高速公路监控系统软件的设计与实现

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　　摘 要：对高速公路监控系统软件的选取现状及设计应具备的要素进行了总结，高速公路监控系统软件应可以提供可靠、精确的数据、在线调试环境安全、数据库结构稳定，才能应用于高速公路监控系统中，接着重点分析了高速公路监控系统数据库的功能实现，从而为高速公路的正常运行提高可靠的保障。
　　关键词：高速公路；监控系统；软件；设计；实现
　　中图分类号：U415 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）11-0025-02
　　0 前言
　　监控系统软件在高速公路的运营过程中发挥了重要的作用，可有效的节约高速公路的运营费用，提高经济效益。在现代交通运营方式中，高速公路因具有较高的运能、安全舒适以及快捷等优点，成为最主要的交通运营方式之一，也是解决交通拥堵问题的有效手段。虽然高速公路大大缓解了交通运营拥堵量，但高速公路监控系统的正常运行也需要依赖与一定的条件，必须要重视这方面的问题。随着高速公路监测技术的不断发展和进步，在新的高速公路线路建设过程中，对于监测技术的应用成为高速公路建设的重要课题。
　　1 高速公路监控系统分析
　　高速公路监控系统作为一个平台，可以调控、监管车辆运营，使其处于一个顺利运行的状态。当然，该系统还可以找到影响高速公路运行的不利因素，因此工作人员可以及时提出相关解决方案，以便尽快消除安全隐患，保证高速公路的顺利运行，为居民带来便利。在高速公路监控系统中，整个配电过程都必须严格监控，不仅方便技术人员筛选、整理相关数据，而且还能简化工作流程，减少工作量，进而实现资源的优化配置。
　　2 高速公路监控系统软件的现状及所具备的要素
　　2.1 现状
　　由于高速公路监控系统的过程具备多样性，故监控软件系统也具有多样性，再加上，大部分区域都会将组态软件赋予不同特征，好让系统更满足运行要求，从而进一步提高监控系统的高效性。众所周知，高速公路监控系统的发展前景非常广阔，以至于越来越多的机构开始对其展开研究，以便可以研发出符合条件的软件系统。尽管组态软件的运用范围比较广泛，但却依旧处于初步发展阶段，和国外发达国家相比，仍旧存在较大差距。
　　2.2 高速公路监控系统软件设计所具备的要素
　　如果高速公路想要正常运行，监控系统除了需要具备信息化、数字化以外，还应具有自动化、规范化，最重要的是，系统的可靠性和精确性。
　　2.2.1 可以提供可靠、精确的数据
　　在高速公路监控系统中，数据库发挥出至关重要的作用，其作为系统软件的构成要素，同样是上述系统正常运行的前提。对于实时数据库来说，其不光可以提高监控系统的可靠性、时效性、精确性，同时还能为监控工作的正常开展奠定基础。为充分挖掘高速公路监控系统存在的价值，必须选取适宜的软件系统。该软件系统不光可以提供人机交互界面，同时还方便监控系统收集、整理相关数据，保证数据可靠、精确，而且还可以为操作人员提供方便。某高速公路将XURT-2000系统作为电力调度系统。上述系统主要是由通信通道、自动化系统以及主站系统等组合而成，可以随时监控行车情况，获取精确度高的数据；此外，还可以开展调度管理工作。
　　2.2.2 在线调试环境安全
　　对于监控系统而言，必须应用控制组态技术，方便操作人员监控高速公路的运行情况，提高在线调试水平，及时进行监测，保证高速公路行车的安全性。
　　2.2.3 数据库结构稳定
　　一般来说，为满足高速公路运行的要求，每一条高速公路交通线路必须配备不同种类的监控镜头，而不能只通过一个数据库来收集、整理监控数据，否则，势必无法正常处理出现的紧急情况，甚至还会影响高速公路的正常运行，情况严重的话，还有可能会危及居民的生命安全。所以说，在高速公路监控系统中，必须创建多个数据库，以便可以全面覆盖数据信息，保证数据资料能快速传输到数据库中。在此期间，只需将筛选、整合好以后的数据交由相关人员，就可以在一定程度上减少他们的工作量，同时还能提高监控系统的运行水平，减少安全事故出現的几率，进而为高速公路的顺利运行奠定基础。
　　3 系统的功能及架构
　　3.1 系统功能
　　监控一体化综合管理平台的目标是通过智能设备采集本路段的各种信息，包括路况信息、交通流信息、视频信息、气象信息、故障信息、事件信息、收费站信息、车道信息、养护信息等，并通过对采集数据的深度挖掘和智能化的分析，联动应急预案，协调各相关单位资源，及时对高速公路的各种紧急事件进行有效的处理，保证高速公路为公众提供安全、畅通的通行环境，有效的减低碳排放，实现绿色通行。
　　监控一体化综合管理平台的开发目标主要包括以下几方面：
　　（1）监控系统应具有先进性、可扩充性、可靠性、安全性、经济性和实用性、便于操作、易于维护，整个监控系统工程应达到优良级别；（2）信息实时采集。能准确及时地采集整个管理区段内的监控设备工作状态、交通状态、环境参数等信息；（3）监控集成管理。能通过先进的监控、管理手段，对路段进行宏观协调控制，以确保整个路段达到最佳运行状态；（4）报警及联动控制。对交通异常、环境检测数据异常、火灾报警等状况进行报警，能及时发现并协助加快事故、事件情况的处理速度，防止二次事故的发生；（5）互联互通。路段监控软件要能够与集团监控中心软件进行互联互通；提供监控数据上传的通信通道等。
　　3.2 系统架构
　　整个系统划分为感知层、网络层、数据存储层、平台支撑层、业务应用层、界面层。
