公共安全是國家安全的重要組成部分，是經(jīng)濟和社會發(fā)展的基本保證。黨中央、國務(wù)院高度重視突發(fā)公共事件應(yīng)急管理工作，建立了公共安全應(yīng)急技術(shù)保障體系，加強了在公共安全應(yīng)急風(fēng)險評價、監(jiān)測監(jiān)控、預(yù)測預(yù)警、動態(tài)決策、綜合協(xié)調(diào)等能力，提升了國家應(yīng)對突發(fā)公共事件能力。我國政府也重視在突發(fā)公共事件應(yīng)急管理中應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，加快一些成熟的技術(shù)在應(yīng)急管理中得到廣泛應(yīng)用。云計算就是其中一種先進和成熟的技術(shù)之一。

 

    　云計算概念出現(xiàn)在2007 年底，云計算架構(gòu)由龐大的計算機群組成，這些計算機群由分布在不同的計算任務(wù)資源池組成，并且可以允許每個使用者申請并取得相應(yīng)的計算能力，存儲和各種軟件服務(wù)，由于IBM、Google、亞馬遜等機構(gòu)的成功應(yīng)用，已逐步進入信息化的實踐。云計算也是計算機行業(yè)中較先進的信息技術(shù)，“虛擬化”、“網(wǎng)格計算”、“平臺即服務(wù)”等一系列技術(shù)的迅猛發(fā)展，也將加快該技術(shù)在公共安全應(yīng)急管理上的運作步伐。

 

    　本文主要說明云計算在安全生產(chǎn)應(yīng)急預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用，包括技術(shù)架構(gòu)、功能模塊和應(yīng)用流程。

 

    　1.云計算的概念、架構(gòu)和特點

 

    　1.1 云計算的概念

 

    　目前，云計算沒有統(tǒng)一的定義。一般情況下，云計算（Cloud Computing），就是并行式（Parallel Computing）、分布式計算（Distributed Computing）和網(wǎng)格計算（Grid Computing）的進一步擴展，主要通過大量計算機集群的計算處理能力和存儲能力，將用戶待處理的各種計算任務(wù)和存儲服務(wù)，提交到眾多計算機所組成的龐大系統(tǒng)，經(jīng)分析、計算和存儲，最后將實現(xiàn)結(jié)果反饋給用戶。云計算實現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)包括虛擬化技術(shù)、Web服務(wù)、SOA 技術(shù)、并行編程模型等。

 

    　1.2 云計算體系架構(gòu)

 

    　云計算體系結(jié)構(gòu)一般分為三層，分別為：（1）基礎(chǔ)設(shè)施層。也可以說是物理資源層，主要包括計算資源和存儲資源，包括計算機、存儲器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、服務(wù)器等。整個基礎(chǔ)設(shè)施也可以作為一種服務(wù)項向用戶提供，即IaaS（Infrastructure as aService）。IaaS 向用戶提供的不但包括虛擬化的計算資源和存儲，還包括外部用戶訪問使用的網(wǎng)絡(luò)帶寬等。（2）平臺資源層。在基礎(chǔ)設(shè)施之上的是平臺資源層，該層是整個云計算體系的核心層，平臺資源層是將相同類型的資源同構(gòu)或組合成為資源池，包括存儲資源池、計算機資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池、數(shù)據(jù)資源池、軟件資源池等。包含云計算系統(tǒng)中的資源管理、部署、分配、監(jiān)控管理、分布式并發(fā)控制、安全管理等。平臺資源層為應(yīng)用程序開發(fā)者提供了并行開發(fā)環(huán)境，開發(fā)者不關(guān)心應(yīng)用運行時所需要的資源，平臺資源層提供應(yīng)用程序運行、存儲及維護所需要的所有平臺資源。也可以把平臺資源當(dāng)作服務(wù)稱之為Paas（P1atform as a Service）。（3）應(yīng)用服務(wù)層。它是面向用戶提供簡單的軟件應(yīng)用服務(wù)以及用戶交互接口等，把軟件當(dāng)作服務(wù)稱之為Saas（Software as a Service）。

