第2章 安全信息处理技术(安全信息工程)

主讲：杨应迪

安全信息工程E-mail:39330480@学时：44Del:139554604201第2章安全信息处理技术2.1安全信息的收集2.2安全信息的加工2.3安全信息的存储2.4安全信息的检索2.5安全信息的反馈2.6安全信息的维护2.7安全信息的安全学时：6难点2第2章安全信息处理技术一、手工处理时期二、机械信息处理时期三、计算机处理时期32.1安全信息的收集—基本原理—定义安全信息收集是指根据不断变化的安全信息需求，从已确定的安全信息源体系中连续地选择、收集和提取信息的过程。42.1安全信息的收集—基本原理—过程安全信息的收集是数据处理的第一个环节，是后面各处理环节的基础。包括安全信息的识别、整理、表达和录入。识别是指面对大量的数据，要选择那些有价值、能正确描述事件的数据；整理是指信息的初加工，即对识别后获得的数据进行分类整理，便于对数据进行下一步加工；表达是指对整理后的数据采用一定的表达形式，如数字或编码、文字或符号、图形或声音等；输入是指将数据正确地输入系统中。这一过程可以采用人工完成，或者采用计算机辅助完成。52.1安全信息的收集—信息源实物型信息源、文献型信息源、电子型信息源和网络信息源

672.1安全信息的收集—信息源82.1安全信息的收集—信息源西气东输管道首先要坚持日常巡线制度，包括所巡管段内地质、地貌特征，沿线煤矿信息，矿山开采动向，煤矿开采区附近是否异常，如是否出现地裂缝、滑塌、水位下降、树木线杆歪斜、动物惊恐等现象。此外，还要及时建立和更新沿线煤矿和采空区资料，对收集的信息进行整理分析。资料应包括矿井法人、名称和经营性质、矿井类型、地理位置、规划规模、开采年限、目前开采状况、井口距管道的垂直距离、采空区距管道的垂直距离等。其次，根据地质灾害评估报告等资料、现场调研及日常巡线掌握的情况，全面梳理所辖管段采空区状况，开展对采空区地表稳定性的评价，按照评价结果划分采空区风险等级，根据风险等级的不同，制定相应的应急预案。92.1安全信息的收集—信息源西气东输管道102.1安全信息的收集—信息源西气东输管道112.1安全信息的收集—信息源西气东输管道122.1安全信息的收集—信息源132.1安全信息的收集—步骤1)制定收集计划只有制定出周密、切实可行的信息收集计划，才能指导整个信息收集工作正常地开展。2)设计收集提纲和表格为了便于以后的加工、贮存和传递，在进行信息收集以前，就要按照信息收集的目的和要求设计出合理的收集提纲和表格。3)明确信息收集的方式和方法。4)提供信息收集的成果要以调查报告、资料摘编、数据图表等形式把获得的信息整理出来，并要将这些信息资料与收集计划进行对比分析，如不符合要求，还要进行补充收集。142.1安全信息的收集—步骤—阻力测定资料收集152.1安全信息的收集—范围收集的范围可从三种角度来划分：内容范围：内容范围是指根据信息内容与信息收集目标和需求相关性特征所确定的范围，包括本身内容范围和环境内容范围。本身内容范围是由事物本身信息相关内容特征组成的范围；环境内容范围是由事物周边、与事物相关的信息的内容特征组成的范围。时间范围：时间范围是指在信息发生的时间上，根据与信息收集目标和需求具有一定相关性的特征所确定的范围，这是由信息的历史性和时效性所决定的。地域范围：地域范围是指在信息发生的地点上，根据与信息收集目标和需求具有一定相关性的特征所确定的范围。这是由信息的地域分布特征和信息收集的相关性要求所决定的。162.1安全信息的收集—原则针对性原则全面性原则时效性原则计划性原则连贯性原则灵活性原则准确性原则172.1安全信息的收集—原则张集矿182.1安全信息的收集—原则国家重大产业技术开发项目“矿井灾害实时监控关键技术开发”项目成果192.1安全信息的收集—方法①利用各种渠道收集安全生产方针、政策、法规和上级的安全指示、要求等。②利用各种渠道收集国内外安全管理情报，如安全管理、安全技术方面著作、论文，安全生产的经验、教训等方面的资料。③通过安全工作汇报、安全工作计划、安全工作总结，安全检查人员、职工群众反映情况等形式收集安全信息。④通过开展各种不同形式的安全检查并利用安全检查记录，收集安全检查信息。202.1安全信息的收集—方法⑤利用安全技术装备，收集设备在运行中的安全运行、异常运行及事故信息。⑥利用安全会议记录、安全调度记录和安全教育记录，收集日常安全工作和安全生产信息。⑦利用事故登记、事故调查记录和事故讨论分析记录，收集事故信息。⑧利用违章登记，违章人员控制表，收集与掌握人的异常信息。⑨利用安全管理月报表、事故月报表，定期综合收集安全工作和安全生产信息。212.1安全信息的收集—方法实物样品分析法222.1安全信息的收集—方法实地考察法232.1安全信息的收集—方法咨询采集法242.1安全信息的收集—方法

