基于大数据和领域知识库的智能化监狱安全技术研究

（1）研究内容。

知识库是按一定要求存储在计算机中的相互关联的某种事实、知识的集合，是经过分类和组织、序化的知识集合，是构造专家系统（ES）的核心和基础。在应急决策中，决策者处于一定的时间和心理压力之下，所面临的问题都是以非结构化的形式出现。因此，本研究通过计算机辅助决策来提高应急决策的准确性和效率，提高城市应急决策与指挥水平。而如何依靠智能化的工具、手段和方法辅助人进行应急指挥决策是城市应急指挥系统建设的核心问题。为此，需要引入知识工程技术，提供快速、科学的决策依据，从而有效地应对紧急突发事件。

对给定的决策信息系统，规则获取在于发现属性间的依赖特性，不同级别的信息泛化可以有不同的依赖，高级别的知识粒度中的强函数依赖蕴涵着低级别的函数依赖，从中可以提取出大量有价值的信息。研究重点是把智能化、自动决策辅助方法引入对时空数据的组织分析、对知识库的构建，并且在此基础上生成有效的决策规则。

（2）研究方案。

应急指挥智能决策技术包括基础网络系统、技防安全系统、管教业务系统等三类系统运维保障及其综合管理办法。为便于运维保障集中管理，在监狱及市局应用门户界面下建一个统一在线运维保障管理系统，实现运维状况在线监测、推送、报警推送、处置状态推送、审批、绩效考核等功能。

知识库实现决策问题以模型与模型集成的形式表现，实现更为复杂的决策综合。模型以结构化建模、逻辑建模、基于图的表示法等方法，通过多个模型的连接组合构成一个更大的模型。通过对模型集成加以研究可以找到融合多层数据的解决办法。

现有决策支持系统存在信息支持不足、专家知识难以获取与表示、从海量数据提取有用信息存在困难等问题，可以通过对已有的人工神经网络、小波分析、遗传算法的建模方法进行组合利用和加以改进，建立组合智能信息处理器，并将之与传统决策支持系统相结合，产生智能决策支持系统，进行知识自动提取和系统智能建模，形成全新、有效的决策指挥技术。

（3）研究方法与研究过程。

以智能技术为时空数据处理和分析的切入点。目前时空数据的智能化处理和分析主要包括神经计算认知模型和符号逻辑推理模型，前者通过生理性的神经模拟实现形象思维的简单功能；后者源于对人类逻辑思维能力的模拟，属于抽象思维的范畴。时空数据处理和分析研究的目标就是建立时空信息地学分析模型，以统计分析、神经计算、知识模型等智能技术为分析手段，快速、定量、自动地实现对蕴涵着的地学特征提取、空间划分等功能。有效、快速的时空数据智能化处理和分析方法包括用于高维时空特征提取的引进支撑向量机（SVM）技术、基于知识的EBF 神经网络模型等。

以粗糙集理论作为智能决策理论的重要依据，它研究的重要内容是分类与约简，其目的在于获取优良的规则知识，实现准确的决策。通过提出规则集合的决策度量思想，从整体上体现了对一个规则集合的衡量，为基于多知识库的决策奠定了基础。若采用基于模型集成的基本思想，将规则知识库作为一个决策模型，根据规则集度量选择模型，通过模型集成实现决策融合，将大量信息考虑进决策过程，从而增加决策的正确性。

（4）研究结果。

①运用海量时空数据和领域知识的应急指挥智能决策技术，在此课题中主要用于基础网络系统运维保障、资源统计、拓扑管理、运行管理、故障管理。

对监狱的基础网络系统交换机、服务器等进行统一管理和实时检测，包括资源统计、拓扑管理、运行管理、故障管理等。并根据采集上报的数据，进行加工处理，以各种适宜的形式展示给管理人员，为他们提供进行决策的数据支撑。

资源统计登记基础网络的资源状况，它包括设备基本情况（设备总数、设备在线数、设备不在线数）、用户基本情况、服务器基本情况（服务器构成、服务器在线率统计、服务器过载率统计等）。

