2025年大学《系统科学与工程》专业题库-系统工程在城市安全监控中的应用

2025年大学《系统科学与工程》专业题库——系统工程在城市安全监控中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）1.系统工程的核心思想是（）。A.运用数学模型精确描述系统行为B.强调系统整体性、关联性和动态性，进行综合协调C.最大化单个子系统的性能D.采用最新的计算机技术2.在应用系统工程方法解决城市安全监控问题时，首要步骤通常是（）。A.系统详细设计B.系统模型构建与分析C.确定系统目标与需求D.选择具体监控技术3.以下哪项不是系统工程常用的方法论？（）A.需求分析B.系统建模与仿真C.黑盒测试D.敏感性分析4.城市安全监控系统通常具有高度的（）特性。A.静态B.隔离C.动态D.线性5.对于城市安全监控系统的需求分析，以下描述错误的是（）。A.应明确系统需要达到的安全目标B.只需关注技术性能指标C.需要考虑不同用户群体的需求D.应识别潜在的约束条件和风险6.在城市安全监控系统中，GIS技术主要用于（）。A.数据的实时存储B.空间信息的可视化与管理C.视频图像的智能分析D.系统的网络连接7.构建城市安全监控系统的（）模型有助于理解系统各要素间的相互作用和反馈机制。A.功能性B.物理结构C.系统动力学D.数据流程8.评估城市安全监控系统性能时，以下哪个指标通常不直接衡量系统的响应能力？（）A.平均事件发现时间B.系统可用性C.覆盖区域范围D.控制中心信息处理时间9.城市安全监控系统设计中，实现不同子系统（如视频监控、传感器、报警系统）有效协同的关键是（）。A.高性能硬件设备B.统一的数据标准和接口规范C.先进的算法模型D.强大的用户权限管理10.系统工程中的（）阶段旨在验证系统是否满足预定需求，并识别潜在问题。A.需求分析B.系统设计C.系统集成与测试D.系统运行与维护二、简答题（每题5分，共20分。请将答案写在答题纸上）1.简述系统工程“整体优化”原则在城市安全监控系统设计中的应用。2.描述在城市安全监控场景下进行系统需求分析的主要步骤。3.解释什么是系统边界，并说明在定义城市安全监控系统边界时应考虑哪些因素。4.列举城市安全监控系统中可能面临的主要风险，并说明系统工程的风险管理方法如何应用于其中。三、论述题（每题10分，共30分。请将答案写在答题纸上）1.论述运用系统建模与仿真技术对提升城市安全监控能力的作用。2.结合系统工程思想，论述如何设计一个具有良好扩展性和适应性的城市安全监控架构。3.试分析大数据技术如何在系统工程框架下，应用于城市安全监控信息的分析与挖掘中，并说明其面临的挑战。四、案例分析题（20分。请将答案写在答题纸上）背景:某大城市计划构建一个区域性的城市安全监控预警系统，以提升该区域（包括一个主要交通枢纽、数条主干道和周边商业区）的治安管理和应急响应能力。系统需整合视频监控、人流密度检测、车辆识别、环境传感器（如烟雾、温度）等多种信息源。问题:请运用系统工程的方法论，对该项目的系统规划与设计进行初步分析。具体内容包括：1.明确该系统的核心目标。2.识别关键的系统需求（功能性和非功能性）。3.简述进行系统可行性分析（技术、经济、社会等方面）的主要考虑因素。4.提出系统总体架构设计的初步思路，包括主要子系统及其交互关系。5.指出在系统实施过程中应重点关注的管理问题或挑战。试卷答案一、选择题1.B2.C3.C4.C5.B6.B7.C8.C9.B10.C二、简答题1.系统工程“整体优化”原则在城市安全监控系统设计中的应用：该原则要求将城市安全监控视为一个由多个相互关联的子系统（硬件、软件、数据、人员等）组成的整体。