事件日益增長，高校應急信息系統(tǒng)的建設中如何使安防監(jiān)控和應急管理技術(shù)無縫的集成、如何更加有效地利用現(xiàn)有的信息資源、以及如何讓高校師生更好地熟悉和參與應急管理工作是我們迫切需要思考的課題。因此，加快高校應急信息系統(tǒng)的建設，是我國政府和高校面臨的一項重要任務，也是構(gòu)建社會主義和諧社會及校園穩(wěn)定的重要措施。