结合云计算与大数据的出租房消防安全监管GIS

徐 刚，杨立博，裴政皓，陈 杰

(1. 温州市勘察测绘研究院，浙江 温州 325000； 2. 中南大学地球科学与信息物理学院， 湖南 长沙 410083)

随着我国经济的飞速发展，农村人员进城务工和经商人员跨城经营现象十分普遍，进而带来了城中村及城郊结合部“出租热”现象，出租房服务已经形成一个行业。受出租房耐火等级低，出租户受教育程度及对火灾隐患认识不足等方面因素的影响，出租房屋火灾频发。由于出租房建筑性质、出租房分布、租房人员素质、消防安全管理等情况十分复杂，各类信息掌握不全，管理滞后，给出租房消防管理带来巨大困难。

由于缺乏合理的方法及技术手段，城市聚集区的消防监管规划都具有较大盲目性，更谈不上优化。对此，许多学者都对城市的消防信息化监测管理进行了专门研究，并从不同角度提出了自己的建设思路。比如，文献[1]使用空间分析方法在城市火灾风险评估和防护等级分析基础上，通过消防基本单元划分、消防路网模型构建和消防站GIS优化选址这3个步骤，实现消防资源的优化配置。文献[2]通过GIS与集合覆盖法提高消防责任区责任划分精度，为空白区消防站选址提供更加全面可靠的依据。文献[3]利用Web GIS技术，在消防信息、电子地图与视频可视化技术的有机结合下，构建消防远程监控系统，为消防资源配置、消防救援指导等提供信息支持。但是，这些研究主要集中在城市新建消防设施规划方面，较少关注消防安全监管系统与居民之间的整体联动性、协调性。这使得信息的统一性和实时性都有所欠缺。同时，目前的消防管理监控系统多以二维图表的形式进行数据显示与梳理，数据表达不够形象直观。

另一方面，其他一些研究为笔者提供了创新的研究方向。比如，文献[4]基于智慧城市时空信息云平台的基础地理信息数据成果，研究了2D GIS和3D GIS的城市规划辅助决策系统。文献[5]提出了基于云环境和高性能地理计算技术，研究和设计实现一体化公共服务云平台。文献[6]利用物联网技术及网络地理信息服务技术，设计并实现了消防设施智能巡检系统，为城市中消防设施的实时动态智慧化管理提供了技术支撑和保障。这些新技术的应用，也为笔者解决目前消防安全监管存在的问题拓宽了思路。

因此，本文综合运用云计算、大数据、移动互联网、二维码生成等先进技术，构建出租房消防安全动态监管平台。它利用地理信息技术与大数据技术，建立了实时更新的出租房消防安全监督信息资源库，实现了资源的“大整合、快更新、高共享”，具有重要的研究意义与实用价值。

1 研究区域

研究区位于温州经济技术开发区，它于1992年3月16日经国务院批准设立，是浙江南部唯一的国家级开发区。温州经济技术开发区区域范围覆盖滨海园区、金海园区和托管的3个街道，还包括向海延伸的60万亩瓯飞围垦造地工程。全区现有工业企业3000多家，其中规上企业373家。区内出租房栋数超过3万。区内教育、文化、娱乐、卫生等基础设施建设完善[7]。温州经济技术开发区迅猛发展的城乡一体化格局，导致消防安全布划难以同步跟进，新城与旧城、城区与工业区、商业区与棚屋区交错共存“低、小、散、混”格局特征明显，区域性火灾隐患突出，给消防工作带来严峻的挑战和考验。建立健全基层消防安全组织，落实消防安全责任，规范消防安全网格化管理，有效排查整治火灾隐患，十分必要。

2 总体框架

本文所提出的消防安全动态监管系统是以信息基础设施为支撑，以地理信息资源为基础，综合采用计算机技术、通信技术、GIS技术、数据集成技术，构建统一的技术架构。目的是将出租房业务数据与地理信息资源进行有机结合，实现对出租房的动态化监管、精细化掌握。为此，本文通过层次划分，将其分解为若干个逻辑平台，降低实施的复杂度，整体结构呈现一种纵向多层次、横向网格化的立体网络结构特点[8]，通过支持层、数据层、服务层、应用层、数据标准规范、动态更新机制、安全保障体系等的建设，实现基于地理信息与出租房的集成管理、综合应用服务。系统总体框架如图1所示。

3 关键技术

3.1 云计算技术

云计算[9]是一种通过网络服务来提供分布式计算、并行式计算及网络计算的计算模式。云计算可以向用户提供透明的、可扩展性的、灵活并且相对经济便利的服务，同时还具有强大的数据计算与数据储存能力。相较于其他计算模式，云计算具有优秀的信息管理能力和更强的稳健性，也可以更好地保证信息的保密性和完整性。由于云计算的巨大优势，云GIS平台架构和商业应用模式已进入了应用和推广阶段[10]。云计算技术实现了信息的共享与交互，在一定程度对本文后续的大数据处理提供了支持。在地理信息系统中使用云计算技术，扩大了用户视野范围，提高了系统的处理能力[11]。

本文通过云计算技术，从IT基础架构的角度解决信息化建设中出现的信息孤岛，基础设施分散的应用问题，通过构建基于IaaS的云数据中心，大大降低原来分散基础设施运维的费用开销。如图2所示，在IaaS平台应用基础上，先后建立起以SOA架构为基础的PaaS平台，在此平台上，对原有分散应用、条块分割的应用系统加以整合，统一部署在PaaS平台上，实现底层技术开发方式、数据编码方式、用户权限管理方面的高度统一集中。新建设的云计算基础平台通过虚拟化技术平滑地将现有系统分步骤地过渡到云计算系统，同时保证了现有的业务架构不受影响。

