基于GIS的综合应急救援系统的建设硕士学位论文

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1、硕士学位论文基于GIS的综合应急救援系统的建设A Thesis Submitted in PartialFulfillmentof the Requirementsfor the Degree for the Master of Engin eeri ngGIS-based In tegrated Emerge ncy RescueSystem Buildi ngCan didate:Major: Software Engin eeri ngSupervisor :Huazh ong Uni versity of Scie nee & Tech no logyWuhan 430074, P.R

2、.Ch inaJuly, 2008学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采

3、用影印、缩印或扫描等 复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名:日期： 年 月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期： 2008 年7月9日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版

4、，允许论文被查阅和借阅本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密,在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密口。（请在以上方框内打“ V）学位论文作者签名：指导教师签名：日期:日期:毕业论文摘要随着现代化生产和工业化规模的不断扩大，我国许多企业都存在着众多的重大 危险源，然而由于安全生产管理体制的障碍，导致很多企业的生产安全基础薄弱， 生产事故屡屡发生，特别是重大火灾、爆炸、危险品泄漏等事故严重危及到人民的 生命财产安全、社会稳定和经济发展，安全生产状况很不乐观。作为一个大型国企 业，如何构建一个和谐

5、稳定的安全生产环境，提高企业对重大事故快速反应和及时 救援能力，已成为现代企业管理中急需解决的问题。建立企业应急救援系统，是多家企业达成的共识，其中的 GIS系统以其混合数 据结构和独特的地理空间分析功能独树一帜，使应急救援系统优势更加突出，功能 倍增。本人主要完成了 “基于 GIS的中国铝业应急救援指挥系统”中的核心应用技 术的研究与开发。首先讨论了建立应急指挥决策系统的必要性及GIS在应急指挥决策系统中的重要性，分析了国内外应急救援指挥系统的现状和发展，研究并解决了 应急救援指挥体系中的主要关键技术，在此基础上结合中国铝业的实际情况，设计 并实现了中国铝业应急救援指挥系统。 系统采用B/S

6、结构，选择Java语言与Oracle 10g为开发环境，采用了 Struts架构和Hibernate中间件，按照软件工程方法，首 先对系统进行了需求分析，并使用 UML面向对象建模技术，逐步给出系统的用例图， 然后通过将系统分为基础信息管理模块、预案管理模块、GIS模块、救援通讯调度模 块和事故灾害分析模块五个主要模块进行了系统的总体设计和数据库的设计，最后 给出了系统核心模块的实现。利用现代化信息技术与通信手段，建立数字化应急预案、应急救援指挥、应急 统计与分析等系统，最大限度地降低中国铝业公司突发事件的负面效应，进一步提 高应急救援响应能力，实现了安全生产应急救援指挥中心对所有成员企业和分

7、子公 司安全生产事故的应急救援指挥管理功能。关键词：应急救援案例推理应急预案地理信息系统(GIS)AbstractWith moder ni zati on and in dustrializati onscale product ion continues toexpa nd, manyen terprises in China are commori n many major source of dan ger, but because of security barriers and product ion man ageme ntsystem, result ing in many o

8、f Chin as en terprises in the manu facturi ng of a weak foun dati on, repeated accide nts occurred, and especially major fire, explosi on, leak dangerous goods incidents seriously endangered the peoples life and property safety, social stability and econo mic developme nt, and product ion safety sit

9、uation very optimistic. As large-scale enterprises, How to build a harmonious and stable security environment, and enhance their quick response to major incidents and timely rescue capability has becomea modern enterprise man ageme nt urge nt problem.The establishment of enterprises emergency rescue

10、 system, the enterprise makes all walks of life reached a consen sus, the GIS system with its unique hybrid data structure and function of the geographical space is uniq ue, so that emerge ncy rescue system more obvious adva ntages, double function. I completed the main GIS in the China Aluminum eme

11、rgency rescue comman(system in the applicati on of core tech no logy research and developme nt. First,we discuss the n ecessary of Emerge ncy Rescue Comma nd System,a nd expla in the status and developme nt of ERCS in domestic and foreig n markets. study and solve the emerge ncy rescue comma nd syst

12、em in the key tech no logies in this comb in ati on on the basis of the actual situatio n in China Alu minum In dustry , and desig ned and impleme nted the China Alumi num emerge ncy rescue comma nd system. System using B/S structure, choice of the Java Ian guage and developme nt en vir onment for t

13、he Oracle 10g using the Struts framework andII毕业论文Hibernate middleware, accord ing to software engin eeri ng methodology, the system dema nd an alysis, and the use of object-orie nted UML modeli ng tech no logy, and gradually give n system use case, and the n through the basis of information managem

14、entsystems into modules, plan managementmodule, GIS module, dispatch ing rescue com muni cati ons module and accide nt an alysis module disaster five main modules of the system design, including the design and fun cti on database desig n, the final module is the core of the system is realized.The us

