基于GIS的高速公路日常调度与指挥系统研究.docx

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1、基于GIS的高速公路日常调度与指挥系统研究第1章绪论1.1 论文研究背景山东高速公路股份有限公司自成立以来，一直没有建立一套完整有效的调度与应急指挥系统，随着高速公路规模的不断扩大和公司人员、车辆的不断扩充，为了解决事故处理和日常管理中存在的掌握资源不足、沟通信息不畅、监控监测不到位、不能够科学决策等问题，实现应急资源、基础路网信息、路网实际运行状况的实时、动态监测1,达到事故现场、分公司及总公司指挥、调度中心之间无障碍的通信,建立统分结合、快速反映、智能联动、统一协调的调度指挥运营系统，全面提升高速公路管理部门的处置事故的能力、日常管理效率、公路监测能力、信息化服务水平，保障高速公路运行的安

2、全和通畅，为高速公路股份公司构建良好的交通服务新形象、在群众中树立良好口碑、促进公司的可持续发展。本课题设计目标如下：(1)构建较为智能的调度指挥系统：通过网络架构的设计，实现公司总部的统一接警，统一调度，统一管理，统一监督；实现事故应对方案、道路信息发布方案、各类资源调度方案、公路交通疏散方案决策；实现信息、养护、路政等各部门在该系统的引导下协调一致、合理分工；使系统具有高速运转的能力，全面增强系统的应急调度能力40(2)实现统一管理和集中调度各类应急资源：实现对公路沿线分布的所有应急资源的统一调度，包含：人员、机械、车辆、物资的技术状况、位置、数量的全面掌握和及时跟踪，实现统一调度应急资源

3、3。(3)实现各类相关动静态信息资源的统一管理、整合，明显提高公路监测水平：实现对高速公路沿线附属设备、基础设施的基本信息、变化情况的掌握，建立功能较完善的信息采集和路网监测体系，实现对路网运行状况的监测2。1.2 论文研究的意义利用物联网技术、通信信息技术、计算机技术将指挥调度系统所需要的各类信息和功能整合到统一的信息综合平台，在很大程度上改善目前高速公路管理中所面临的诸多问题，使得信息系统对路网运营管理起到更全面的支撑作用，提升高速公路管理部门服务社会，确保道路安全、通畅的能力，并且具有丰富的社会和经济效益5。本研究将拥堵和安全作为高速公路运营管理的核心内容，探索利用近年来出现的信息技术解

4、决交通流扰动与拥堵和安全之间的关系，实现对路网的全面、准确、及时监控，提高道路交通事件的响应时效和处置效率，提高路网协调监管的智能化、信息化，将技术知识与管理应用相结合尽最大努力减少交通事故对社会生产和人民生活带来的不便，减少对生态资源的污染和能源的过度消耗，同时保障道路基础设施状态良好，保障国有资产不受到过度损害6。1.3 国内外研究现状及发展趋势从国内来看，目前的研究与技术开发都集中于若干独立点，比如近年来为监控道路运营情况而兴起的高速公路全程监控系的口交通事故视频监测系统、接受咨询、求援报警的高速公路服务热线系统10。然而，从调度指挥功能角度而言，以上研究内容更像是构成调度指挥系统整体的

5、若干组件18。由于国内研究侧重于构成调度指挥系统的组件，缺乏将组件整合的系统性架构，不仅难以发挥各个组件的整体性功能，同时也限制了各个组件自身功能的发挥1。同时，由于在技术预测结果和出行行为上存在明显的博弈行为，在诸如交通流预测等智能化领域的效果与人们的期望仍存在较大差距。另外一个明显的例子就是高速公路事件检测，由于技术、外界条件等因素的限制和影响19,诸如视频事件检测、基于车流量和拥堵的事件检测都不能同时保证较高的准确率、及时率和较低的误报率。因此，若想较好地实现交通事件检测这一功能，必须探索多途径综合进行报警信息辨伪、验证等功能，其中很重要的一种途径就是将传统事件检测模块与其它交通信息采集

