基于域的交通聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控模型研究

摘 要:交通運(yùn)輸是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，其中高等級公路以其快速、便捷的運(yùn)輸方式為國家的經(jīng)濟(jì)、社會和文化等方面的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。近年來，隨著中國公路路網(wǎng)建設(shè)的迅速發(fā)展，路網(wǎng)建設(shè)帶動聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控需求，聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的需求也逐步上升到關(guān)鍵的位置。傳統(tǒng)的樹形交通監(jiān)控模型在聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控模式中出現(xiàn)不少的新問題。針對聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控模式提出一種新型的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控模型，從而更好地為交通路網(wǎng)(尤其是高速公路)提供高質(zhì)量、高效率的管理以及出行服務(wù)信息。

關(guān)鍵詞:信息共享;互連;高速公路網(wǎng);聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控;監(jiān)控域

中圖分類號:TP29文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)05-161-03

Reserarch on Model of Network Monitoring Based on Domain

GAO Ting1，WANG Xiaonan2

(1.School of Electronic Control Egineering，Chang′an University，Xi′an，710064，China;

2.Missile Institution，Air Force Engineering University，Xi′an，713800，China)

Abstract:Transportation is the lifeline of economic development，high-grade highway with its fast，convenient mode of transportation impact on the country′s economic，social and cultural development.In recent years，as our highway network construction with the rapid development， the demand for network monitoring has been driven by road network construction，the demand for network monitoring has also gradually risen to a key position.The traditional tree model in network traffic moni-toring mode to monitor the emergence of many new problems.This article provides a new kind of network monitoring model for the network monitoring，thus better provides high-quality，high efficient management，and travel information services for the traffic network (especially highway).

Keywords:information sharing;interconnection;expressway network;network monitoring;monitoring domain

0 引 言

交通監(jiān)控域定義為“處于一定的地域范圍，擁有一定量的交通監(jiān)控資源，處于相同的聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)邏輯結(jié)構(gòu)之內(nèi)，可以按照相同的聯(lián)網(wǎng)規(guī)則控制的交通監(jiān)控資源極其相應(yīng)的道路基礎(chǔ)設(shè)施的集合”。有了交通監(jiān)控域的概念，按照聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的要求，對資源和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了重新整合，從而能夠更好地為聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控作好設(shè)備。

交通聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層次繁瑣，不利于對整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃以及系統(tǒng)資源的整合;同時(shí)，也不利于聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，如何能夠提出一種新的管理方式，是聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控是否能夠發(fā)揮其效能的一個(gè)基本前提，于是提出基于交通監(jiān)控域的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控模型。

1 基于域的交通聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控模型

早期的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)平臺是一種樹形結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)看似比較簡單，然而該結(jié)構(gòu)以設(shè)備為中心，其數(shù)據(jù)流和控制流復(fù)雜而無序。簡化這種模型，從而簡化與該模型相對應(yīng)的數(shù)據(jù)流程和控制流程，以期實(shí)現(xiàn)以最為簡潔的邏輯方式對監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行重新整合的目的。圖1展示的就是基于交通監(jiān)控域的管理模型結(jié)構(gòu)。

圖1 基于交通監(jiān)控域的管理模型結(jié)構(gòu)圖

從圖1中可以看出，將整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)按照域的模式進(jìn)行重新劃分，在新的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)模型中，所有資源都按照域的劃分進(jìn)行了重組。有別于原來的交通監(jiān)控樹形結(jié)構(gòu)，新的模型中，所有域在邏輯上是平等的，不存在上下級的觀念(僅僅是邏輯層面，原先的行政管理結(jié)構(gòu)依舊存在)。這樣，網(wǎng)絡(luò)的所有實(shí)體將變成平等實(shí)體，網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)也從樹形結(jié)構(gòu)變成了對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2 基于域的資源管理策略

高速公路運(yùn)營管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是海量的，類型也非常之多，不同的管理與服務(wù)需求對數(shù)據(jù)詳細(xì)程度需求差異也很大，需要對高速公路運(yùn)行的信息進(jìn)行梳理和分類，定義不同交通事件數(shù)據(jù)類型，不同的信息管理屬性及不同的流向。