安全评价信息采集252.1安全信息的收集—识别—图像处理(1)图像预处理(2)图像分析(3)图像分类与识别(4)图像识别技术的应用主要包括内容：图像数字化、图像变换、图像增强、图像编码、图像分割、图像特征提取、图像识别以及图像处理与识别技术在智能机器人视觉、智能交通视频监控、文字识别等方面。262.1安全信息的收集—识别—图像处理矢量转换技术通风机特性曲线图形矢量化技术272.1安全信息的收集—识别—图像处理生物特征普遍性唯一性持久性可采集性识别性能可接受性人脸高低中高低高指纹中高高中高中手型中中中高中中掌纹中中中中中中虹膜高高高中高低视网膜高高中低高低签名低低低高低高语音中低低中低高生物识别技术比较

指纹识别282.1安全信息的收集—识别—图像处理指纹门禁考勤机

指纹识别指纹鼠标核心点三角点纹数292.1安全信息的收集—识别—图像处理自动指纹识别系统

（AutomaticFingerprintIdentificationSystem）

指纹识别指纹识别技术现在还不是十分的稳定，很多因素会影响到识别的准确性，例如：手脏，出汗，手指割伤，甚至是有颜色的护肤品等等，302.1安全信息的收集—识别—图像处理①指纹识别系统(考勤)②城市安全(交通)③刑侦破案安全应用312.1安全信息的收集—识别—声学概念:运用计算机系统对语音所承载的内容和说话人的发音特征等所进行的自动识别。语音识别主要对象语音的物理属性（音高、音长、音强、音色）语音的生理属性（发音器官对语音的影响）语音的社会属性科大讯飞

语音识别技术322.1安全信息的收集—识别—声学基本内容语音特征提取声学模型匹配（单字）语言模型与语言处理（句子）

语音识别技术332.1安全信息的收集—识别—声学声纹识别——辨认说话人内容识别——辨认说话内容语种识别——辨认语种和方言语音标准识别——找出不标准的发音

语音识别技术342.1安全信息的收集—识别—声学安全通信系统——用语音替代键盘输入危险地点的禁入——语音身份认证讲话内容转换为文字材料缺点：语音随时间而变化。语音也会由于伤风、嗓音沙哑、情绪压力或是青春期而变化。语音识别系统比指纹识别系统有着较高的误识率，因为人们的声音不像指纹那样独特和唯一。安全应用352.1安全信息的收集—识别—光学文字识别技术——原理OCR的基本原理就是通过扫描仪将一份文稿的图像输入给计算机，然后由计算机取出每个文字的图像，并将其转换成汉字的编码。362.1安全信息的收集—识别—光学OCR识别的两种方式单元模式匹配识别法特征提取识别法

文字识别技术372.1安全信息的收集—识别—光学步骤图文输入——扫描仪输入，文档放置端正，参数设置正确预处理——图像净化（测斜、版面分析、横竖排切分、文字图像分离，标点判别等）单字识别后处理——对多个可能的识别结果进行词组和上下文匹配，以提高识别率。