6、模块进行联合验证，从而保证信息的准确、及时、低误报率3。从国外来看,美、欧等发达国家的调度指挥体系建设已经从对各个模块功能的研究、建设发展为系统级的整合、完善20,因此，它们使用的调度指挥系统也最为先进，并且具有3个方面的先进性：先进的通信底层平台、丰富的信息承载内容，以及较高的智能化和分析决策支持能力4。跟踪国外调度指挥中心的建设及构成可以发现,调度指挥系统的建设中必须注意人人和人一机信息交互机制、信息承载地理信息平台、事件检测（报警）和处理机制的解决。以上几个方面对系统整体功能的稳定性、可靠性、以及系统功能的有效发挥具有决定性的影响。但是，由于国内外高速公路的管理体制、职责划分等具有各自不

7、同的特点，在管理侧重面上也有所区别,因此，本课题需要根据国内高速公路运营管理行业的各项特点进行调度指挥系统建设规划与设计8。调度指挥系统的应用与智能化交通技术及以计算机、通信技术为代表的现代信息技术的进步有着不可分割的联系。近年来,新技术为调度指挥系统的研究注入了新的内涵，使得高速公路路网日常调度和应急指挥更加全面、准确、综合，系统的智能、信息化、科学化也有了更为坚实的基础9。第2章相关技术介绍2.1 VS2010和C#VS2010一种编程工具，它于2010年上市，是截止到现在最流行的基于Windows平台下的开发环境。VS2010版本提供可视化的VS2010(VisualStudio2010

8、),是VisualStudio的一个经典版本,以C#开发语言为基础的一种开发工具,VS2010可以开发手机应用程序、网络游戏、窗体应用程序、三维程序以及网站等，用处非常广泛。IDE在VS2010中经过了更新设计，改善了可读性，同时VS2010的代码编辑器使使程序变得更加容易阅读。VS2010支持了WindoWSAZUre和微软云计算架构。着力嵌入式装置的开发。实践了当前最热门的Agile/SCrUm开发技术，升级了测试功能和工具，同时搭载了Windows7,Siverlight4与OAice发挥了多核并行运算的能力。虽然C#与Java有着非常相似的语法及运行的流程,但是C#和Java也存在着很

9、明显的不同，它与组件对象进行集成。成为了简单、实用、具有较好稳定性的面向对象的编程语言。它是由C和C+衍生出来的编程语言。与此同时还传承了C和C+完善的语法功能，同时简化了复杂的成分，以其便于操作的能力和简洁、明了的语法特点成为net开发的首选。利用C#开发出来的程序源代码和Java比较相似，先是被编译成中间代码，然后再逐步通过net虚拟机实现。尽管C#语言拥有很多的优点，但是它也有其自己的缺点。例如在比较旧的Windows平台上，C#程序不能运行，因为C#语言必须要以.net的运行库作为基础，不同版本的操作系统可能net的运行库版本是不同的。而且不同的版本之间的兼容性并不是非常好，所以导致了

10、它的致命性的弱点。C#目前来说已经在Windows平台中占有主角的角色。C#作为一门高级程序语言来说，主要应用于微软所开发的平台当中，VS系列居多。C#语言的特点是，它是一门面向对象的高级程序语言，它的封装性特别好,对于首次开发应用程序的开发人员来说非常容易上手，也简单易学。2.2 SQLServer2008SQLServer2008是截止到现在最强大和最全面的SQLSerVer版本，它也是由微软开发的产品，并且与VS2010同属微软开发。因此它们具有匕蹴好的兼容性。SQLSerVer2008具有可信任、高效和智能三个特点。本系统主要适用SQLSerVer2008作为存储工具,存储所需要记录的

