高速公路監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

唐東華

摘 要：對(duì)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)軟件的選取現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)應(yīng)具備的要素進(jìn)行了總結(jié)，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)軟件應(yīng)可以提供可靠、精確的數(shù)據(jù)、在線調(diào)試環(huán)境安全、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，才能應(yīng)用于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，接著重點(diǎn)分析了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的功能實(shí)現(xiàn)，從而為高速公路的正常運(yùn)行提高可靠的保障。

關(guān)鍵詞：高速公路；監(jiān)控系統(tǒng)；軟件；設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào)：U415 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）11-0025-02

0 前言

監(jiān)控系統(tǒng)軟件在高速公路的運(yùn)營過程中發(fā)揮了重要的作用，可有效的節(jié)約高速公路的運(yùn)營費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)效益。在現(xiàn)代交通運(yùn)營方式中，高速公路因具有較高的運(yùn)能、安全舒適以及快捷等優(yōu)點(diǎn)，成為最主要的交通運(yùn)營方式之一，也是解決交通擁堵問題的有效手段。雖然高速公路大大緩解了交通運(yùn)營擁堵量，但高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行也需要依賴與一定的條件，必須要重視這方面的問題。隨著高速公路監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，在新的高速公路線路建設(shè)過程中，對(duì)于監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用成為高速公路建設(shè)的重要課題。

1 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)分析

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)作為一個(gè)平臺(tái)，可以調(diào)控、監(jiān)管車輛運(yùn)營，使其處于一個(gè)順利運(yùn)行的狀態(tài)。當(dāng)然，該系統(tǒng)還可以找到影響高速公路運(yùn)行的不利因素，因此工作人員可以及時(shí)提出相關(guān)解決方案，以便盡快消除安全隱患，保證高速公路的順利運(yùn)行，為居民帶來便利。在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，整個(gè)配電過程都必須嚴(yán)格監(jiān)控，不僅方便技術(shù)人員篩選、整理相關(guān)數(shù)據(jù)，而且還能簡化工作流程，減少工作量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。

2 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)軟件的現(xiàn)狀及所具備的要素

2.1 現(xiàn)狀

由于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的過程具備多樣性，故監(jiān)控軟件系統(tǒng)也具有多樣性，再加上，大部分區(qū)域都會(huì)將組態(tài)軟件賦予不同特征，好讓系統(tǒng)更滿足運(yùn)行要求，從而進(jìn)一步提高監(jiān)控系統(tǒng)的高效性。眾所周知，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展前景非常廣闊，以至于越來越多的機(jī)構(gòu)開始對(duì)其展開研究，以便可以研發(fā)出符合條件的軟件系統(tǒng)。盡管組態(tài)軟件的運(yùn)用范圍比較廣泛，但卻依舊處于初步發(fā)展階段，和國外發(fā)達(dá)國家相比，仍舊存在較大差距。

2.2 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)所具備的要素

如果高速公路想要正常運(yùn)行，監(jiān)控系統(tǒng)除了需要具備信息化、數(shù)字化以外，還應(yīng)具有自動(dòng)化、規(guī)范化，最重要的是，系統(tǒng)的可靠性和精確性。

2.2.1 可以提供可靠、精確的數(shù)據(jù)

在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫發(fā)揮出至關(guān)重要的作用，其作為系統(tǒng)軟件的構(gòu)成要素，同樣是上述系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提。對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫來說，其不光可以提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性、時(shí)效性、精確性，同時(shí)還能為監(jiān)控工作的正常開展奠定基礎(chǔ)。為充分挖掘高速公路監(jiān)控系統(tǒng)存在的價(jià)值，必須選取適宜的軟件系統(tǒng)。該軟件系統(tǒng)不光可以提供人機(jī)交互界面，同時(shí)還方便監(jiān)控系統(tǒng)收集、整理相關(guān)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)可靠、精確，而且還可以為操作人員提供方便。某高速公路將XURT-2000系統(tǒng)作為電力調(diào)度系統(tǒng)。上述系統(tǒng)主要是由通信通道、自動(dòng)化系統(tǒng)以及主站系統(tǒng)等組合而成，可以隨時(shí)監(jiān)控行車情況，獲取精確度高的數(shù)據(jù)；此外，還可以開展調(diào)度管理工作。

