面向应急处置流程的高校安防指挥中心设计

冯健飞 宁玉文 许浩 高东怀

摘   要：随着高校安全因素增多，平安校园建设面临更加严峻的挑战。为实现高校安防工作综合管理，本文通过整合现有安防系统和数据，引入物联网、大数据、可视化等新技术，依据应急处置基本流程，设计了高校综合安防指挥中心建设方案，实现了高校安防工作在预案准备、实时监控、危机预警、协同处置、总结反馈各环节的全要素管理，提高了危机预警处置的科学性和效率。

关键词：平安校园;安防指挥中心;可视化

中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2019）15-0085-04

一、引言

近年来，社会不安全因素迅速向校园渗透，高校面临着巨大的安全稳定压力。为营造良好育人环境，各高校在智慧校园建设阶段相继开展了校园安防系统建设任务，基本实现了“全域覆盖、全网共享、全时可用、全程可控”的预定目标，技防系统的建设、管理和应用水平明显提高。其中，安防指挥中心作为安防系统的指挥调度控制中枢，成为校园安防系统建设的核心环节。教育部在平安校园建设的文件中提出，学校对校园安防工作要进行全方位管理，因此，高校需要结合平安校园的建设目标，面向安防应急处置流程，通过整合学校安防技术手段和安防力量，建立一个涵盖高校安防管理工作全要素和全周期的综合平台，有效支撑高校安全态势分析展示以及应急指挥处置等工作，全面提升安防管理工作效率。

二、高校安防工作的新需求

教育部部长陈宝生在2019年两会上指出，“校园安全管理工作具有点多、线长、面广的特点”，一直是教育系统安全工作的难点[1]。高等院校又具有人员基数大、校园面积大、学生思想活跃、管理相对松散等特点，不安全因素逐年增多，给校园安防工作带来了更加严峻的挑战，许多高校在应急处置方面出现了预警不及时、处置响应慢、流程不规范等问题，这给高校安防工作提出了更高要求：

一是需要加强综合统筹。目前高校安防能力提升仍然集中在单一领域，比如在传统视频监控和无线传感器网络中融入实体识别等新技术[2-6]、在传统业务系统中增加异常行为分析等新功能[7-9]。为应对日益复杂的安防形式，需要统筹全校所有安全因素和安防力量，建立“大安防”综合管理系统。

二是需要加快响应速度。应急响应速度往往直接决定了危机事件给学校和广大师生造成损失的大小，为最大限度减少突发事件危害，应充分利用各种技术手段，进一步在危机预警、事件报警、远程指挥、联动处置等多方面加快反应速度，以更短的处置时间将危害降到最低。

三是需要决策科学精准。在校园安防态势分析判断和应急事件处置流程设计上，均应当体现科学合理和精准高效，应在事前针对不同种类危机事件设置专门的、可量化评估的分析指标，在事后能依据处置结果总结形成科学规律，进一步促进事前准备工作的完善，从而不断迭代提高整体工作的科学性。

三、高校安防指挥中心的框架模型设计

综合安防指挥中心在应急处置中发挥着提前监控预警、加强联动处置等核心作用，这对安防指挥中心的功能定位起着决定性作用。

1.高校应急处置流程

为了规范突发事件处置流程，本文参考《国家突发公共事件总体应急预案》提出的突发事件预测与预警、应急处置、恢复与重建的处置步骤[10]，以预防为主、统筹协调、科学迅捷处置、及时善后为重点[11]，结合高校实际，将应急处置流程细化为预案准备、实时监测、预警判断、协同处置、分析总结五個步骤（如图1所示）：一是应当针对较为常见的突发事件制定应急预案以及状态条件，状态条件用来作为应急事件是否发生的判断条件;二是应对反映学校安全态势的各项指标数据进行全面监测，包括视频监控、无线传感器、网络安全设备、应用系统等，从而全面掌握学校的安防状况;三是当监测到当前状态与某一突发事件的预设状态相近时应发出预警，当完全符合预设状态时即启动预案流程进入处置阶段;四是处置阶段应当在指挥中心进行远程音视频指挥，快速调动各方力量;五是在事件处置完毕后应当总结形成经验规律，对应急预案和状态条件进行反馈优化。

2.高校安防指挥中心的设计思路

结合安防应急处置流程，高校安防指挥中心建设以全面监控、及时预警、高效处置、智能评估为总目标，通过统筹高校安防要素和力量，整合学校各项安防指标数据，运用物联网、大数据、可视化等技术，建立起一套具有预案及状态管理、安防实时监控、危机事件预警、应急联动处置、智能评估反馈等功能的综合安防管理支撑系统，实现安防工作的闭环管理，有效支撑校园安防态势综合研判和应急事件协同处置，帮助管理人员形成科学精准的经验规律，全面提升安防管理工作效率。

