城市综合管理和应急联动系统软件构架的设计与实现

刘 行 国

(上海三高计算机中心股份有限公司 上海 200092)

0 引 言

现代信息技术为城市综合管理、应急资源共享和应急事件联动处置等提供了有效的技术支撑[1]。随着经济持续发展、城镇常住人口不断增多，社会管理问题呈现诸多新的特点，对管理内容和管理方法也相应提出了更高要求。2007年上海市闵行区(以下简称“闵行区”)为进一步加强创新社会管理、突破管理力量不足和城市应急处置效能低等管理瓶颈，经闵行区区委区政府调研，提出了构建闵行区城市综合管理和应急联动机制和系统平台的设想，确定了闵行区城市综合管理和应急联动一期项目(简称“一期项目”)的建设目标。一期项目始建于2009年8月，并于2010年4月底上线运行[2]。闵行区一期项目是上海市首家区级实现的城市综合管理和应急联动中心的信息支撑系统，实现了一种“条块结合、以块为主”的大联动运行模式，支撑了区、街镇和居村委大联动工作站的三级组织架构实施大联动机制的实施能力。经过三年多的实际运行，社会效益显著[3-4]。

随着社会综合管理、治理和大联动机制的深化，需要在一期项目的基础上，进一步完善和拓展应用功能，提出强化源头治理、动态管理和应急处置相结合，构架一个适合社会综合管理、治理和应急联动处置的综合业务管理系统。通过该系统进一步整合资源、形成合力、资源共享、业务协同，科学对接上海市“12345”热线电话，持续提升社会管理、社会治理的和应急处置的创新能力[5]。系统的二期项目始于2013年11月，2014 年12月正式切换上线运行(以下简称“二期项目”)。

本文重点描述二期项目的系统软件构架设计与实现，包括系统需求、软件层次组织结构、软件功能划分及职责、构架模式、若干关键实现技术和部份应用示例。

1 系统需求

根据上海市委、市政府关于深化拓展城市网格化管理、积极探索和推进综合性城市管理的指导意见，二期项目着重进一步强化源头治理、动态管理与应急处置相结合。通过实现“一个平台、二级指挥、三级管理”的运行模式，进步强化街镇、居村委的社会管理和应急处置能力，实现资源进一步整合共享、业务协同处理和科学对接市长热线12345的应用功能。

二期项目的主要系统需求概述如下：

1) 业务流转平台改造。包括业务流转、事件接入、联合执法、社会公开网上受理、前置平台功能、代表(委员)联系服务群众功能、街镇社情民意流转功能和各业务流转平台集成接口等的改造与整合。

2) 街面联勤巡管信息系统建设。作为对街镇巡管层面的延伸，基于业务协同、集中监管、综合服务的要求，通过统一的系统工作平台，实现对社会治安、城市管理和公共服务的综合管理。

3) 街面信息采集管理系统建设。实现街面网点业态信息、门面证照信息、店招店牌信息、安全隐患信息、门面房屋信息和房屋人员信息采集管理。建立全面、实时、多部门共享与联动的街面网点信息库，为街面网点管理提供全面的信息服务、预警提示服务和信息查询分析服务等。

4) 社区巡管信息采集系统升级。按照各类业务需求，升级现有系统，包括改善业务流程和处置功能、扩展和完善案件类别管理、业务展示分析，提升用户应用体验、完成违法类别调整、增强流程控制、提升事件处置效率。使系统符合当前的业务发展要求，使各种业务数据更为准确、及时，提高社区事件的管理水平和技术支撑。

5) 应急值守管理系统建设。按照应急业务发展要求，进一步整合各应急子系统(含应急预案、应急资源管理等)，新建应急值守管理子系统、应急单元管理子系统等，改造应急GIS，并对各应急子系统进行优化集成，打通各应急子系统的相互调用、相互关联和互联互通，构建闵行区城市应急值守管理系统。

6) 应急单元管理系统建设。应急单元建设管理工作将在小区范围内建立隐患和危险源排查机制，完善应急预警、救援资源管理、应急区域信息发布等工作，增强居民自救互救能力和信息发布能力，进一步提升居民应对突发公共事件的能力和水平。为达到以上工作要求，拟进行区域信息采集、信息标注、疏散出入口查看、疏散人员信息查看、疏散人员逃生通知、灾害风险逃生地图编制和应急疏散逃生地图推演等功能。信息采集和制图规范“参照闵行社区基层应急管理单元建设标准规范”。