15、e of moder n in formatio n tech no logy and means of com muni catio n and establish a digital con ti ngency pla ns, emerge ncy rescue comma nd, and emerge ncy statistics and an alysis system, mi ni mizi ng the Chi na Alumi num Compa ny of the n egative effects of sudde n eve nts, and further enhance

16、 emerge ncy rescue resp onse capability to achieve safe product ion Emerge ncy Rescue Comma nd Cen ter of all members of en terprises and compa nies of product ion safety accide nt emerge ncy rescue comma nd and man ageme nt n eeds.Key words : Emergency rescue Case-based reasoning Contingency plansG

17、eographic In formatio n System(GIS)iii毕业论文摘要Abstract III目:录IV1绪论11.1研究背景与意义 11.2国内外研究概况21.3论文的主要研究内容42关键技术研究52.1应急预案.52.2地理信息系统.62.3Java语言.92.4Struts架构.102.5HIBERNATE中 间件.112.6本章小结.123基于GIS的应急救援系统的需求分析133.1核心功能需求分析 133.2系统用例图.153.3角色描述.173.4用例描述.183.5本章小结.204基于GIS的应急救援系统的系统设计214.1技术架构设计.214.2模块结构设计.

18、234.3数据库设计.334.4本章小结.365基于GIS的应急救援系统的实现.375.1开发技术选择.375.2系统功能模块实现375.3数据库访问实现435.4 本章小结446 系统测试45VI6.1测试用例456.2测试环境与配置456.3 测试方法和工具 466.4 测试情况486.5 测试数据与总结 486.6 本章小结497 总结与展望 507.1 全文总结507.2 课题展望51致谢52参考文献53毕业论文1绪论1.1研究背景与意义近年来，随着现代化生产和工业化规模的不断扩大，在我国的许多企业中普遍 存在着众多的重大危险源。然而由于安全生产管理体制障碍、国家投入欠缺和重大 安全体

19、系及制度缺失，导致我国很多企业的生产安全基础薄弱，生产事故屡屡发生, 特别是重大火灾、爆炸、危险品泄漏等事故严重危及到人民的生命财产安全、社会 的稳定和经济的发展，安全生产状况很不乐观。近年来我国安全生产伤亡事故情况 如表1-1所示。表1-1近年来我国安全生产伤亡事故情况近年来我国安全生产伤亡事故情况所有事故特大事故（一次死亡10人以 上）事故起数死亡人数事故起数死亡人数2007 年489810972527413532006 年6271581112822r951570:2005 年7279451267601343049从上面的统计数据可以看出我国安全生产形势逐年好转，生产事故不断下降， 但是特

20、大事故依然频频发生。如何构建一个和谐稳定的安全生产环境，提高企业对 重大事故快速反应和及时救援的能力，最大限度地减少人员的伤亡，已成为现代企 业安全管理中急需解决的问题。作为以生产为主的企业，中国铝业公司在加强生产管理和调度管理的同时，加 强安全环保管理，最大限度的保障生产过程的安全，并且在事故到来时及时的开展 抢险救援，减少人身伤亡和财产损失的需要更显得意义重大。中国铝业公司涉及到 矿山、危化品和特种设备等，成员企业相对分散，借助网络化的电子手段实现各专 业企业安全管理，提高事故响应能力并开展应急救援就显得十分重要。另外，根据全国安全生产应急救援体系总体规划方案要求，中国铝业公司 需要建设其

21、安全生产应急救援系统，并且围绕中国铝业公司成员企业生产过程，建 设自己的救援指挥中心。在此背景情况下，中国铝业公司于2006年正式立项开始“中国铝业公司应急救援指挥系统”的建设。基于GIS的应急救援指挥系统是利用计算机、网络、通讯等技术为事故处理人员 提供必要的辅助决策信息，并将公安、消防、交通、医疗等各种应急服务资源整合 在一起，为企业提供一个统一的应急通讯调度平台，使企业可以方便的进行跨部门 的统一指挥，从而加强部门之间的配合和协调，提升企业的事故应急救援能力，最 大限度减少各种事故所造成的生命财产损失。建立应急救援指挥系统与安全生产息 息相关，是安全生产的保障。它的建立对于提高应急救援能

22、力，控制事故恶化和保 障人民群众安全具有重大意义。地理信息系统（GIS）做为应急指挥系统的核心系统，起着至关重要的作用。GIS是一种特定的空间信息系统，它是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地 球表面与空间和地理分布信息有关数据的空间信息系统。GIS可以实现统一的空间信息采集更新管理、统一的可视化综合空间信息服务和电子地图信息共享，能够把不 直观的报表数据直观地在地图上表现出来，方便专家和领导能够第一时间了解事件 的蔓延范围和需要调用的资源位置。在综合应急救援指挥体系中，一个非常重要的 理念是能够让指挥员针对当前的形势快速做出正确的决策，这就需要两方面的重要 支持。其一是要能够实时了解前