3.2 大数据挖掘与可视化分析技术

大数据可视化分析就是指在大数据自动分析挖掘方法中，利用支持信息可视化的用户界面及支持分析过程的人机交互方式与技术，有效融合计算机的计算能力和人的认知能力，以获得对大规模复杂数据集的洞察力。大数据挖掘分析的流程如图3所示。数据的背后隐藏着信息，而信息之中蕴含着知识。大数据作为具有潜在价值的原始数据资产，通过深入分析才能挖掘出其中蕴含的信息与知识。通过大数据分析工具,有助于用户对大数据的分析挖掘[12]。

本文利用大数据技术，研究构建全区统一的出租房地理信息服务大数据库。它集成整合全区地理信息、出租房信息、网格信息、消防监管日常排查信息、知识库信息、用户信息等数据一站式管理。形成融合时间信息、空间位置信息和属性信息、巡查业务信息的服务型时空大数据。之后，对得到的时空大数据进行了挖掘和分析，应用高级的统计分析算法和高性能的并行计算，特别是空间聚类分析技术，基于时空对象的聚类方法研究可以更加全面地分析时空对象的空间位置信息、属性特和变化特点[13]通过对存在不同隐患程度的出租房分组分析，进行空间聚类逻辑分类。应用出租房消防管理领域的评价指标模型和监督管理模型，通过标准化的数据挖掘流程，获得面向出租房消防管理运行状态科学、智能的分析评估报告。大数据技术的应用对火灾防控起着重大作用[14],它能将抽象的出租房消防等数据借助于图形手段，清晰有效地表达出来。这样不但能反映各类隐患事件和出租房空间位置分布情况，而且能表达出各类隐患数据的周边范围数量和各网格的数量。

3.3 移动互联技术

移动互联即移动互联网，结合了移动通信技术和互联网技术。用户可以通过智能移动终端从因特网上获取、编辑和共享信息。图4为系统网络架构图。将移动互联技术和GIS技术相结合后的移动GIS技术贯穿着智慧城市的建设过程，及时记录城市建设中可能出现的问题[15]。本文运用移动互联网+思维，利用智能手机等移动智能终端设备，通过无线移动通信网络(3G网络、4G网络、WLAN等)发展移动互联网拓展应用服务体系。同时，结合GPS或基站为定位手段的GIS系统，实现移动端与平台其他子系统数据互联互通，数据实时采集更新和动态监管。

3.4 二维码生成技术

系统通过二维码生成技术，为每个出租房建立了唯一的身份标识。移动端巡查提供了出租房二维码扫描功能，通过扫描二维码可以了解出租房基本信息，上报出租房隐患等，实现由静态管控向动态管控的转变，如图5所示。同时极大地提升群众的参与度，增强与市民的有效互动，从而提高市民满意度和城市安全感。

4 系统构建成果

本文出租房消防安全动态监管平台按照不同的业务需求，分别建立了10个子系统，即地理信息子系统、出租房消防安全管理子系统、任务管理子系统、短信管理子系统、网格管理子系统、移动巡查监管子系统、统计分析子系统、考核评估子系统、知识库子系统、运维管理子系统。图6为利用地理信息子系统显示的出租房消防大数据。其中，①地理信息子系统不仅为整个平台提供地理信息数据服务，还实现了出租房消防信息快速查询、消防统计信息展示、通知通告及任务消息等功能的“一张图”呈现，从而实现了信息时代下出租房消防安全工作空间化管理新模式。②出租房消防管理子系统帮助工作人员快速方便对各个网格内的出租房进行管理，消防隐患排查，数据认领和报表导出等操作。同时提供了日常排查功能，从督改、复查、逐级上报到联合执法均可在系统中进行录入、派单和维护，并能够监管移动端所提交的排查情况。③网格管理子系统主要用于网格数据和信息的管理。管理的内容包括网格的空间划分、基本信息、等级、人员配置等。④移动巡查子系统采用了移动互联和嵌入式GIS等技术实现了与平台其他子系统数据互联互通，数据实时采集，巡查数据实时上传更新，实现出租房消防安全的动态监管，能够有效地提高工作效率和加强日常排查工作的信息化监管。系统在移动端提供二维码扫描功能，实现由静态管控向动态管控的转变。⑤统计分析子系统采用了大数据挖掘、可视化分析及云计算等技术，实现了管理人员、网格员的工作情况及消防隐患情况的统计。通过动态生成各类报表，使个人工作、消防隐患统计与排查等情况可以具体化、直观化、准确化地表达，实现了日常工作的科学化和统计工作的自动化，优化了工作方式、减轻了劳动强度，提高了监管效率。

5 结 语

本文研究建设了出租房空间可视化管理、消防安全动态监管、网格化巡查管理、任务管理、统计分析、考核评估、知识库等多个应用系统。系统建设的成果已经完成了实地运行环境的部署，经过了用户一段时间的使用，取得了良好的效果。本文出租房消防安全动态监管平台达到了设计预定的目标。在本文出租房消防安全动态监管平台研究基础上，将继续挖掘整合各垂直部门实用丰富的数据资源，实现信息数据动态更新，以保证数据现势性和质量，不断提升服务水平和服务质量。