11、数据。SQLServer2008推出了许多新的特性和改革，与以往的版本有很大的不同。SQLSerVer2008可以满足例如图片、视频等各类信息类型的要求，它的存储类型包括XMLe-mail、时间/日历、文件、文档、地理信息等。同时提供了数据的交互作用。具有对数据搜索、检测、对数据进行分析、报表、整合数据和良好的同步性。SQLSerVer2008具有可靠、高效和智能化三个方面的特点。可信任指的是可以满足高级别要求的安全性、扩展性、可靠性来运行他们至关重要的程序。高效性指的是SQLServer2008可以提高公司的开发效率和管理他们数据所需要的基础设施以及时间和成本。智能性指的是SQLSerVer

12、可以提供一个非常全面的平台，当用户需要的时候可以提供给他发送观察以及信息。SQLServer2008可用作对数据库文件、数据文件和日志文件等进行加密,且不需要对应用程序进行改动。通过加密的方式，可以满足数据隐私的各种要求。SQLServer2008为加密操作和密钥提供了全面的解决方案，以此满足系统的安全性。SQLServer2008主要是通过第三方密钥管理和硬件安全模块产品的方式来满足系统需求。2.3 ASP.NET技术Asp是由微软开发的技术，是一种脚本技术，并且可以嵌入到网页中进行运行。它通常运行于11S之中的程序。它是技术的前身。A开发的往常通常使用微软公司的IDE进行开发，本课题使用的

13、是微软公司开发的VS2010开发工具,目前最新的版本应该是VS2012。ASP.NET是建立在通用的开发语言之上的，也就是C#开发语言，它的实现完全依赖于虚拟机，因此它拥有跨平台的特性。它可以使用微软公司的11S进行发布。ASP.NET的设计构想是希望可以像VB这些开发工具一样，使用事件驱动的模式，对网页和应用程序进行开发。2.4 用户认证技术1、身份认证与系统授权身份认证技术是根据用户输入的口令和密码，判断其是否有对系统进行访问的权限的一种认证技术，是保证信息安全、用户合理使用和访问信息资源的一种比较简便有效的方法。在身份认证时，系统应该设置安全管理阀门，对于非法用户进行警告和拒绝其访问，这

14、个阀门在保证信息安全和系统安全方面起着重要的作用。在现阶段，主要存在以下几种有效的身份认证方式，下面进行简单的介绍，其中很多认证方式是多种方式的综合：(1)初级身份认证：这种身份认证方式是最简单和使用最广的，其主要的目的是为每个合法用户设置一个标识，并把此标识在系统中进行存储和维护，达到系统和用户都能够共同认可的水准，常用的有用户名和口令两种认证方式。(2)中级身份认证：中级身份认证机制的安全性要比初级身份认证要高,在使用中的资源占用率也较高，在使用中，把原始标识经过一定的算法和手段进行加密，以保证其安全性，这种身份认证一般采用公用密码和私用密码相结合的方式共同验证，在操作上具有很高的安全性。

15、(3)高级身份认证：这种方式同初级以及中级身份认证相比，具有更多的物理特征，其中包括较为成熟的指纹识别技术、声音辨别技术、瞳孔视网膜鉴别技术，上述特征都是某一个人所特有的特征，某一项在人群中重合的概率只有几千万分之一，当几项配合时，概率基本上为零,这种身份认证方式避免了模仿造假的可能性，因而具有更高的安全系数。这些生物学信息的认证，相比设置密码的机械式保密措施更加安全，但是其带来的成本也比较高、必须由本人亲自到达现场才行，在实际应用中要考虑到实际收益，在现实中的网络应用系统一般不会采取这种方式。安全认证子系统分为三个模块组成：认证服务模块、客户端安全管理模块和授权服务模块。下面就详细介绍三种技

