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研究生论文

智能城市交通管理信息系统设计与实现

点击: 75    发布时间: 2020-11-28 13:31

1  绪论

在全世界经济的迅速发展,各行业也在不断的发展,这势必会提高人们的生活水平,以往的“汽车”已经不再是奢侈品了。随之购买汽车人越来越多,从而带动了购车的消费群体日趋壮大。近些年来,道路交通的基础软硬件设施的建设在持续地增加,机动车保有量成倍的增长,加上交通道路的出行量也在不断增长,大型交通工程相继投入开工建设,例如铁路、地铁和轻轨交通等,导致城区重点路段交通拥堵日益加重,交通事故发生量始终居高,既要保"安全"和又要保"畅通"是眼下道路交通安全管理工作面临着的复杂局面。同时,维护交通治安秩序也面临着很大的压力:人口的自由流动。试对当前交通治安管理现状进行分析,提出相应的对策建议。

我国城市化进程不断深入,同事也带动农村中国大量劳动力向城市的涌入。使得城乡之间的联系日益密切,人员之间的流动规模和流动范围也在逐步的扩大,从而带来客流量的与日倶增;另一方面城市人口也在与日倶增,其主要体现在城市人口的聚集。城市公交和公路短途客运存在着矛盾和不公平的竞争。在城市人口增加的同事机动车辆也在逐步的与日倶增。导致城市交通这样和那样的问题和矛盾。在车辆增加的同事。父通事故也是不可避免的冋题。各种违章停车和违章行驶等等。

目前在道路交通上,基本上在道路的路口都有电子眼,在某些道路上还设定了与卫星同步的雷达测速等等。在高速公路上也有着收费站,针对收费路段的汽车的行驶过程中,监控汽车的行驶状态。如果从这些系统中单独调用某辆车子的所有的车辆信息和历史车辆信息时。总是不能一次获取所需要的交通和车辆信息。所以,如果能把单个模块整和在一起入如:卫星定位、机动车监控、电子警察、模块对接、机动车管理、信号灯控制分析和机动车诱导模块等。在构建智能交通管理整体而言,应该充分发挥各个模块之间的数据整合。这样可以很好的提供工作效率。对数据的整合也是极大的提高。

本文从已有的各个系统中把所有的数据整合处理。只要每个系统中数据有所变化。管理这些系统的总系统会无缝的对接变化。对系统操作人员的操作日志和系统运行日志也会全部记录在系统中。是的系统更为安全。如这些系统中一个系统出现问题也不会影响整个系统的运行。在系统部署在Linux平台下面数据处理是通过云端处理。无论从系统的性能方面或是系统安全问题上,系统都能茁壮的运行。对需要打印的表格或是资料公告系统都能支持。

系统的数据库中的主要数据是从各个模块中获取,通过与其他系统的对接。对数据的同步更新操作。不会出现数据脱节和数据缺失。系统会定时对系统数据进行数据备份。

1.1  课题研究背景 

为了合理有效的解决目前现有道路交通问题,改善当前道路交通系统性能。需要从软硬件上一起改善。首先,从拓宽路面、增添交通设施、改造路网系统和道路建设等道路交通所必需的建设来实现。其次,在采用合理有效的管理办法,同时,利用当今的科学技术手段在机动车管理中,去完善目前道路交通的性能,合理的利用道路道交通的现有设备,通过合理的管理手段和办法去改善旧的管理,从而实现了有效和科学的管理。

本系统是由不同的功能模块来组合运作而成,核心系统所有数据是从各个模块中获得的。同时在各个模块的信息需求是不尽相同的,环境部署也是各有不同。要使这部分信息增值,可通过共用信息平台。由于某些信息可以共享,系统里的信息要统一进行处理、组织及存储,就需要运用这一平台,才能够尽量保持所釆集数据间的联系,保证其正确性和可理解性,减少数据冗余,这样就可以使系统中数据的利用率得到提高和减少不必要的数据储存。