　　（1）感知层。包括通过高速公路沿线布设环境监测设备、监控视频设备和配置安装的运营状态监控等设施监测道路运行状况。
　　感知层监测与感知路网交通运行、路网环境等方面的数据参数，包括车辆数、车辆行驶速度、基础设施状态、气象地质灾害、视频图像等实时状态数据。采集的数据源包括高速公路监控数据、GPS车辆监控数据、移动视频监控数据、隧道监控数据等。 　　（2）网络层。网络层由高速公路监控专网、扩展的无线网及互联网等组成，为底层的数据采集与上层应用提供数据传输通道。通过构筑标准统一、结构合理、链路通畅、安全可靠的基础信息网络平台，实现监控系统一体化管理平台的信息交换和信息共享，为数据管理、业务应用等提供支撑服务。
　　（3）数据存储层。数据存储层是通过对信息资源科学的分类组织，采用统一的数据交换标准，确保信息资源在采集、处理、传输及分析、管理和共享的整个流程中在各系统间顺利地交换，以实现知识管理的目标。其应用具有以下优点：可以定义对象级的持久化；完全支持对象模型；完全透明持久化，这使得业务对象完全独立于任何数据库技术；通用持久性；强壮的事务模型。
　　基础信息库：建立空间地理信息库和高速公路基础属性信息、设施设备信息等基础信息库。
　　业务信息库：监控事件信息、收费事件信息、其他事件信息等业务数据库。
　　主题信息库：从基础信息库和业务信息库抽取相关信息进行处理，主要用于支撑各业务系统报表应用，并通过对综合应用平台的应用需求分析、建立若干分析主题，形成针对某一主题的综合数据支持。
　　（4）平台支撑层。平台支撑层主要包括计算与交换云平台、集成工具和集成系统。
　　计算与交换云平台是承载整个应用架构的基础，它包括虚拟化的计算、网络资源管理。集成系统和集成工具主要包括中间件和基础构件，为建立联网应用业务层提供基本的支持，为资源整合平台提供成熟的软件中间件和系统服务平台，选择各种成熟的中间件构成系统的应用支持环境（包括即中间件、基础构件、高层构件等）以提高软件构件的复用程度，形成统一的业务分析架构、统一的编写框架，从而最终提高开发效率、降低开发成本，实现业务协同、数据交换、信息共享、快速部署等功能。其建设需遵循SOA体系结构，是为了解决在网络环境下业务集成的需要，运用连接能完成特定任务的独立功能实体实现的一种软件系统架构。
　　（5）业务应用层。业务应用层是根据高速公路监控需求，将相关业务信息化，形成平台门户和八大业务子系统：交通监控子系统、综合视频管理子系统、事件管理子系统、移动信息服务子系统、机电管理子系统、养护管理子系统、路政管理子系统、收费管理子系统。其中电管理子系统、养护管理子系统、路政管理子系统、收费管理子系统等系统不在本需求范围内。
　　（6）界面层。界面层面向营运部门和相关用户，提供不同终端的软件产品，包括PC端的监控指挥平台信息平台和移动端的移动信息平台。
　　4 高速公路监控系统数据库的功能实现
　　伴随科学技术的快速发展，高速公路开始引起人們的广泛关注，并得到普及，与此同时，数据库也开始取得显著成效，并被广泛应用于多个行业。现阶段的数据库不光需要整合原始数据，还应提前将数据储存备份好，以此来满足现代社会的发展要求；除此之外，还应其将其他种类的数据整合好，方便操作人员、技术人员进行查阅，同时还需要提高监控系统的安全性，进而为数据库日后的发展创造有利条件。
　　4.1 显示图形的功能
　　通常情况下，在高速公路监控系统中，最为常见的一个环节就是人机界面的设计，其作为应用范围最为广泛的环节，在上述系统中占据着举足轻重的重要地位。一般来说，用户界面可以运用分级结构形式来凸显其特征，比如，直观、操作简单、方便等。另外，人机智能界面还可以调节监控，使其能为相关人员的操作提供参考依据，例如，主接线的位置、供电网络图等；如果一旦遇到紧急情况，用户界面还能及时进行监测并自动报警，好让工作人员及时做好准备，进而快速解决出现的问题。用户界面具备显示监控各种画面图形的功能，而且还可以将多种画面、数据图形等通过大屏幕显示出来，便于技术人员快速处理各种数据资料，同时还为高速公路监控工作的顺利开展提供参考依据。这是因为人机智能界面包括各种各样的报表（事件记录报表、资料报表、系统分部图表等），恰巧上述报表正是监控工作正常开展的前提，所以说，用户界面可以为高速公路的运行提供基础。
　　4.2 报警功能
　　高速公路监控系统中的用户界面可以及时为技术人员、操作人员提供高速公路的运行情况，假如出现特殊情况，该界面会自动报警，通知相关人员做好准备，争取在第一时间将问题处理好，减少安全事故出现的几率，不断提高高速公路运行的安全性。上述系统可以自动报警、确认，以此来提高高速公路的安全性、稳定性。在人机智能界面中，一般会将报警功能划分为两种方式，分别为：鸣示、闪光，其中，闪光为预告报警，需要操作人员去核查；鸣示为事故报警，应立即制定出处理方案，消除警报。除此之外，如果高速公路监控系统出现特殊情况，人机智能界面也会自动报警提示技术人员。
　　5 结语
　　综上所述，将监控系统应用于高速公路监管系统中，可以有效提高高速公路变电系统的监控水平，简化系统流程，降低相关人员的工作量，而且还可以实现人力资源的合理配置；此外，还可以找到存在的问题，及时消除安全隐患，从而最大限度提高高速公路运行的安全性、可靠性，最终带动城市的全面发展。
　　参考文献
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