拓扑管理主要提供网络及其构成的各个层次布局显示功能，以协助网络管理人员查看网络运行状态，查找网络故障根源，进行网络规划和设计。(www.xing528.com)

运行管理主要是根据设备（网络设备及服务器）的属性，通过三维GIS 展示设备在网络系统中的链接关系及数据链路状态，管理人员可对整个网络系统中的设备进行在线运维监测，生成设备状况统计分析报告在指挥中心大屏展示，并实现数据实时刷新，达到实时监控的目的。

负责监测和控制网络运行状态，进而实现对基础网络系统设备的业务异常提供历史的快照，包括设备的使用、报修，物理电路的连接、激活、断开、修改、删除等。

故障管理主要包括设备故障类型、故障名称、系统类型、故障等级、故障描述、故障产生时间、设备故障清除时间、故障源、故障频次等。同时，对接收到的告警信息和性能数据进行相关性分析、处理，引起根源故障的系统设备进行定位诊断，以便及时进行故障恢复和性能维护。

②实现技防安全系统运维保障、资源统计、拓扑管理、运行管理、故障管理、图像质量管理、机房环境管理。

通过在线检测管理软件对技防安全系统各应用子系统进行自动检测和维护保障，主要包括电视监控系统、智能视频分析系统、高压电网系统、周界报警系统、门禁系统、监仓对讲报警系统、手持对讲报警系统、公共广播系统、会见管理系统、电子公告系统等，确保各子系统正常运行。主要包括资源统计、拓扑管理、运行管理、故障管理、图像质量管理和机房环境管理等。其中，资源统计、拓扑管理、运行管理、故障管理参见前文。

图像质量管理包括实时视频图像质量诊断功能及历史录像图像的质量检测两大部分。按照定时轮巡模式、即时模式采集视频图像及历史录像图像，实时监控图像质量，并根据阈值定义范围和告警联动方式实现告警。

机房环境管理是指实现精密空调、UPS 电源、温湿度相关参数在线监测，并在三维GIS 平台实时展现及上报功能。

③实现业务系统运维保障、程序维护、数据安全、绩效考核、网上审批、报表统计、配置管理。

对监狱各管教业务部门的管教业务子系统提供全面维护保障，主要包括系统维护、数据库维护等。a.实现对各类业务系统的应用程序后台服务在线检测，是否在线运行、登录客户资料、负载率等。并自动保障系统正常运行（如计划执行、自动重启等）。b.对各业务子系统数据库进行检测维护，实现数据库数据校验、数据审计、数据容灾备份等数据安全保障进行监控管理。c.制定信息化在线运维保障体系及考核指标，根据终端设备、网络、机房、业务系统及技防系统的运维情况，对各个监狱的运维部门实现绩效考核，并实时网上通报。d.省（市）监狱局通过办公系统实现监狱信息化系统资产集中管理，系统规划、建设、维护等网上审批。e.通过对监狱信息化系统的监测与管控，能够按照统一模板格式自动输出月度/年度运维分析报告和各项统计。f.提供强大的配置管理工具，主要是在线运维保障体系的阈值定义、诊断类型、巡检方式、巡检间隔、告警联动方式等进行后台配置，方便系统自定义和扩充。

④安全指标检测。

物联网安全管控指挥中的安全指标检测模块主要实现与设备运维子系统关联，安全指标检测模块接收设备运维子系统检测结果的数据展示于安全指标模块中，通过安全指标分数效果展示现场内的安全指标情况，使值班民警快速了解场所当前的安全指标分析情况；利用信息化手段计算出用于参考的安全指标，辅助值班民警决策分析，提高场所整体的安全防控水平。

⑤设备控制中心。

通过设备管控中心实现对所有安防子系统设备的管控操作，设备控制中心可对监控、门禁、广播、对讲、电视安防子系统进行管控；同时控制中心可展现当前执行中设备的运行状态。