Tổng quan nghiên cứu

Lực lượng Cảnh sát phản ứng nhanh 113 được thành lập nhằm đảm bảo an ninh trật tự xã hội và xử lý kịp thời các tình huống khẩn cấp theo Quyết định số 943/2001/QĐ-BCA và Quyết định số 944/2001/QĐ-BCA của Bộ Công an. Trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng, mỗi ngày các trung tâm tiếp nhận hàng nghìn cuộc gọi khẩn cấp từ nhân dân trên địa bàn 63 tỉnh thành phố. Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là sự bất cập của phương thức quản lý thông tin thủ công truyền thống, dẫn đến tình trạng chậm trễ trong việc xác định vị trí hiện trường và khó khăn trong điều phối phương tiện cơ động.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là nghiên cứu giải pháp tích hợp công nghệ Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) vào Hệ thống tiếp nhận thông tin và giám sát cuộc gọi phục vụ công tác nghiệp vụ của lực lượng Cảnh sát 113. Phạm vi nghiên cứu được triển khai trong khuôn khổ dự án DA21/2002 từ năm 2002 đến năm 2008, thực hiện khảo sát và thử nghiệm thực tế tại Công an thành phố Hà Nội, Công an tỉnh Nghệ An và Công an thành phố Cần Thơ trước khi triển khai diện rộng.

Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc hiện đại hóa công tác chỉ huy tác chiến của lực lượng Công an nhân dân. Giải pháp đề xuất giúp nâng cao độ chính xác định vị lên mức 0.5 đến 5 mét nhờ kỹ thuật vi sai, đồng thời tự động hóa hoàn toàn quy trình xử trị cuộc gọi 24/24 giờ, rút ngắn thời gian phản ứng ban đầu xuống dưới 3 đến 5 phút, góp phần giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản trong các vụ việc an ninh trật tự.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn xây dựng trên nền tảng kết hợp hai lý thuyết công nghệ cốt lõi:

Thứ nhất là lý thuyết Hệ thống thông tin địa lý (GIS). GIS được định nghĩa là hệ thống thông tin thu thập, lưu trữ, thao tác, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian địa lý. Mô hình không gian biểu diễn qua hai định dạng chính là vector và raster, kết hợp cấu trúc liên kết không gian (topology) đa lớp cho phép phân tích vùng đệm, chồng xếp lớp bản đồ và tối ưu hóa tuyến đường di chuyển.

Thứ hai là lý thuyết Hệ thống định vị toàn cầu (NAVSTAR GPS). Hệ thống vận hành dựa trên chòm sao 24 vệ tinh bay quanh Trái Đất ở độ cao 20.200 km với chu kỳ 12 giờ. Vị trí được xác định bằng phương pháp giao hội không gian từ tín hiệu của tối thiểu 4 vệ tinh. Để khắc phục sai số từ tầng điện ly và đồng hồ, kỹ thuật định vị hiệu chỉnh vi sai (DGPS) và định vị pha sóng mang trên hai tần số L1 (1575.42 MHz) và L2 (1227.60 MHz) được áp dụng để tăng cường độ chính xác.

Bên cạnh đó, các khái niệm bổ trợ gồm công nghệ tích hợp máy tính viễn thông (CTI-PBX) để tự động tiếp nhận cuộc gọi, hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ Microsoft SQL Server 2000 và các thành phần nhúng bản đồ số MapInfo, MapX.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài bao gồm dữ liệu nhật ký cuộc gọi thoại ghi nhận từ tổng đài CTI-PBX, dữ liệu bản đồ nền địa chính số hóa các cấp và dữ liệu tọa độ không gian gửi về từ thiết bị GPS lắp đặt trên các phương tiện tuần tra cơ động.

Cỡ mẫu nghiên cứu được thiết lập trên 3 địa bàn trọng điểm đại diện cho ba vùng miền gồm Hà Nội, Nghệ An và Cần Thơ, bao quát hàng chục nghìn bản ghi cuộc gọi thực tế và dữ liệu mạng lưới giao thông của hơn 500 tuyến đường phố chính. Phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích được áp dụng nhằm đánh giá đầy đủ tính phức tạp của địa bàn đô thị loại đặc biệt và các đô thị trực thuộc tỉnh.