16、术。认证服务模块的主要功能是对用户进行身份认证工作，该模块又包含下列内容：用户信息统计(用户名和令牌)及用户数据库，下面进行细化分析：用户认证引擎，和一般的用户认证管理方式不同,在现实应用中，它通过相应的代理软件实现一个图形化的用户管理界面达到对用户的认证，这样可以同时实现对用户的管理又可以使系统的可操作性得到增强。对于对安全性要求较高的客户端而言，可以利用COM的方式对身份实现认证。上层功能部分是对于部件系统的设计与支持技术，下层功能部分对系统整体身份认证进行详细的设计,这种设计主要在SOAP基础之上建立的，但是，在实际的操作中，这部分设计工作相当复杂，而且会随着SOAP类型的不同而产生不同

17、的设计，这为软件的实现带来了很大的困难。为解决这个问题，在实际的设计应用中，需要创建一个应用在客户端的中间层对象。对于该中间层对象，也有着不同的要求，首先，让该对象使用表转化的COM对象，对系统内部所有的SOAP协议进行分装，使数据的调用和沟通高效化。与此同时，该接口必须与WSDL服务器端实现完美的统一化的接口，这样就能达到客户端在SOAP环境下完美展现。其次，在系统内部，可以通过SDK工具实现不同组件接口的完美结合，具体情况应该以实际情况中系统的效率以及使用的环境所定。实际应用中，对于每个具体的模块，需要相应的具体操作人员，所以，系统的管理人员在进行系统操作配置时，需要对每位操作员在该模块的

18、操作许可进行设置，否则将会对系统的实际应用产生很大的影响，只有权限开放合适，才能达到更好的实际操作效果，在实际应用过程中，我们一般以31权限点为基础设置,这样在系统总体部署的时候，就可以方便的对各个子系统的安全权限进行审杳和登记，随后，在上述安全等级和核查的基础上，对新纳入的权限按照一定的方法进行角色配置。一般情况下,在数据安全保护上采取SSL技术完成，这种技术已经在网页服务器等各种类型的开发手段中得到了广泛的应用，其目的就是用来进行数据传递安全的保护，主要是确保浏览器和服务器之间关键数据安全传递，并且具有三个方面的优点：(1)能够利用简单的技术，快速方便的实现；(2)对硬件部分的要求比较低；

19、(3)系统的安全性和整体性完全可以满足设计的要求。2.5 数字视频整合对视进行数字化，数字化的视频包括道路视频，收费站广场视频。通过视频的全部数字化编码，减少故障点、减少与原先监控系统的冲突、缩小单编码设备故障的影响范围、杜绝浏览图像被切换或者根本浏览不到期望视频的情况。实现了计算机桌面的视频的点播、控制，实现了通过手机进行视频的浏览。采用分布式部署的点播服务系统，实现视频的集中控制分发，提高i濒传输效率。对事件检测仪录像实现了播放功能。通过视频整合平台，可以对道路情况、应急人员、应急车辆等实现现场监控。利用3G无线网络提供实时的视频监控，如果用户有权限，还可以进行远程控制。2.6 基于SoA

20、的GIS将地理信息技术架构于SOA的基础之上，这样有利于系统的集成及扩展，并且可以在地图上对各种应急资源当前的位置进行标记。能够根据应急资源管理的情况，动态调整应急资源所在位置、资源数量等属性信息。应用支撑平台起到了对下汇集各类管理数据，对上支撑应用的关键作用，同时具有全系统信息共享服务的作用，平台的设计实施以SOA理念为指导，实现内部软件层次化、构件化设计。GIS服务是平台建设的重要内容之一，它覆盖了平台服务的各个层次。合理运用SOA理念，将GIS平台软件提供的各类服务恰当地封装、部署到平台的各个层次，以保证其在逻辑上成为一个有机的整体，实现数据和软硬件资源的共享。在遵循SOA理念的前提下，