7) 研判分析系统升级。在“闵行区社会管理大数据中心”概念的基础上，以数据仓库为数据源头，建立全区面向各业务的专题多维数据分析模型和综合多维数据分析模型，整理和抽象评价指标库。通过研判分析结果的呈现，提升大联动各类业务(行业业务)的子门户展现功能，集成各子门户，进一步优化大联动门户，丰富其功能展示。完成各类业务的总体、专题、指标、关联、质量等研判分析任务，实现准确把握社会管理动态、展现业务现状、发现业务潜在规律，实时预警预测、定量评价管理等功能。

8) “大联动”信息化考核系统建设。基于大联动系统数据和大联动相关工作开展情况，对考核对象进行综合指标评价考核，并以实时动态方式分布，方便领导和相关管理部门调阅。

9) 政务信息公开系统建设。建设面向党代表、人大代表、政协委员、社会公众等四个公开门户。

10) 基础用户管理升级。升级原统一用户系统进行升级，能够支持多行业的业务组织架构的管理。

11) 数据交换系统升级。支持二期项目新建和新接入应用系统的数据交换需求，定制开发数据与业务的交换接口。

12) 大联动GIS系统升级。在一期GIS功能的基础上，升级改造GIS系统，实现数据和服务的共享，主要包括：地址规范化、对案事件接报定位的优化、对应急处置空间调度和态势显示优化、GIS决策辅助分析、GIS整合与共享和数据更新维护等。

13) 数据仓库(数据中心)建设。建立数据仓库，对大联动平台各相关子系统数据和外来数据进行抽取存放、数据标准化管理和数据共享，实现闵行区社会(民生诉求)、城市和应急管理大数据中心，支撑大联动研判分析、统计查询和结合GIS系统等各类应用。通过建立数据模型和数据集成，使服务与监控中心达到业务流程规范、数据综合、信息增值、过程监控和信息服务功能。

2 系统的软件构架设计

系统的软件构架设计通常由构架模式(计算平台)、参考模型(业务与数据流的划分)和参考构架(部署参考模型对应软件模块的构架模式，即运行环境)三部分设计要素组成[6]。

2.1 软件结构设计

为满足上述系统需求，二期项目的业务管理及平台的层次结构如图1所示，对应的业务流程如图2所示。

图1 二期项目的业务管理及平台的层次结构示意图

图2 闵行区二期项目的业务流程示意图

在全区一个大联动业务流转平台基础上，深化和完善闵行区城市网格化管理流程，整合“大联动”一期的业务流转、社区巡管采集等各相关子系统，建成一个满足综合业务功能的统一的大联动综合业务平台。该平台能够对接市12345热线和12319热线、网格化市级平台，以及闵行区安全生产监管和闵行区食品药品监管等系统的平台业务。此外：

1) 开通互联网的大联动公开互动门户，面向全区党代表、人大代表、政协委员和社会公众进行政务信息公开。

2) 增加街镇联勤、联合执法，街面信息采集等业务子系统。

3) 构建大联动数据仓库，使其在数据管理、信息共享、辅助决策和互联网门户应用中起到数据管理的核心作用。

按照“一个平台、二级指挥、三级管理”的总体架构、《上海市城市网格化管理标准(2010版)》和《城市网格化管理信息系统技术规范(DJ/TJ08-2115-2012版)》等相关标准和规范，建设大联动综合业务管理系统平台，实现信息采集、受理监督、指挥处置、综合展示、综合评价、数据交换、应用维护、基础数据管理等功能，同时改造完善信息各相关业务采集子系统。

二期项目综合平台总体软件及应用功能结构如图3所示。

图3 二期项目总体软件及应用功能结构视图

设计二期项目的总体软件及应用功能结构由相关标准规范，安全保障体系，以及计算机信息化支撑技术和应用子系统等五层结构组成。其中，信息化支撑技术及应用子系统等分别由基础设施层，数据资源层，应用支撑层，业务应用层和渠道层组成。