Phương pháp phân tích dựa trên tiếp cận hệ thống, phân tích luồng thông tin (DFD) và mô hình phân rã chức năng. Lý do lựa chọn phương pháp này xuất phát từ yêu cầu khắt khe của ngành Công an về tính sẵn sàng 24/7, tốc độ phản hồi tức thời dưới 3 giây và độ an toàn bảo mật dữ liệu tuyệt đối theo Thông tư liên tịch 01/2001/TTLT-TCBĐ-BCA. Quá trình nghiên cứu và thử nghiệm diễn ra liên tục từ năm 2004 đến tháng 12 năm 2008.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm và thử nghiệm hệ thống đã mang lại 4 phát hiện quan trọng:

Thứ nhất, việc áp dụng công nghệ định vị hiệu chỉnh vi sai (DGPS) đã cải thiện vượt bậc độ chính xác so với định vị dân sự thông thường. Sai số vị trí giảm từ mức 15 đến 100 mét của GPS đơn lẻ xuống chỉ còn khoảng 0.5 đến 5 mét, giúp nâng cao độ chính xác hơn 85% khi định vị phương tiện cơ động trong đô thị.

Thứ hai, việc tích hợp tổng đài CTI-PBX với cơ sở dữ liệu Microsoft SQL Server 2000 cho phép tiếp nhận đồng thời 100% các cuộc gọi đến liên tục 24/24 giờ mà không xảy ra nghẽn mạch cục bộ. Thời gian tra cứu và hiển thị thông tin chủ thuê bao cùng địa chỉ người gọi được rút ngắn từ khoảng 2 phút xuống dưới 3 giây, đạt mức cải thiện tốc độ hơn 97%.

Thứ ba, module Client113 xây dựng trên nền tảng MapX hỗ trợ trực quan hóa vị trí vụ việc và vị trí xe tuần tra trên bản đồ số, giúp người chỉ huy lựa chọn tuyến đường ngắn nhất. Kết quả thử nghiệm cho thấy thời gian tiếp cận hiện trường của đội xe phản ứng nhanh giảm trung bình 35% so với quy trình điều phối bằng bộ đàm truyền thống.

Thứ tư, mô hình hệ thống phân tán được hoàn thiện với đầy đủ các phân hệ quản trị, giám sát, ghi âm và định vị, đáp ứng 100% tiêu chuẩn kỹ thuật để triển khai đồng bộ cho lực lượng Cảnh sát 113 tại 63 tỉnh thành phố.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi tạo nên hiệu quả vượt trội của hệ thống là việc xóa bỏ sự phân tách giữa dữ liệu thoại và dữ liệu không gian. Trước đây, cán bộ trực ban phải tiếp nhận thông tin qua điện thoại rồi tra cứu bản đồ giấy thủ công. Hệ thống mới tự động liên kết số máy gọi đến với cơ sở dữ liệu danh bạ địa chính, tức thời định vị điểm gọi trên bản đồ số MapInfo.

Khi so sánh với các hệ thống định vị riêng lẻ (Autonomous Navigation) vốn có độ lệch từ 30 đến 50 mét và chịu ảnh hưởng lớn bởi tầng điện ly, giải pháp DGPS kết hợp thuật toán khử nhập nhằng pha sóng mang mang lại độ ổn định cao hơn trong môi trường nhà cao tầng.

Dữ liệu nghiên cứu thực nghiệm có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ cột thể hiện sự suy giảm thời gian đáp ứng cuộc gọi từ 120 giây xuống 3 giây, kết hợp bảng thống kê phân loại 5 nhóm vụ việc khẩn cấp (an ninh trật tự, tai nạn giao thông, cháy nổ, bạo loạn và cứu hộ) để hỗ trợ công tác chỉ huy đưa ra quyết định chính xác.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu, 4 nhóm giải pháp chiến lược được đề xuất nhằm hoàn thiện hệ thống tiếp nhận thông tin và định vị lực lượng Cảnh sát 113:

Thứ nhất, chuẩn hóa và làm sạch 100% cơ sở dữ liệu địa chỉ, đường phố và địa danh hành chính trên nền tảng số hóa MapInfo. Mục tiêu là cập nhật định kỳ hàng quý dữ liệu cho toàn bộ 63 tỉnh thành phố, do Cục Tin học nghiệp vụ E15 chủ trì phối hợp cùng các đơn vị viễn thông hoàn thành trước quý 4 năm 2009.

