城市应急联动系统的UML建模
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摘要：本文首先介绍了统一建模语言UML，根据城市应急联动系统（CERS）建设的要求，遵循软件工程领域内的模型语言规范，设计一个基于统一建模语言uml的CERS模型，包括决策指挥中心、应急联动中心、各联动单位的调度中心、联动单位的分支机构、处置力量部门和处置力量编组。该模型可以协助系统开发人员规范系统的开发与软件重用，优化系统结构，加快CERS的开发进度。
关键词：UML；城市应急联动系统；体系架构；用例图
一、引言
当前由于突发事件的频频发生，社会的风险也在逐渐增加，由此建立有效可行的应急管理系统显得尤为重要，而信息通信技术能够广泛有效地应用于应急管理，增强应急管理效率，提高信息管理能力。信息管理技术在应急管理系统中扮演着至关重要的角色。如何提高政府的抗风险能力，如何提高资源利用效率，怎样构建和谐社会并为市民提供更快捷、更高效的救助服务的探索，已成为研究的热门。针对城市应急联动管理系统，许多学者从不同的角度进行分析研究，其中刘铁民针对城市应急信息系统的具体结构进行了论述并详细研究该系统的构建；廖光煊主要针对重大事故应急系统的建立，动态模拟了城市不同区域重大事故的应急决策支持系统。因此，为了保证现在城市的有效管理和快速发展，对城市应急联动系统的研究与开发具有重要意义。
城市应急联动系统的建设是一个周期很长而且需要不断优化和完善的工程，并且该系统规模大、复杂性高、集成大量的信息，因此该系统需要投入大量的人力、物力和财力，同时需要社会各界的参与。本文通过运用计算机建模，对城市应急联动系统的结构、作用、应用情况进行论述，构建了一个简要的城市应急联动系统模型。
二、城市应急联动系统CERS
（一）城市应急联动系统的特征
城市应急联动系统就是将公安、交通、通信、急救、电力、水利、地震、人民防空、市政管理等政府部门纳入一个统一的指挥调度系统，处理城市特殊、突发、紧急事件和向公众提供社会紧急救助服务的信息系统，实现跨区域、跨部门、跨警种之间的统一指挥，快速反应、统一应急、联合行动，为城市的公共安全提供强有力的保障。
从技术层面来看，CERS是集计算机、通信、网络、数据库、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、视频监控等多种技术为一体的综合通信、信息及指挥的系统平台，该系统平台的建成能够成为城市公共安全综合救援体系的保障。
（二）城市应急联动系统的结构
我国市级应急机构一般包括五个层次，即决策指挥中心、应急指挥中心、调度中心、联动单位的分支机构、处置力量部门。第一级是设在市委与市政府的决策指挥中心，其主要职能是处理重大应急事件。第二级是应急指挥中心，是处理重大灾害事故的指挥所，是高层领导处理紧急状况的办公地，高层领导在此能全面了解各方面信息，对整个事件做出分析并指挥所有资源。第三级是下属的调度中心，如原110、119、120、122等的调度中心，负责一部分事件的统一调度处理。第四级、第五级应急机构协同前三级共同发挥作用。
（三）城市应急联动系统的工作流程
CERS系统的流程如下。
1.报警。警情发生后事件分析人员通过拨打城市应急联动电话或其他方式进行报警，将警情汇报给城市应急联动指挥中心。
2.接警。城市应急联动中心的接警员接到警情后，将具体的情况包括时间、地点等信息分派给不同调度中心进行处理。
3.调度。应急联动系统根据警情向处置部门发出信息，处置部门派出人员到现场实施救援，根据实际情况进行下一步处置方式。
4.汇总汇报警情。将警情情况及处置情况汇总报告领导并将其存档，同时便于对各种紧急事件进行统计。
三、城市应急联动系统建模
（一）统一建模语言UML
1.UML概述
统一建模语言，即可视化建模语言主要运用于系统中，它所建造的模型具有完整性、准确性、无歧义性等特点，UML主要在工作流程、软件工程和业务领域中使用，针对以上领域中重要部分的设计、分析及决策情况进行具体描述。对开发人员而言，只需要构建产品的结构和模型，模型建立后开发人员不用选择程序语言和算法，UML可以自行将其转化为语言代码。UML主要通过类图、状态图、组件图、序列图和部署图等类型表现出来。因为UML作为一种建模语言具有统一的特性以支持特定领域扩展标记，所以它吸引了越来越多的开发和组织人员并已成为模型设计与软件分析的事实标准。
2.UML的主要特点
（1）UML中融合了面向对象领域的优势，它减少了极少使用、较为多余、容易混淆的符号，同时也相应地增加了一些新的符号，考虑了不同方法的图形表示。
（2）UML扩展性强，同时还添加了些新的概念。在UML标准中新加了模式、模板、分布式、扩展机制、线程、过程、职责、并发、合作等新概念，清晰地区分类型、类和实例、接口和组件等概念。
3.UML的应用领域
UML可以建模的系统包括静态结构和动态行为，因此它是一个标准的通用建模语言。UML的应用领域很广泛，最常见的是用于软件系统模型的构建，同时可以用来处理复杂数据的信息系统，以及用来描述如企业机构或机械系统等非软件领域系统，它的目标是以面向对象的方式来描述任何类型的系统。