23、线的信息，其二是要有相应的辅助工具来支持领导 的决策。这两方面都离不了 GISo1.2国内外研究概况GIS是20世纪60年代中期发展起来的新技术，最初为解决地理问题，至今已成为一门涉及多学科的。1963年加拿大测量学家R. F Tomlinson 首先提出了 GIS 这一术语，建成了世界上第一个 GIS，并将其用于自然资源的管理和规划。进入到20世纪70年代，由于计算机软硬件水平的提高，促使GIS朝着实用方向迅速发展，一些经济发达国家先后建立了许多专业的GIS，在自然资源管理和规划方面发挥了重大的作用。20世纪80年代后兴起的计算机网络技术使地理信息的传输时效得到了极 大的的提高，GIS的应用

24、从基础信息管理与规划转向更复杂的实际应用，成为辅助决策的工具，并促进了地理信息产业的形成。GIS经过40多年的发展，已经成为信息技术的重要组成部分，在资源管理、城市规划、环境管理、设施管理、应急救援管 理等窨信息相关领域得到了广泛的应用，形成多层次多尺度的应用格式。我国基于GIS的应急救援系统的建设起步较晚，但是有了国外先进技术的引入， 其发展很快，目前我国安全生产领域的应急管理和应急救援指挥体系也日趋完善， 以国务院安全生产委员会为核心，由国家安全生产监督管理总局与国务院有关部门 和省级人民政府共同构成了安全生产应急救援协调指挥和领导决策层。同时，安全 生产应急救援指挥执行机构逐步建立起来。

25、国家有关部门已批准成立了国家安全生 产应急救援指挥中心，具体履行全国安全生产应急救援综合监督管理的行政职能， 协调指挥安全生产事故灾难应急救援工作，一些部门的安全生产应急管理机构也逐 步建立起来，消防、海上搜救、核工业、铁路、民航、电力等方面的应急救援指挥 体系也逐步完善。此外，地方安全生产应急管理机构也逐步建立起来，有15个省区市设立了应急办，有8个省区市设立了安全生产应急救援指挥中心。如南宁市在借鉴美国gn应急联动的模式基础上，建设了我国第一个由政府直接管理的应急联动救援系统，将公 安、消防、医疗急救等纳入了该系统，实行统一接处警，朝着与国际接轨的方向发 展。南宁市应急联动系统于2001年

26、投入运行，总投资近1.7亿元，共有50多个单 位参加联动。系统利用集成的数字化、网络化技术将公安110、消防119、急救120、交警122等整合在一起，形成一个统一的指挥调度平台，从而实现了跨部门、跨警 区以及不同警种之间的统一指挥、协调一致，使高效应急、联合行动成为现实。当 接警台接到报警时，指挥中心可自动对该报警电话进行分类，并转给相应部门处理， 凡遇重大突发事故，指挥中心可以在1分钟内向60个部门同时发出指令，立即责成 有关部门进行抢险、救护、保卫等，缩短了救援时间。另外，一些大中型企业设立了专门负责应急管理和应急救援工作的机构。如中 石化、中国远洋、中国核工业集团等都建立了应急管理系统

27、和应急救援指挥机构， 国家电网公司成立了大面积停电应急处理领导小组等 2。1.3论文的主要研究内容本文以安全生产事故应急救援体系为研究对象，在借鉴国内外应急救援指挥系统的先进经验基础上，构建了基于 GIS的中国铝业应急救援指挥系统，系统采用了 应急预案技术、计算机电信集成技术、地理信息技术、网络通讯技术、数据库技术 等实现了应急救援的科学化、合理化和智能化，从而最大限度地保障生命财产的安 全。重点研究内容如下：1）建立了应急救援指挥系统的总体框架。2）建立应急预案。3）建立了基于SuperMap的GIS系统。为救援中心提供快速、准确的地理位置 定位，显示相应的属性信息，协助决策人员直观、形象地

28、对事故地点以及周围环境 进行分析，最终形成有根据的，准确的救援方案。4）介绍了系统实现的主要技术，包括 Java语言、Struts架构、Hibernate中 间件技术、地理信息系统等。412关键技术研究本章简单阐述了系统开发中应用到的关键技术，包括开发系统所使用的应急预 案、地理信息系统、Java语言、Struts架构和Hibernate中间件，作为系统开发所 使用的主要技术环境。2.1应急预案应急预案指面对突发事件如自然灾害、重特大事故、环境公害及人为破坏的应 急管理、指挥、救援计划等。它一般应建立在综合防灾规划上。其几大重要子系统 为：完善的应急组织管理指挥系统；强有力的应急工程救援保障体

