面向智慧安全云服务产教融合专业群的研究与实践

王磊，左丹霞，罗慧华

（湖南安全技术职业学院，湖南 长沙 410151)

0 引言

2019年教育部财政部联合发文《关于实施中国特色高水平高职学校和专业建设计划的意见》中提出，打造高水平专业群的任务是“面向区域或行业重点产业，依托优势特色专业，健全对接产业、动态调整、自我完善的专业群建设发展机制，促进专业资源整合和结构优化，发挥专业群的集聚效应和服务功能，实现人才培养供给侧和产业需求侧结构要素全方位融合。”湖南安全技术职业学院是一所依托湖南省人民政府和应急管理部，目标是“服务安全生产，培养应急管理人才”的高职院校。学校专业既有新兴的安全类特色专业，也有传统的计算机类专业。自2018年工信部和应急管理部等四部委等在《关于加快安全产业发展的指导意见》中提出要重点发展基于物联网、大数据、人工智能等技术的智慧安全云服务以来。以信息化、智能化推动应急管理现代化、标准化是2021年发布《湖南省“十四五”应急体系建设规划》的重点任务，体现出安全应急产业人才需求跨领域、跨学科的复杂性特点。因此建立面向智慧安全云服务专业群，培养掌握新一代信息化技能的应急管理复合型技术技能型人才，是推动安全应急产业的数字化转型提质改造的重要任务。

1 智慧安全云服务与安全应急产业

随着应急管理领域和安全应急产业提质改造，对以云计算、大数据、物联网、人工智能、5G通信和工业互联网为代表的新一代信息技术的应用人才和技术服务的需求，智慧安全云服务已经成为安全生产中最为核心的要素，可从技术层面和服务层面两个部分进行分析和研究。1) 技术层面。在安防专用安全生产装备、交通安全监测预警产品、动物疫情监测预警产品、网络与信息系统安全监测预警产品、现场信息快速采集产品、应急救援监测预警、导航服务、测绘保障等产品和服务中，对信息化的需求不断提升，安全生产领域不断地深度融入新一代信息技术，改造人为管理的局限性，提高应急管理的效率，优化生产管理的流程，降低产业发展的成本。2) 服务层面。服务可以分为数据服务、信息服务和决策支持。数据服务是智慧安全服务的基石。运用云计算、机器学习、人工智能、算法等方法对数据进行存储、清理、转换、合并、重塑，为后续的智慧安全云服务提供可靠、安全和高质量的数据信息。信息服务是应急管理数字化赋能转型的驱动力，信息服务由前端处理，呈现和反馈形成一个信息流动的闭环。智慧感知作为信息服务的前端，利用传输网络，将风险隐患和灾害事故的传感数据、图形图像、激光雷达等数据实时传输至云服务中心。智慧分析是信息服务的处理阶段，是将数字技术与应急管理业务的深度融合，对安全生产态势进行一体化、跨领域、跨部门、跨业务进行风险分析、资源研判、预警预测与辅助决策，全面提升应急管理防灾减灾的保障能力。智慧场景是信息服务的呈现端，对应急管理涉及治理对象自然灾害、生产安全、疫情防控、城市安全等运用数据驱动、技术赋能、应用协同呈现应急管理的难点、痛点和需求点，实现识别事故和辅助处理等工作，及时避免安全隐患，减少经济损失。智慧调度是信息服务的反馈端，优化应急管理流程，实现数据治理、业务协同、AI赋能，将规划和实施的资源统筹起来，构建智慧高校的云服务管理体系[1]。