2.2 软件功能设计

限于篇幅，本文仅对图3“基本功能”中的7个应用子系统的功能职责进行设计概述。

2.2.1 无线数据采集子系统

在智能手机类终端部署一套案件上报处理系统，通过该系统和无线通信，能够上报案件及接单的操作。移动处置的案件状态与PC机上处理的案件状态保持同步、处理结果一致。监督员遇到现场可处置问题，在处理结束后上报中心进行备案、同时上传处理前后的照片。

2.2.2 数据分发子系统

数据分发子系统实现数据无线采集子系统和受理监督子系统的数据交换。包含：① 信息接收，接受市级平台发送的信息，负责将无线数据采集子系统所采集的各种现场数据和后台工作数据与受理监督子系统进行实时的数据协同和交换。接收问题上报、核实核查结果回复、专项调查上报和工作管理等信息，并分发至对应的受理监督子系统。② 信息分发，负责将受理监督子系统的各类工作任务和无线数据采集子系统进行实时的数据协同和交换。接收受理监督子系统的核实核查任务等信息，并分发至对应的数据无线数据采集子系统。③ 通知服务，利用移动提供的企业短信服务接口, 将中心的指令信息以短信形式发布到指定的信息采集终端，从而保证指令信息能够得到快速实时响应。

2.2.3 受理监督子系统

针对各种来源的案件进行统一受理(预立案)操作，通常由中心信息指挥员操作。该环节对案件有“受理、核实、退回(或作废)”等操作方式。其中：① 受理是对上报的案件进行预立案操作，检查案件基本要素是否齐全完备。② 加强相似案件查询功能，GIS相关信息定位辅助确认案件历史信息。③ 下发核实。如果案件内容描述不清、反映问题有歧义或模糊、多媒体信息缺失或不全不构成受理立案条件，则将该案件下发任务给监督员或上报单位进一步核实，核实无误后方进行受理操作。④ 上报核实。当监督员或核实部门收到核实任务后，重新到现场进行核实，将核实情况回复给平台。⑤ 立案。主要是由值班长或指派信息员对受理的案件进行立案前再审核，判断案件是否可以立案处置。该环节对每个案件，可能的操作有：核实、立案、退回、作废。⑥ 下发核实。与受理环节的下发核实一样，但权限由值班长下发核实案件，监督员上报后的案件将在立案操作列表呈现。⑦ 核查。在案件经过处置部门处理、进入核查环节对处理的情况进行核查。⑧ 回访。主要是针对热线等有具体反映人及其联系电话的被动来源的案件进行的操作。⑨ 结案。已上报核查的案件由值班长进行结案操作。

2.2.4 指挥处置子系统

指挥处置子系统包括派遣批转、处置反馈和信息查询等应用功能，包含在“派遣督办”模块中。“派遣督办”模块提供案件派遣、审批延期和退单申请、批转处置结果至受理监督子系统的应用功能，案件立案后进入派遣环节，由联勤网格化中心根据案件属性、大小类等信息，将案件派遣到具体的处置部门进行处理，案件派遣环节的操作可由联勤网格化中心信息员进行。所有已立案、还未派遣的案件，都进入待派遣案件列表，该列表的案件可有派遣和退回两种操作方式，限于篇幅不进一步赘述。