2.2.2 在線調(diào)試環(huán)境安全

對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)而言，必須應(yīng)用控制組態(tài)技術(shù)，方便操作人員監(jiān)控高速公路的運(yùn)行情況，提高在線調(diào)試水平，及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證高速公路行車的安全性。

2.2.3 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

一般來說，為滿足高速公路運(yùn)行的要求，每一條高速公路交通線路必須配備不同種類的監(jiān)控鏡頭，而不能只通過一個(gè)數(shù)據(jù)庫來收集、整理監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，否則，勢(shì)必?zé)o法正常處理出現(xiàn)的緊急情況，甚至還會(huì)影響高速公路的正常運(yùn)行，情況嚴(yán)重的話，還有可能會(huì)危及居民的生命安全。所以說，在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，必須創(chuàng)建多個(gè)數(shù)據(jù)庫，以便可以全面覆蓋數(shù)據(jù)信息，保證數(shù)據(jù)資料能快速傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中。在此期間，只需將篩選、整合好以后的數(shù)據(jù)交由相關(guān)人員，就可以在一定程度上減少他們的工作量，同時(shí)還能提高監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行水平，減少安全事故出現(xiàn)的幾率，進(jìn)而為高速公路的順利運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

3 系統(tǒng)的功能及架構(gòu)

3.1 系統(tǒng)功能

監(jiān)控一體化綜合管理平臺(tái)的目標(biāo)是通過智能設(shè)備采集本路段的各種信息，包括路況信息、交通流信息、視頻信息、氣象信息、故障信息、事件信息、收費(fèi)站信息、車道信息、養(yǎng)護(hù)信息等，并通過對(duì)采集數(shù)據(jù)的深度挖掘和智能化的分析，聯(lián)動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，協(xié)調(diào)各相關(guān)單位資源，及時(shí)對(duì)高速公路的各種緊急事件進(jìn)行有效的處理，保證高速公路為公眾提供安全、暢通的通行環(huán)境，有效的減低碳排放，實(shí)現(xiàn)綠色通行。

監(jiān)控一體化綜合管理平臺(tái)的開發(fā)目標(biāo)主要包括以下幾方面：

（1）監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有先進(jìn)性、可擴(kuò)充性、可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性、便于操作、易于維護(hù)，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)工程應(yīng)達(dá)到優(yōu)良級(jí)別；（2）信息實(shí)時(shí)采集。能準(zhǔn)確及時(shí)地采集整個(gè)管理區(qū)段內(nèi)的監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)、交通狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)等信息；（3）監(jiān)控集成管理。能通過先進(jìn)的監(jiān)控、管理手段，對(duì)路段進(jìn)行宏觀協(xié)調(diào)控制，以確保整個(gè)路段達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)；（4）報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制。對(duì)交通異常、環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)異常、火災(zāi)報(bào)警等狀況進(jìn)行報(bào)警，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并協(xié)助加快事故、事件情況的處理速度，防止二次事故的發(fā)生；（5）互聯(lián)互通。路段監(jiān)控軟件要能夠與集團(tuán)監(jiān)控中心軟件進(jìn)行互聯(lián)互通；提供監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳的通信通道等。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)劃分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、平臺(tái)支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、界面層。

（1）感知層。包括通過高速公路沿線布設(shè)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備、監(jiān)控視頻設(shè)備和配置安裝的運(yùn)營狀態(tài)監(jiān)控等設(shè)施監(jiān)測(cè)道路運(yùn)行狀況。

感知層監(jiān)測(cè)與感知路網(wǎng)交通運(yùn)行、路網(wǎng)環(huán)境等方面的數(shù)據(jù)參數(shù)，包括車輛數(shù)、車輛行駛速度、基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)、氣象地質(zhì)災(zāi)害、視頻圖像等實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)。采集的數(shù)據(jù)源包括高速公路監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、GPS車輛監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、移動(dòng)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、隧道監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層由高速公路監(jiān)控專網(wǎng)、擴(kuò)展的無線網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)等組成，為底層的數(shù)據(jù)采集與上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)傳輸通道。通過構(gòu)筑標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、結(jié)構(gòu)合理、鏈路通暢、安全可靠的基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)一體化管理平臺(tái)的信息交換和信息共享，為數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)應(yīng)用等提供支撐服務(wù)。