系統(tǒng)用到的各類信息資源，許多來自于路段單位已有的監(jiān)測系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，因而是一個(gè)典型的異構(gòu)系統(tǒng)。從管理角度來看，并不需要了解網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)結(jié)構(gòu)或資源，即無需對所有路網(wǎng)單位的所有信息資源，如數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)配置、協(xié)議實(shí)體、文件系統(tǒng)等，進(jìn)行全過程的內(nèi)部考察。關(guān)心重點(diǎn)的是與管理相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，如配置和調(diào)整參數(shù)及函數(shù)、信息采集主要數(shù)據(jù)、閾值確定后系統(tǒng)的警示與自備份等。通過確立管理視圖(Management View)，用以表述為實(shí)現(xiàn)管理任務(wù)，系統(tǒng)所需的實(shí)際硬件和軟件資源模型。

從管理體系結(jié)構(gòu)的角度來看，管理就是利用管理協(xié)議將管理命令傳送到管理實(shí)體中。而管理實(shí)體所指的就是路網(wǎng)單位，在信息系統(tǒng)中，管理實(shí)體相當(dāng)于信息“代理”，即管理命令最終通過“代理”對信息資源進(jìn)行訪問。訪問的方式有“讀”和“寫”兩種，監(jiān)測則意味著要進(jìn)行讀訪問，控制則意味著要進(jìn)行寫訪問。訪問的結(jié)果由信息資源自身的操作語義規(guī)范來說明。

域結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 域結(jié)構(gòu)示意圖

為便于對視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控資源進(jìn)行管理，提出域內(nèi)信息資源和域外信息資源的概念。通常情況下，域內(nèi)資源只在域內(nèi)被使用，同級的域外用戶無法調(diào)用該域資源，只有上級域的用戶可以調(diào)用。同級域用戶進(jìn)行資源互調(diào)時(shí)，必須經(jīng)由上級域的批準(zhǔn)。資源管理遵循“域內(nèi)管理，共同使用”的原則，這里的管理都是遵循屬地化管理的原則，本域的資源由本域自己進(jìn)行掌控。每個(gè)工作域負(fù)責(zé)本域的全部交通資源的管理，用戶的管理也是采用屬地化的原則在本域?qū)嵤?/p>

3 基于域的資源控制策略

聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控制資源的控制方式可分為自動、半自動控制和人工控制三種方式。

半自動控制是指鄰近系統(tǒng)根據(jù)上傳的交通運(yùn)行信息，路況信息、氣象參數(shù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備狀況進(jìn)行分析判斷，對出現(xiàn)的擁堵或交通事故進(jìn)行告警預(yù)告，并提出控制交通流、調(diào)整交通量的誘導(dǎo)提案，經(jīng)管理人員修改或確認(rèn)后，向相應(yīng)的外場設(shè)備下達(dá)指令執(zhí)行相應(yīng)控制。

自動控制是指在半自動控制過程中，鄰近系統(tǒng)提出的控制誘導(dǎo)方案不用管理人員的修正或確認(rèn)，系統(tǒng)會自動發(fā)出相應(yīng)的控制指令。這種方式只有在積累了多年自動運(yùn)行的豐富經(jīng)驗(yàn)并在相應(yīng)軟件得到驗(yàn)證后方可投入使用。

人工控制是指在需要時(shí)由管理人員直接操作處理發(fā)布給外場設(shè)備的誘導(dǎo)、限速、禁令、通行等指令，進(jìn)行交通量的誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)。

由于種種原因，高速公路上布設(shè)的監(jiān)控系統(tǒng)外場設(shè)備密度小，真正做到自動檢測交通事故比較困難。因此，控制方案的形成更多地需要人為因素的參與。可以根據(jù)交通狀況、氣象條件的可能變化預(yù)設(shè)多個(gè)方案，當(dāng)某種事件出現(xiàn)時(shí)，控制人員可以選擇相應(yīng)的環(huán)境條件，系統(tǒng)據(jù)此提出控制方案，管理人員經(jīng)過人工判斷，把控制方案下發(fā)。

