曾凡亭

摘 要：本文圍繞城市軌道交通客流監(jiān)管問題，按照物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)標準，采用成熟的計算機軟件開發(fā)技術，面向政府部門、運營管理部門及社會大眾，構建軌道交通客流密集度指數(shù)動態(tài)展示及應急輔助決策平臺。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；軌道交通；密集度指數(shù)

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

1 城市軌道交通客流監(jiān)管平臺建設背景

城市軌道交通是我國乃至全世界普遍的一種交通方式，并且具有快捷、方便、高效等一系列優(yōu)點，為人類的生活帶來了巨大的方便。隨著城市軌道交通網(wǎng)絡化進程加快，網(wǎng)絡規(guī)模不斷擴大，客流不斷增多，使地鐵網(wǎng)絡的日均客流量不斷增加，但是客流量時間分布不均，政府部門和地鐵運營部門難以對線網(wǎng)、車站的客流狀態(tài)進行有效把握，急需一種信息化的手段獲知目前地鐵客流的運營狀態(tài)。因此，希望能夠?qū)崿F(xiàn)對客流狀態(tài)的展示，以及密集度指數(shù)的發(fā)布。隨著新一代信息技術物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，城市軌道交通客流監(jiān)管平臺的物聯(lián)網(wǎng)應用模式從成本和技術上都具備可行性。

2 總體架構設計方案

基于物聯(lián)網(wǎng)的城市軌道交通客流監(jiān)管平臺總體架構設計方案如圖1所示：

整個平臺由數(shù)據(jù)層、模型層和應用層組成。數(shù)據(jù)層主要確定各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入方式，制定海量數(shù)據(jù)的存儲策略及數(shù)據(jù)管理方案等，數(shù)據(jù)層為實現(xiàn)各類計算和分析功能提供數(shù)據(jù)基礎；模型層用于實現(xiàn)客流密集度指數(shù)計算的相關功能；應用層用于指數(shù)的發(fā)布及報表的生成。

2.1 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要收集各種基礎數(shù)據(jù)，主要內(nèi)容包括AFC客流數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)檢測客流數(shù)據(jù)、列車運行數(shù)據(jù)和高影響天氣數(shù)據(jù)，平臺擬采用分布式數(shù)據(jù)存儲，并建立統(tǒng)一的接入方式。平臺擬采用Oracle數(shù)據(jù)庫進行基礎數(shù)據(jù)的管理和平臺的開發(fā)，首先設計數(shù)據(jù)庫的整體結構，明確各數(shù)據(jù)表的輸入、輸出及關聯(lián)關系，規(guī)定數(shù)據(jù)表的邏輯結構及物理結構，從而為各子模塊的開發(fā)及對接構建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口。該層基礎數(shù)據(jù)表應包含15分鐘進站量數(shù)據(jù)表、線路信息表、車站信息表、區(qū)間信息表、出行路徑信息表、設備輸出的客流密度、客流速度、客流量等。

2.2 模型層

模型層主要負責處理基礎數(shù)據(jù)，以基礎數(shù)據(jù)為輸入，實現(xiàn)客流密集度指數(shù)計算的相關功能，為應用層展示提供依據(jù)。該層主要內(nèi)容包括客流規(guī)律分析及預測、車站分級、高影響天氣敏感性分析和客流密集度指數(shù)計算。該層擬采用C/S架構，即客戶端/服務器架構，該架構將計算任務分解成多個子任務，由多臺計算機分工完成，即采用“功能分布”原則。客戶端完成數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)表示以及用戶接口功能；服務器端完成DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）的核心功能；客戶端和服務器通過socket進行網(wǎng)絡通信。該架構優(yōu)點一是應用服務器運行數(shù)據(jù)負荷較輕，二是數(shù)據(jù)的儲存管理功能較為透明，模型層利用該架構這些優(yōu)點能夠快速有效地實現(xiàn)客流密集度指數(shù)計算的相關功能。該層主要數(shù)據(jù)表包括車站、線路、網(wǎng)絡級的密集度指數(shù)的數(shù)據(jù)表等。

2.3 應用層

應用層主要負責直觀展示，方便用戶查看、分析和決策。該層主要內(nèi)容包括客流密集指數(shù)發(fā)布、乘客出行誘導和客流預警與應急輔助。該層擬采用B/S架構，即瀏覽器/服務器架構，用戶工作界面是通過WWW瀏覽器來實現(xiàn)，極少部分事務邏輯在前端（Browser）實現(xiàn)，但是主要事務邏輯在服務器端（Server）實現(xiàn)，這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分集中到服務器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用，客戶機上只要安裝一個瀏覽器（Browser）。該架構優(yōu)點一是降低了開發(fā)成本，二是維護和升級方便，三是數(shù)據(jù)具有安全性、一致性、實時性和溯源性等特點，四是服務器響應及時性，五是客戶使用方便。應用層采用此架構能夠為客戶提供簡單便捷的服務，方便用戶查看、分析和決策。該架構擬采用B/S三層結構：數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務邏輯層和表示層。表示層擬采用的主要技術有jsp、html5、Jquery、Bui和Bootstrap等，業(yè)務邏輯層擬采用的主要技術有Spring等，數(shù)據(jù)訪問層擬采用的主要技術有jdbc等。