2.2.5 应用维护子系统

应用维护子系统是任何应用系统运行管理的核心支撑子系统，通常具有对系统资源配置、资源管理、应用人员角色、用户权限、业务功能和个人桌面设置等相关信息的配置和查询、修改及维护功能，从功能类别可系统管理和个人资源配置两大应用维护部分。其中：① 系统管理，包括平台信息维护，主要维护一级区平台和各街镇中心二级平台。二级平台可接收一级平台的派单，同时具有自己独立案件上报处置流程。平台信息是本系统最主要、最基础的信息，只有先定义好平台信息，才能进行后续基础数据的维护，一般不建议经常修改平台信息，但可以新增平台或修改已有平台名称。② 工作时间配置。配置和管理系统的工作日程表，配置由公休日，休息计划，工作日起止时间等组成。③ 系统参数配置。对系统运行必备的一些参数进行维护和配置，主要有六方面的参数需要配置，系统将通过子菜单或选项卡的方式进行区分。④ 案件时限配置。配置到场时限、处理完成时限、案件整体时限等，是对平台管理的案件大小类和子类逐一设定时限要求，根据城市综合管理标准严格配置时限。在中心派遣案件时，系统会根据当前案件的大小类和子类自动用相应配置的默认值作为当前案件派遣的到场时间和处理时间要求，当然案件在派遣时派遣人员可根据实际情况和需要酌情修改这两个时限要求。⑤ 权限组维护。用户权限细分到菜单级操作界面，不同菜单界面可灵活分配使用权限，考虑到菜单众多、本系统引入角色概念，根据用户职能和部门定义若干个角色，每种角色对应一定的菜单界面权限，把用户与角色关联，方便快捷地赋予用户权限。⑥ 部门信息维护。维护本系统所有涉及的部门和单位的信息，包括部门类型和信息的定义及维护，如联动中心、处置部门、市级平台、移动处置等。⑦ 用户信息维护。对本系统所有涉及的人员信息进行维护。在部门信息基础上进行人员信息的定义和维护，主要包括唯一用户账号、姓名、职位、所属部门、密码(密文存储)、拥有的权限组集合、能操作数据权限(包括案件来源配置和案件属性配置)、初始登录账号和密码分配规则等。⑧ 分管部门维护。主要用于配置系统中具有分管权限的用户，分别分管哪些部门的一个功能。⑨ 网格员信息维护。各平台所属的网格员可在网格员信息维护模块下进行维护。主要包括：网格员唯一编号、姓名、城管通PDA(手机)号码、登录密码、工作网格、网格员类型等。网格员信息一旦发生变更后，要能及时更新到相应网格员终端手机上。⑩ 应急值守、应急预案和应急事件事后管理。其中：应急值守包括即视即呼值守、智能语音查岗、每天系统自动拨号随机抽查、应急资源各类资源可视化调度；应急预案包括规范完善、快速调用、数字化传统纸质预案向电子预案的转变、智能化根据预设的应急体系自动调用相关预案及预案相关的资源、可视化利用GIS丰富的展示功能实现预案可视化展示；应急事件事后管理包括事件归档、分析总结。

另外还包括智能辅助车载视频巡查、视频图像分析等应用系统维护功能。

2.2.6 综合评价子系统

提供对社会治理业务的综合分析和评价，包括：① 日常管理能力综合评价。根据城市日常管理的指标体系，通过关键指标及其评价标准结合权重，计算获得当前每个月的城市日常管理综合评价(各项指标可以从业务系统汇集的数据中计算得出，折算为标准分)。② 日常管理能力趋势分析。分析日常管理综合能力是否发生显著变化，是否需要特别提请有关部门的高度重视。③ 日常管理能力成因分析。分析日常管理总体能力上升、下降中，其中哪些关键指标发生了显著的上升和下降，涉及的相关案件类型、处置部门。④ 专题业务分析。专题业务分析围绕城市综合管理的特定类型业务的属性和要素特点提供深入的专项分析，关联业务分析。⑤ 关联业务分析。将案事件的要素与外部环境(时间、位置、人口等)进行关联，提供案事件要素与外部环境的关联分析。如：案事件与物理位置关联分析，分析案事件与地址位置的道路、街镇、村居委的关联性；商业区案事件特点分析、案件发生量密度最大的街区分析；案事件与人口关联分析，包括事件数、区域(街镇、工业区)、人口数、每万人发案数、人口关联指标(年龄段、性别、学历情况、常住人口/流动人口等)；流动人口密集区域案事件分析；案事件与时间关联性分析，分析案事件与时间(季节、月份、时间段如傍晚、凌晨)的关联性，如傍晚时段发生率最大的案事件；周末/节假日案事件特点分析；不同类型案事件关联性分析，分析不同类型案事件的关联度(如不同类型案件量的比例、变化趋势)。⑥ GIS空间分析。GIS能够实现对平台各类业务的空间分析和统计查询等功能，具有良好、快速、精美的图层展示。通过辅助决策分析功能把针对各类业务信息的分析数据在GIS空间图层上予以按需展示，向决策者提供直观可视化的决策参考，通过多层次的组合统计，把统计结果与电子地图相关联，在地图上进行空间撒点，或用平面色标、立柱、不同大小或形状的符号在地图上展示统计信息，以利于从时间、地域两方面掌握各类案事件的发生程度、规律和趋势。“综合评价子系统”的研判分析结果系基于数据抽取、转换和装载ETL(Extract、Transfer and Loading)及数据仓库DW(Data Warehouse)技术的应用结合统计分析算法获得的分析结果。