29、系；综合协调、 应对自如的相互支持系统；充分备灾的保障供应体系；体现综合救援的应急队伍等。应急预案的制定一般包含以下几个步骤：1）调查研究：调查研究是制定应急救援预案的第一步。在制定预案之前，需对 预案所涉及的区域进行全面调查，找出并识别潜在的危险。调查内容主要包括：危 险性物品的种类、数量、分布状况；当地的气象、地理、环境和人口分布特点；社 会公用设施及救援能力与资源现状等。2）危险源评估。在制定预案之前，应组织有关领导和专业人员对危险源进行科 学评估，以确定危险源目标，探讨救援对策，为制定预案提供科学依据。计划人员 可以使用GIS查看大量的空间数据资料并查明危险区，着手评估危险事件（泄露或

30、 爆炸）和可能造成的后果。并在 GIS地图上标示出危险源所在的位置及事故发生后 影响的范围。3）分析总结。根据所查明的危险区和其他地理资料数据（街道、管道、建筑物、 居民区、仓库设施等），组织专人进行分类汇总，做好调查分析和总结，可以做出 减灾、应急准备、应急反应和恢复规划，为制定预案做好资料准备。4）编制预案。视救援目标的种类和危险度，结合本地区的救援能力，编制相应 的应急救援预案。5）科学评审。编制的预案需组织专家评审，并经修改完善后，报上级领导审定。6）审核实施。预案经上级领导审核批准后，正式颁布实施。应急救援预案的目的是为了在发生事故时，能以最快的速度发挥最大的效能，有序地实施救援，达

31、到尽快控制事态发展，降低事故造成的危害，减少事故损失。应 急救援预案是应急救援准备工作的核心内容，是及时、有效、有序地开展应急救援 行动的重要保证。2.2 地理信息系统地理信息系统（简称GIS）是人类在生产实践活动中，为了描述和处理相关地理信 息而逐渐产生的计算机系统。GIS是在计算机的支持下，对具有地理特征的空间数据 进行采集、存储、检索、模拟和分析，生成并输出多种空间和动态的地理信息，从 而为地理研究、环境监测、交通运输以及城市规划等提供新的知识圃。GIS以其混合数据结构和独特的地理空间分析功能独树一帜，在各行各业得到越来越广泛的应用。一个完整地GIS主要由四个部分构成，即软件系统、地理空

32、间数据、系统开发、 管理和使用人员。1）软件系统：是地理信息系统运行所需的各种程序，包括：计算机系统软件、 地理信息系统软件和应用软件。2）地理空间数据：地理空间数据是 GIS的重要资源与基础，是系统分析加工的 对象，它一般包括三个方面的内容：空间位置坐标数据、地理实体之间空间拓扑关 系和相对应空间位置的属性数据。3）系统开发、管理和使用人员：GIS是一个复杂的系统，它从设计、建立、运行到维护的整个生命周期中，处处都离不开人的作用3。地理信息系统的基本功能：（1）数据输入。将地理信息系统所需的各种数据以计算机能够识别的格式进行 输入与存储，并保证这些数据在内容和空间上的完整性、数值逻辑一致性与

33、正确性 等。通常可以用键盘、数字化仪、扫描仪等将不同数据源的资料转换成计算机能够 识别的格式。（2）数据处理。主要包括数据格式化、转换、综合。数据格式化是指不同数据 结构的数据间变换，数据转换包括数据格式转化、数据比例尺的变化等，制图综合 包括数据平滑、特征集结等。（3）数据存储与组织。这是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据如何构造和组织以及如何将空间数据与属性数据融合为一体，使其 便于计算机处理和用户理解等。其中栅格模型、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法，空间数据结构的选择在一定程度上决定了系统所能执行的 数据与分析的功能。（4）空间查询与分析。空

34、间查询与分析是地理信息系统的核心功能，也是地理 信息系统与其他计算机系统的根本区别。空间查询主要完成： 从地理位置检索物体及其属性或从属性条件集检索空间物体。 拓扑空间查询，这是根据空间目标之间的拓扑关系进行查询，比如检索某河 流上的所有桥梁、某区域内所有医院的分布点等。空间分析主要通过空间数据和空间模型的联合分析来挖掘潜在信息，它使得地图图形信息以及其他相关信息的利用深度和广度大大增强，用户可以从中获取很多隐 含信息和知识，从而提高了系统的决策能力。空间分析一般包括：空间信息测量与 分析、叠置分析、统计分析、地形分析、缓冲区分析、网络分析等。5）图形显示与输出。地理信息系统为用户提供了许多用

35、于地理数据表现的工具， 可以将用户的查询结果或分析结果以合适的方式表现出来，输出形式可以是计算机 屏幕显示、打印机输出或者绘图仪输出等4。一个典型的地理信息系统流程如图 2-2所示：地图数据遥感数据GPS数据测量调查数据其它设备1 11*扫描仪键盘数字化仪其它设备数字化信息数据格式化、转换、综合空间查询空 间 物 体 查 询拓 扑 空 间 查 询空间分析查询分析结果地 形 分 析绘 图 仪 输 出打 印 机 输 出图2-2 GIS构建流程图GIS在应急救援中的应用网络分析在应急救援中不可避免的要涉及到大量与地理位置相关的信息，从接到警情到救援行动结束，这一系列过程都跟空间位置信息和与之相关的属