（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層是通過對(duì)信息資源科學(xué)的分類組織，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，確保信息資源在采集、處理、傳輸及分析、管理和共享的整個(gè)流程中在各系統(tǒng)間順利地交換，以實(shí)現(xiàn)知識(shí)管理的目標(biāo)。其應(yīng)用具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以定義對(duì)象級(jí)的持久化；完全支持對(duì)象模型；完全透明持久化，這使得業(yè)務(wù)對(duì)象完全獨(dú)立于任何數(shù)據(jù)庫技術(shù)；通用持久性；強(qiáng)壯的事務(wù)模型。

基礎(chǔ)信息庫：建立空間地理信息庫和高速公路基礎(chǔ)屬性信息、設(shè)施設(shè)備信息等基礎(chǔ)信息庫。

業(yè)務(wù)信息庫：監(jiān)控事件信息、收費(fèi)事件信息、其他事件信息等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。

主題信息庫：從基礎(chǔ)信息庫和業(yè)務(wù)信息庫抽取相關(guān)信息進(jìn)行處理，主要用于支撐各業(yè)務(wù)系統(tǒng)報(bào)表應(yīng)用，并通過對(duì)綜合應(yīng)用平臺(tái)的應(yīng)用需求分析、建立若干分析主題，形成針對(duì)某一主題的綜合數(shù)據(jù)支持。

（4）平臺(tái)支撐層。平臺(tái)支撐層主要包括計(jì)算與交換云平臺(tái)、集成工具和集成系統(tǒng)。

計(jì)算與交換云平臺(tái)是承載整個(gè)應(yīng)用架構(gòu)的基礎(chǔ)，它包括虛擬化的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)資源管理。集成系統(tǒng)和集成工具主要包括中間件和基礎(chǔ)構(gòu)件，為建立聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用業(yè)務(wù)層提供基本的支持，為資源整合平臺(tái)提供成熟的軟件中間件和系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)，選擇各種成熟的中間件構(gòu)成系統(tǒng)的應(yīng)用支持環(huán)境（包括即中間件、基礎(chǔ)構(gòu)件、高層構(gòu)件等）以提高軟件構(gòu)件的復(fù)用程度，形成統(tǒng)一的業(yè)務(wù)分析架構(gòu)、統(tǒng)一的編寫框架，從而最終提高開發(fā)效率、降低開發(fā)成本，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同、數(shù)據(jù)交換、信息共享、快速部署等功能。其建設(shè)需遵循SOA體系結(jié)構(gòu)，是為了解決在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下業(yè)務(wù)集成的需要，運(yùn)用連接能完成特定任務(wù)的獨(dú)立功能實(shí)體實(shí)現(xiàn)的一種軟件系統(tǒng)架構(gòu)。

（5）業(yè)務(wù)應(yīng)用層。業(yè)務(wù)應(yīng)用層是根據(jù)高速公路監(jiān)控需求，將相關(guān)業(yè)務(wù)信息化，形成平臺(tái)門戶和八大業(yè)務(wù)子系統(tǒng)：交通監(jiān)控子系統(tǒng)、綜合視頻管理子系統(tǒng)、事件管理子系統(tǒng)、移動(dòng)信息服務(wù)子系統(tǒng)、機(jī)電管理子系統(tǒng)、養(yǎng)護(hù)管理子系統(tǒng)、路政管理子系統(tǒng)、收費(fèi)管理子系統(tǒng)。其中電管理子系統(tǒng)、養(yǎng)護(hù)管理子系統(tǒng)、路政管理子系統(tǒng)、收費(fèi)管理子系統(tǒng)等系統(tǒng)不在本需求范圍內(nèi)。