1.2  国内外研究现状 

我国经济经过持续几十年的持续高速稳定的发展,极大的促进了道路交通的发展。使得道路交通成为现在经济主体经济支柱之一。这今后很长一段时间,随着我们经济快速的发展以及其他产业的调整。必然会带来机动车的增长以及人流和物流的更大的流动。综合国内的经济发展和交通事故的分析,我国将很长一段时间,今后较长一段时间,我们将仍会处于事故的高峰期。在过去的20年里机动车的迅速增长,由约1476万辆增长到1亿余辆每年以10%的增长。机动车的驾驶员也随着不断增长。从以往的驾驶员素质不是很高等因素影响。目前,从驾驶员的考试和审核等等把关。我国驾驶员的素质已在不断增长。这样也明显的减少了交通事故的发生。

当今的交通运输是由铁路、公路、航空和水运等所构成。交通运输业是国民经济和国民进步的基础,是国民经济进步的基础产业和命脉产业。一个国家的交通起着“线”的作用,不同的运输方式之间彼此通过各自的路网联结,彼此间的运输线路形成疏疏密密的路网,遍布着城镇间的网络运输。自新中国成立以来,快速、稳定的交通运输迅速发展。然而就现在针对交通拥挤的日益不断增长,通过人工去现场管理或是人工的去各个交通路口去指挥管理。是不能满足当前的交通现状。目前在一些发达国家,已经在科学的、合理的、整合到交通管理中的每个部门及环节的软件系统。从软件方面“智能”管理整合。

 

1-16年的固定资产及其增长速度

在我国经济快速发展的过程,必然需要高速公路的出现,它在交通运输业中的地位不容轻视。就设计及施工而言,利用分向分车道的行驶、限制出入等技术和设施,使得汽车安全、快速出行。相比普通公路,“速度快、成本不高、更安全、更舒适”是高速公路最突出的优势。舒适,等突出优点,其驾驶速度超过60%以上,比普通的道路,容量增加48倍,并能减少燃料消耗超过30%,同时大大减少了的汽车废气的排放,这很好的减少了对环境的污染和大大的节约了能源。与此同时,大大降低了事故发生率。

新中国成立以来,经过多年的建设,公路建设有了长足发展。“十一五”规划结束,"十二五〃规划开始。要说中国道路交通行业发展的最好时期,还是"十一五"时期。这几年中,通过努力从而基本改善了我国公路交通运输长久以来的紧张局面。为使我国可以应对国际金融危机,促进我国国民经济快速稳定持续的发展,提高我国的国际地位和国际影响力,使我国在世界立于不败之地,在交通建设方面,我们提高了运输服务的能力,加大了基础设施建设力度和规模,加强了安全保障方面的投入,如图1-1几年下来,终有收获。

改革开放以来,经过80多年的不断发展、探索,现在全世界拥有高速公路的国家以及地区达七八十个,约23万千米以上的里程己通车,且通车的里程高于2000km的国家大约有15个,这些国家有荷兰、中国、日本、澳大利亚、亚美尼亚、加拿大、意大利、德国、英国、西班牙、韩国、法国、墨西哥、南非、美国,其中一些发达国家,如:美国、德国、日本等,己建立起合适的高速公路网与其国家发展相匹配。还有一些国家的公路,基本上都是半封闭状态下的国家一级公路,比如:俄罗斯、印度等国家。

回顾世界高速公路的发展过程,就如同电灯一样,高速公路从它出现的那一瞬间,就已经是举足轻重的了。它能够使国家安全更有保障、使得经济发展得更快、让人生活得更有品质。一个国家或地区还有交通的现代化程度,公路生产力是否先进,就要看这个国家的高速公路网是否发达。

看看世界历史,从理论上讲,无论是什么重大发明,从其降临的那一瞬,就会对人们的生活产生影响,比如中国的印刷术,造纸术,指南针,火药。好的发明,会促进一个国家经济的发展,会改善一个国家人民的生活质量。发达的公路网就是这样一个重大的好的发明。

1.3研究内容

智能交通管理系统的主要模块包括电子警察视频监控模块,模块,报警模块,车辆运营管理模块,路口监控和分析模块,GPS模块和交通引导模块。整个系统,它应该充分发挥模块的作用,并实现无缝集成。解决了智能交通的的智能统一管理各个子系统数据。