36、性数据有着紧密的联系，如当救援人员在救援行动中，需要根据事故现场的环境背景展开救援活动5。GIS在应急救援系统中的应用主要有:1）电子地图显示：电子地图是将地图以数字的方式存储与显现，但是它可以表示的信息量远远大于普通地图。电子地图具有搜索、放大、缩小、漫游、动态标记和分层显示等功能。2）自动显示事故地点信息：当救援中心接到报警电话时，通过来电显示号码,在数据库中查找事故地点，并在电子地图上显示该地点信息以及周围环境信息。3）救援资源布局分析：对救援单位、人员和物资的布局进行分析，为救援指挥 和救援方案实施提供依据。比如根据事故地点，搜索出最近的救援部门和人员，让 他们去实施救援，降低救援响应

37、时间。4）选取最佳路径：充分利用 GIS数据库中所存地理信息，综合分析评价救援单 位与事故发生地之间的道路等级因素，如单、双行线因素，交通堵塞因素等，快速 生成到达目标的最佳线路。5） 车辆导航与跟踪监控。如果救援车辆有车载GPS,那么可以根据实时接收移 动车载GPS的定位数据，将地理坐标转换为电子地图的坐标并在电子地图中显示车 辆所在位置，从而对救援车辆进行实时跟踪和调度管理。6）通过GIS的空间拓扑分析，生成缓冲区，预测事故蔓延趋势，科学合理的划 定警戒区的范围，为及时的疏导事故附近的居民提供依据。7）结合专家系统和智能决策系统的功能，根据现场的情况和历史数据，自动产 生救援方案，为指挥员

38、提供辅助决策信息6,7 o2.3 Java 语言Java是一种简单的，面象对象的、分布式的、解释的、键壮的、安全的、结构 的、中立的、可移植的、性能很优异的、多线程的、动态的语言。Java的开发环境有不同的版本，如sun公司的Java Developers Kit ，简称JDK。后来微软公司推 出了支持Java规范的Microsoft Visual J+ Java开发环境，简称 VJ+。Java的特点：1）平台无关性平台无关性是指Java能运行于不同的平台。Java引进虚拟机原理，并运行于 虚拟机。使用Java编写的程序能在世界范围内共享。Java的数据类型与机器无关， Java虚拟机（Jav

39、aVirtualMachine ）是建立在硬件和操作系统之上，实现 Java二进 制代码的解释执行功能，提供于不同平台的接口。2）安全性Java的编程类似C+,学习过C+啲读者将很快掌握Java的精髓。Java舍弃了 C+勺指针对存储器地址的直接操作，程序运行时，内存由操作系统分配，这样可以 避免病毒通过指针侵入系统。Java对程序提供了安全管理器，防止程序的非法访问。3）面向对象Java吸取了 C+面向对象的概念，将数据封装于类中，利用类的优点，实现了程 序的简洁性和便于维护性。类的封装性、继承性等有关对象的特性，使程序代码只 需一次编译，然后通过上述特性反复利用。程序员只需把主要精力用在类

40、和接口的 设计和应用上。Java提供了众多的一般对象的类，通过继承即可使用父类的方法。 在Java中，类的继承关系是单一的非多重的，一个子类只有一个父类，子类的父类 又有一个父类。Java提供的Object类及其子类的继承关系如同一棵倒立的树形，根 类为Object类，Object类功能强大，经常会使用到它及其它派生的子类。4）分布式Java建立在扩展TCP/IP网络平台上。库函数提供了用HTTP和FTP协议传送和 接受信息的方法。这使得程序员使用网络上的文件和使用本机文件一样容易。5）键壮性Java致力于检查程序在编译和运行时的错误。类型检查帮助检查出许多开发早 期出现的错误。Java自已操

41、纵内存减少了内存出错的可能性。Java还实现了真数组， 避免了覆盖数据的可能。这些功能特征大大提高了开发Java应用程序的周期。Java提供：Null指针检测、数组边界检测、异常出口、Bytecode校验。2.4 Struts 架构Struts 是采用JavaServlet/JavaServerPages 技术，开发 Web应用程序的开放 源码的framework。采用Struts 能开发出基于 MVC（Model-View-Controller） 设计模 式的应用构架。Struts有如下的主要功能：1）包含一个controllerservlet，能将用户的请求发送到相应的 Action对象。

42、2) JSP自由tag库，并且在controllerservlet中提供关联支持，帮助开发员 创建交互式表单应用。3) 提供了一系列实用对象：XML处理、通过JavareflectionAPIs自动处理 JavaBeans属性、国际化的提示和消息。Struts是MVC的一种实现，它将Servlet和JSP标记用作实现的一部分。Struts继承了 MVC勺各项特性，并根据J2EE的特点，做了相应的变化与扩展。Struts 的工作原理如图2-3所示：图2-3 Struts 工作原理图2.5 Hibernate 中间件Hibernate是一个开放源代码的对象关系映射框架，它对 JDBC进行了非常轻量