文字识别技术382.1安全信息的收集—识别—力学压力传感器检定数据自动采集与处理392.1安全信息的收集—识别—力学压力传感器检定数据自动采集与处理402.1安全信息的收集—识别—力学压力传感器检定数据自动采集与处理412.1安全信息的收集—识别—力学压力传感器检定数据自动采集与处理422.1安全信息的收集—识别—力学压力传感器检定数据自动采集与处理432.1安全信息的收集—识别—力学压力传感器检定数据自动采集与处理442.1安全信息的收集—识别—力学压力传感器检定数据自动采集与处理45

GPS系统难以应用移动矿井危险性事故时有发生，井下复杂的环境给人员撤离和事故抢救带来极大困难。若能及早确定井下人员所处的位置，会给营救工作带来极大方便，将人员损失减少到最小。

矿山井下人员跟踪定位2.1安全信息的收集—识别—射频46

矿山井下人员跟踪定位2.1安全信息的收集—识别—射频47读卡器人员

矿山井下人员跟踪定位——动态显示2.1安全信息的收集—识别—射频48

矿山井下人员跟踪定位——轨迹查询2.1安全信息的收集—识别—射频49

矿山井下人员跟踪定位——考勤2.1安全信息的收集—识别—射频50对于重要机关、大型厂矿企业或其他要害部门或设施可以运用RFID系统进行人员出入自动识别管理，可以有效防止非法人员进出给本单位的管理带来干扰和破坏，实现人员管理的智能化、科学化和自动化，有效控制无关人员的进出，提高管理效率。

人员进出自动识别管理（门禁管理）2.1安全信息的收集—识别—射频51系统由数据采集、数据传输和监控管理三部分组成。系统构成示意图

人员进出自动识别管理（门禁管理）2.1安全信息的收集—识别—射频52电子不停车收费系统(ETC)2.1安全信息的收集—识别—射频532.1安全信息的收集—传输信息传输是从一端将命令或状态信息经信道传送到另一端，并被对方所接收，并保证信息的可靠、有效、保密。监控设备、传输设备、后端控制显示设备542.1安全信息的收集—传输—基本模型传送和接收552.1安全信息的收集—传输—类型硬件通讯传输软件数据传输562.1安全信息的收集—传输—介质传输介质分有线和无线两种，有线为电话线或专用电缆；无线是利用电台、微波及卫星技术等。信息传输过程中不能改变信息，信息本身也并不能被传送或接收。必须有载体，如数据、语言、信号等方式，且传送方面和接收方面对载体有共同解释。矿井WiFi综合通信系统572.1安全信息的收集—传输—方式并行传输串行传输异步传输同步传输582.1安全信息的收集—传输—方式在线传输离线传输

592.1安全信息的收集—传输—影响因素防潮、防尘、防腐、防干扰的工作602.1安全信息的收集—传输—指标

可靠性就是要使信源发出的消息经过信道传输以后，尽可能准确地、不失真地再现在接收端。有效性是指信息传输的效率，即用尽可能短的时间和尽可能少的设备来传送一定数量的信息，实现好的经济效果。提高可靠性和提高有效性常常会发生矛盾，这就需要统筹兼顾。例如为了兼顾有效性（考虑经济效果），有时就不一定要求绝对准确地在接收端再现原来的消息，而是可以允许一定的误差或一定的失真，或者说允许近似地再现原来的消息。612.1安全信息的传输——指标