信息資源的控制主要應(yīng)該采用人工或半自動方式進(jìn)行。因?yàn)椋瑪?shù)據(jù)信息具有不可見性和不直觀性，從而使得數(shù)據(jù)信息必須加入必要的人工責(zé)任確認(rèn)以解決這些問題;所以，對于交通數(shù)據(jù)信息資源，從數(shù)據(jù)的組織到數(shù)據(jù)的上傳以及數(shù)據(jù)的存儲和數(shù)據(jù)的調(diào)用，整個(gè)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)中都必須有人工干預(yù)的成分存在。

這其中必然會涉及到數(shù)據(jù)真實(shí)性的確認(rèn)問題，為此，可以采用人工確認(rèn)的方式來對數(shù)據(jù)的真實(shí)性負(fù)責(zé)。亦即當(dāng)下層的監(jiān)控中心在上傳數(shù)據(jù)時(shí)，整個(gè)過程是在該路段的監(jiān)控中心工作人員全程監(jiān)控下操作生成。數(shù)據(jù)上傳時(shí)，該工作人員的編碼也會隨同數(shù)據(jù)一同上傳，同時(shí)上傳信息在本地的存儲系統(tǒng)中進(jìn)行備份。

對于視頻信息，由于其具備可見性和直觀性的特點(diǎn)，所以其控制方式可以自動方式為主。在視頻信息的整個(gè)業(yè)務(wù)流程中，都由系統(tǒng)自動完成各個(gè)部分的功能。由于視頻傳輸?shù)难舆t較大，所以，全程的自動控制可以減少視頻信息的額外傳輸開銷，保證視頻信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。聯(lián)網(wǎng)中心所有需要上傳的視頻資源擁有選擇權(quán)和優(yōu)先權(quán)。但聯(lián)網(wǎng)中心無權(quán)直接使用監(jiān)控平臺上的各種監(jiān)控設(shè)備(各類車檢設(shè)備)，以保證系統(tǒng)的高獨(dú)立性。在視頻的實(shí)現(xiàn)上，檢測設(shè)備端采用硬件壓縮直接實(shí)現(xiàn)。客戶端回放時(shí)，聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行軟解壓回放，而在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)存儲時(shí)則以數(shù)據(jù)壓縮格式進(jìn)行存儲。

4 域用戶管理策略

用戶管理的主要功能是為不同級別的用戶提供不同等級的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對用戶進(jìn)行分級，在管理系統(tǒng)中，對不同級別的用戶提供不同程度的服務(wù)，從而可以保證系統(tǒng)的安全。

對于用戶進(jìn)行屬地化劃分。根據(jù)配屬地域的不同，將用戶劃分為本地用戶和異地用戶兩大類，劃分的方法決定了本地用戶和異地用戶并不是絕對獨(dú)立的兩種屬性。在某一區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域的用戶被稱為“本地用戶”，而其他域內(nèi)的用戶在本域內(nèi)被稱為“異地用戶”。此種分法，可以保證用戶分類的一致性和使用的靈活性。實(shí)際操作中，對每一獨(dú)立區(qū)域的用戶進(jìn)行劃分，同時(shí)按照用戶結(jié)構(gòu)層次對不同區(qū)域的用戶屬性進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

用戶信息的注冊與管理都是遵循屬地化的原則實(shí)施的，用戶的注冊信息都保存在本地授權(quán)服務(wù)器上，用戶登陸也在本地授權(quán)服務(wù)器進(jìn)行登陸。當(dāng)用戶有跨域調(diào)看得請求時(shí)，用戶權(quán)限進(jìn)行漫游并完成跨域調(diào)用。用戶等級依據(jù)監(jiān)控層次進(jìn)行劃分，用戶權(quán)限細(xì)分為調(diào)看、控制、監(jiān)管和修改四種子權(quán)限。

5 系統(tǒng)監(jiān)管機(jī)制

系統(tǒng)監(jiān)管，用于管理層面及時(shí)的對系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行掌控，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，并予以排除。