21、GIS平台软件和支撑平台的其他重要软件、数据共同构成应用资源和数据资源，它们所提供的功能服务可以在这一层进行必要的定制或扩展；基本功能和业务应用直接通过连通服务和适配器进行连通和转接，适配器和连通服务实现现有服务的统一封装，能够对系统服务的互操作进行实现并让系统不同的模块之间具有松耦合性。2.7 GIS-T技术基于GIS的高速公路调度与指挥系统利用GIS-T技术进行实现。下面对GIS概念、GlS在交通中的发展、GlS-T关键技术、问题及解决方案进行简单描述。1）GIS概述GIS（GeographicInformationSystem,地理信息系统）是一门综合性学科,起源于20世纪60年代，这门

22、技术巧妙的结合了地图学、地理学及遥感和计算机科学技术，在各种领域进行普遍的应用，是用于输入、存储、查询、分析、显示地理数据的计算机系统，它还具有分析和处理空间信息的能力。利用GIS技术可以把地图与一般的数据库进行集成操作。GlS与其他信息系统最大的区别是对空间信息的存储管理分析，从而使其可以广泛的应用在公众、个体公司及企事业单位，包括通信、石油、资源、土地、电力、管理、城市规划等领域。比较成熟的GIS软件公司有：美国m叩inf。公司的m叩inf。,ESRI公司的arc/info,超图，四维等。2） GIS在交通中的发展随着高速公路发展和建设步伐的不断加快，当前的高速公路日常运营管理和应急处置过

23、程中存在着例如对当前路网的实际运行状况、路网的基础信息、应急资源及路网在实际运行的状况缺乏全面掌握和动态监测等诸多问题。鉴于以上情况，通过GIS技术在高速公路管理中的应用，可以有效的解决以上问题。这种运用于交通应用中的地理信息系统被称为交通地理信息系统（GIS-T）。GIS-T技术的交通信息服务和管理功能很强大，通过GIS-T技术的应用，对高速公路的所有应急资源（包括：人员、机械、车辆、物资）的技术状况、位置、数量，事故处理进展进行收集、整理、管理、存储、综合分析，实现统一调度应急资源，建立智能联动的调度指挥系统。3） GIS在本平台中的应用基于GIS平台技术，实现对高速公路动静态信息资源的有

24、效管理，在全矢量化的电子地图基础之上实现交通空间信息和属性信息的全面查询，实现对高速公路沿线附属设备、基础设施的基本信息、变化情况的掌握,建立功能较完善的信息采集和路网监测体系。如图2-1所示,GIS平台架构图。图2-1所示GIS平台架构,空间数据是构成GIS系统的主要部分，主要包括比例尺设计、分层数据、地图投影、专题图数据等。本系统分两个部分阐述图层数据的设计：第一是高速公路相关的图层，第二是底图。高速公路相关的图层主要有机构、收费站、服务区、路况信息、消防单位等；底图包含行政区划、水系、桥隧、路网等主要信息，这些数据需要相应的算法进行加工整理，并与属性数据相结合。GIS平台对空间数据提供显

25、示、控制、查询、输出等多项功能。2.8本章小结本章主要讲述了基于GIS的高速公路日常调度与应急指挥系统的相关技术,包括数字视频整合、基于SoA的GIS、和GlS-T技术。第3章基于GIS的高速公路日常调度与指挥系统的需求分析日常调度与指挥系统利用统一的交通地理信息系统（GIS-T）进行构建，系统的4项主要功能包括：管理接案（警）、管理应急资源、管理调度指挥、对应急辅助决策及对事件发生后的分析与评估。下面将对系统的各功能结构进行详细描述。接案（警）管理模块主要功能包括：及时接案（警）、案（警）情初步分析、判断等功能。对诸如人工、电话、路网检测分析等报案（警）方式实现迅速响应，对接案（警）信息进行

26、存储和记录。应急资源管理主要包括以下几个方面的功能：管理应急预案、管理机构管理、管理应急车辆、管理应急物资、管理人员队伍、管理典型案例等功能。对应急处置过程中所需的资源数量、类型、位置、状态等信息进行动态管理。调度指挥管理包括以下几项主要功能：实现日常调度管理和应急指挥等各项功能。利用GPS定位技术实现对所有车辆进行逐一定位,根据接案（警）管理的信息，调度各级管理机构权限范围内的车辆和人员，同时结合巡杳计划，合理、适度的调度最近的巡查车辆迅速赶赴现场，对各种事件进行应急处理。根据应急辅助决策功能分析事件紧急程度，对所有机械设备、应急车辆、人员物资进行统一调配。应急辅助决策包括如下几项主要功能：