保密性所谓保密性，就是隐蔽和保护通信系统中传送的消息，使它只能被授权接收者获取，而不能被未授权者接收和理解。信息的加密和解密就是以提高信息传输的保密性为目的的有效方法。认证性所谓认证性，是指接收者能正确判断所接收的消息的正确性，验证消息的完整性，而不是伪造的和被窜改的。数字签名和密钥管理就是以提高信息传输的认证性为目的的有效方法。622.1安全信息的收集—整理与表达—信息整理(1)信息整理的常见方式归类—把收集到的信息按性质和内容分类归纳整理；去伪存真—把收集到的信息进行鉴别处理，区分信息真伪和可靠性；抓住重点，突出主要因素—把收集到的信息进行筛选整理，按重要性排队；(2)信息整理的常见方法比较法—对同类信息进行对比分析；核对法—对可能有用的信息进行审核查对；佐证法—对信息的关键性、相关因素开展证据的收集和鉴定；逻辑法—通过逻辑分析发现信息的可靠生和合理性。文献法—查阅有关的最新文献，确定信息的先进程度；评估法—请专家学者对信息的价值和可靠性进行评估；调查法—对信息的真假和来源开展调查研究。632.1安全信息的收集—整理与表达—信息表达表格图音频视频文字642.1安全信息的收集—整理与表达—信息表达表格图音频视频文字652.2安全信息的收集—整理与表达—信息表达表格图音频视频文字662.1安全信息的收集—输入与输出—输入控制输入量。尽可能利用自动输入。减少输入延迟。批量输入、周转文件输入。减少输入错误。采用多种校验方法和验证技术。避免额外步骤。简化输入过程。

要求672.1安全信息的收集—输入与输出—输入输入界面设计与输入设备选择。

输入设计首先要确定输入设备的类型和输入介质，目前常用的输入设备有以下几种:键盘——磁盘输入装置；光电阅读器；终端输入。

设备682.1安全信息的收集—输入与输出—输入人工校对；二次键入校对；根据输入数据之间的逻辑关系校对；用程序设计实现校对。

校对692.1安全信息的收集—输入与输出—输入效果评价输入界面是否明晰、美观、大方；是否便于填写，符合工作习惯；是否便于操作；是否有保证输入数据正确性的校验措施。

效果评价702.2安全信息的输入——效果评价712.2安全信息的输入——效果评价722.1安全信息的收集—输入与输出—输出输出设计的任务是使管理信息系统输出满足用户需求的信息。输出设计的目的是为了正确及时反映和组成用于管理各部门需要的信息。信息能够满足用户需要，直接关系到系统的使用效果和系统的成功与否。数据输出是计算机对各类输入数据进行加工处理后，将结果以用户所要求的形式输出。732.1安全信息的收集—输入与输出—输出输出信息使用情况。信息的使用者、使用目的、信息量、输出周期、有效期、保管方法和输出份数。

输出信息内容。输出项目、精度、信息形式(文字、数字)。输出格式。表格、报告、图形等。

输出设备和介质。设备如：打印机、显示器等；介质如：磁盘、磁带、纸张（普通、专用）等。742.1安全信息的收集—输入与输出—输出输出设计的方法

在系统设计阶段，设计人员应给出系统输出的说明，这个说明既是将来编程人员在软件开发中进行实际输出设计的依据，也是用户评价系统实用性的依据。因此，设计人员要能选择合适的输出方法，并以清楚的方式表达出来。

输出主要有以下几种:

表格信息。

图形信息。

图标。

752.1安全信息的收集—输入与输出—输出输出设计评价：

1)能否为用户提供及时、准确、全面的信息服务；

2)是否便于阅读和理解，符合用户的习惯；

3)是否充分考虑和利用了输出设备的功能；

4)是否为今后的发展预留一定的余地。

762.1安全信息的收集——数据采集系统——人员定位系统智能风机测定系统阻力测定系统772.1安全信息的收集—数据采集系统—硬件设计1)传感器的选用和安装；2)网络的构建；3)单片机、ARM或DSP等方面的软、硬件知识。782.1安全信息的收集—数据采集系统—软件设计三个方面:1)下位机的软件编程：汇编语言和C语言等。2)上位机的编程(包括网络通信和远程访问)：C、C++、VB、Delphi、Java、C等。3)数据库的建立和维护：SQLSERVER、ORACLE、ACCESS等。通过对安全监控系统的相关信息进行实时采集、录入、修改、查询、统计、输出报表、预测预报等，可实现生产系统、安全系统、管理系统的有效集成，达到安全测控的目的。792.1安全信息的收集—数据采集系统—组态软件安全监控组态软件用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，可运行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000/XP等操作系统。使用安全监控组态软件的目的是快速构造和生成上位机监控系统，提高软件的开发效率。国内安全监控组态软件有MCGS、三维力控和紫金桥等。802.1安全信息的收集—数据采集系统—组态软件组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。812.2安全信息的加工安全信息的加工是安全信息处理的中心环节。信息加工是对收集来的信息进行去伪存真、去粗取精、由表及里、由此及彼的加工过程。它是在原始信息的基础上，生产出价值含量高、方便用户利用的二次信息的活动过程。这一过程将使信息增值。只有在对信息进行适当处理的基础上，才能产生新的、用以指导决策的有效信息或知识。822.2安全信息的加工——加工原则——信息的筛选和判别在大量的原始信息中，不可避免地存在一些假信息和伪信息，只有通过认真地筛选和判别，才能防止鱼目混珠、真假混杂。832.2安全信息的加工——加工原则——信息的分类和排序收集来的信息是一种初始的、零乱的和孤立的信息，只有把这些信息进行分类和排序，才能存储、检索、传递和使用。842.2安全信息的加工——加工原则——信息的分析和研究对分类排序后的信息进行分析比较、研究计算，可以使信息更具有使用价值乃至形成新信息。852.2安全信息的加工——加工方式按处理功能的深浅分：预处理加工、业务处理加工和决策处理加工；

预处理加工是对信息简单整理，加工出的是预信息。

业务处理加工是对信息进行分析，综合出辅助决策的信息。

决策处理加工是对信息进行统计推断，可以产生决策信息。数据加工以后成为预信息或统计信息，统计信息再经过加工才成为对决策有用的信息。这种转换均需要时间，因而不可避免地产生时间延迟，这也是信息加工的一个重要特征——滞后性，在使用中必须注意这一点。信息的滞后性与信息的时效性是有矛盾的，信息工作者要认识信息的滞后性，尽量减少以至消除滞后性对时效性的制约和影响。862.2安全信息的加工——加工方式按处理功能的深浅分：预处理加工、业务处理加工和决策处理加工；872.2安全信息的加工——加工方式按处理功能的深浅分：预处理加工、业务处理加工和决策处理加工；882.2安全信息的加工——加工方式按处理功能的深浅分：预处理加工、业务处理加工和决策处理加工；892.2安全信息的加工——加工方式按处理功能的深浅分：预处理加工、业务处理加工和决策处理加工；902.2安全信息的加工——加工方式按处理的响应时间分：实时处理型和批处理型；1)一种是将送过来的数据立即进行处理，即时做出响应的“实时处理型”。一般实时处理系统只允许处理已确定的工作，只限于面向常规的作业业务，这是为了保证响应的及时性。2)另一种是将送过来的数据存起来达到一定数量或时间后，再集中处理的“批处理型”。这种处理方式适用于以下两种统计分析业务：如果不搜集一定数量的必要数据，就没有什么处理意义和效果；没有必要急于得到处理结果。从发展来看，信息加工正从批处理形式向联机处理形式发展，从事后处理为中心向实时处理发展。912.2安全信息的加工——加工方式按是否运用计算机分：手工加工和计算机加工。采用手工管理方式进行信息加工，不仅繁琐、容易出错，而且其加工过程需要很长时间，已经远远不能满足管理决策的需要。计算机、人工智能等技术的不断发展和应用，大大缩短了信息加工时间，满足了管理者的决策需求，同时人们也从繁琐的手工管理方式中摆脱了出来。计算机信息加工就是利用计算机进行数据处理，而且在处理过程中，又大量采用各种数学模型。这些模型的算法往往是相当复杂的，常常包含大量的迭代和循环。不过现在已经有许多可供选择的软件包，如统计软件包、预测软件包、数学规划软件包、模拟软件包等。922.2安全信息的加工——加工方式按是否运用计算机分：手工加工和计算机加工。932.2安全信息的加工——加工方式按是否运用计算机分：手工加工和计算机加工。942.2安全信息的加工——加工方式按是否运用计算机分：手工加工和计算机加工。952.2安全信息的加工——加工方式按是否运用计算机分：手工加工和计算机加工。962.2安全信息的加工——加工方式按企事业单位的管理和计算机配置分：集中式和分布式；按企事业单位的管理和计算机配置，信息加工处理的方式可分为集中式和分布式。集中式是将计算机放在单位机关等指定地方，由中心计算机集中承担处理功能和处理量；分布式是以统一的规划为基础，将适当规模的计算机系统安装在单位机关及其下属单位，分别承担处理功能和处理量。选择集中式还是分布式的时候，要考虑企业的各种内部和外部条件。972.2安全信息的加工——加工方式按系统与用户之间的距离分：远程处理方式和局域处理方式远程处理是指用户不必去信息中心，而通过通信线路使用远处的计算机进行处理的方式。实际上远程处理是一种远距离的联机处理方式。因为除了终端和通信控制器以外，它和批处理方式完全一样。与远程处理相反，局域处理是指在放置计算机的地方使用计算机的方式。事实上，只有在区分远程处理和局域处理的场合，才较多地使用这个概念，即在计算机网络中分布在各处的计算机各自进行处理的方式就叫做局域处理。982.2安全信息的加工——加工方法1)统计分析方法相关分析、回归分析、主成分分析、聚类分析、时间序列分析、判别分析2)机器学习方法规则归纳、案例学习方法、遗传算法、免疫算法、蚁群算法、决策树方法3)不确定性理论贝叶斯网络、模糊逻辑、粗糙集理论、证据理论、灰色理论、可拓理论4)数据库技术面向数据集方法、面向属性归纳、数据库统计、数据挖掘技术、数据仓库技术、联机分析技术5)可视化技术