43、 级的对象封装，使得Java程序员可以随心所欲的使用对象编程思维来操纵数据库。 Hibernate可以应用在任何使用JDBC勺场合，既可以在Java的客户端程序实用，也 可以在Servlet/JSP 的Web应用中使用，最具革命意义的是，Hibernate可以在应用 EJB的J2EE架构中取代CMP完成数据持久化的重任。Hibernate 的核心接口一共有 5 个，分别为：Session、SessionFactory、 Transaction、Query和Configuration 。这5个核心接口在任何开发中都会用到。 通过这些接口，不仅可以对持久化对象进行存取，还能够进行事务控制。下面对这

44、 五个核心接口分别加以介绍。Session接口： Session接口负责执行被持久化对象的 CRUD操作（CRUD的任务 是完成与数据库的交流，包含了很多常见的 SQL语句。）。但需要注意的是Session 对象是非线程安全的。同时，Hibernate的session不同于JSP应用中的HttpSession 。 这里当使用session这个术语时，其实指的是Hibernate中的session，而以后会将 HttpSesion 对象称为用户 session 10。SessionFactory 接口： SessionFactroy 接口负责初始化 Hibernate。它充当数 据存储源的代理，

45、并负责创建 Session对象。这里用到了工厂模式。需要注意的是 SessionFactory并不是轻量级的，因为一般情况下，一个项目通常只需要一个 SessionFactory就够，当需要操作多个数据库时，可以为每个数据库指定一个SessionFactory。Co nfiguration 接口： Con figuration 接口负责配置并启动 Hibernate，创建 SessionFactory 对象。在Hibernate的启动的过程中，Configuration 类的实例首 先定位映射文档位置、读取配置，然后创建 SessionFactory对象11。Transaction 接口： T

46、ransaction 接口负责事务相关的操作。 它是可选的，可发 人员也可以设计编写自己的底层事务处理代码。Query和Criteria 接口： Query和Criteria 接口负责执行各种数据库查询。 它 可以使用HQL语言或SQL语句两种表达方式12。2.6本章小结本章简单阐述了系统开发中应用的关键技术，包括开发系统所使用的应急预案 技术、地理信息系统、Java语言技术、采用的Struts架构和Hibernate中间件技术。3基于GIS的应急救援系统的需求分析基于GIS的应急救援业务体系包括事故预案管理和事故应急救援管理两部分。事故预案管理是指保证应急预案的具体落实所需要的组织、人力、物

47、力等各种要素及 其调配关系的总和，是应急预案届时能够落实的保证；事故应急救援管理是指对事 故进行指挥、管理、协调、资源调配的应急救援指挥，是应急救援体系的重要组成 和中枢机构。3.1 核心功能需求分析一个完整的基于GIS的应急救援管理过程应包括三个阶段：事前准备、事中响 应和事后恢复提升。尽管在实际情况中，这些阶段往往是交叉的，但它们中的每一 部分都有自己单独的目标，并且成为下个阶段内容的一部分。事前准备是事故发生前进行的预备性工作，如制定安全规划，提高工厂的安全 化程度，强化安全管理措施和制定安全技术标准、规范以及事故灾害保险和限制措 施等。需要建立应急管理体系，加强应急的准备性。一旦事故发

48、生，能够做到来之 能战、战之能胜。应急准备的重点是制定应急预案和建立完善的应急救援体系，另 外还包括签订互助协议、工厂预案与政府预案的协调统一、培训人员、进行演习、 对大众进行宣传教育等。事中响应是在事故发生期间立即采取的挽救生命和减少损失的行动，主要是实 施应急预案，启动应急救援指挥中心，发出警报、指挥、调配资源，进行工程抢险、 疏散、搜寻和营救，实行交通管制，以及提供避难所和医疗救护，提供社会援助等， 使人员伤亡及财产损失减少到最小程度。事后提升是紧随事故发生后立即进行，使事故影响的工厂、地区恢复最起码的 服务，并继续通过长期的努力，使之恢复到正常状态。立即要求开展的恢复工作包 括事故调查

49、、损失评估、进行理赔、清理废墟、食品供应、提供避难所和其它装备。 长期恢复工作包括重建工厂、社区以及实施安全减灾计划。最后需要做预案评价、 优化、归纳，进一步提升预案的效能。整个应急救援管理是一个不断循环的过程。一种阶段会发展到下一阶段，在真 实的紧急情况发生之前，事前准备阶段可能持续几年或几十年；当事故一旦发生就 会进入响应阶段，再进入到事后恢复提升阶段，这样周而复始，重新又开始一个新 的应急管理过程。为满足这样一个循环不断的应急救援指挥管理系统，我们分析其核心功能主要 包括如下几项：1）建立完善的基础信息数据库为企业建立一个包括人力资源，重大危险源、重大事故隐患概况、法令法规规 章制度和其

