基于Flex的校园预警系统设计与实现

摘要：公安预警解决方案按照WebGIS的服务概念，通过MapGIS二次开发，将视频监控、火灾预警、GPS定位等内容聚合到地理信息系统中。采用基于J2EE平台的服务器端和Flex开发的Web前台，构建富互联网应用（RIA）模式的预警系统。系统开发实验表明，基于Flex的预警系统扩展性好、易于集成、功能强大，拥有丰富的数据模型和界面元素，具有广阔的应用前景。

关键词：预警系统；火灾识别；GIS；视频监控；Flex

中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：16727800（2012）009006103

1系统简介

加强安全信息管理，提高实时预警能力，是加强公安基础工作的重要内容，是维护社会政治稳定和治安稳定的迫切需要。

预警系统对警报的实时性、准确性等有较高的要求。在MAPGIS软件平台基础上，采用B/S模式，开发出一个实时校园预警系统。该系统借助GIS平台强大的网络分析和决策分析功能，整合了空间信息处理、网络视频监控、火灾自动识别、GPS跟踪定位与视频轮巡播放、应急事件紧急决策处理等功能，供警务机构及时有效地进行判断决策、掌控全局、调配警力等工作，保障社会公共安全和人民生命财产安全。

该预警系统致力于视频监控和火灾预警的研究与开发，使用视频火灾多判据识别算法，对火灾事件实现自动判别、报警和调用相关紧急预案等相关处理，着力于提高警务机构的预警能力和科学决策能力，具有非常广阔的应用前景。

2相关技术

①GIS平台：MapGIS K9、IGServer；②浏览器开发平台：Flex（FlexViewer）、HTML、CSS、JavaScript；③监控视频服务器：FMS（Flash Media Server）；④服务器端开发：J2EE、C/C++；⑤中间层：Tomcat、BlanzDS；⑥数据库：Oracle。

3系统设计

3.1框架设计

预警系统的前台采用Flex编程技术，将地理数据、视频数据、GPS数据等资源整合开发出RIA模式下极具表现力的Web应用程序，如图1所示。本系统采用MapGIS IGServer地图、GDB企业管理器管理地图数据，业务数据库采用Oracle，视频服务器采用FMS。后台服务器端的业务控制模块采用J2EE平台，火灾预警识别模块采用C++编写，封装成DLL通过JNI嵌入到程序中。预警实时监控点控制各个摄像头，通过Internet与服务器连接。前台与后台之间采用BlanzDS实现服务器Java远程控制（remoting）和Web消息传递（messaging）。

3.2子系统划分

预警系统按主体功能分为3个子系统，分别是基础功能子系统、实时监控子系统、应急处理子系统。

基本功能子系统主要包括对GIS地图的操作与分析，具体有：地图基本工具的使用；基本查询与编辑功能；基于地理空间的各类实体对象分布情况分析，地区性犯罪率统计；结合实际的公安业务，进行叠置分析、缓冲区分析和网络分析。

实时监控子系统主要针对各个预警监控点进行实时监控，支持警务对象查询（包括警员、警车等）、摄像头信息和地理位置的双向查询、调用实时视频监控、历史视频记录查看、火灾事故的自动预警、GPS自动跟踪轮巡播放等功能。

应急处理子系统，主要针对紧急事件（如火灾事件、交通事故、暴力事件等）发生时，相关的警务部门如何做出迅速反应，部署适当的预防阻止事态扩大和防止下次案件发生。

4系统开发与实现

4.1基础模块分析功能

基于地理空间的各类实体对象主要包括警局、消防局、摄像头、学校、公共场所等，所有实体对象都有专属的图层（由GDB企业管理器管理）。查询分析各个图层得到各类实体的分布情况，以及依赖业务数据库进行地区性犯罪率分析（对指定区域指定时间内的各类案件、事故发生情况统计分析），有助于高层辅助决策、公共安全和基础建设的分析规划、警务现状分析预测等。如图2为查询摄像头图层所得到的结果。该模块是在Adobe Flex框架下利用MapGIS For Flex API和控件开发，部分控件改自Esri ArcGIS所提供的二次开发FlexViewer。