2 智慧安全云服务应用场景

智慧安全云服务是运用新一代信息技术为安全应急产业提供“智慧化”和“智能化”的专业化高质量服务。智慧安全云服务要解决高危行业生产场景过程中信息自下而上和自上而下的贯通问题，系统性地改造安全管理模式，降低安全管理成本。应急安全产业链中上游主要是应急物资原材料供应和应急安全软硬件服务，中游主要是监测预警、预防防护、应急救援和应急服务四大产品类型，下游主要是自然灾害、事故灾害、公共卫生、公共安全等应用场景。智慧安全云服务要为应急安全产业链的上中下游提供“信息化、标准化、集约化”的服务，提高整个产业链的运行效率。城市应急管理需要全方位采集各部门的信息，高效汇集，科学分析，便捷操作。通过智慧安全云服务综合管理城市中的人员、机构、系统、技术和资源等因素，从而统一调度人、财、物，有效使用资源，控制突发事件产生的损失。在自然灾害应急救援中，重要的是在关键时间内作出高效的应急响应，将自然灾害所造成的损失降低到最低限度。智慧安全云服务辅助应急救援，通过建立自然灾害预测预警模型，并进行特征分析，判断灾情的发展状况，智能识别、搜寻和跟踪目标，替代人工进入高危作业环境解决安全隐患，在云上构建灾情、资源和环境的数据仓库，通过分类、挖掘、训练、评估应急救援的效果，为管理者提供辅助决策[2]。

3 智慧安全云服务总体技术构架

安全应急产业业务复杂、产品多样、企业众多。智慧安全云服务要为安全生产信息化执法、风险监测预警和信息资源共享提供高效的技术支撑，融入安全应急产业各个环节，渗入安全防范与应急准备各类业务。总体技术构架依据分层设计理论，自下而上分别为网络传输层、数据服务层、应用系统层和前端展示层，以及两翼的云计算服务体系和信息安全保障体系[2]。

网络传输层主要是将底层的智能感知数据通过网络传输到上层，达到通信高可靠和数据低延时。网络的传输分为有线网络和无线网络：有线网络通过光纤、电力线、双绞线、同轴电缆等方式连接，具有安装便利、经济可靠的特性。无线网络通过4G/5G、红外、微波、蓝牙等方式进行传输，具有组网便捷、扩展能力强，适应于多环境多场景，新技术新应用不断更新，适应底层数据采集、安全感知中环境复杂、分布广泛、条件恶劣等问题。但无线网络可靠程度不高，数据保密、身份认证等网络安全问题亟待解决。除了线路传输外，路由、交换和服务器设备的部署、配置和维护也是网络传输层中重要的技术。新兴的软件定义网络技术，网络虚拟化分离网络设备的控制平面与数据平面，根据需求控制网络流量，对网络传输技术将是一次重要的革新。

数据服务层主要实现将网络传输层提交的安全应急基础数据、业务数据和专业数据进行汇聚和处理，为应用系统层提供数据信息业务。数据服务层包括数据采集、数据存储、数据分析、数据管理和数据服务。对各类时序数据、结构化数据、半结构化数据和非结构化数据采用关系型数据库、文件系统或者分布式存储架构。按照安全应急产业的数据存储标准，分析加工进一步形成高质量的信息组合。通过汇聚、规范、清理、关联和对比等大数据处理技术，挖掘数据中的价值、梳理安全生产信息资源，共享到安全应急模型，统一成以应急安全主体的数据视图，为各企事业单位提供优质的数据访问服务和分析服务。

应用系统层通过程序开发调用底层的服务接口，构建安全应急运维标准体系，支撑监控检测、预测预警、联防联动业务，进行协同治理和敏捷迭代。系统应具备监控信息的实时查询功能，包括检测数据、设备状态、变化曲线。具备接入API 接口的功能，实现GIS 空间地理定位、应急事件推送和跟踪。具有先进算法功能，实现应急事件的预测、研判、关联分析。具有分布式处理能力，实现各类安全应急事件的协同联动处置能力。具备文档管理功能，实现安全应急中过程记录、预案管理、处置报告、检查日志等内容，作为事故溯源和多维度统计分析的依据。

前端展示层使用可视化大屏、VR/AR/MR 技术、HTML5、移动终端等技术呈现安全应急数据，并实时进行更新。采用全景视图、数字建模技术全面感知应急管理场景，融入云计算、大数据、移动互联网技术，让安全生产数据更直观、更透彻、更深入、更便捷感知应急管理运维。

云计算服务体系为应急管理提供安全、可靠、可扩展的专属资源，灵活调配信息系统里的计算、存储、网络等资源，满足安全生产的需求。实现云计算服务包括公有云和私有云。硬件配置需要有云服务器、网络存储、网络基础设施。软件技术需要关系型数据库、分布式数据库、虚拟化技术、容服务器技术等。IaaS层通过虚拟化网络、存储和计算资源构建计算所需的资源池。DaaS 层构建数字资源池，激活数据，创建模型，提升数据价值。PaaS层为安全应急产业工程软件提供创建、测试和部署的开发环境。SaaS层提供高可靠的应用服务[3]。