地理信息管理技术的分析空间数据和一个综合的过程,可以有效地获取地理数据的存储,收集,分析,建模和输出。这是独特的事实,即有关的地理信息,位置有机地结合起来。正如我们都知道,位置,交通信息密切相关的智能交通管理系统,引用GIS技术,建立一个共同的信息平台,这样可以使交通信息在空间视觉上清晰的显示效果。数据管理系统是最基本的要素,他是每个模块的数据信息核心。一般分为两类:静态和动态交通信息,交通信息,交通信息。动态交通信息的实时信息,如交通信息,车辆位置信息和监测信息收集的数据。利用好GPS数据,我们可以做很多流量分析管理的集成。我们需要一个独立的数据库,以便我们可以利用互联网,把分布式数据库系统与GPS信息平台相链接,以满足智能交通管理系统对信息的需要。GPS系统作为一个整体,作为一个地理数据管理器,管理所有的地理数据和相关联的模块。静态信息随着时间的推移,改变不大,它含有配套的设施,交通管理信息等,这反过来又可以分为基本数据和历史数据,如路网数据和违章数据,如图1-2所示,空间数据处理、数据外部化、数据机制化、输出结果形式、外部系统、应用模块等信息与地理信息系统,智能的结合到交通管理系统中,将资源整合成一体。从而解决了从各个部门的管理系统中统计获取数据。或是下面上报数据。通过本平台建设完成后,可通过本平台及时知道想知道的任何交通数据。

 

1-2智能交通总体结

 

2  系统需求分析

系统研发的宗旨是系统需要分析以及对需求功能的实现,同时为系统的研发提供功能依据支持。只有对需求的充分了解和用户的业务。开发出来的系统才符合用户的工作方式。整个系统在开发过程中,应要结合交通道路的目前的实际情况,充分考虑到用户的实用性、系统的稳定性、安全性、跨平台性、可行性和扩展性等等。做到开发出来的系统易操作。最主要的是满足使用者的实际需求。

2.1系统可行性

1)技术可行性分析

根据信息平台的一般架构,结合考虑GIS作为智能交通管理系统共用平台的要求,系统可采用三层体系结构。[18]Stmts2+Spring+iBatiJ2EE的最新流行框架。经典的java,它含有J2EE结构,它们为表现层、中间层、信息服务层三部分。利用MVC三层结构的中间层管理信息访问、业务原则、合法性检验等过程。举例:系统的客户端要想实现中间层与数据库之间的信息相交互,必须先进行中间层和各模块对应的连接建立,而不需要与数据库层进行直接进行交互。

UI层(表现层)主要采用JSP技术或是JS技术等。通过多年对UI(表现层)技术的不断摸索总结,实际应用中的稳定表现,为技术的提供稳固根基;

中间层包括分离控制层及业务逻辑层,利用眼前时兴的Spring+iBati,又可区分为这样几种;Web层,即MVC里的"C"(controller),掌管着表现层与业务逻辑层的相互控制,利用业务逻辑层,把业务信息返回给表现层来用于组织表现,这个系统的MVC采用了Stmts结构。

Service层(即业务逻辑层),控制业务逻辑的达成。为完成体系所需的业务需求,以DAO层为基本的业务逻辑层,对DAO模块进行正面形式包装。

DAO层,它主要的任务是与持久化对象交互。对此层数据的查、改、减及加操作进行封装。Entity,长期化对象。为操控信息库以面向对象方式,关系型信息库的信息被实体关系映射工具映成对象,系统的ORM框架采用第三方iBatiSpring信息职能层将Web层、Service层、DAO层及PO全部集成起来,用以存储信息,其作用覆盖了整个中间层。

良好的框架既可减轻软件研发人员繁重的包袱,又可不用耗费过多精力;通过庞大的客户社区支持,还可以扩展它并且把它进行内部的定制化。这些通过对J2EEMVC框架的剖析可知晓。

2)经济可行性分析

本系统的开发和实施充分利用道路交通的原有道路信息资源和网络资源,将原有业务系统进行整合,新投入的资源和设备有限。从系统的带来的管理效益回报来看,在经济上是可行的。

