基于情境感知的应急知识库系统研究与设计

黄方亮，俞　磊，胡　刚，陈光恩

情境（景）感知（Context Awareness）技术可以追溯到普适计算的研究，通俗的说，就是通过传感器及相关技术使设备或服务能够“感知”到当前的情境［1-3］.在现实生活中已有广泛应用，如当用户需要导航到某个目的地时，地图应用会实时分析当前交通流量状态，为客户推荐最优的通行方案.

应急知识简单的说就是当面临危险的处境，能够帮助人们化险为夷的正确的方法［4-5］.知识库是知识系统中有相应的结构，有组织并且非常具体的知识集合，能够满足单一或者大多数领域问题解决的需要，采用单一的（或若干）数据结构存储在计算机中，并把这些知识有条理地组织起来，进行管理使用的互相联系的知识片集合［6-9］.

本文从软件设计角度拟开发一款基于情境感知的应急知识库系统，模拟当感知到突发状况时的应急反馈.系统的工作流程图如图1所示.

图1　应急知识库系统工作流程图

当传感器接收到风险源后，系统收集相应的数据形成情境数据，再从应急知识库中匹配相应应急预案后将结果反馈至用户或应急管理部门以供决策.

1　总体功能设计

系统使用了JSP，HTML5，JQuery等技术，后台采用了经典的MVC设计模式，分为登陆模块、应急事件管理、应急电话查询、应急系统的模拟等模块，系统总体结构如图2所示.系统用户前台工作界面采用HTML5+JQuery编写，具有良好的人机交互界面.

图2　应急知识库系统总体功能图

2　详细设计

2.1　应急知识管理模块

此模块主要提供给管理人员进行应急知识库的建立.包含对应急事件的添加、修改、删除等操作，如图3所示.此模块目前只收集一些气体中毒的应急处置信息，包括气体名称、症状及应对方法等字段信息.此外，该模块还提供一个应急资讯页面，主要用于抓取主流门户网站上有关应急事件的相应报道.界面设计过程中采用HT⁃ML5+JQuery技术，提高用户交互体验.

图3　应急知识管理界面

2.2　情境感知模拟模块

此模块模拟了感知应急事件并作出反馈的工作流程.例如在瓦斯易爆的地方，传感器无时无刻都在感知周围环境的变化，如瓦斯的浓度，并将数据发送至系统后台.系统对瓦斯的浓度会设置一个阈值，当达到阈值会发出报警信号并采取应急措施.本文基于实际情境，从软件设计角度模拟情境感知及响应过程.具体思路：首先对于应急事件（event表），每一个应急事件都有唯一的状态码，在前台页面用了JS的随机函数以及定时函数实现每5秒钟生成一个随机的状态码，即模拟出传感器感知到的情境.具体实现代码如图4所示.

图4　情境事件状态码的生成过程

系统接收到这些状态码后将状态码填入re⁃ceivedata表，该表类似一个日志记录，方便管理员日后查看.然后启动数据库触发器功能，触发以下语句的执行：

图5　应急响应过程核心代码

3　数据库设计

本系统的数据库采用Mysql轻量级数据库，为了满足数据交换的可靠性、安全性、扩展性和有效的并发控制，减少冗余数据的要求，主要设计了event，info，comment，receivedata，phone，login六张数据表.各相应字段设置见表1～6.

表1　应急事件表（event）

IsTrigger的取值有2个，0代表没有触发，1代表已触发，这是为了满足引入Mysql触发器的需要.当前台的模拟系统启动工作时，receivedata表会接受前台发来的状态码，并因此触发event表的修改事件，之后通过查询就能得出所触发的应急事件.

表2　应急电话表（Phone）

记录了应急部门以及相应的应急电话，能够满足应急电话查询功能.

表3　应急案例表（Info）

Info表主要记录案例的有关信息.

表4　应急案例留言表（Comment）

为提高系统的交互性，Comment表主要记录用户留言的有关信息，Id来自Info表的Id值，以实现应急案例展示中同步显示该条案例下的互动信息.

表6　登录表（Login）

Login表记录登陆系统的账户信息，role字段区分用户角色，0代表普通用户，1代表管理员.

根据分析，各表中数据并非独立存在，彼此间存在依赖关系，从实际情况出发设计系统各数据表关系如图6所示，并设置相应字段的参照完整性约束.

图6　数据表中关系图

根据图6中各数据表间的关系设置如下约束.

（1）一个应急案例下可以有多条评论；当某一应急案例被删除后，该应急案例下的所有评论也自动删除.

（2）每一个应急事件可以有多个状态码；但是处于某一状态的应急事件只能有一个.

4　结论

实施过程中系统响应速度快、管理端各功能模块测试正常，前台用户操作流畅，人机交互良好.下一步将完善知识库内容，优化数据库结构，进一步提高系统的运行性能.

参考文献：

［1］潘旭伟，顾新建，王正成.集成情境的知识管理方法和关键技术研究［J］.计算机集成制造系统，2014，13（5）：971-977.

［2］谢红薇，袁占花.基于本体论的应急系统知识表示的研究［J］.计算机工程，2013，33（4）：182-186.

［3］黄卫东.基于环境感知的应急管理知识需求研究［C］//中国软件工程大会CCSE专家理事会.第四届中国软件工程大会论文集.中国软件工程大会CCSE专家理事会，2007.

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［8］崔文成.基于智能终端的情境感知关键技术研究［D］.长沙：中南大学，2014.

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