设计时不能仅关注单个子系统（如摄像头或软件算法）的性能最优，而应着眼于整个系统的综合效能。例如，通过优化各子系统间的信息共享和协同工作流程，实现整体的安全预警能力、响应速度或资源利用效率的最大化，同时兼顾成本、可靠性等因素。2.城市安全监控场景下进行系统需求分析的主要步骤：(1)初步调研与访谈：了解管理目标、现有系统状况、用户（监控中心、巡逻人员、应急指挥等）需求、安全事件类型等。(2)需求分类与整理：将收集到的需求按功能性（如事件检测、预警、记录、指挥调度）和非功能性（如性能、可靠性、安全性、易用性）进行分类。(3)需求分析与确认：深入理解需求的内涵、优先级，消除模糊不清之处，并与用户确认需求的正确性。(4)编写需求规格说明书：清晰、无歧义地书面描述系统必须满足的各项需求。3.系统边界定义时应考虑的因素：(1)系统目标：边界应围绕实现系统目标来划定。(2)主要功能：包含实现核心功能所必需的元素，排除无关功能。(3)物理范围：对于空间系统，如监控区域、设备覆盖范围等。(4)环境约束：与外部系统交互的接口和环境条件。(5)管理责任：明确系统归属和管理的范围。(6)关键子系统：包含对实现目标至关重要的子系统，排除可依赖外部或非关键的。清晰界定边界有助于集中资源、明确责任和简化分析。4.城市安全监控系统的主要风险及系统工程风险管理应用：主要风险包括：技术故障（设备失效、网络中断）、信息安全（数据泄露、系统被攻击）、误报/漏报、响应不及时、标准不统一导致兼容性问题、用户操作不当等。系统工程的风险管理方法应用体现在：(1)风险识别：在需求分析、设计阶段通过头脑风暴、专家访谈、历史数据分析等识别潜在风险。(2)风险评估：分析风险发生的可能性和影响程度。(3)风险应对：针对高风险点，在系统设计时采用冗余、容错、加密等技术措施（规避/减轻），制定应急预案（转移/接受），并在实施中加强测试、培训和管理。(4)风险监控：在系统运行中持续监测风险状况，并根据需要进行调整。三、论述题1.运用系统建模与仿真技术对提升城市安全监控能力的作用：系统建模能将复杂的城市安全监控系统以抽象模型（如数学方程、网络图、流程图）表达出来，帮助理解系统结构、要素关系和运行机制。仿真则是在模型基础上模拟系统在不同场景（如突发大型事件、设备故障、不同策略下）的行为和性能。其作用在于：(1)辅助决策：通过仿真测试不同设计方案（如摄像头布局、预案流程）的效果，优化资源配置。(2)预测预警：模拟潜在风险发生的概率和影响范围，实现早期预警。(3)评估性能：在部署前评估系统在各种情况下的响应时间、覆盖能力、可靠性等。(4)培训演练：创建虚拟环境进行应急演练，提高人员协同效率。(5)可视化分析：直观展示监控态势、人流分布、事件扩散等，支持指挥决策。2.运用系统工程思想设计具有良好扩展性和适应性的城市安全监控架构：(1)模块化设计：将系统划分为功能独立的模块（如数据采集、数据处理、态势展示、告警联动、决策支持），模块间接口标准化，便于独立开发、升级和替换。(2)开放式架构：采用开放标准和协议（如API、SDK），允许第三方设备和系统接入，支持异构系统集成，增强系统的兼容性和灵活性。(3)分层结构：采用清晰的层次结构（如感知层、网络层、平台层、应用层），各层职责分明，便于分层部署、扩展和维护。(4)可配置性：系统功能和参数应支持灵活配置，以适应不同区域、不同事件类型的需求变化。(5)松耦合集成：子系统间依赖性低，通过接口交互，改变一个模块对其他模块影响小，易于扩展。(6)预留扩展接口：在设计和规划时，预留未来可能增加的监控点、传感器类型、分析功能或用户需求的接口和容量。通过以上方法，构建的架构能更好地应对未来需求变化、技术发展和环境演变。3.