3)社会效益可行性分析

智能交通管理系统将道路交通的其他模块的和道路信息进行统一管理,用户登录一次就可以知道目前的路口和违章等等讯息集成的应用系统,可以查询各种信息,极大的提高了工作效率,对促进道路交通的发展起到积极的作用。

2.2功能需求分析

本系统如图3-1主要由:信号管理控制模块、道路交通彩色视屏监视模块、违法活动处理模块、交通机动查验模块、交通卫星GPS定位模块、接警务受理模块、智能道路

 

3-1功能需求

 

智能交通网络通信平台建设组成。其主要的功能主要有以下几点:

2.2.1通信指挥调度

实现接警状况指示、通信调整、通话录音、呼叫手机或固话电话自动记录等性能。详细条件:

1 122电话汇总、语音提醒、误报筛选、黑名单剔除、通信排队、分派、转接、自动电话录音;

2 拨入电话号码获取、回显;

3 警务提醒、状况提醒;

4 存入调度号码、拨出;

5 通话监控、三方交谈;

6 拨入通话自动记载,计算和查找;

7 远端位置

8、网路各服务器的数据传送和转发等性能、网路连接状态监视和检测。

2.2.2接处警受理

改模块釆用组件对象模型技术,使系统中的各个模块之间可方便地组合在一起或单独运行,因此用户可以根据实际的需求选择和使用;同时各个模块可在同一台计算机上也可分布于不同的计算机上。

 

3-2接处警受理的结构图

接处警部分如图3-2主要可分六大模块(接警模块、电子地图模块、处警模块、监督模块、统计模块、系统管理模块),能将多种报警(122GPS)统一综合处理,完成公安系统日常的接处警业务;具备综合指挥功能,提供公安辅助决策指挥手段;能无缝集成话路调度系统、计算机系统、GPS监控系统;系统应与计算机网络系统、电视墙及首长指挥系统无缝集成,实现公安信息共享,提供可视化支持手段。具体包括:

1 支持用户文字、地图、指挥显不一机三屏、一机两屏或一机一屏的多种模式。接听警务通话处理、接警资料的录入、接警相关资料的查找等功能。

2 权限选择功能。每一个接警受理台在开台时,都能够由接警员选择开台模式,可以按照接警员权限选择为普通接警受理台或班长台。

3 上下岗管理功能。接警台在开始允许接警呼入等功能时需要申请上岗,同时需要离开操作席位时需要申请下岗,并且需要有成功信息返回才算得到允许。最后一个接警台不允许下岗;快速换岗,接警台在不退出接警状态下,更换接警员工号。

4 班长席功能。作为班长接警台具有监视普通接警台状态的功能。

班长接警台需要亲自处理当前报警时,只要接警台没有处理完当前报警就可以由班长台接管当前报警。当普通接警台接警时,班长台可以主动插入普通接警台的接警。

5 自动显示报警位置,当报警电话打入时,在电子地图上自动显示报警位置。

6、报警电话打入时,自动启动录音设备录音。

7、从114台号码数据库中自动搜索出来电号所指向人员和地址。

8、在处理立案时,为加快数据记录的速率,可点击输写编码,或点击下拉菜单流式记录;

9、可登录相对接警的时间、单位、相关人员等,自动形成接处警记录单;

10、显示所有单位的反馈情况;保留未反馈警情列表,对于未及时反馈的反馈表接警台会给出语音提示,提醒接警。员督促反馈;用颜色表示处警单位到场时间,如果到场时间越长颜色越深,时间越短颜色越淡;通过派出所的处警终端在计算机网络上实时反馈。

11、快速查询以往接处警记录等功能。

12122报警处理体系中的不同消息材料以数据库形势实行解决涵盖对案例消息、接处警情况进行查询、打印报表,统计分析等等。

2.2.3数字录音

数字录音进行通话录制采用的是通话单元。数字录音详细结构图如图3-3要求如下:

1)智能实时采录报警通话;

2)智能产生录音计时信息库记载;

3)可通话压缩比率的设定;

4)按照录音所属时刻、编码、音源编码、接警台编码查找录音记载资料;

5)使用PC、电视、电话读取录制资料;