4.2视频数据的处理与网络分布

视频采集方式采用摄像头采集数据，并采用时间轴分布方式整理视频数据，每个摄像头间隔一个单位时间（取2小时）保存一次视频记录。并且将视频数据转换为FLV格式，有利于数据存储与网络传输。根据视频的首帧开始时间和持续时间，将该视频历史记录标记到指定摄像头的时间轴上。

系统中涉及到的数据包括视频、业务数据和空间数据。GIS平台上的摄像头图层属于空间数据，为摄像头提供了唯一标示的ID、IP以及地理位置等语义描述，如表1所示。利用空间数据来描述摄像头的属性，其优点在于能对摄像头进行空间和属性双向查询。

管理视频数据可采用多媒体数据库或者文件方式。本系统采用文件方式管理视频数据，一个预警实时监控点可以控制一个或多个摄像头，每个摄像头的历史视频数据都有固定的实时监控点提供虚拟目录进行存储，视频数据按一定命名规则存放在该虚拟目录下，保证视频后每一视频文件都具有唯一URL。视频监控点和摄像头可通过服务接口访问，视频数据可通过HTTP协议直接访问，也可通过视频服务器Adobe FMS提供RTMP流媒体服务。

空间数据还包括视频采集区域的基础地图，本文采用武汉市地图，包括医疗卫生、警局、公共场所、摄像头、文化教育、消防局等图层，通过IGServer基础地理数据服务。

4.3火灾预警的实现

火灾预警由前台Web端与后台服务器端的火灾识别程序组成，模块结构组成如图3所示。预警实时监控点将摄像头所捕获的图像上传到后台服务器端进行火灾预警判别，频率为每2秒上传一次图像，使用视频火灾多判据识别技术进行火灾判别。

如果系统检测到火灾灾情，会将警报发送到Web前端，如图4所示，在Web前端的GIS地图上高亮标记火灾地点，并进一步调用该地点的实时视频监控，如图5所示，在有3个视频窗口的界面上，不同的视频窗口分别调用不同IP的摄像头实时监控视频（为了演示方便，第一个窗口用火灾视频代替实时的监控画面，同时进行后台火灾检测）。

调用实时视频监控以后，可以进入后台火灾识别模块查看火灾识别具体过程，经过必要的火灾险情分析，再进行决策并迅速调度救援人员到火灾现场。

后台服务器端的火灾识别模块对各个摄像头所捕获到的图像进行火灾判别检测，该模块的可视化界面如图6所示，对每个摄像头捕获到的图像进行截取，在一个周期内（图像上传频率2s）获得两帧连续的图像，通过视频火灾多判据识别技术对图像进行判定，并将结果以参数形式反馈到对话框上。目前判断的图像正是Web前端实时视频监控界面上第一个视频窗口的图像，识别判断的结果是着火了。

4.4GPS自动跟踪轮巡播放

对持有GPS外置设备的实体对象（如警车）进行自动跟踪，并纳入视频监控的范围，对相关部门的决策、调度等工作的实施均有重要意义。

根据传入到后台服务器端的GPS数据，在Web前端的GIS地图上标记出指定对象的移动轨迹，并自动搜索附近摄像头，实现自动跟踪与沿途摄像头的轮巡播放。如图7所示，跟踪了编号为212的警车，并在地图上绘制路径，每当警车经过一个点，系统会通过MapGIS平台的缓冲区分析，搜索摄像头的专属图层，找到并调用警车当前位置周边（范围限定100m）的摄像头实时监控，实现视频轮巡播放。

5结语

基于Flex的预警系统特色在于：将GIS、视频、GPS等技术相结合，功能丰富强大；界面友好，操作简单；系统扩展性高，实现跨平台；采用的火灾预警算法——视频火灾多判据识别技术，能够准确识别火灾；视频与地理图层要素相结合，数据管理方式新颖；基于公安业务开发，实用性强；采用MapGIS二次开发，易于集成、扩展。

不足之处在于：能做到自动预警的项目只有火灾，还需对其它方面的预警进行研究；事故的应急处理业务不够成熟；需要增加解决方案匹配库，使系统能对事故自动匹配解决方案。

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