Thứ hai, đầu tư lắp đặt đồng bộ thiết bị thu GPS vi sai băng tần kép L1/L2 trên 100% xe ô tô và mô tô tuần tra của lực lượng 113. Lộ trình thực hiện trong giai đoạn 2009 đến 2010 nhằm duy trì sai số định vị thực tế luôn dưới 1 mét, do Tổng cục Hậu cần - Kỹ thuật phê duyệt và trang cấp.

Thứ ba, nâng cấp hạ tầng mạng truyền số liệu nội bộ (LAN) và máy chủ quản trị cơ sở dữ liệu tại các trung tâm chỉ huy tỉnh, đảm bảo tiêu chuẩn an toàn an ninh thông tin theo Thông tư liên tịch số 01/2001/TTLT-TCBĐ-BCA. Mục tiêu duy trì tính sẵn sàng của hệ thống đạt 99.9%, do Trung tâm Công nghệ phần mềm E15 phụ trách kỹ thuật.

Thứ tư, triển khai các khóa đào tạo chuyên sâu về vận hành phần mềm Client113 và kỹ năng khai thác bản đồ số cho hơn 1.500 cán bộ, chiến sĩ trực ban trên toàn quốc trong thời gian 6 tháng kể từ khi bàn giao thiết bị.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn cung cấp nhiều giá trị thực tiễn và học thuật cho 4 nhóm đối tượng chính:

Nhóm thứ nhất là Lãnh đạo, cán bộ chỉ huy lực lượng Cảnh sát phản ứng nhanh và các đơn vị nghiệp vụ Công an nhân dân. Luận văn cung cấp mô hình tổng thể về quy trình số hóa tiếp nhận tin báo, quản lý ghi âm nghiệp vụ và tối ưu hóa điều phối lực lượng cơ động trên bản đồ số 24/7.

Nhóm thứ hai là Các kỹ sư phần mềm, chuyên gia công nghệ thông tin và viễn thông. Tài liệu này là nguồn tham khảo giá trị về kiến trúc tích hợp giữa phần cứng tổng đài CTI-PBX, cơ sở dữ liệu Microsoft SQL Server 2000 và các thành phần bản đồ số MapInfo, MapX.

Nhóm thứ ba là Học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Công nghệ thông tin, Hệ thống thông tin địa lý. Đề tài đóng vai trò là một mẫu nghiên cứu điển hình về phương pháp luận kết hợp GIS và GPS trong xử lý bài toán không gian thực tế.

Nhóm thứ tư là Cơ quan quản lý các dịch vụ khẩn cấp công cộng như Trung tâm Cấp cứu 115 và Cảnh sát Phòng cháy chữa cháy 114. Luận văn gợi mở mô hình ứng dụng công nghệ định vị và điều hành phương tiện cứu trợ khẩn cấp có độ chính xác cao.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống tích hợp GIS và GPS đem lại lợi ích đột phá nào cho công tác nghiệp vụ của Cảnh sát 113?

Hệ thống giúp tự động hóa toàn diện quy trình tiếp nhận tin báo khẩn cấp. Khi người dân gọi đến đầu số 113, hệ thống tự động hiển thị số máy, tên chủ thuê bao và vị trí địa lý trên bản đồ số trong vòng dưới 3 giây. Đồng thời, tọa độ các xe cơ động tuần tra được cập nhật liên tục qua GPS với sai số chỉ từ 0.5 đến 5 mét, giúp chỉ huy điều động phương tiện gần nhất đến hiện trường nhanh chóng.

Làm thế nào công nghệ DGPS khắc phục được sai số định vị trong môi trường đô thị?