50、他安全生产相关信息的安全管理数据库，用于日常安全生产管理以及事 故发生时救援决策支持，以提高企业安全管理基础和规范化管理水平。2）GIS地图系统GIS地图系统可以显示不同的图层，标出特定范围内的地表特征，如公路、河道 以及重大危险源、企事业单位以及生活区的分布，以直观的方式向用户显示整个系 统覆盖范围内的地理数据。3）借助GIS地图定位目标在得到报警信息时，系统将根据基础信息数据库数据，通过GIS地图技术定位目标，选用相应的事故模型进行危害评价，并以动画、图形、图表、文字、声音等 途径对事故的影响区域、人员单位分布情况进行描述，为救援提供参考。4）建立决策支持辅助应急救援系统，根据不同事故，检

51、索基础信息数据库、利用GIS定位目标，制定特定事故应急救援指挥方案。例如接警为火警，可以根据火警的大小、引起火 灾的事故原因以及事故发生地点给值班员提供不同的应急救援选择方案。重大工业事故的应急救援系统，其管理机制由硬件和软件两个部分构成。硬件 是事故应急救援管理的组织机构和相关的应急资源包括救援设施、设备及器材等， 其中组织机构包括领导决策机构、咨询策划机构、事故响应机构、支持保障机构等， 这里面一部分是人力概念，一部分是物力概念，另外还要形成一个专业化的抢险救 灾的组织队伍。软件方面，必须有处置各种事故的计划、方案和政策法规、科研开发、宣传教育等，这些软件必须非常科学、合理，否则处置不当，

52、达不到预先的效13,143.2 系统用例图1）基础信息管理子系统主要包括人力资源、危险源、危险品、救援组织机构、等基础信息模块的增、删、改、查功能，用例图如图 3-1所示:_Q查询增、删、改查询增、删、改图3-1 基础信息管理用例图2）调度子系统主要包括接/处警管理、预案匹配、统一调度等功能模块，其用例图如图3-2所示：O图3-2救援通讯调度用例图3）预案管理子系统主要包括调查研究、危险源评估、分析总结、编制预案、评估审核等功能模块，其用例图如图 3-3所示:O图3-3 预案管理用例图4）事故后果分析模块，包括火灾事故分析、泄露事故分析，爆炸事故分析、其它事故分析，用例图如图3-4所示:图3-

53、4事故后果分析用例图池火分析喷射火分析5）GIS系统用例图如图3-5所示，该系统提供对电子地图的缩放、平移、查询、定位、路径分析、最近设施分析、测距等功能：图3-5 GIS系统用例图3.3 角色描述1）应急救援预案编写小组应急救援预案编写小组预案编写小组为一临时组建的团队。企业制定事故预案 时，组织各类型危险源救援专家，编写其领域危险源的应急救援预案。因为不同的 危险源有其特定的救援措施，让该领域专家来进行这部分预案撰写，能更保证救援 预案的可行性15,16。2）应急救援预案审核员应急救援预案审核员是不同企业指定的审核本企业危化品救援预案，并对预案 可行性负责的安全负责人。企业自己指定的应急救

54、援预案审核员更熟悉本企业的安 全防范、应急救援设施，审核预案有利于保证预案质量 17,18 o3）应急救援中心安全管理员应急救援中心安全管理员负责进行综合救援信息的管理和维护，并在事故恢复 后期，对事故发生进行分析处理，并对事故损失进行评估19 o4）应急救援中心值班员应急救援中心值班员负责接听报警电话、进行事故核实、对事故进行初级评估， 并在应急救援决策系统的支持下，进行综合救援信息的查询，将综合救援方案进行 发布如。3.4 用例描述1）应急救援预案模板制作企业可以根据所需应急救援预案类型组织应急救援预案编写小组进行应急救援 预案模板的制作，如专项应急计划、行动应急计划、综合应急计划等。2）

55、应急救援预案撰写应急救援预案编写小组根据不同类型事故以及救援措施撰写相应的应急救援预 案。撰写操作包括新建修改与删除。应急救援预案编写小组成员登录本系统后，点 击“应急救援预案撰写”按钮，进入应急救援预案撰写界面，再点击“应急救援预 案撰写”进入撰写界面后便可以进行撰写操作了。3）应急救援预案审核应急救援预案审核员登录进入系统后，可对新撰写未审核的应急救援预案进行 审核。如未通过需修改，其状态将变为未通过状态，通知应急救援预案编写小组重 新撰写。4）应急救援预案上报预案编写完成后，要经过特定企业的应急救援预案审核员进行审核。审核通过 后，应急救援预案审核员点击“审核通过”按钮， 应急救援预案状