2.2.7 综合展示子系统

综合展示子系统主要是通过GIS图层撒点技术展现“2.2.6综合评价子系统”研判分析结果的空间分析展示。此外，利用无线通信实现数据信息共享和移动办公等。

2.3 构架模式设计

二期项目系统的构架模式由多台服务器群、网络设备、第3方软件产品和通信信道组成。

核心服务器采用主动冗余热备和数据灾备的技术方案实现，跨域政务网和互联网两大网关，采用防火墙和入侵检测模块进行内外网的“物理隔离”，以保证系统的高可用性、可修改性、安全性、性能、可测试性和易用性[6]。二期项目系统的构架模式拓扑结构如图4所示。

图4 二期项目软硬件平台部署拓扑结构视图

系统平台采用全光纤的存储访问网SAN进行数据访问、同时支持IP访问。计算资源分别由GIS、Oracle11g、MS SQL Server 2008、Web应用服务器MS IIs7.0、视频交换和测试报表等服务器组成，数据灾备采用同步机制实现。操作系统为MS Windows Server 2008 R2 Enterprise，开发平台MS Visual Studio 2010，开发语言C#，软件开发支撑软件采用Framcwork4.0。

3 技术实现

二期项目的系统平台通过B/S构架模式、企业级关系式数据库管理系统、数据抽取-转换-装载ETL(Extraction-Transformation-Load)[7]、数据仓库[8]、GIS、GPS、无线通信和移动终端等先进、成熟技术的运用和计算机软硬件产品的集成，以及对应各应用子系统的详细设计、编程开发和测试、联调上线均为实现本文描述的系统软件构架的设计提供了充分保障。

3.1 MVC技术框架运用

采用模型-视图-控制器MVC的技术框架[10]设计和实现图3所示的各应用子系统。MVC 技术框架提供了对 HTML、CSS和JavaScript的完全控制，基于业务模型，把视图和业务逻辑处理及其与数据持久层进行分层和交互，有助于梳理和简化复杂应用程序的流程，当各子系统详细设计确定后，可以分组并行进行开发。图5是用于本系统应用系统编程开发的MVC技术框架示意图。

图5 应用系统编程开发的MVC技术框架示意图

3.2 XML和Web Services技术应用

可扩展标记语言XML是松耦合模块间交互数据或指令常用标识语言，可以根据逻辑或应用通过定义标识(TAG)符来准确描述语义的语法结构，从而广泛用于定义交互数据的接口协议。Web Services 是一种新的Web应用程序分支，具有自包含、自描述、模块化的应用能力，可以发布、定位和通过Web调用，执行从简单到复杂商务处理的任何应用功能请求，支持跨系统调用应用服务和交互数据。本系统的Web Service系基于XML、HTTP、SOAP等协议经编程实现。

3.3 GIS图层技术应用

基于GIS的图层技术，能够实现社会综合治理和应急大联动各类业务的空间分析和在线统计查询等应用功能，提供良好、快速、精美的图层展示。

本系统的辅助决策是基于GIS强大的空间数据处理和显示功能，结合相关应急基础资源管理和专家模型分析的一种综合应用功能。该功能结合应急预案库、资源库等资源，为应急力量资源调度、影响区域分析、影响时间预测、处置措施和联动应急方案制定提供了有力的辅助决策支持。通过统计结果与电子地图相关联，在地图上进行空间撒点，采用平面色标、立柱、不同大小形状的符号在地图上形象展示统计信息。从时间、地域两方面掌握各类案事件的发生程度、规律和趋势，为组织减灾应急、打击犯罪等向决策者提供直观可视化的辅助决策参考，也可用于一个阶段性工作的分析评估等。

3.4 ETL和数据仓库技术应用

ETL技术是实现数据仓库的关键技术之一。根据统计模型的样本指标需要，把经抽取、转换(整理、清洗和聚合)后的事实数据持续装载到数据仓库，以支持适合多种统计分析模型的样本数据[7-9]。