992.2安全信息的加工具体的加工分以下几个方面：①利用事故统计台账，对事故的类别、等级、数量、频率、危害等进行综合分析，进而掌握事故的动向。②利用隐患统计台账，对隐患的数量、等级、整改率、转化率进行综合统计分析，进而发现隐患，掌握导致事故发生的情况，并将其整改使之消除。③利用职工安全统计台账，对职工的结构、安全培训、违章人员、发生事故等情况进行综合统计分析，进而掌握职工的安全动态。④利用安全天数管理台账，对事故改变安全局面，影响安全天数的事故单位、事故时间、类别、等级，以及过去连续安全生产天数等，进行定期累计，从中掌握企业的安全动态。1002.3安全信息的存储什么信息需要存储？采用什么技术实现信息存储？有怎样的信息存储的设备？思考：假如有100T数据，买100G大小的磁盘，需要1000个！如何把1000个磁盘连接起来？如果用一般的PC，需要250台！数据存放起来了，如何管理和使用？性能如何？当设备损坏或发生事故时如何应对？1012.3安全信息的存储信息存储是针对所采集的信息进行科学有序的存放、保管，以便使用的过程。三层含义:将所采集的信息，按照一定规则，记录在相应的信息载体上；将这些信息载体，按照一定的特征和内容性质组成系统有序的、可供自己或他人检索的集合体；应用计算机等先进的技术和手段，提高信息存储的效率和利用水平。纸、胶卷、磁盘、计算机1022.3安全信息的存储——数据库技术传统数据库技术——如关系型数据库面向对象数据库技术——如ORION、OBJECT、O2分布式数据库技术——如SDD-1、POREL多媒体数据库技术Web数据库技术——如ASP、Java/JDBC半结构化数据库技术——如Exchange2000Sever结构化、半结构化、非结构化数据库1032.3安全信息的存储——Access数据库Office系统办公软件特点1042.3安全信息的存储——Access数据库1052.3安全信息的存储——Txt文本存储1062.3安全信息的存储——Txt文本存储1072.3安全信息的存储——方式传统存储（直接存储）网络存储1082.3安全信息的存储——备份和容灾——原因DATA制造远程办公客户投资市场日常运作供应商硬件故障软件故障误操作病毒入侵保留历史记录发生灾难性事件1092.3安全信息的存储——备份和容灾——备份数据备份就是将数据以某种方式加以保留，以便在系统遭受破坏或其他特定情况下，重新加以利用的一个过程。数据备份是存储领域的一个重要组成部分。通过数据备份，一个存储系统乃至整个网络系统，完全可以回到过去的某