高速公路監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設計與實現

唐東華

摘 要：對高速公路監(jiān)控系統(tǒng)軟件的選取現狀及設計應具備的要素進行了總結，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)軟件應可以提供可靠、精確的數據、在線調試環(huán)境安全、數據庫結構穩(wěn)定，才能應用于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，接著重點分析了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)數據庫的功能實現，從而為高速公路的正常運行提高可靠的保障。

關鍵詞：高速公路；監(jiān)控系統(tǒng)；軟件；設計；實現

中圖分類號：U415 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）11-0025-02

0 前言

監(jiān)控系統(tǒng)軟件在高速公路的運營過程中發(fā)揮了重要的作用，可有效的節(jié)約高速公路的運營費用，提高經濟效益。在現代交通運營方式中，高速公路因具有較高的運能、安全舒適以及快捷等優(yōu)點，成為最主要的交通運營方式之一，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營擁堵量，但高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的正常運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)測技術的不斷發(fā)展和進步，在新的高速公路線路建設過程中，對于監(jiān)測技術的應用成為高速公路建設的重要課題。

1 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)分析

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)作為一個平臺，可以調控、監(jiān)管車輛運營，使其處于一個順利運行的狀態(tài)。當然，該系統(tǒng)還可以找到影響高速公路運行的不利因素，因此工作人員可以及時提出相關解決方案，以便盡快消除安全隱患，保證高速公路的順利運行，為居民帶來便利。在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，整個配電過程都必須嚴格監(jiān)控，不僅方便技術人員篩選、整理相關數據，而且還能簡化工作流程，減少工作量，進而實現資源的優(yōu)化配置。

2 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)軟件的現狀及所具備的要素

2.1 現狀

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)域都會將組態(tài)軟件賦予不同特征，好讓系統(tǒng)更滿足運行要求，從而進一步提高監(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構開始對其展開研究，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)軟件設計所具備的要素

如果高速公路想要正常運行，監(jiān)控系統(tǒng)除了需要具備信息化、數字化以外，還應具有自動化、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、精確的數據

在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，數據庫發(fā)揮出至關重要的作用，其作為系統(tǒng)軟件的構成要素，同樣是上述系統(tǒng)正常運行的前提。對于實時數據庫來說，其不光可以提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性、時效性、精確性，同時還能為監(jiān)控工作的正常開展奠定基礎。為充分挖掘高速公路監(jiān)控系統(tǒng)存在的價值，必須選取適宜的軟件系統(tǒng)。該軟件系統(tǒng)不光可以提供人機交互界面，同時還方便監(jiān)控系統(tǒng)收集、整理相關數據，保證數據可靠、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)作為電力調度系統(tǒng)。上述系統(tǒng)主要是由通信通道、自動化系統(tǒng)以及主站系統(tǒng)等組合而成，可以隨時監(jiān)控行車情況，獲取精確度高的數據；此外，還可以開展調度管理工作。

2.2.2 在線調試環(huán)境安全

對于監(jiān)控系統(tǒng)而言，必須應用控制組態(tài)技術，方便操作人員監(jiān)控高速公路的運行情況，提高在線調試水平，及時進行監(jiān)測，保證高速公路行車的安全性。

2.2.3 數據庫結構穩(wěn)定

一般來說，為滿足高速公路運行的要求，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，而不能只通過一個數據庫來收集、整理監(jiān)控數據，否則，勢必無法正常處理出現的緊急情況，甚至還會影響高速公路的正常運行，情況嚴重的話，還有可能會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)建多個數據庫，以便可以全面覆蓋數據信息，保證數據資料能快速傳輸到數據庫中。在此期間，只需將篩選、整合好以后的數據交由相關人員，就可以在一定程度上減少他們的工作量，同時還能提高監(jiān)控系統(tǒng)的運行水平，減少安全事故出現的幾率，進而為高速公路的順利運行奠定基礎。

3 系統(tǒng)的功能及架構

3.1 系統(tǒng)功能

監(jiān)控一體化綜合管理平臺的目標是通過智能設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、收費站信息、車道信息、養(yǎng)護信息等，并通過對采集數據的深度挖掘和智能化的分析，聯(lián)動應急預案，協(xié)調各相關單位資源，及時對高速公路的各種緊急事件進行有效的處理，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，實現綠色通行。

監(jiān)控一體化綜合管理平臺的開發(fā)目標主要包括以下幾方面：

（1）監(jiān)控系統(tǒng)應具有先進性、可擴充性、可靠性、安全性、經濟性和實用性、便于操作、易于維護，整個監(jiān)控系統(tǒng)工程應達到優(yōu)良級別；（2）信息實時采集。能準確及時地采集整個管理區(qū)段內的監(jiān)控設備工作狀態(tài)、交通狀態(tài)、環(huán)境參數等信息；（3）監(jiān)控集成管理。能通過先進的監(jiān)控、管理手段，對路段進行宏觀協(xié)調控制，以確保整個路段達到最佳運行狀態(tài)；（4）報警及聯(lián)動控制。對交通異常、環(huán)境檢測數據異常、火災報警等狀況進行報警，能及時發(fā)現并協(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監(jiān)控中心軟件進行互聯(lián)互通；提供監(jiān)控數據上傳的通信通道等。

3.2 系統(tǒng)架構

整個系統(tǒng)劃分為感知層、網絡層、數據存儲層、平臺支撐層、業(yè)務應用層、界面層。

（1）感知層。包括通過高速公路沿線布設環(huán)境監(jiān)測設備、監(jiān)控視頻設備和配置安裝的運營狀態(tài)監(jiān)控等設施監(jiān)測道路運行狀況。