3.5 数据分析技术应用

本系统设计和实现了两类统计分析算法，即描述性变量和多元统计分析算法。

描述性变量统计分析算法，包括求和、平均值、方差、标准差、均数标准误、偏度、偏度标准误、峰度、峰度标准误、最大值、最小值、极差、中位数、频数分布、百分位数、众数、5%调整均数、四分位距、奇异值和等分数等统计量。

多元统计分析算法，包括多元线性回归分析、非线性回归分析、Logisitic回归分析、时间序列分析(季节分解法、指数平滑法、自回归法)等统计方法。

4 应用效果部分示例

限于文章篇幅，只给出若干应用界面示例及简单说明。

在IE地址栏中输入系统网址后，进入闵行区大联动与应急系统，操作界面如图6所示。

图6 闵行区大联动系统GIS系统主界面

主界面被划分为3个功能区域，其中：主要功能模块被设计为一级菜单热键“日常管理”、“城市应急”和“空间分析”；二级菜单热键为“案件查询”、“监督员查询”和“实时位置”。点击“案件查询”，展示“街镇”、“案件来源”、“起止时间”和“案件类型选择”四个选项。其中，点击“案件类型选择”，展示对应三级菜单的选项·部件、·事件、·民防事件、·民防部件、·治安维稳和·应急联动，可选择部份也可一键选择全部；右边为功能展示区域，对应显示上述一、二、三级菜单和10个选项确定后的GIS图层撒点信息分布示意图。

点击一级菜单“日常管理”和二级菜单“案件查询”，街镇选择 “华漕镇”，案件来源选择“监督员上报”，时间选择2017-7-3至2017-7-4，案件类型选择全部，点击左下方热键“查询”，展示的结果如图7所示。

图7 华漕镇2017年3-4月监督员上报日常管理图示界面

在“案件图例”栏可以看到处于不同状态的案件数，分别为发现16起、立案0起、派遣5起、结案550起，总数571起。另外可以通过勾选“聚合显示”改变案件显示形式，图7是聚合显示的效果。图8是对应图7勾选“非聚合显示”的效果图。

图8 对应图7勾选“非聚合显示”的效果图

5 结 语

本文以上海市闵行区城市综合管理和应急联动系统为例，描述了城市综合管理和应急联动系统的软件构架设计与实现。重点描述了系统需求、软件层次组织结构、软件功能划分及职责、构架模式和实际实现的若干关键技术。经过几年的实际运行和不断改进完善，该系统为城市运行管理和应急联动提供了高效的信息化系统平台和有力的技术支撑手段。该系统的研发成果已在上海市多个区和多个城市进行了推广应用。信息技术的发展离不开实际应用需求，城市管理、社会治理和应急联动处置的应用需求反过来促进信息技术的持续发展，对不断出现的应用新需求，信息技术也需要不断探索和实践以适应这种新需求。

参考文献

[1] 郭志俊.数字化城市综合管理系统的应用研究[J].现代城市, 2012(2):23-25.

[2] 孙潮. 平安世博催生社会管理创新——以上海市闵行区“城市综合管理和应急联动机制”为例[J]. 行政管理改革, 2010(10):43-46.

[3] 孟庆平,许晓梅.城市综合管理大联动系统软件构架研究与实践[J].计算机应用与软件,2011, 28(5):200-202.

[4] 孟庆平,赵遐,黄刚华.信息共享与协同模式在城市综合管理中的应用实践[J].计算机应用与软件,2011,28(6):208-210.

[5] 孟庆平,许晓梅.上海：“大联动” 创新社会管理[J].信息化建设,2014(1):28-30.

[6] 巴斯, 克莱门茨, 凯兹曼.软件构架实践[M]. 车立红,译.清华大学出版社,2004.

[7] 薛娟,苏厚勤. 并行处理技术在ETL计算环境中的应用研究[J]. 计算机应用与软件,2011,28(8):216-218.

[8] 刘旻,苏厚勤.游标技术在数据仓库统计效率中的研究与应用[J]. 计算机应用与软件,2009,26(2):205-207.

[9] 陆忠良,苏厚勤.基于Oracle/Linux环境数据抽取技术的研究与实践[J]. 四川大学学报(工程科学版),2007,39(增刊):242-246.

[10] 冯向阳,冯飞飞,苏厚勤.MVC 软件构架在城市安全生产监管系统中的设计与应用[J]. 计算机应用与软件,2013,30(4):192-194.