3 實現(xiàn)技術

3.1 電子地圖實現(xiàn)技術

左側工具欄和右側電子地圖形式展現(xiàn)，工具欄展現(xiàn)在頁面左側，電子地圖展現(xiàn)在頁面右側，實現(xiàn)方式為jsp、JS和CSS。單擊箭頭可以隱藏和展開左邊欄，工具欄里面放五個橫向菜單，鼠標移上去或者點擊某個菜單展開。而左邊用來放樹狀資源列表，節(jié)省空間。

電子地圖開發(fā)的難點為直角平滑，本文采用貝塞爾曲線來解決此問題，貝塞爾曲線是計算機圖形圖像造型的基本工具，是圖形造型運用得最多的基本線條之一。它通過控制曲線上的四個點（起始點、終止點以及兩個相互分離的中間點）來創(chuàng)造、編輯圖形。其中起重要作用的是位于曲線中央的控制線。這條線是虛擬的，中間與貝塞爾曲線交叉，兩端是控制端點。移動兩端的端點時貝塞爾曲線改變曲線的曲率（彎曲的程度）；移動中間點（也就是移動虛擬的控制線）時，貝塞爾曲線在起始點和終止點鎖定的情況下做均勻移動。貝塞爾曲線上的所有控制點、節(jié)點均可編輯。這種“智能化”的矢量線條提供了一種理想的圖形編輯工具。

3.2 車站客流信息展示實現(xiàn)技術

在頁面的左上角區(qū)域，加載車站的三維圖片展示，而且在圖片的調(diào)查區(qū)域，能夠根據(jù)出入口、站臺、換乘通道的擁擠狀態(tài)，動態(tài)顯示不同的顏色。該區(qū)域支持點擊事件的功能，當鼠標在該矩形區(qū)域內(nèi)點擊時，則彈出對應的二維圖，以及具體的擁擠狀態(tài)。默認情況下，應顯示車站整體的二維結構圖，當點擊該站的局部位置時，應能夠彈出對應的二維結構圖，在二維圖中，可以結合監(jiān)控或者調(diào)查的位置，進行車站客流密集程度的查看，根據(jù)不同的顏色來標識區(qū)域的擁擠程度。

本模塊的開發(fā)難點為客流密集度指數(shù)分析，分析采用坐標圖的方式，以實時數(shù)據(jù)、歷史同期數(shù)據(jù)和歷史平均數(shù)據(jù)做對比，坐標圖采用Spring整合jfreechart的方式。Spring是一種輕量級java Web框架，它基于java語言實現(xiàn)Web MVC設計模式。首先用戶發(fā)送請求給前端控制器，前端控制器根據(jù)請求信息來決定選擇哪一個頁面控制器，然后對請求信息進行處理并委托給頁面控制器，即控制邏輯部分；頁面控制器接收到請求后，對其進行功能處理，首先需要收集和綁定請求參數(shù)到一個命令對象，并進行驗證，然后將其委托給業(yè)務對象進行處理；處理完畢后返回一個ModelAndView（模型數(shù)據(jù)和邏輯視圖名）；前端控制器收回控制權，然后根據(jù)返回的邏輯視圖名，選擇相應的視圖進行渲染，并把模型數(shù)據(jù)傳入以便視圖渲染；前端控制器再次收回控制權，將響應返回給用戶，至此整個結束。在模型中業(yè)務對象使用jfreechart生成坐標圖，處理完畢后把數(shù)據(jù)和視圖返回給前端控制器，前端控制器進行視圖渲染，最終坐標圖通過表現(xiàn)層的jsp頁面展現(xiàn)出來。

4 預期成果

該平臺構建完成實施運行后，預期達到以下功能：（1）城市軌道交通多源客流數(shù)據(jù)分析與預測功能；（2）基于客流的車站動態(tài)分級功能；（3）點、線、網(wǎng)多維度客流密集度指數(shù)實時計算功能；（4）通過查看城市軌道交通電子地圖，能夠?qū)崟r顯示客流密集度指數(shù)等信息，誘導乘客出行；（5）通過查看統(tǒng)計報表，能夠為管理者提供決策。該平臺應用后，能夠為政府部門進行應急決策、行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計提供輔助支持，為地鐵運營部門進行客流組織和調(diào)整行車計劃提供數(shù)據(jù)支撐，為行人出行提供信息服務。

參考文獻

[1]鄒偉嘉.基于物聯(lián)網(wǎng)的城市軌道交通客流特征分析系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].北京交通大學，2014.

[2]周洪波.物聯(lián)網(wǎng)技術、應用、標準和商業(yè)模式[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[3]吳功宜，吳應.物聯(lián)網(wǎng)工程導論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[4]張飛舟，楊東凱.物聯(lián)網(wǎng)應用與解決方案[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[5]閻曉軍，王維瑞，梁建平.北京市設施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用模式構建[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2012（02）.

[6]孫其博，等.物聯(lián)網(wǎng)：概念、架構與關鍵技術研究綜述[J].北京：郵電大學學報，2010（06）.