監(jiān)管主要體現(xiàn)在對系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)管。主要考察的是網(wǎng)絡(luò)是否通暢，依照系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用逐層測試，合成統(tǒng)計(jì)，中心匯總的方式進(jìn)行。

對網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，基本的方式就是發(fā)送測試包，從起始節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送一數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)返回，發(fā)送方就可以根據(jù)數(shù)據(jù)包的運(yùn)行時(shí)間來判斷兩節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)是否通暢。

依照系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所有的數(shù)據(jù)都會在總中心域進(jìn)行匯總，根據(jù)用戶權(quán)限，如果用戶具有監(jiān)管權(quán)限的話，將會在其監(jiān)控平臺界面上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)的顯示，使用戶可以方便地獲知當(dāng)前系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)狀況。

將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況劃分為四個(gè)等級，具體如表1所示。

在表1的四個(gè)等級中，綠色和黃色等級都是系統(tǒng)正常的工作狀態(tài)，正常工作狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)通暢，視頻傳輸效果較好，圖像基本沒有延遲;在橙色工作狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)阻塞較為嚴(yán)重，傳輸效果一般，圖像延遲比較明顯;紅色狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)處于癱瘓狀態(tài)，視頻傳輸停滯，圖像傳輸不可達(dá)。

表1 網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)劃分表

網(wǎng)絡(luò)延遲閾值t /ms網(wǎng)絡(luò)工作狀況描述報(bào)警顯示

0≤t<100工作狀態(tài)良好綠色(G)

100≤t<300工作狀態(tài)一般黃色(Y)

t≥300網(wǎng)絡(luò)有阻塞橙色(O)

+∞網(wǎng)絡(luò)故障，不可到達(dá)紅色(R)

所有的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息都匯總到了中心域管理服務(wù)器上，而監(jiān)測的過程，分級完成，中心域節(jié)點(diǎn)只負(fù)責(zé)與下屬域間的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測，而下屬域負(fù)責(zé)與其管轄的檢測設(shè)備間的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測。

監(jiān)管信息是一組動態(tài)信息，網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)是不斷變化，所以監(jiān)管信息也在不斷變化。信息應(yīng)該是在不斷的更新過程，但是如果更新間隔設(shè)置的較短，則對系統(tǒng)而言，資源的耗費(fèi)會較大，但如果設(shè)置的較長的話，又會對用戶的使用帶來影響。所以采取設(shè)定多組監(jiān)測周期的方式，允許用戶進(jìn)行選擇。監(jiān)測周期分為以下幾檔:10 s，30 s，60 s，120 s，180 s，300 s和600 s七個(gè)值，可隨機(jī)選擇設(shè)置。

監(jiān)管信息的安全性保證至關(guān)重要，所以要保證監(jiān)管信息的安全性。保障的基本點(diǎn)在于只能讓擁有監(jiān)管權(quán)限的用戶可以使用該信息。當(dāng)監(jiān)管權(quán)限用戶使用平臺時(shí)，其BV界面上會對所有媒體發(fā)布服務(wù)器和視頻編碼器的鏈路通暢度進(jìn)行顯示，從而方便用戶的使用。對于無權(quán)限用戶，其平臺上并不顯示系統(tǒng)監(jiān)管信息，當(dāng)用戶是需要調(diào)看某路圖像時(shí)，如果網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，系統(tǒng)會向用戶發(fā)出錯(cuò)誤信息，但并不解釋原因。

有了監(jiān)管機(jī)制，就可以使得系統(tǒng)能夠自動地監(jiān)控自身工作狀態(tài)，并能方便高級用戶的使用。

6 結(jié) 語

采用域的方式對聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行重新規(guī)劃以及設(shè)備的布設(shè)，可以提高監(jiān)控設(shè)備的使用率以及聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率，從而更好地為交通管理部門以及道路用戶提供高質(zhì)量、高效率的道路服務(wù)。這對于今后的監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)開發(fā)，有著很好的借鑒作用。

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