 

   　 1.3 云計算的特點

 

    　云計算具有以下特點：

 

    ?。?）虛擬化。云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)。正在這種虛擬化技術(shù)，單個服務(wù)器可以支持多個虛擬機運行多個操作系統(tǒng)和應(yīng)用，從而大大提高服務(wù)器的利用率。

 

    ?。?）規(guī)?；?。云計算一般都要求具有相當(dāng)大的規(guī)模，例如Google 云計算已經(jīng)擁有100 多萬臺服務(wù)器。IBM、微軟、Amazon、Yahoo 等的云計算平臺均擁有幾十萬臺服務(wù)器。一般而言，一個云計算中心擁有數(shù)百上千臺服務(wù)器，這樣才能達(dá)到規(guī)模計算能力。

 

    ?。?）高可靠性。云計算使用了多副本容錯技術(shù)、計算節(jié)點同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機可靠。

 

    ?。?）高可擴展性。云計算規(guī)?？梢詣討B(tài)調(diào)整和伸縮，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長的需要。

 

    ?。?）按需服務(wù)。云計算是一個龐大的資源池，使用者可以根據(jù)需要來進行購買；如同自來水、電、煤氣。

 

    ?。?）成本低。由于云計算架構(gòu)可以采用大量的節(jié)點來構(gòu)成云，而每個節(jié)點的成本是極其廉價。云計算的集中式管理和通用性使資源無需負(fù)擔(dān)昂貴的數(shù)據(jù)中心管理成本，因此用戶可以充分享受云計算的低成本優(yōu)勢。

 

   　 2.云計算支持安全生產(chǎn)應(yīng)急預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)的可行性

 

    　2.1 云計算的市場應(yīng)用狀況

 

    　由于云計算概念已經(jīng)在業(yè)界內(nèi)廣泛響應(yīng)，并且云計算應(yīng)用已經(jīng)有一種迅速擴大的勢頭。其成功的案例還是非常多，如國外的亞馬遜的Web Services 服務(wù)、Google 的搜索服務(wù)。在國內(nèi)有百度、騰訊等知名企業(yè)都在用云計算擴展服務(wù)。還有一些專業(yè)的超級計算中心，在采用云計算技術(shù)提供計算資源和存儲空間出租、托管等服務(wù)，如成都云計算中心、中國國家超級計算天津中心等。

 

   　 2.2 安全生產(chǎn)應(yīng)急預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)的特點

 

   　 對于安全生產(chǎn)應(yīng)急預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)，有兩個核心組成，第一是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。第二是應(yīng)急預(yù)測預(yù)警模型和推演。預(yù)測過程首要就是信息監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，信息檢測的范圍大致包括氣象數(shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)、疫情數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、環(huán)境、特大事件和重大事件等。這些都需要通過一個統(tǒng)一接口，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)匯總過來。同時，這些數(shù)據(jù)信息要輸入到應(yīng)急預(yù)測預(yù)警模型，根據(jù)大量計算獲得相關(guān)預(yù)警結(jié)論。云計算架構(gòu)的開發(fā)性和超強計算力正好可以支持這一切。

 

    　2.3 國家和政府的支持

 

    　現(xiàn)在很多國家和政府也提出了“云優(yōu)先”發(fā)展戰(zhàn)略，如美國政府就要求政府部門開展整合數(shù)據(jù)中心行動，通過集中購買政府云的服務(wù)產(chǎn)品，從而形成為政府機構(gòu)給全社會提供一站式IT服務(wù)環(huán)境。我國成都云計算中心是國內(nèi)首家商業(yè)運營的規(guī)模化云計算中心，中國國家超級計算天津中心的建設(shè)目標(biāo)也是為企業(yè)和科研院所提供高性能計算服務(wù)。

 