27、对信息发布方案进行制定、对现场处置方案进行制定、对疏散方案进行选择、对应急资源进行调度、对突发事件进行分析等功能。在事件发生后，实现接案（警）管理模块对突发事件进行信息采集，对事件进展进行跟踪,对危害程度、持续时间、影响范围、事件级别等进行全面、综合的分析，根据应对急预案的匹配程度及专家的意见，生成有效的应急方案。如图3-1所示，高速公路日常调度与指挥系统的总体业务流程图。图3-1总体业务流程图-日常调度与应急指挥系统架构在统一的交通地理信息系统（GIS-T）之上，通过采集各类动静态信息，实现日常和突发事件情况下的接案（警）管理、应急资源调度、应急辅助决策及事后分析和评估功能。日常调度与指挥系

28、统的总体功能如下：1、实现对系统自动报案（警）和人工报案（警）的快速接案（警），案（警）情定位及确认，案（警）情初步分析，及时联系相关责任区域的应急通讯组，并向相关下属部门和外部单位电话通知案（警）情,案（警）情录入及统计、杳询功能。2、利用知识库管理技术对各种应急预案实现数字化管理，对典型案例实现数字化管理。3、对调度指挥管理机构、应急物资、应急车辆、人员队伍等各类应急资源实现统一的管理，对这些资源位置、数量、技术状态进行管理和维护，并提供电子地图和列表形式的查询功能。4、实现车辆查询、车辆搜索和最近车辆定位、智能调度、时间估算、现场信息反馈、应急决策信息接收等调度指挥功能。5、在突发事件情

29、况下，实现对事故级别、程度、影响区域的分析，实现对应急资源选留口调度方案的自动生成以及最佳运输路径的推荐,实现疏散方案（含收费站封闭/放行方案）、现场处置方案、信息发布方案的系统推荐，为领导进行应急调度指挥提供辅助决策支持。6、记录应急处置过程，利用事后分析和评估，评价事件处置效果。3.2非功能需求分析基于GIS的高速公路日常调度与应急指挥系统属于面向突发事件的应急指挥系统，也属于面向公众的服务系统，同时也属于面向管理部门的业务应用系统，因此，系统的性能应该从多方面考虑，满足以下几点：(1)系统的可用性：由于该工程涉及到高速公路的安全应急管理，所以对系统有较高的可用性要求，要求系统能够保证在7

30、*24小时范围内高效运转，系统的可用性,该值应达至U99.99%。MTBF为平均无故障工作时间，MTTR为平均维修时间。(2)对系统的响应速度也有严格的要求，要求其必须被用户的接受，不能够影响业务的正常使用，保证工作效率不受影响。在非高峰期间内对各业务进行简单搜索，要求查询结果能在2秒内返回；在高峰期间的简单查询操作，要求查询结果能够在1秒内返回16。在各业务非高峰期间内，进行特定条件的一般查询，能在1秒内返回查询结果；高峰期间的简单查询操作，能在2秒内返回查询结果。在非高峰期间内对各业务进行多条件组合查询、统计分析，查询结果可以在10秒内返回；在高峰期间进行的复杂查询操作，查询结果能在15秒

31、内返回。(3)系统可扩展性随着社会的不断发展，调度指挥的业务模型需要进行不断的完善。因此，系统需要有较强的可扩展性1刀。(4)系统安全保密性因为工程所需的数据包括应急资源、路政执法等,有较高的保密要求，需要保障数据的安全性，所以系统具有较高的网络安全性，能防止病毒、黑客等侵入和攻击，禁止未授权的用户访问系统；基于GIS的高速公路日常调度与应急指挥系统属于一个面向群众、政府的系统，需要处理各种应急事件和日常事件，因此在安全性的需要方面应该满足以下几条：(1)会话在一定的闲置期后应失效。(2)通过策略支持不同级别的系统访问，访问级别由有限的用户来控制。(3)系统访问策略应根据以下方面来定义：维护者