因此，高校安防指挥中心设计首先要能全面反映学校整体安全状态;其次要保持软硬件平台的开放性，硬件平台应兼容性良好并留有资源冗余，软件平台要能提供标准接口支持数据共享;同时应当通过可视化手段和图形化界面降低操作难度，通过提高监控智能化程度和处置自动化程度加快响应速度。作为学校的重要基础应用平台，安防指挥中心各类系统也应当满足数据加密存储传输、权限分级管理、操作日志审计等软件系统的基本安全要求。

3.总体架构和系统组成

如图2所示，综合安防指挥中心总体架构主要分为三层：底层是数据采集层，主要包括产生各类安防数据的软硬件系统;中间是应用系统层，其中监控和指挥系统负责校园环境视频监控和应急处置远程指挥，应急管理系统涵盖安防指挥中心的核心功能，包括危机监测、预案管理、预警报警、联动处置和分析总结等功能;最上层为人机交互接口，包括视频监控、远程会议、校园GIS和数据可视化等，主要完成对校园安防状态实时展示和操作交互。

四、高校安防指挥中心的技术实现方案

1.安防指挥中心基础支撑资源的联网方式

安防指挥中心可依托高校现有视频监控中心进行基础环境建设，按需调整监控大屏数量和组合方式，原有的视频监控服务器及存储设备可仍依托安防指挥中心进行管理。出于安全隔离和保障流量带宽的考虑，视频监控应当单独组网建设，摄像机通过接入节点上联至区域汇聚节点，再通过汇聚节点接入指挥中心。物联网传感器和音视频报警终端可就近接入校园网，采用逻辑隔离方式上联至学校数据中心。按照数据中心集约建设原则，安防指挥系统的各类应用服务器应当设置在数据中心。远程视频会议控制节点应设在安防指挥中心，负责应急处置中的组会工作。各类硬件资源均应当留有冗余，并支持扩展。网络结构如图3所示。

2.安防指挥中心应用系统的基本功能

监控和指挥系统是远程交互的重要平台。监控系统即传统的校园安防高清视频监控系统，对校园中安装的各类摄像设备的视频数据进行实时采集、历史存储和回放调阅等，也可融入实体发现功能。指挥系统即学校网络视频会议系统，主要用来在应急处置中进行远程音视频通信，这一点对多校区高校尤为重要。

应急管理系统是安防指挥中心的核心部分，包括五大模块：

一是危机监测模块，主要用来对反映校园安防状况的各类指标数据进行收集汇总和格式化。该模块包含三大接口组件：数字信号输入接口支持对各类物联网传感器终端的监测数据进行收集汇总，包括重要场所的水、电、气、温、烟、红外等监控信息;标准日志接口为SYSLOG接口，支持对各类网络信息安全设备以及实现了SYSLOG接口的应用系统产生的告警信息进行收集汇总，包括防火墙、入侵监测、WAF、数据库等设备告警信息;消息平台接口为数字校园各业务系统的告警消息提供标准传输接口，例如来自教务系统的教学质量告警、来自一卡通系统的学生异常消费告警等，对于已经建设了数字校园公共消息平台的学校，可由消息平台对告警消息进行统一收集处理后传输至危机检测模块。三大接口组件需对采集的各类信息进行结构化以方便后续处理。结构化后的信息包含“数据来源、发生时间、发生地点、数据名、数据值、严重级别”六个维度，其中数据来源指示产生该条数据的设备编号或系统名称;发生时间应以校内共用的统一时间服务器为准，以便进行后续关联分析;发生地点主要是针对各类传感器而言，通过传感器编号和预置的位置信息库确定传感器地点;数据名指该条数据所表达的实际含义，例如高温报警、电量过载等;数据值根据来源不同可以为一维或多维数值，对于业务系统告警也可以是半结构化文本;严重级别是当前数值偏离正常范围的严重程度，至少应当设置“正常数值、一般告警、严重、紧急”四个等级。危机监测模块结构如图4所示，结构化后的数据将作为预警模块的输入，该模块同时应当具有存储和回放的功能，能记录任一监控指标的历史状态。

二是预案管理模块，主要对各类应急预案进行统一管理。应急预案可依托学校流程平台进行流程化设计，在满足触发条件时自动启动响应流程。预案流程设计要提高系统联动和自动处置能力，至少应包括两方面自动化处置内容：一是自动切断爆发危机的故障点，例如在学校重要网站页面被篡改时暂时关闭相关的Web服务、楼宇火灾报警时切断电力供应等;二是按照预案设计自动通知相关负责人并进行报警，通知方式可依托学校现有平台采取短信、语音电话等方式，报警方式包括声、光报警等。预案支持流程图方式查看，在人工介入处置阶段协助应急管理人员快速梳理处置步骤。在应急处置结束后，应根据实际情况进行预案流程的调整优化。