    　3.基于云計算架構(gòu)的安全生產(chǎn)應(yīng)急預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)

 

    　3.1 系統(tǒng)概述預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)是保證應(yīng)急管理盡量不進入啟動階段的重要機制，通過對可能導(dǎo)致事件的風(fēng)險源識別和風(fēng)險初步評估，將獲取信息進行匯總，可以得到描述事件的指標(biāo)與參數(shù)，并且對事件的發(fā)生、發(fā)展與演化有了基本的了解。根據(jù)這些已經(jīng)掌握的信息，進行綜合研判，對是否發(fā)布預(yù)警進行決策。若前面階段反映的信息顯示事件已經(jīng)達(dá)到了需要預(yù)警的程度，就對預(yù)警等級進行核定并將預(yù)警結(jié)果輸出，提醒相關(guān)部門做好突發(fā)事件的應(yīng)急準(zhǔn)備。

 

    　3.2 云計算技術(shù)架構(gòu)

 

    　將基于云計算的安全生產(chǎn)應(yīng)急預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)分為四層，即云基礎(chǔ)設(shè)施層、云計算平臺層、業(yè)務(wù)服務(wù)層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層，這些層級的關(guān)系如圖1 中框內(nèi)所示。

    圖1 系統(tǒng)架構(gòu)示意圖
 

　　1.云基礎(chǔ)設(shè)施層。這層包含了標(biāo)準(zhǔn)云計算平臺中的基礎(chǔ)設(shè)施層內(nèi)容，同時也包含一部分平臺資源層的內(nèi)容。云計算基礎(chǔ)設(shè)施層主要由硬件基礎(chǔ)設(shè)施和軟件基礎(chǔ)設(shè)施組成，硬件基礎(chǔ)是由硬件組成，包括服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通訊設(shè)備、計算設(shè)備等組成。軟件基礎(chǔ)設(shè)施主要由操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、文件服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、負(fù)載管理等中間件組成。

 

    2.云計算平臺層。云計算平臺層主要包括并行編程設(shè)計和開發(fā)環(huán)境、結(jié)構(gòu)化海量數(shù)據(jù)的分布式存儲管理系統(tǒng)、海量數(shù)據(jù)分布式文件系統(tǒng)以及實現(xiàn)云計算的其他系統(tǒng)管理工具。平臺層提供應(yīng)用程序運行及維護所需要的一切平臺資源。通過各類平臺管理技術(shù)能夠使大量的服務(wù)器協(xié)同工作，方便進行各類業(yè)務(wù)部署和開通，快速發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)系統(tǒng)故障，通過智能化、自動化的手段實現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運營。

 

    　3.業(yè)務(wù)服務(wù)層。業(yè)務(wù)服務(wù)層包括數(shù)據(jù)訪問服務(wù)層和數(shù)據(jù)存儲服務(wù)層。與傳統(tǒng)管理信息系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)不同，基于云計算架構(gòu)下的業(yè)務(wù)服務(wù)層向用戶提供軟件的應(yīng)用服務(wù)以及用戶服務(wù)接口等，通過把軟件當(dāng)作服務(wù)來提供云服務(wù)平臺的系統(tǒng)資源及計算能力，它負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)與云計算平臺之間的交互。數(shù)據(jù)訪問服務(wù)層由基于數(shù)據(jù)訪問模塊的數(shù)據(jù)訪問對象組成；數(shù)據(jù)存儲服務(wù)層除了核心的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外，還包括資源目錄服務(wù)、文件系統(tǒng)等，該層提供數(shù)據(jù)存儲和管理、為以上各層提供數(shù)據(jù)及資源服務(wù)。這些服務(wù)層采用封裝成標(biāo)準(zhǔn)的Web Services服務(wù)，基于SOA 架構(gòu)進行規(guī)劃，并納入到SOA 體系進行管理、配置和使用，包括服務(wù)注冊、服務(wù)訪問和服務(wù)查找等服務(wù)接口。外部系統(tǒng)通過調(diào)用安全生產(chǎn)應(yīng)急預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集Web Services 接口來上報應(yīng)急信息。同時訪問安全生產(chǎn)應(yīng)急預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)的分析結(jié)果Web Services 接口來獲取預(yù)測預(yù)警結(jié)果展示。