（6）界面層。界面層面向營運(yùn)部門和相關(guān)用戶，提供不同終端的軟件產(chǎn)品，包括PC端的監(jiān)控指揮平臺(tái)信息平臺(tái)和移動(dòng)端的移動(dòng)信息平臺(tái)。

4 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的功能實(shí)現(xiàn)

伴隨科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，高速公路開始引起人們的廣泛關(guān)注，并得到普及，與此同時(shí)，數(shù)據(jù)庫也開始取得顯著成效，并被廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)?，F(xiàn)階段的數(shù)據(jù)庫不光需要整合原始數(shù)據(jù)，還應(yīng)提前將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存?zhèn)浞莺?，以此來滿足現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展要求；除此之外，還應(yīng)其將其他種類的數(shù)據(jù)整合好，方便操作人員、技術(shù)人員進(jìn)行查閱，同時(shí)還需要提高監(jiān)控系統(tǒng)的安全性，進(jìn)而為數(shù)據(jù)庫日后的發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

4.1 顯示圖形的功能

通常情況下，在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，最為常見的一個(gè)環(huán)節(jié)就是人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，其作為應(yīng)用范圍最為廣泛的環(huán)節(jié)，在上述系統(tǒng)中占據(jù)著舉足輕重的重要地位。一般來說，用戶界面可以運(yùn)用分級(jí)結(jié)構(gòu)形式來凸顯其特征，比如，直觀、操作簡單、方便等。另外，人機(jī)智能界面還可以調(diào)節(jié)監(jiān)控，使其能為相關(guān)人員的操作提供參考依據(jù)，例如，主接線的位置、供電網(wǎng)絡(luò)圖等；如果一旦遇到緊急情況，用戶界面還能及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并自動(dòng)報(bào)警，好讓工作人員及時(shí)做好準(zhǔn)備，進(jìn)而快速解決出現(xiàn)的問題。用戶界面具備顯示監(jiān)控各種畫面圖形的功能，而且還可以將多種畫面、數(shù)據(jù)圖形等通過大屏幕顯示出來，便于技術(shù)人員快速處理各種數(shù)據(jù)資料，同時(shí)還為高速公路監(jiān)控工作的順利開展提供參考依據(jù)。這是因?yàn)槿藱C(jī)智能界面包括各種各樣的報(bào)表（事件記錄報(bào)表、資料報(bào)表、系統(tǒng)分部圖表等），恰巧上述報(bào)表正是監(jiān)控工作正常開展的前提，所以說，用戶界面可以為高速公路的運(yùn)行提供基礎(chǔ)。

4.2 報(bào)警功能

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的用戶界面可以及時(shí)為技術(shù)人員、操作人員提供高速公路的運(yùn)行情況，假如出現(xiàn)特殊情況，該界面會(huì)自動(dòng)報(bào)警，通知相關(guān)人員做好準(zhǔn)備，爭取在第一時(shí)間將問題處理好，減少安全事故出現(xiàn)的幾率，不斷提高高速公路運(yùn)行的安全性。上述系統(tǒng)可以自動(dòng)報(bào)警、確認(rèn)，以此來提高高速公路的安全性、穩(wěn)定性。在人機(jī)智能界面中，一般會(huì)將報(bào)警功能劃分為兩種方式，分別為：鳴示、閃光，其中，閃光為預(yù)告報(bào)警，需要操作人員去核查；鳴示為事故報(bào)警，應(yīng)立即制定出處理方案，消除警報(bào)。除此之外，如果高速公路監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)特殊情況，人機(jī)智能界面也會(huì)自動(dòng)報(bào)警提示技術(shù)人員。

5 結(jié)語

綜上所述，將監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于高速公路監(jiān)管系統(tǒng)中，可以有效提高高速公路變電系統(tǒng)的監(jiān)控水平，簡化系統(tǒng)流程，降低相關(guān)人員的工作量，而且還可以實(shí)現(xiàn)人力資源的合理配置；此外，還可以找到存在的問題，及時(shí)消除安全隱患，從而最大限度提高高速公路運(yùn)行的安全性、可靠性，最終帶動(dòng)城市的全面發(fā)展。

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