信息安全保障体系应满足信息安全等级保护管理办法(2.0) 标准要求，保障安全应急的网络基础设施、智能设施、数据平台、应用系统、工控系统等。对机房、线路、通信设备等物理环境具有可靠的防范措施。保护应急管理终端设备、传感网络、服务器、工控设备等终端设施的安全运行。根据各应急管理各项业务的需求，划分信息安全管理边界进行安全防护。针对局域网、广域网、有线、无线、4G/5G传输网络安全防护，保障云平台、虚拟机、应用程序的漏洞、安全审计、多用户、资源调度，保障云平台安全。对敏感级别的数据进行重点防护、监控审计和访问脱敏。组织信息安全人员开展漏洞扫描、Web应用防护、日志审计、应用管控等应用系统的安全防护。实时监控采集、范式归并网络安全设备、网络设备和服务器中的各类安全事件[4]。

4 智慧安全云服务专业群布局

“产学研”是智慧安全云服务专业群战略方向。“产”是安全应急产业，“学”是培养掌握新一代信息技术的应急管理人才，“研”是新一代信息技术在安全应急产业中的应用研究。智慧安全云服务专业群布局面向安全应急产业：一是专业群所在的学院以“服务安全生产、培养应用人才”为发展理念，并且已经建立了安全应急产业领域实习实训基地和省级安全应急产业特色专业群。二是安全应急产业已经将信息化作为安全生产的要素，融入了安全生产管理的各项环节，避免同级别高职院校计算机类专业同质化情况，有目标有针对性地培养复合型人才。从学校的层面上，一级专业群“应急管理专业群”，通过进一步与安全生产和安全应急产业相契合，划分三个二级专业群：安全管理专业群、防灾救援专业群和智慧安全云服务专业群。其中安全管理专业群重点在于安全应急管理，防灾救援专业群重点在于安全应急技术，智慧安全云服务专业群重点在于安全应急信息化[5]。从管理、技术、信息化形成三足鼎立形式支撑安全应急产业办学格局。面向智慧安全云服务专业群构建思路具体体现在以下几个方面。一是“分层对接，两翼互补”的群内专业布局，即群内专业与智慧安全云服务总体技术构架对接。网络传输层对接计算机网络技术专业，数据服务层对接大数据技术专业，应用系统层对应软件技术专业，前端展示层对应虚拟现实技术应用专业。两翼的云计算服务体系对应云计算技术应用专业，信息安全保障体系对应信息安全技术应用专业。二是以安全应急产业的技术需求、应用场景和实践项目为主线，将6个计算机类专业整合起来，在学校围绕“大安全、大应急”的战略布局下，构建以信息化智能化服务安全应急产业的专业群整体格局[6]。三是以传统优势专业为引领，以计算机网络技术带动云计算技术应用专业、信息安全技术应用专业，建立网络与信息安全教研室。以软件技术专业带动大数据技术专业、虚拟现实技术应用，建立软件与数媒技术教研室。结合行业发展需求，形成面向安全应急产业的复合型专业。四是创建产业学院，以“产学研”为基础，设置来自企业的带头人和来自学校的带头人负责专业外延建设，以教研室负责内涵建设。五是专业群内的岗位、课程、竞赛、证书资源实现“资源互享、技能互通、师资互用、设施互联”，形成一个服务安全应急产业信息化提质改造具有行业特色的专业群。

5 结束语

智慧安全云服务专业群是探索一条结合学院办学特色，创新计算机类专业发展方向，促进产业信息化提升的路径，研究创建智慧安全云服务专业群与安全应急产业协同育人发展的长效机制。以产业的动态调整专业群的动态，保障专业群在人才培养、课程建设、技能服务、职业培训的多方面的协同共建。计算机类专业在各高职院校都有开设，课程内容、教学体系、培养模式趋于相同。要想解决同质化问题，对接产业提升效能，只有将专业群与产业对接，不断适应企业和行业的变化，完善和改进计算机类专业的发展模式，跟上社会发展步伐，推动新一代信息技术在产业中的革新和创新，才能使专业可持续性地发展。