交通路況預(yù)測(cè)模擬系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

陳佳

摘要：交通路況預(yù)測(cè)是城市管理一大難點(diǎn)，對(duì)于提高道路通行率具有重要意義。該文著重對(duì)交通路況預(yù)測(cè)模擬系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，系統(tǒng)分析了用戶需要和基于地圖的路況預(yù)測(cè)，主要是通過(guò)基于不同時(shí)段車流量信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路況的預(yù)測(cè)功能及流量數(shù)據(jù)可視化的展現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：交通；系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）02-0001-02

為了緩解交通壓力，減少城市交通事故率，提升交通相關(guān)部門的調(diào)度能力，在已經(jīng)逐步步入交通大數(shù)據(jù)時(shí)代的背景下，運(yùn)用城市交通路況預(yù)測(cè)系統(tǒng)來(lái)緩解城市交通問(wèn)題有很大的意義[2]。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵守軟件工程規(guī)范的開(kāi)發(fā)流程，采用JavaEE平臺(tái)，以Eclipse為開(kāi)發(fā)軟件，MySQL5.6數(shù)據(jù)庫(kù)為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，Tomcat7.0服務(wù)器，使用Servlet和JSP等技術(shù)進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn)，并使用JavaScript、JQuery和CSS等技術(shù)改善系統(tǒng)前臺(tái)界面的交互性。系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)了如路況顯示、流量統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)調(diào)度以及交通流量智能顯示等功能，并且系統(tǒng)代碼采用模塊化設(shè)計(jì)，對(duì)不同功能模塊進(jìn)行封裝，系統(tǒng)不同業(yè)務(wù)邏輯間的耦合均依賴于抽象接口，很好地提高了系統(tǒng)代碼的安全性和可復(fù)用性。

1 開(kāi)發(fā)環(huán)境與項(xiàng)目技術(shù)

1.1 本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境為：Eclipse + Tomcat7.0 + MySQL5.6

Eclipse是一個(gè)開(kāi)放源代碼的、基于Java的可擴(kuò)展開(kāi)放平臺(tái)，它提供了一個(gè)框架和一組服務(wù)，方便用于通過(guò)插件組件構(gòu)建開(kāi)發(fā)環(huán)境，并且附帶了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的插件集[4]。本系統(tǒng)屬于JavaWeb系統(tǒng)，用Eclipse進(jìn)行開(kāi)發(fā)可以最優(yōu)使用所需Web環(huán)境，本套系統(tǒng)也可以根據(jù)自身的習(xí)慣專注于系統(tǒng)的最優(yōu)實(shí)現(xiàn)。其中，Tomcat是由Apache組織支持的一款開(kāi)源的應(yīng)用服務(wù)器，MySQL是一款開(kāi)源的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件，MySQL是本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的最佳數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2 本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)為：Servlet + JSP +JSTL+ ECharts設(shè)計(jì)

Servlet是一種服務(wù)器端的編程語(yǔ)言，是J2EE中比較關(guān)鍵的組成部分， Servlet 本質(zhì)上是 Java 編程語(yǔ)言中的一個(gè)類，它被用來(lái)擴(kuò)展服務(wù)器的性能，在服務(wù)器上可以通過(guò)“請(qǐng)求-響應(yīng)”編程模型來(lái)訪問(wèn)的應(yīng)用程序[5]。本系統(tǒng)中利用Servlet開(kāi)發(fā)，體現(xiàn)了Java語(yǔ)言在服務(wù)器端的優(yōu)秀性能，而且現(xiàn)在使用非常廣泛的JSP技術(shù)也是基于Servlet的原理，JSP+JavaBeanstalk+Servlet成為實(shí)現(xiàn)MVC模式的一種有效的選擇。JSTL是一個(gè)開(kāi)放源代碼的JSP標(biāo)簽庫(kù)，其在應(yīng)用程序服務(wù)器之間提供了標(biāo)準(zhǔn)接口，本系統(tǒng)使用JSTL標(biāo)簽為了最大程度地提高WEB應(yīng)用的可移植性，簡(jiǎn)化了本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。ECharts是一款開(kāi)源、功能強(qiáng)大的用于數(shù)據(jù)可視化的商業(yè)級(jí)圖表產(chǎn)品，一個(gè)純JavaScript的圖表庫(kù)，可以流暢地運(yùn)行在各類PC終端及移動(dòng)設(shè)備上，兼容當(dāng)前絕大部分瀏覽器，底層依賴輕量級(jí)的Canvas類庫(kù)ZRender，提供直觀，生動(dòng)，可交互，可高度個(gè)性化定制的數(shù)據(jù)可視化圖表。創(chuàng)新的拖拽重計(jì)算、數(shù)據(jù)視圖、值域漫游等特性大大增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)，賦予了用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、整合的能力[6]。

