劉宗明

（廣西警察學院，廣西 南寧 530028）

0 引言

現(xiàn)階段國內(nèi)各地市雖然建成了交通監(jiān)控系統(tǒng)，但是在實際應用中存在數(shù)據(jù)集中程度不高、應用功能相對單一等問題。基于智慧城市的交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)，融合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、人工智能等一系列前沿信息技術，利用分布在城市道路上的海量傳感裝置、攝像裝置，實時獲取道路信息，進行車輛精準定位，在動態(tài)監(jiān)控和精準感知交通狀況的前提下，作出智能決策和科學指揮，從而提高了道路通行效率、減少了交通擁堵和交通事故。隨著智慧城市建設的不斷推進和前沿信息技術的成熟發(fā)展，交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)的功能也會更加完善。

1 交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)的層次設計

基于易用性、可擴展性和信息共享原則設計了交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)共包含展示層、部署層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層4 個層次，如圖1 所示。

系統(tǒng)展示層使用HTML 網(wǎng)頁技術和Servlet 腳本技術，對系統(tǒng)可實現(xiàn)的視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、車輛定位等功能進行抽象化、易用性處理，然后以圖標等形式直觀地呈現(xiàn)在客戶端，方便使用者進行系統(tǒng)操作[1]。另外，為了優(yōu)化用戶使用體驗、增加系統(tǒng)運行流暢度，在設計展示層時還添加了異步通信機制，解決了系統(tǒng)卡頓問題。系統(tǒng)部署層使用Web 相關技術進行設計，保證了系統(tǒng)負載均衡，使得該系統(tǒng)的兼容能力得到進一步提升，在遇到大流量時不容易發(fā)生崩潰情況。系統(tǒng)業(yè)務邏輯層負責接收用戶發(fā)出的業(yè)務邏輯請求信息，并且對這些信息自動分類，以實現(xiàn)不同業(yè)務的針對性和高效性處理。最后將處理結果返回展示層，方便客戶了解請求信息和操作指令的執(zhí)行情況。系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問層可訪問數(shù)據(jù)庫，并完成數(shù)據(jù)查詢、調(diào)用、添加、刪除等操作。

2 交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)的模塊設計

2.1 道路信息管理模塊設計

該模塊可實現(xiàn)的功能包括人行橫道信息管理、標志牌信息管理、減速帶信息管理、爆閃燈信息管理等，可支持道路信息的錄入、修改與刪除。道路信息錄入流程設計如下：系統(tǒng)使用者在客戶端輸入賬號、密碼后成功登錄交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)，從系統(tǒng)主界面選擇“道路基礎信息”模塊，跳轉至二級頁面后，選擇“錄入道路基礎信息”，可手動錄入信息，也可選擇添加相關的文件自動導入信息。錄入的道路基礎信息被保存到數(shù)據(jù)庫中，將信息成功錄入的提示信息返回客戶端，提醒系統(tǒng)使用者信息錄入完畢。

2.2 動態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)采集模塊設計

該模塊由數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析以及采集點信息管理4 部分組成。交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)利用分布在道路上的攝像機、傳感器等動態(tài)監(jiān)控和實時采集道路信息，然后將采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，供系統(tǒng)分析使用。動態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)采集流程設計如下：系統(tǒng)使用者從客戶端選擇需要查看的監(jiān)控錄像設備，系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中檢索該設備對應的文件夾，將文件夾內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)，由系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分析。執(zhí)行一個判斷程序“監(jiān)控記錄數(shù)據(jù)是否處理完畢？”如果判斷結果為“否”，保存當前已經(jīng)處理的數(shù)據(jù)，重復上述程序繼續(xù)處理其他監(jiān)控數(shù)據(jù)。直到判斷結果為“是”，則將處理完畢的監(jiān)控數(shù)據(jù)另選一個文件夾保存，方便后續(xù)查閱[2]。

2.3 視頻監(jiān)控管理模塊設計

該模塊由視頻圖像播放、視頻源選擇、視頻核查、電子地圖視頻查看4 部分組成。這里以電子地圖視頻查看為例，其功能實現(xiàn)流程，如圖2 所示。

圖2 電子地圖視頻查看模塊時序圖

例如，系統(tǒng)使用者在電子地圖視頻查看界面上，輸入“016”后點擊“確定”，此時系統(tǒng)自動跳轉到路燈序號為16 的電子地圖視頻的信息界面，自動播放該視頻。視頻播放結束后，使用者點擊“返回”，重新回到視頻監(jiān)控查看界面，可以輸入其他序號查看另外的電子地圖視頻。

2.4 交通車輛定位指揮模塊設計

該模塊由車輛查詢、車輛監(jiān)控、車輛定位顯示、軌跡記錄與回放4 部分組成。這里以車輛查詢?yōu)槔?，功能實現(xiàn)流程，如圖3 所示。

圖3 車輛信息查詢模塊時序圖

系統(tǒng)使用者經(jīng)過驗證順利登錄系統(tǒng)后，從主界面上選擇“車輛定位監(jiān)控”選項，在彈出的對話框中有4個子選項，分別是車輛定位顯示、車輛查詢、車輛監(jiān)控、軌跡記錄與回放。選擇“車輛查詢”后，跳轉至車輛信息查詢頁面。在該頁面上輸入需要查詢車輛的車牌號，即可獲取該車輛的信息。查看完畢后，返回上一級頁面，可重新輸入車牌號繼續(xù)查詢，查詢操作完畢后關閉該頁面，回到系統(tǒng)主界面。