感知層監(jiān)測與感知路網交通運行、路網環(huán)境等方面的數據參數，包括車輛數、車輛行駛速度、基礎設施狀態(tài)、氣象地質災害、視頻圖像等實時狀態(tài)數據。采集的數據源包括高速公路監(jiān)控數據、GPS車輛監(jiān)控數據、移動視頻監(jiān)控數據、隧道監(jiān)控數據等。

（2）網絡層。網絡層由高速公路監(jiān)控專網、擴展的無線網及互聯(lián)網等組成，為底層的數據采集與上層應用提供數據傳輸通道。通過構筑標準統(tǒng)一、結構合理、鏈路通暢、安全可靠的基礎信息網絡平臺，實現監(jiān)控系統(tǒng)一體化管理平臺的信息交換和信息共享，為數據管理、業(yè)務應用等提供支撐服務。

（3）數據存儲層。數據存儲層是通過對信息資源科學的分類組織，采用統(tǒng)一的數據交換標準，確保信息資源在采集、處理、傳輸及分析、管理和共享的整個流程中在各系統(tǒng)間順利地交換，以實現知識管理的目標。其應用具有以下優(yōu)點：可以定義對象級的持久化；完全支持對象模型；完全透明持久化，這使得業(yè)務對象完全獨立于任何數據庫技術；通用持久性；強壯的事務模型。

基礎信息庫：建立空間地理信息庫和高速公路基礎屬性信息、設施設備信息等基礎信息庫。

業(yè)務信息庫：監(jiān)控事件信息、收費事件信息、其他事件信息等業(yè)務數據庫。

主題信息庫：從基礎信息庫和業(yè)務信息庫抽取相關信息進行處理，主要用于支撐各業(yè)務系統(tǒng)報表應用，并通過對綜合應用平臺的應用需求分析、建立若干分析主題，形成針對某一主題的綜合數據支持。

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

計算與交換云平臺是承載整個應用架構的基礎，它包括虛擬化的計算、網絡資源管理。集成系統(tǒng)和集成工具主要包括中間件和基礎構件，為建立聯(lián)網應用業(yè)務層提供基本的支持，為資源整合平臺提供成熟的軟件中間件和系統(tǒng)服務平臺，選擇各種成熟的中間件構成系統(tǒng)的應用支持環(huán)境（包括即中間件、基礎構件、高層構件等）以提高軟件構件的復用程度，形成統(tǒng)一的業(yè)務分析架構、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，實現業(yè)務協(xié)同、數據交換、信息共享、快速部署等功能。其建設需遵循SOA體系結構，是為了解決在網絡環(huán)境下業(yè)務集成的需要，運用連接能完成特定任務的獨立功能實體實現的一種軟件系統(tǒng)架構。

（5）業(yè)務應用層。業(yè)務應用層是根據高速公路監(jiān)控需求，將相關業(yè)務信息化，形成平臺門戶和八大業(yè)務子系統(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)、移動信息服務子系統(tǒng)、機電管理子系統(tǒng)、養(yǎng)護管理子系統(tǒng)、路政管理子系統(tǒng)、收費管理子系統(tǒng)。其中電管理子系統(tǒng)、養(yǎng)護管理子系統(tǒng)、路政管理子系統(tǒng)、收費管理子系統(tǒng)等系統(tǒng)不在本需求范圍內。

（6）界面層。界面層面向營運部門和相關用戶，提供不同終端的軟件產品，包括PC端的監(jiān)控指揮平臺信息平臺和移動端的移動信息平臺。

4 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)數據庫的功能實現

伴隨科學技術的快速發(fā)展，高速公路開始引起人們的廣泛關注，并得到普及，與此同時，數據庫也開始取得顯著成效，并被廣泛應用于多個行業(yè)。現階段的數據庫不光需要整合原始數據，還應提前將數據儲存?zhèn)浞莺茫源藖頋M足現代社會的發(fā)展要求；除此之外，還應其將其他種類的數據整合好，方便操作人員、技術人員進行查閱，同時還需要提高監(jiān)控系統(tǒng)的安全性，進而為數據庫日后的發(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，最為常見的一個環(huán)節(jié)就是人機界面的設計，其作為應用范圍最為廣泛的環(huán)節(jié)，在上述系統(tǒng)中占據著舉足輕重的重要地位。一般來說，用戶界面可以運用分級結構形式來凸顯其特征，比如，直觀、操作簡單、方便等。另外，人機智能界面還可以調節(jié)監(jiān)控，使其能為相關人員的操作提供參考依據，例如，主接線的位置、供電網絡圖等；如果一旦遇到緊急情況，用戶界面還能及時進行監(jiān)測并自動報警，好讓工作人員及時做好準備，進而快速解決出現的問題。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、數據圖形等通過大屏幕顯示出來，便于技術人員快速處理各種數據資料，同時還為高速公路監(jiān)控工作的順利開展提供參考依據。這是因為人機智能界面包括各種各樣的報表（事件記錄報表、資料報表、系統(tǒng)分部圖表等），恰巧上述報表正是監(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行提供基礎。

4.2 報警功能

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

5 結語

綜上所述，將監(jiān)控系統(tǒng)應用于高速公路監(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，降低相關人員的工作量，而且還可以實現人力資源的合理配置；此外，還可以找到存在的問題，及時消除安全隱患，從而最大限度提高高速公路運行的安全性、可靠性，最終帶動城市的全面發(fā)展。

參考文獻

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