6)智能提醒录音所在硬盘的资料能用容积,可智能删去最前面旧通话资料等功能在容积不够时。

 

3-3数字录音详细结构图

2.2.4城市交通控制

系统包括了通信控制服务器、数据服务组件、主控服务组件及客户端程序等部分,主要需要实现的需求:

1 信号控制设备的管理。

2、设备及信号状态的实时监视与报警功能。可以不同的方式监视设备及信号的实时状态:单独监视指定路口状态、监视指定子区路口状态、监视所有信号机状态。可与GIS系统结合在地图中显示路口控制机的地理位置,并以不同图标表示信号机的设备状态。用户可在地图中添加信号状态监视标志,实时显示路口信号状态。自动记录并提示设备或通信状态异常、故障。

3、信号控制功能:在预设周期内,实现信号机对时,切换/改变路口信号控制方式。

4 信号控制方案管理:编辑修改各路口的时段划分和交通方案,并可将方案下载到路口控制机,或将路口信号机的控制方案、控制参数上传。

5 紧急优先控制功能。

2.2.5视频监控

视频监控如图3-4是公安交通指挥中心的重要组成部分,实现对城市重要路口、路段、重点单位的监控,满足第一时间掌握城市交通状况、把握现场情况的要求。

该系统的主要功能有:

1、可在联网的计算机上查看一路或多路视频图像;

2、授权的用户可对任一路视频进行云台控制;

3、可定义预案,执行特写情况下的系统联动;

4、可与GIS平台结合,在地图上通过点击查看视频;

5、提供组件操作方式,可方便地与其他系统结合。

 

3-4视频监控

2.2.6交通数据采集分析

交通数据采集分析,通过安装的交通流战略检测器,实时釆集、处理并显示、分析路口、路段的交通流数据,为交通管理者、交通参与者以及信号控制系统等,

提供交通组织的评价和基础数据。交通数据采集分析流程图如图3-5

1 数据采集

2 数据预处理

3 实时交通数据显示

4 检测器故障提示

5 交通数据查询统计,用户可根据需要显示多种统计图表。

6 外部接口

 

3-5交通数据采集分析流程图

2.2.7GPS定位

全球定位实现公路民警道路巡逻车及其它特殊车辆的卫星定位,通过地理信息系统显示车辆准确位置及车辆装备信息,监控巡逻车辆情况,遇重大突发事件及时调度最近的车辆到达现场。

1 监控对象信息管理:增加、删除、修改目标的基本信息。

2 GPS数据接收。

3 GPS目标监控与跟踪。在地图中动态显示目标车辆的位置和状态。用户可定制车辆显示符号。

4 自动捕捉道路。

5 平滑显示。系统将通过推算和插值的方法使目标非常平滑地移动。

6 用户可根据不同的需求,以不同的方式监控目标,并可对目标进行分组监

控。

7 历史轨迹数据回放。用户可回放任意时间段的车辆轨迹数据,并可调整回放速度。

8 行车轨迹显示控制。系统可同时记录实际行车轨迹及捕捉在道路上的轨迹,可以设定轨迹显示的方式、颜色、线宽等属性。

9 显示GPS误差圈,用户可设定误差范围及误差圈显示样式。

2.2.8交通诱导

该需求是交通信息发布的重要途径。主要包含了可变标志的设备管理和控制、可变标志的状态监视、综合信息的发布等功能需求。交通诱导的功能需求如图3-6,该系统需要完成的目标主要有:

1 可变标志设备管理:

维护系统中可变标志的设备信息,增加、删除、修改可变标志的属性信息,并可与GIS相结合,在地图中显示可变标志的地理位置。这样可以更好的提供综合控制和管理的需求。

2 可变标志的控制:

依照可改标识的相异品种及相异的联络方法,通过可变标志通信服务程序对可变标志下发控制命令如关闭、显示、转换显示模式等,并可对可变标志的通信状态进行监视,断线自动报警。

3 信息发布:

以自动或人工方式进行信息发布。系统可按照用户定制的交通数据类型和发布条件,自动将符合条件的信息发送到指定设备进行显示。用户也可输入要发布的信息内容,发送到指定设备。

4 可变标志状态监视:

用户可查询各可变标志当前的显示内容。

5 日志管理:

系统自动或用户人工发布信息,系统将自动记录信息发送日志,用户可进行查询和统计等管理。[1]

 

3-6交通诱导的功能需求结构图

2.2.9违章抓拍管理

违章抓拍管理,通过地感线圈等感应器。来读取信息。

1 可以使用数码相机拍摄到违章车辆地图片

2 网络传回指挥中心

3 自动进行图片存储处理

4 实现违章车辆的浏览

5 打印违章处理报告单

6 以表格方式汇总违章事件

7 以图表方式直观统计违章事件等。

2.3运行环境需求

从系统运行的硬件环境和软件环境两个方面进行分析,分别见表3-1和表3-2 所示:

3-1  硬件环境需求表

 

3-2  软件环境需求表

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3  系统设计

城市交通要达到畅通工程的标准,应从信息检索、交通信号控制、交通指导、 车辆监控、报警管理、通信、保障管理和调度等八个功能模块中的六项以上的城 市智能交通管理系统,实现对车辆的事故、车辆的违章以及突发事件的及时发现, 以及对执勤人员的管理和直接指挥等,从而提高城市交通管理的现代化水平。

3.1  框架设计

指的是信息平台的结构主体,涵盖交通管理者、运营维护者、公路建设者、公安警务负责部门、公路应用者和相应集体等。系统的建设者决计出详细的服务对象。

智能交通道理管理系统分为了六大模块:交通控制、公告交通管理、交通监视、紧急事件管理、交通组织优化方案生成和电子警务构成。最底层的数据是通过GPS定位后将数据传入到智能交通管理系统中;人工录入数据;系统自动生成数据。

将这些数据入库后分类细化管理。按照各个模块的需求从数据库中筛选所需要的系统数据。最终以浏览器的方式呈现,提供操作、管理和使用。对于交通通知、触犯等同时以短信息方式通知和告诫车主。如图4-1

 

4-1智能交通框架总体设计

该组织大体表现的为:统一管理、协调联动、分级应用、集中管控等等的准则。与此相应,通过引入若干项综合服务和协调规划的相应内容。分布建立和逐级完善的过程,有效的形成实际的、全面统一的、可靠的和先进的智能交通道路管理。

智能交通道路管理的主要管理模块有:交通流量的信息采集、交通监控监测、信号控制、交通信息的诱导、信息地图管理、紧急援助、事故监控分析、信息的传递、协调控制和交通综合服务集成,而且还提供交通管理的部分决策上的支持等功能。同时,从系统中还可以及时的了解当前交通现状,在利用综合的信息处理、远用计算机、多方面的关键技术和通信等多种手段来处理当前的实际性的问题。在系统设计的同时,整体上的考量、调配个个单元之间的联系、全面性的和工作和考量,判别解析的管理单元相互间的相互关系,竖立合理的信息管理方式和信息交互方式。为各个子模块之间的协作工作,进而把握好系统设计的整体方向。

智能交通公路管理的建立进程,是交通管理由单一静态的管理形式向智能动态管理的转换,以便于静态交通和动态的数据在最大限定的、最大领域内、驾驶汽车者、管理者、公路交通的科研人员和相关部分使用。

文中对道路建设的过程和管理,是交通管理智能动态的管理由简单静态的管理模式而转变,以便动态的信息和静态交通在最大范围内的、最大限度、管理者、机动车驾驶员、交通道路的研究人员和相关部分使用。

3.2 主要功能模块设计 

3.2.1通信指挥调度

1 在现有的交通系统基础上,在一些重要的路段,复杂的交通地点设立交通视频监控和检测管理,以便为交通堵塞等交通异常突发状况快速反应。

2 扩大交通视频检测系统的覆盖范围,形成覆盖主要交通的交叉口和主要道路以及出入交通干道的交通状况自动监测和交通流量管理。

3 通过有线和无线的线路传输方式,合理对计算机全局的网络进行利用,及时将巡查人员和的巡查车上采集的信息通过互联网传送到指挥控制中心,巡查车采集。为保证路况采集及时、信息准确和全面,全市交通信息采集报告制度奠定了坚实的基础。