在系统开发过程中，UML以其广泛的适用性可以适用于从系统开发需求到完成测试的各个阶段。首先是需求分析阶段，用户的需要主要通过UML系统的用例建模方式来表现。其次是分析阶段，对问题域的主要概念包括类、抽象和对象等，以及问题域的机制等相关内容进行关注。此时，可以通过UML类图来识别不同的类及它们之间的关系，通过UML动态模型描述类之间的协作关系。最后是测试阶段，开发人员可以利用UML模型的不同UML图进行不同类型的测试，主要包括单元测试、集成测试、系统测试和验收测试几方面。其中单元测试主要通过类规格、类图测试，集成测试主要通过合作图、使用部件图测试，系统测试通过例图测试，验收测试由用户进行。
由此可见，UML标准模糊语言用于从系统需求描述至完成后测试和维护的整个系统开发的各个阶段，适用于以面向对象技术来描述任何类型的系统。
（二）基于UML的城市应急联动系统建模实例
1.城市应急联动系统（CERS）用例图
利用城市应急信息系统可以将应急联动过程通过以下几个用例描述，包括接警用例、处警用例、指挥调度用例。CERS系统的主要使用者包括：①系统管理人员；②硬件设备情况；③系统服务对象；④与该系统交互的其他系统（如地理信息系统、位置追踪定位服务系统等）；⑤与本系统相关联的其他人或系统，见图1所示。
其中，CERS系统的参与者包括通讯中心、报警员、接警员、数据中心、计算机网络中心、事件分析员、系统管理员、监控中心、大屏幕显示系统、下级接警系统、领导。
图2显示了事件分析员通过用例分析的过程，包括接收相关信息，如接警员提供的信息、领导的安排及下级执行人员的反馈意见；将相关信息向领导请示；分析事件；根据领导的指示及相关事件向执行人员分派任务。
2.城市应急联动系统类图
城市应急联动系统主要类有用户类、支撑平台系统类、调度类。用户类如接警员、处警员、报警人、主管领导、应急委员会成员等，如图3 所示。
3.城市应急联动系统状态图
事件发生后事件分析员先对其进行分析，按事件解决的难易程度确定是否需要向领导请示，若为重大困难事件需向领导请示后再做处理，若事件分析员或指挥中心了解信息后无需向领导请示，则由事件分析员直接分配任务，下级接警系统进行处理并及时反馈相关处理信息。
通用的城市应急联动系统的接处警过程状态图参见图4，但实际情况会比较复杂，因为资源调配的计划是随着事态的不断发展而改变的，所以应急的接处警状态图并不是静态的，而是随着条件的改变而动态变化的。
4.城市应急联动系统序列图
上图说明：事件分析员接到事件后，首先要经过自己的专业分析以确定事件的重要程度，如果确定为重大事件，则需要向直管领导请求指示，根据事件处理的需要，由调度中心进行调度，调度中心显示屏将显示事件处理的进度并且实时更新相关信息，见图5。
5.城市应急联动系统组件图
城市应急联动系统主要包括城市管理组件、各个子系统组件及系统维护管理组件三大模块组件。其中，城市管理组件是指对市民公开的热线电话或是特大事故处理意见；各个子系统组件包括监控系统组件、大屏幕显示组件、GPS 系统组件、图像/视频传输系统组件、有/无线通信系统组件、计算机网络组件等；系统维护管理组件包括软件支撑平台组件、源及机房组件等。组件图的主要作用是描述各个组件及其之间的相互关系，见图6。
6.城市应急联动系统部署图
城市应急联动系统部署图描述了整个系统的物理结构和与配套软硬件，即整个系统资源的硬件和软件的配置情况。如图7所示，此图包含：①应急联动系统、指挥决策系统等；②应用支撑平台主要视频/语音处理系统、业务协同、辅助决策系统等；③信息资源中心，主要包含GIS 数据数据库、交通指挥、卫生救助、气象等基础数据库等；④基础通信网络、应急通信网络、计算机网络等。
7.CERS 模型应用分析
本文在参考前人关于城市应急系统研究的基础上，构建了城市应急联动系统的简要模型。当前城市应急联动系统建设过程中面临众多难题。一是信息资源的共享整合与数据更新和维护的不兼容。没有信息，没有情报，就无从指挥础。所以，应急联动首先要实现信息的共享和互通。但是，如果不同部门之间职权划分不清晰，就会在很大程度上阻碍指挥中心采集与互通信息，这会给应急联动中心的数据收集工作带来很大麻烦，而且指挥中心也没有经费去收集所需的信息资源。二是各独立职能部门的现有系统的数据交换问题。为保护前期投资，政府在建设应急联动系统时通常会整合已有的各单位系统，这样可能会给不同系统之间数据的交换、互通造成阻碍。三是系统的可靠性问题。应急联动系统的主要职责是处理应急事件，因此系统自身的稳定性是很重要的。国内在建设应急联动系统时，把大部分成本都投入在硬件设备的可靠性上，这种做法虽然能够达到一定效果，但也存在很大的弊病，会大大增加系统的经济成本，也使得技术复杂化。因此，在构建系统时，一定要考虑系统软件的可靠性，即根据事物的处理流程，建立一种事物安保机制，防止系统对某种环境或设备过分依赖，在系统的部分设备出现异常时，系统中其他的模块和设备能够及时跟上备份、转移，做到暂时的，以保证系统的正常运转，降低因系统故障造成的损失，最大限度地保障系统运行的稳定性。
四、结束语
城市应急联动系统的构建并不是将不同子系统接口的简单集成或简单叠加，而是能有效地针对城市任何时间、地点，发生或会发生的突发事件进行有效控制。它涉及数据整合、终端设备应用等复杂系统工程。当发生紧急状况时，迅速进行资源整合，统一指挥，统一协调，有序调动工业、科技、人力、财政等多方面资源，及时应对和解决问题。本文使用UML建立了一般的城市应急联动系统模型，希望对城市应急系统建设提供参考。
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（作者单位：湖北省鄂西生态文化旅游圈投资有限公司）