Kỹ thuật định vị hiệu chỉnh vi sai (DGPS) sử dụng một trạm tham chiếu đặt tại tọa độ cố định đã biết để đo đạc và tính toán lượng sai lệch giữa vị trí thực tế và tín hiệu vệ tinh thu được. Trạm này phát tín hiệu hiệu chỉnh qua liên kết radio theo chuẩn RTCM tới các thiết bị nhận di động gắn trên xe tuần tra. Quá trình này triệt tiêu phần lớn sai số do tầng điện ly, khí quyển và đồng hồ, nâng độ chính xác từ 100 mét xuống dưới 5 mét.

Module phần mềm Client113 trên máy trạm thực hiện những chức năng chính nào?

Module Client113 được phát triển với giao diện tiếng Việt thân thiện, đảm nhận các chức năng gồm tiếp nhận và phân phối cuộc gọi đến các bàn trực ban, hiển thị thông tin chi tiết người gọi, tra cứu danh mục đường phố, phường xã, nghe lại file ghi âm cuộc gọi và bộ đàm, quản trị danh sách cuộc gọi nhỡ và xuất báo cáo thống kê phục vụ công tác lãnh đạo.

Hệ thống quản lý và xử lý dữ liệu cuộc gọi lớn bằng giải pháp kỹ thuật nào?

Hệ thống ứng dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ Microsoft SQL Server 2000 được thiết kế tối ưu với mô hình luồng dữ liệu phân tán. Cơ sở dữ liệu lưu trữ đồng bộ thông tin nhật ký cuộc gọi, nội dung phân loại vụ việc, file ghi âm thoại và các lớp thông tin bản đồ vector, cho phép xử lý đồng thời hàng nghìn truy vấn cùng lúc mà vẫn đảm bảo tính toàn vẹn và bảo mật cao.

Khả năng mở rộng và triển khai của hệ thống trên phạm vi toàn quốc ra sao?

Được thiết kế theo kiến trúc module mở, hệ thống đã được thử nghiệm thành công tại Hà Nội, Nghệ An và Cần Thơ trước khi chuyển giao đồng bộ cho 63 tỉnh thành phố. Hệ thống có khả năng tích hợp linh hoạt với các mạng thông tin viễn thông quốc gia và sẵn sàng kết nối mở rộng với các hệ thống định vị vệ tinh tiên tiến như GLONASS hay Galileo trong tương lai.

Kết luận

  • Luận văn đã nghiên cứu thành công giải pháp tích hợp công nghệ GIS và GPS vào Hệ thống tiếp nhận thông tin và giám sát cuộc gọi phục vụ Cảnh sát 113.
  • Xây dựng thành công cơ sở dữ liệu bản đồ số tích hợp MapX và module phần mềm Client113 hoạt động ổn định trên máy trạm.
  • Nâng cao độ chính xác định vị phương tiện cơ động lên mức 0.5 đến 5 mét nhờ ứng dụng kỹ thuật DGPS, giảm thời gian tiếp cận hiện trường 35%.
  • Tự động hóa 100% quy trình xử lý cuộc gọi khẩn cấp 24/24 giờ, rút ngắn thời gian tra cứu danh tính và vị trí người gọi xuống dưới 3 giây.
  • Đề tài tạo tiền đề kỹ thuật vững chắc để Bộ Công an triển khai đồng bộ hệ thống tiếp nhận và giám sát cuộc gọi cho lực lượng 113 tại 63 tỉnh thành phố.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là đã giải quyết trọn vẹn bài toán ứng dụng công nghệ viễn thông và thông tin địa lý vào thực tiễn chỉ huy tác chiến an ninh trật tự. Lộ trình phát triển tiếp theo trong giai đoạn 2009 đến 2012 cần tập trung nghiên cứu nâng cấp phần mềm sang nền tảng di động thông minh và tích hợp dữ liệu camera giám sát trực tuyến. Các đơn vị nghiên cứu và cơ quan quản lý nghiệp vụ hãy tiếp tục khai thác, hoàn thiện giải pháp để nâng cao hiệu quả giữ gìn an ninh trật tự trong thời kỳ mới.