 

   　 4.業(yè)務(wù)應(yīng)用層。業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要由各種業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)組成，安全生產(chǎn)應(yīng)急預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)包括實現(xiàn)信息匯總、綜合預(yù)測分析、發(fā)布預(yù)測預(yù)警結(jié)果、預(yù)警分級指標(biāo)管理、模型管理等等。這些系統(tǒng)是建立在下面的服務(wù)平臺之上的。由于服務(wù)平臺內(nèi)這些服務(wù)在開發(fā)過程中得到良好封裝和耦合，使業(yè)務(wù)應(yīng)用層的構(gòu)造更加靈活。

 

    　安全生產(chǎn)應(yīng)急預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)和云計算平臺之間通過業(yè)務(wù)服務(wù)層緊密的聯(lián)系在一起。業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了粗粒度的業(yè)務(wù)功能，它們能夠映射成業(yè)務(wù)流程中的任務(wù)；服務(wù)描述則為業(yè)務(wù)服務(wù)層提供了定義明確合理的接口，從而使業(yè)務(wù)流程不必了解業(yè)務(wù)應(yīng)用和技術(shù)平臺的細(xì)節(jié)就可方便調(diào)用；業(yè)務(wù)服務(wù)層中的服務(wù)注冊確保業(yè)務(wù)流程層可以在必要的時候動態(tài)的定位和訪問所需服務(wù)。

 

　　33.3 功能設(shè)計

 

    　應(yīng)急預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)功能包括信息上報及預(yù)測分析、預(yù)警信息的分級指標(biāo)管理、模型管理等。如圖2 所示。

 

    　圖2 安全生產(chǎn)應(yīng)急預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)功能模塊圖

 

    　3.3.1 信息上報匯總

　　

    　有關(guān)部門、各功能區(qū)/ 管委會進行事件信息、部門預(yù)測預(yù)警結(jié)果、現(xiàn)場監(jiān)測監(jiān)控信息的上報。

 

   　 3.3.2 綜合預(yù)測分析

 

    　在專業(yè)預(yù)測預(yù)警的基礎(chǔ)上，根據(jù)預(yù)測預(yù)警模型，結(jié)合事件發(fā)展態(tài)勢、地理及人文環(huán)境，對次生、衍生事件發(fā)生的可能性及事件一旦發(fā)生，其影響范圍（范圍內(nèi)危險源、目標(biāo)、人口、經(jīng)濟等）、影響后果、發(fā)展態(tài)勢進行預(yù)測，形成綜合預(yù)測預(yù)警報告。在預(yù)警信息管理階段，可以參考綜合預(yù)測分析結(jié)果，開展對事件預(yù)警的分級和發(fā)布等工作。

 

    3.3.3 發(fā)布預(yù)測預(yù)警結(jié)果

 

    將預(yù)測結(jié)果（包括事件影響范圍、影響結(jié)果、發(fā)展趨勢等）以圖文并茂的方式展現(xiàn)在地理信息系統(tǒng)中。

 

    3.3.4 預(yù)警分級指標(biāo)管理

 

    結(jié)構(gòu)化管理預(yù)警分級指標(biāo)，提供增、刪、改管理功能。

 

    3.3.5 模型管理

 

    提供對預(yù)測預(yù)警模型的新增、維護、版本管理。

 

    3.4 系統(tǒng)應(yīng)用流程

 

    系統(tǒng)應(yīng)用流程主要包括數(shù)據(jù)采集和匯總過程、預(yù)測過程、預(yù)警過程、處理評估過程等。其實現(xiàn)如圖3 所示。

 