3 交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫是交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)的關鍵組成，尤其是在城市汽車數(shù)量持續(xù)增加的背景下，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的存儲能力也提出了更高的要求。該系統(tǒng)使用SQL Server 數(shù)據(jù)庫，不僅存儲容量大，而且數(shù)據(jù)信息的安全保護性好，有效防止數(shù)據(jù)丟失、泄露等問題。為提高系統(tǒng)查詢、調(diào)用數(shù)據(jù)的速度，在設計數(shù)據(jù)庫時需要進行分區(qū)，每個區(qū)域存儲特定的信息，例如人員基本信息（人員類別、聯(lián)系方式等）、道路基本信息（道路等級、車道數(shù)量等）、車輛基本信息（車牌號、車輛類型等）[3]。

數(shù)據(jù)表也是數(shù)據(jù)庫設計中的關鍵點之一。該系統(tǒng)在運行中使用頻率較高的數(shù)據(jù)表有道路基本信息表、系統(tǒng)人員信息管理表、視頻信息表、車輛信息表4 種類型、這里以車輛信息表為例，其結構組成，如表1 所示。

表1 車輛信息表

根據(jù)上表1 可知，車輛信息表主要包含了車牌號、車主名、車輛類型、監(jiān)控名稱等信息。其中，ID 為主鍵，所屬監(jiān)控區(qū)號是外鍵。

4 交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)的測試分析

4.1 測試環(huán)境

此次交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)的功能測試環(huán)境為：

測試系統(tǒng)：Windows10；

系統(tǒng)內(nèi)存：8GB；

CPU：Intel(R)Gold G5400 CPU@3.70GHz

硬盤：250G（剩余空間130G）

此次交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)的測試功能主要分為三個方面：其一，功能測試，選取“車輛定位監(jiān)控”功能進行測試；其二，非功能測試，對系統(tǒng)運行情況進行測試；其三，其他功能測試。

4.2 測試內(nèi)容

4.2.1 車輛定位監(jiān)控功能測試

此次測試選擇模擬真實場景的方式，選用6 輛汽車分別安裝了車載GPRS 移動終端，當汽車在指定的測試路段行駛時，會觸發(fā)定位監(jiān)控功能。這樣GPRS移動終端就會將車輛當前的信息實時傳送至系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對車輛的定位監(jiān)控[4]。測試步驟如下：

步驟一：測試人員獲取權限后登錄交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)，從主界面上選擇“車輛定位監(jiān)控”選項，進入車輛定位監(jiān)控頁面。

步驟二：在當前頁面上選擇“車輛查詢”，進入車輛查詢頁面。

步驟三：在當前頁面輸入?yún)⑴c測試的6 輛汽車的任意1 個車牌號，即可進入該汽車的信息頁面。

步驟四：點擊“返回”選項，回到上一頁面。

交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)的車輛定位監(jiān)控功能，可以獲取的信息類型包括流量、速度、間距、車型等。以流量為例，可以精準獲取每排車道的車流量信息，并自動生成流量統(tǒng)計表。此次測試分別統(tǒng)計了1 周內(nèi)某市主干道路4 排車道的車流量情況，統(tǒng)計結果，如圖4 所示。

圖4 交通流量統(tǒng)計圖

由圖4 可知，該系統(tǒng)的車輛定位監(jiān)控功能，在獲取車輛實時位置信息的基礎上，可以統(tǒng)計出每排車道在不同時段的車流量，為人們合理規(guī)劃出行時間與出行路徑提供了方便，同時也有助于解決城市道路的擁堵問題。

4.2.2 系統(tǒng)運行情況測試

近年來私家車數(shù)量不斷增加，道路車流量相應上升，對交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力也提出了更高的要求。該測試用于驗證大流量情況下系統(tǒng)的業(yè)務處理性能。測試內(nèi)容及測試結果見表2。

表2 系統(tǒng)性能測試結果

結合上表2 信息可知，在系統(tǒng)的“服務查詢”功能下，按照位置搜索目標車輛信息，實際用時4.17s，低于期望平均值5.0s；按照名稱搜索目標車輛信息，實際用時2.58s，低于期望平均值3.0s。由此可見，本文設計的交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)業(yè)務處理速度較快、系統(tǒng)響應及時。

4.2.3 其他功能測試

對交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)的以下基本功能進行了測試：

（1）視頻圖像播放功能測試，系統(tǒng)使用者從城市電子地圖上任意選擇一個區(qū)域，位于該區(qū)域的視頻監(jiān)控裝置可以通過內(nèi)置的GPRS 模塊，將現(xiàn)場視頻畫面?zhèn)鬏數(shù)较到y(tǒng)，并在顯示屏上展示，使系統(tǒng)使用者實現(xiàn)了遠程監(jiān)控[5]。

（2）視頻源選擇功能測試，系統(tǒng)使用者可以根據(jù)特定條件查詢、選擇視頻源，播放視頻源后可以實時獲取該道路的交通狀況。除了實時監(jiān)控外，系統(tǒng)使用者也可自定義任何時間段，由系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中查詢并播放該時間段的監(jiān)控錄像。

5 結語

在城市化進程不斷加快的背景下，城市交通壓力與日俱增，不僅嚴重影響了市民的日常出行，而且也制約了城市的經(jīng)濟發(fā)展。本文設計的交通監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)，利用車載定位裝置和道路監(jiān)控裝置，實時獲取道路信息、車輛位置信息，然后借助于大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術，對獲取的數(shù)據(jù)信息進行匯總處理，從而得到車流量、車頭間距、道路占有率等相關結果，幫助系統(tǒng)使用者更加直觀地了解城市各處的交通狀況，這就為城市交通規(guī)劃提供了依據(jù)，從而有助于緩解交通擁堵問題。