2 需求分析

本套交通路況預(yù)測(cè)模擬系統(tǒng)，模擬生成交通實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以交通管理部門的工作人員為使用對(duì)象，結(jié)合交通部門日常調(diào)度工作的流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)及人員調(diào)度。編寫數(shù)據(jù)模擬生成器，實(shí)時(shí)生成交通路況數(shù)據(jù)，并且調(diào)用地圖接口顯示，同時(shí)將生成的數(shù)據(jù)保存下來(lái)，用于生成道路流量統(tǒng)計(jì)圖表，方面工作人員明顯快速的看到歷時(shí)道路狀況。同時(shí)也根據(jù)當(dāng)前道路情況，進(jìn)行交通指揮人員的實(shí)時(shí)調(diào)度。

2.1 系統(tǒng)用戶用例圖

用戶作為本系統(tǒng)唯一角色，具有操作系統(tǒng)的一切權(quán)限，具體功能如圖1所示：

2.2 功能分析

本系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)路況預(yù)測(cè)的核心業(yè)務(wù)，以基于地圖的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行展開(kāi)。主要是通過(guò)基于不同時(shí)段車流量信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路況的預(yù)測(cè)功能及流量數(shù)據(jù)可視化的展現(xiàn)。系統(tǒng)功能分析圖，如圖2所示：

3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)是信息的存儲(chǔ)庫(kù)，供應(yīng)用程序的其他部分進(jìn)行管理使用并顯示給用戶。進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，我們必須先清楚地定義系統(tǒng)目標(biāo)，這樣可以確保開(kāi)發(fā)工作進(jìn)展順利、實(shí)現(xiàn)良好的工作效率以及數(shù)據(jù)庫(kù)模型完整和準(zhǔn)確。以下為本系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[7]。

3.1 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

經(jīng)系統(tǒng)的功能需求分析可知，主體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表為：用戶信息表、道路信息表、道路通行量數(shù)據(jù)表、路口通行量數(shù)據(jù)表、道路路口信息表、交通指揮人員信息表、指揮人員工作狀態(tài)表。系統(tǒng)主體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表的E-R圖如圖3所示：

3.2 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求和最終目標(biāo)，以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)E-R圖，在MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中建立系統(tǒng)主體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表7張，以下是本系統(tǒng)所用到的7張數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)。由于篇幅的限制，在數(shù)據(jù)庫(kù)表的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，我僅僅對(duì)系統(tǒng)主體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表的邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述。系統(tǒng)主體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表具體結(jié)構(gòu)如表1到表6所示：

此以外，還需要進(jìn)行詳細(xì)功能的設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)算法設(shè)計(jì)等系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)，當(dāng)然也需要進(jìn)行系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)功能測(cè)試等具體問(wèn)題的設(shè)計(jì)。

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[6]. 基于Canvas的純JavaScript圖表庫(kù)： ECharts[EB/OL]. （2013-07-10）. http：//www.open-open.com/lib/view/open13734175658 62.html.