56、态将变为“通过” 状态，此时信息可上报集团，并对应急救援预案审核员有提示。5）应急救援预案入库各企业上报的通过审核的应急救援预案上报给应急救援中心安全管理员，安全 管理员点击“入库”按钮，应急救援预案便永久入库，供后期事故发生时查询使用。6）综合救援信息管理这部分包括两方面的操作：（1）综合救援信息模板制作。实现综合救援信息模板的制作、修改等功能。不 同类型、等级的救援有不同的信息需求，因此综合救援信息也不一样。不同的综合 救援信息需要调用数据库中不同的数据信息，并以不同的方式进行整合。（2）综合救援信息摘要模板制作。综合救援信息需要形成摘要从各企业安全负 责人进行了决策、需要一定的算法对综合

57、救援信息进行归纳与精炼，以实现综合救 援信息摘要模板的制作、修改等功能。7）事故损失评估事故控制、恢复过后，对各种上报的事故损失进行计算、填报各类报表，在填 报数据的基础上，进行一定的事故评估，为事故恢复提供依据。8）事故分析处理对事故原因后果进行分析，形成相关报表，作为安全统计、事故预防工作的借 鉴材料。9）接警事故报警分人工与自动两种。人工报警需要应急救援中心值班员记录事故单位、 地点等信息后，启动本程序进行事故人工接警；自动报警可以通过电话语音或短信自 动报警时提取的企业电话号码自动调出事故单位的相关信息，并自动启动本程序接 警。10）事故核实进行企业事故的确认核实，系统设计的确认核实途

58、径是事故企业的法人、安全 负责人的电话或110、119、120，并初步判断事故的级别类型，是一般事故还是重大 事故、特大事故、灾难事故。11）综合救援信息查询根据“事故接警”和“事故核实”用例中产生的事故描述信息，系统自动检索 从各数据库中调用相应的事故预案，并按照综合救援信息模版中制定的特定方式整 合，产生针对此次事故特定的综合救援方案。12）综合救援信息发布综合救援信息产生后，按照特定格式显示给指挥员，指挥员采用合适的通信联 络方式提交给应急救援总指挥，同时综合救援信息也将发送到相关负责人手中。13）通信联络事故核实后，应急救援中心值班员调出相应事故级别的通信联络表，以短信或 语音形式向相

59、关人员或机构发送事故通报；综合救援信息产生后，应急救援中心值班 员以打印文稿、短信或语音形式向现场指挥员发送救援方案21-25 03.5 本章小结本章对应急救援指挥系统进行需求分析，首先给出系统的核心功能需求分析，然后给出该系统各个模块的用例图，最后对系统涉及到的角色和用例进行了文字性描 述。4基于GIS的应急救援系统的系统设计基于GIS的应急救援指挥系统是以计算机网络为基础设施，以信息技术和通信 技术为保证，支持智能决策为目标的应用系统。系统主要针对发生突发事件，迅速 做出应急响应处理把事故造成的人员伤害和财产失降低到最低程度。系统根据接报警处理程序或远程预警监督，确认事故之后，自动从相关数

60、据库 中检索出该重点危险源的数据，迅速掌握危险源的情况，以及负责人的联系方式， 并通过GIS地理信息子系统和监控子系统，定位重大危险源的位置，了解重大危险 源的事故状态、周边环境、救援路线、消防设施位置等信息。根据重大危险源应急预案，确定事故处置方案，组成抢险指挥中心，组织疏散 人群，调度公安、消防、卫生、环保、气象、通讯等各种救援力量进行抢险。通过 双向语音可视对讲、自动呼叫、信息群发及指挥调度信息数据支持中心进行及时有 效的调度指挥。4.1技术架构设计系统按照B/S部署架构，采用J2EE技术标准，分为表现层、应用层、实体层、 数据库共四层，以中间件形式封装实现主要功能。考虑到与WE磨器兼容

61、性，设计以IBM JDK1.4.2为编译运行虚拟机，以IBM Websphere为目标部署运行容器 西。系统技术架构如图4-1所示：层 现 表s s 层 用 应预案管理模块GIS模块层 体 实e g a n a Mo ADM R o库 据 数图4-1系统技术架构4.1.1 表现层表现层运行于JSP容器，同时实现采用开源DRV项目作为AJAX技术标准实现。 表现层主要封装采用 WebChart作为图形引擎，采用Jasperreport作为报表引擎， 以实现应用层数据表格化展现和图形化展现要求。1） 图形引擎：设计采用WebChart中间件实现图形表现，以XML格式文件向其传 递配置信息，同时能够以报表引擎共用数据源 旳o2）报表引擎：设计采用Jasperreport中间件实现报表表现，实现报表定义、数 据绑定、报表导出功能28, 29 o4.1.2 应用层应用层运行于 Websphere的Servlet容器，采用开源的Struts1.2.7 作为MVC技 术标准实现。基于MVC应用层实现基础信息管理、预案管理等共 5个模块功能（具 体设计参见4.2节）o1） Model （模型）：模型包含应用程序的核心功能。模型封装了应用程序的状态。 有时它包含的唯一功能就是状态。它对视图或控制器一无所知。2）View （视图）：视图提供