   　 圖3 安全生產(chǎn)應(yīng)急預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)測預(yù)警流程圖

 

    　主要是有四個流程階段，第一個階段是預(yù)測，第二階段是進行預(yù)警，第三個階段是處置響應(yīng)，第四個階段是評估總結(jié)。

 

    　第一階段：預(yù)測階段

 

    　預(yù)測過程首要就是信息監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，信息檢測的范圍大致包括氣象數(shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)、疫情數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、環(huán)境、特大重大事件等。信息監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集應(yīng)由專業(yè)機構(gòu)的專用系統(tǒng)來實現(xiàn)，日常的大量專業(yè)數(shù)據(jù)傳送應(yīng)急指揮中心，技術(shù)上通過云計算平臺的業(yè)務(wù)服務(wù)層來實現(xiàn)。

 

    　應(yīng)急指揮中心所監(jiān)控和收集的信息應(yīng)是經(jīng)過專業(yè)機構(gòu)加工后的有效數(shù)據(jù)，在收到系統(tǒng)采集的上報數(shù)據(jù)后，信息將分配到特殊崗位進行處置，由相關(guān)人員對該上報內(nèi)容進行核實、確認(rèn)。應(yīng)急指揮中心風(fēng)險隱患監(jiān)測接入系統(tǒng)應(yīng)具備對多種上報數(shù)據(jù)分析研判的功能。對各類數(shù)據(jù)進行分析和判斷，一旦發(fā)現(xiàn)了異常情況，通過云計算的結(jié)果展現(xiàn)平臺，系統(tǒng)可以通過服務(wù)模式把異常分析和判斷的結(jié)論發(fā)布出去。

 

    　第二階段：預(yù)警階段

 

    　安全生產(chǎn)專業(yè)部門、各功能區(qū)/ 管委會和相關(guān)部門依據(jù)各自職責(zé)分工，在確認(rèn)可能引發(fā)某類重大安全生產(chǎn)事故事件的預(yù)警信息后，應(yīng)根據(jù)各自制定的分預(yù)案或?qū)ｍ楊A(yù)案及時部署，迅速通知預(yù)案各相關(guān)單位和部門采取行動，防止事件的發(fā)生或事態(tài)的進一步擴大，并按照突發(fā)生產(chǎn)事故可能發(fā)生、發(fā)展的等級、趨勢和危害程度，及時上報安監(jiān)局應(yīng)急指揮中心和應(yīng)急管理辦公室，并提出相應(yīng)的預(yù)警建議。

　

    　第三階段：處置響應(yīng)

 

    　預(yù)警信息發(fā)布后，市應(yīng)急委員、應(yīng)急辦、應(yīng)急中心、各突發(fā)公共事件專項指揮部、各功能區(qū)/ 管委會和相關(guān)部門應(yīng)按照預(yù)警立即做出響應(yīng)，進入相應(yīng)的應(yīng)急工作狀態(tài)，適時啟動相應(yīng)的突發(fā)公共事件應(yīng)急處置預(yù)案，履行各自所應(yīng)承擔(dān)的職責(zé)。預(yù)警信息發(fā)布單位要密切關(guān)注事件進展情況，依據(jù)事態(tài)變化情況和專家咨詢組提出的預(yù)警建議，適時調(diào)整預(yù)警級別，并將調(diào)整結(jié)果及時通報各相關(guān)部門。

 

    　第四階段：評估總結(jié)

　

    　在事件處理完畢后，決策領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)專家進行處理評估，總結(jié)得失，對相關(guān)流程進行優(yōu)化/ 改善并將其充實/ 完善到相關(guān)的預(yù)/ 報警、預(yù)案和知識庫、決策支持、聯(lián)動協(xié)調(diào)、現(xiàn)場指揮等業(yè)務(wù)機制中，以進一步提高未來對于此類突發(fā)安全生產(chǎn)事件處理的方式、方法和流程的效力。

 

    　4.結(jié)論