大数据技术在系统工程框架下应用于城市安全监控信息分析与挖掘：在系统工程框架下，大数据技术可应用于：(1)需求驱动：通过分析历史监控数据，发现潜在的安全风险点和用户未被满足的需求。(2)系统设计：指导传感器布局优化、数据采集策略制定，以及数据平台架构设计。(3)数据采集与处理：利用大数据技术（分布式存储、流处理）高效处理海量、多源、异构的监控数据（视频、音频、传感器数据等）。(4)信息分析与挖掘：应用机器学习、深度学习算法，对数据进行关联分析、模式识别、异常检测，实现智能事件发现（如人流聚集、异常行为、拥堵预测、火灾识别）、预测预警、趋势分析。(5)性能评估：分析系统运行数据，评估监控覆盖效果、事件响应效率、系统资源利用率等。(6)系统优化：基于分析结果，持续优化系统参数、预警阈值、资源配置和应急策略。面临的挑战：(1)数据质量与整合：数据噪声、缺失、不一致性问题。(2)算法选择与模型泛化：选择合适的算法，避免过拟合，提高模型在不同场景下的适应性。(3)实时性要求：部分应用（如实时预警）对数据处理速度要求高。(4)信息安全与隐私保护：海量敏感数据带来的安全风险和隐私泄露问题。(5)专业人才缺乏：需要既懂大数据技术又懂安全监控和系统工程的复合型人才。四、案例分析题1.系统规划与设计初步分析：*核心目标：提升区域整体治安管理水平，增强对各类安全事件（如治安案件、交通事故、突发公共事件）的快速发现、准确判断、有效处置能力，保障区域内的公民生命财产安全，优化应急响应效率。*关键系统需求：*功能性需求：实现全区域视频监控覆盖与智能分析（如人脸识别、行为识别、车辆识别）；实时监测人流、车流密度与分布；环境参数（烟雾、温度等）监测与报警；事件自动报警与定位；实现监控中心与现场人员的语音、视频对讲；支持多级联动（如视频弹出、警情推送、灯光/广播控制）；提供可视化态势展示平台。*非功能性需求：系统高可用性（如7x24小时运行）；低误报率；较快的平均事件响应时间（根据事件类型定义）；数据存储周期满足法规要求；系统易用性（操作界面友好）；良好的可扩展性（方便增加监控点、传感器、用户）；高可靠性与安全性（防攻击、防破坏）。*可行性分析主要考虑因素：(1)技术可行性：评估现有及拟采用技术的成熟度、性能是否满足需求；网络带宽、传输延迟是否支持实时监控；系统集成难度。(2)经济可行性：估算系统建设成本（硬件、软件、集成、部署）、运行维护成本（电费、带宽费、维护人力），对比预期效益（如案件发生率降低、响应时间缩短带来的价值），进行成本效益分析。(3)社会可行性：考虑公众对监控隐私问题的接受度；系统建设对周边环境的影响；相关法律法规的符合性；是否需要进行社会沟通和公众咨询。*系统总体架构设计初步思路：可采用分层架构：*感知层：部署各类传感器（摄像头、红外、微波、环境传感器等）采集现场信息。*网络传输层：建设安全可靠的数据传输网络（有线/无线，光纤/5G），保证数据实时传输。*平台层（核心）：(1)数据汇聚与处理引擎：对接收的数据进行清洗、存储、初步分析。(2)智能分析引擎：应用AI算法进行视频内容分析、人脸识别、行为检测、事件判断。(3)数据库：存储监控视频、报警信息、设备状态、历史数据。(4)资源管理与服务：设备管理、用户管理、权限管理、服务调度。(5)联动控制中心：接收报警，联动控制相关设备（如警灯、广播）。*应用层：(1)监控中心大屏：可视化展示区域态势、监控点画面、报警信息。(2)移动指挥终端：方便指挥人员外出时接收信息、调度资源。(3)用户访问界面：供授权用户查看部分监控画面或数据。*交互关系：感知层采集数据上传至平台层处理分析，平台层将结果（如报警信息、分析结果）展示到应用层，应用层用户可下达指令通过平台层控制感知层或其他子系统。*系统实施过程中的