基于LBS的安全保障信息推送系统的设计与实现

范振林，张 超，吴 斌，任 涛

（1.中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北 保定 071051）

野外地质调查工作区域往往人烟稀少、自然条件恶劣，特别是高海拔、偏远地区更是气候多变、气象灾害频发。由气象灾害引发的次生灾害种类多、突发性强、范围广、危害大，严重威胁着野外地质工作者的身体健康和生命安全。基于位置服务（LBS）是在移动环境下，利用定位设备获取移动终端用户的位置经纬度坐标，基于电子地图平台，为移动对象提供定位信息、地理环境信息等空间地理位置的信息服务[1]。本文探讨了LBS在野外作业区域的灾害性气象预警信息检索、环境智能分析以及安全保障措施智能分析中的应用，为保障野外地质调查作业人员身体健康和生命安全、降低野外地质调查工作风险提供服务支撑。

1 系统整体设计

1.1 设计思路与总体架构

基于LBS的野外安全保障信息推送系统由定位操作平台、信息服务平台和分析决策平台构成，其中定位操作平台负责接收北斗卫星发出的坐标信息，实现精确定位和数据采集，再通过采集的信息分析当前位置的自然地理、地质、人文、交通等信息[2]；信息服务平台则基于位置实现项目设备和野外地质灾害的数据管理，并对该位置的灾害性预警信息进行检索查询；分析决策平台负责对工作区域需携带的安全保障物品和安全保障措施进行分析，解析作业区域必备的安全保障信息，调度野外安全生产管理[3]。

系统总体架构基于面向服务的总体设计思路，其中终端定位操作平台、数据存储查询平台、地理信息分析决策平台是系统架构的核心，也是整个系统功能实现的核心[4]。系统总体架构如图1所示。

图1 系统总体架构图

1.2 功能设计

1）基于位置的野外保障分析。定位操作平台负责采集野外作业人员的工作区环境信息，包括当前位置的自然地理、地质、人文、交通等信息。分析决策平台负责分析工作区需携带的安全保障物品和安全保障措施，以实现精准的安全保障服务。

2）气象灾害数据推送。信息服务平台根据野外北斗终端上报的位置，进行该位置的灾害性气象预警信息的检索分析，若检索到灾害性预警信息，则向终端用户推送预警信息。

2 系统关键技术

2.1 定位功能

当移动用户需要信息服务或监控管理中心需要对某移动终端进行移动监控时，首先移动终端通过内嵌的定位设备获得终端本身当前的空间位置数据，并实时通过无线网络把数据上传至中心服务器；再根据终端的地理位置、服务要求进行空间分析；最后将分析结果以文本或地图的形式推送到移动终端[5]。互联网地图访问类如表1所示。

表1 互联网地图访问类

2.2 地理信息服务

2.2.1 位置环境分析服务

通过LBS反馈的地理位置信息查询地图图层API，通过空间范围查询地图图层的属性信息API，通过图层名称以及其他条件查询地图图层的属性信息。位置环境分析服务的内容包括：获得详细的地理坐标信息，分析用户当前位置或选定位置，分析结果将列出当前位置的自然地理、地质、人文、交通等信息；分析当地地形地貌、土壤类型、植被特点、平均海拔、可利用水资源，并根据地质、气候特点，推荐相应的野外装备；分析最近的有人区，并检索出当地的人口密度和最近公路，以便野外人员选择交通工具，安排后续补给。在完成定位和系统后续分析后，将当地地理信息、相关装备和药品传输至页面[6]。位置环境分析服务流程如图2所示。

图2 位置环境分析服务流程

2.2.2 灾害预警服务

系统针对灾害预报数据、灾害预警数据研发了灾害数据服务接口，并在地质调查野外安全保障App中进行集成调用，提供了实时数据服务。灾害数据服务接口是基于数据库中灾害预报数据、实时观测数据和灾害预警数据提供的对外服务API接口，扩展了灾害数据的应用模式，使灾害数据可在有安全保障的场景下开展应用[7]。