三是预警及报警模块，主要功能是根据预置的条件规则库对危机监测模块产生的各项数值进行分析判断。条件规则库是由规则集构成的，每个规则集包含“名称、规则、预案”三部分内容。名称是该规则集表示的危机事件，如“交通事故”;规则是若干条件规则的逻辑组合，每条规则的结构在危机监测模块格式化数据结构基础上增加了数据值的条件约束，比如温度值的正常范围，多条规则互为与、或关系，满足逻辑判断条件时即表示该危机事件已发生;预案是该事件对应的应急预案流程。预警模块保存着所有危机监测模块发送过来的最后数据，每当有新数据到达时，预警模块就会匹配规则集，当某一时刻的状态命中某一规则集中的部分规则时即发出预警信号，一旦命中全部规则立即自动启动对应的预案流程。有些应急事件由于暂未确定合理有效的规则集而需要人工进行判断并启动预案，因此需设置人工报警功能。报警功能是指在校园中提供多种人工报警入口，例如设置报警电话、在重要场所安装一键报警终端等，报警入口同时兼具危机求助功能，管理人员在收到报警后可手动启动应急预案。预案启动机制如图5所示。

四是部门联动模块，该模块对全校各单位的应急处置联络人信息进行统一管理维护，并在应急处置中提供远程通信支持。绝大部分应急处置都需要多部门联动，因此各部门均应当确定相关联络人。部门联动模块对联络人信息进行统一管理，同时支持一键拨打电话、一键远程视频等功能，从而确保在应急处置中快速协调各方，形成合力。

五是大数据分析模块，该模块对应急事件的发生规律进行分析总结。大数据分析模块与危机监测模块及预警模块协同工作。危机监测模块将格式化后的数据发送给预警模块及大数据分析模块，大数据分析模块学习各数据的变化规律，总结出正常波动范围。在预警模块匹配到危机事件发生并启动某一预案流程或人工启动某一预案流程时，会同时触发危机监测模块“快照”功能，将当前所有数据汇总形成“事件快照”发送给大数据分析模块。大数据分析模块根据各项数据的正常波动范围从快照中提取出与正常状态存在明显偏离的数据。这些数据进一步经过人工整理分析，剔除不合理特征、增加遗漏特征，最终形成有价值的数据集作为预警模块规则库和预案流程优化调整的依据。大数据分析模块与各模块的联动关系如图6所示。

3.人机交互接口

可视化系统是安防指挥中心的人机交互接口，主要作用是实现校园安全态势直观展示，提高系统管理及使用的便捷性，包括两部分：

一是校园地理信息可视化，即校园GIS。首先可在GIS中标记各类无线传感器、视频摄像机的地理位置，省去管理員记忆终端分布情况的工作，在管理员巡检终端设备状态或终端设备发出告警时，均可通过GIS直接锁定位置。其次在应急处置中，特别是在多分队协同处置的情况下，GIS可以有效协助分队调度工作，提高处置效率。另外GIS还可结合视频监控系统的实体跟踪技术进行轨迹标记，例如记录车辆行驶路线、安保人员巡更路线等。最后，GIS还能显示各类热力图，比如依托智能楼宇管控系统显示水电使用情况热力图等。GIS系统应当具备放大、缩小、定位、测距等基本功能，同时具有良好的开放性，允许第三方系统通过标准接口在GIS上标注位置信息。

二是数据可视化，支持对危机监测模块中各项监控数据进行高度定制化展示。数据可视化将数据用图形方式呈现出来，能更清晰有效地传达其含义和走势，揭示数据变化规律，更易于被人理解，大数据可视化能直观反映出数据之间的关联、互动关系，有助于进行跨系统跨领域的综合分析[12-13]。安防指挥中心监控大屏上主要展示的内容即为各类监控数据的可视化图形，因此安防指挥系统应当具备灵活强大的数据可视化能力。系统需内置丰富的数据图形模板，支持自定义图形颜色等显示效果，可设置周期性显示任务，可自定义监控页面布局，支持以图片形式保存显示内容并支持报表生成等管理统计功能。

五、结束语

随着智慧校园的建设，校园综合安防指挥中心将会发挥越来越重要的作用。本文提出的面向应急处置流程的安防指挥中心设计，主要用于实现高校安防态势实时监控、事前预警、事中处置、事后分析的全流程管理，但是在危机监测模块的数据准入条件和标准格式、预警模块的规则集设置、大数据分析模块所采用的算法等方面仍需进一步研究。

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（编辑：王晓明）