国家气象局公共气象服务中心的气象数据以Web服务接口的形式提供。Web服务接口采用标准HTTP的GET请求方式来调用，并返回JSON格式的数据结果。数据结果主要包括实况、常规预报、预警等服务数据。具体服务内容如表2所示。灾害数据服务接口以微软IIS为Web应用服务器，以气象GIS（MeteoGIS）为地图服务，利用WebAPI技术和C#语言进行开发。服务器端的运行环境为Windows 2008 Server平台。在开发模式上，采用基于B/S的数据传输层、数据服务层、信息推送层3层体系结构（图3）。通过对灾害数据的统计分析，结合当前地质调查野外生产工作模式和安全保障现状，制定了针对灾害预警信息推送的服务。

表2 气象数据接口表

图3 灾害预警服务

1）数据传输层，通过API服务接口将灾害数据上传至灾害数据服务管理中心。

2）数据服务层，对服务接口中的数据进行解析，并存入灾害数据服务管理中心，再基于实际的作业区域对灾害数据进行检索和分析，从而为灾害数据服务提供数据保障。

3）信息推送层，通过Web浏览器和App的形式实现灾害数据的终端展示和应用。

3 LBS信息推送在安全生产管理保障系统中的实现

基于LBS的野外安全保障信息推送系统的开发为地质调查的室内工作部署和野外实地调查工作提供了多种安全保障方式，增强了位置信息在地质调查安全生产方面的应用。基于LBS的野外安全保障信息推送系统对安全生产管理保障系统进行了功能扩展，增加了野外工作区环境智能分析服务、App版灾害性预警信息推送、灾害性预警信息展示以及野外安全保障措施分析应用等功能。

3.1 基于位置的野外安全保障分析服务

获取终端用户位置后，可以所在位置为地图中心点进行环境分析，也可自选位置进行环境分析。地质调查人员去野外之前，可通过安全保障App野外安全保障措施智能分析功能，查看当前位置、人口密度、高程数据、土地利用等具体信息，定位最近公路和最近有人区的位置点，查看适合携带的各种装备和药品，装备和药品以列表形式展现，如图4所示。

图4 野外安全保障分析服务界面

地质调查人员在野外开展工作时，可利用安全保障App野外工作区环境智能分析功能，实时地将数据上传至中心服务器，并根据终端的地理位置、服务要求进行空间分析；再将分析结果以文本或地图的形式下载到移动终端，分析结果将列出当前位置的自然地理、地质、人文、交通等信息，为野外地质调查和后勤保障提供支撑。通过安全保障App还可以及时了解所处工作区域的野外环境，如图5所示。

图5 野外工作区环境智能分析界面

3.2 基于位置的灾害性气象预警服务

在野外工作中，气象灾害预警至关重要。该服务主要是根据野外北斗终端上报的位置进行灾害性气象预警信息的检索分析，若检索到灾害数据库有匹配的灾害天气信息，则将用户所处区域气象灾害预警提醒推送至终端，并以可视化的界面通知用户气象灾害预警的详细信息，实现了气象灾害预警的自动化和智能化，实时预警信息推送。预警信息推送方式包括两种：①在安全保障系统的地图上显示预警信息，供单位安全员监管使用；②直接给终端持有者发送短信通知，提醒用户及时做好安全保障措施。推送内容包括预警信息和应急处置措施等，如图6所示。

图6 灾害预警信息推送展示

4 结 语

本文基于LBS功能实现了野外安全生产平台的建设，开发了基于LBS的野外安全保障信息推送系统。该系统可实时显示人员位置信息，分析当前的自然环境、人文环境，从而提供户外装备和药品建议；同时通过检索所在区域的灾害性预警信息，在地图上直接显示预警状态和预警信息，主动给当前用户推送预警短信，提高了地质调查业务工作的效率，加强了野外地质工作的安全保障，提高了地质工作的信息化管理水平。