32、、管理者、普通操作者。(4)口令：区分大小写。(5)授权：按角色为不同用户配置不同的授权级别。(6)数据：口令和敏感数据对所有用户都是隐藏的，数据传输时对敏感性数据进行加密。(7)日志：可查询用户的登录、参数及数据的更改记录日志。3、界面展现需求分析界面展现需求分析主要分为对主体功能布局和交互模式约定两个方面进行分析,下面分别进行描述。(1)主体功能布局主界面中应该有不需要登陆就可以使用的功能，同时提供登陆功能(2)交互模式约定功能使用模式：在系统的工具栏中，调出相关功能的浮动窗口。浮动窗口默认居中显示，位置及大小可定制。空间地物属性查看方式:默认采用单击的方式,比如要查看地图上某个车辆的信息

33、,通过在地图上左键单击车辆图标，弹出车辆信息浮动窗口。列表功能处理模式：在列表最后一栏提供“操作歹I，用于组织相关的针对行的业务动作，一般情况下业务动作以超链接的方式。对于列表功能，如果数据项比较多，采用分页的方式显示。4、实时性需求分析实时性需求分析分为对数据的实时性和对信息传递的实时性进行需求分析。下面针对这两个方面进行分别描述。(1)数据的实时性数据的实时性是指外部系统提供的数据如何及时的推送或抽取到指挥调度中心项目中去。如表3-1所示，数据实时性的影响因素及应对策略。表3-1数据实时性的影响因素及应对策略表影响因素应对策略外部系统的稳定性和采集数据的实时性等不可控软硬件技术设施的处理能

34、力(网络、数据库服务器)不可控数据库的性能及负载数据库性能调优数据抽取工具的性能工具调优、优化抽取规则数据抽取的策略(包括采集频率、采集方式)针对不同类型的数据确定合适的采集频率，降低对数据库的压力；尽可能的利用增量采集和减少抽取数据项的方法，对数据量减少采集。(2)信息传递的实时性信息传递的实时性是指发生某个事件以后，事件能够及时的推送到客户端的过程。如表3-2所示,影响信息传递实时性的因素及应对策略。表3-2影响信息传递实时性的因素及应对策略表影响因素应对策略外部系统的稳定性和采集数据的实时性等（如果需要与外部系统交互）不可控软硬件技术设施的处理能力（网络、应用服务器、数据库服务器）不可控

35、应用服务器中间件集嗣口调优GIS平台中间件集君林口调优数据库的性能及负载集群和调优客户端浏览器的处理能力使用高性能客户端浏览器程序本身的处理逻辑优化处理逻辑（使用缓存、减少与数据库交互、优化业务逻辑等），客户端和服务端的数据压缩，减少客户端和服务端的交互等等。3.3本章小结本章主要对高速公路日常调度与指挥系统进行了功能需求分析和非功能性需求分析。在功能需求分析中主要通过相关的用例图和业务流程图来对本系统将要实现的功能进行详细的需求分析。在非功能需求分析中主要通过对安全性需求、界面展现需求、和实时性需求、性能需求进行详细分析。第4章基于GIS的高速公路日常调度与指挥系统的研究4.1 功能设计该套

36、系统具有业务逻辑需求多样、数据量大、对安全性有比较高的要求等特点，因此系统管理设计主要包括了如下功能：管理通讯组、管理应急人员、管理应急管理机构、管理应急队伍、管理方案规则、管理调度指令、管理GPS设备、管理应急部门、管理应急预案等。统计分析包括车辆公里数统计、案情统计、案情查询等，调度指挥又分为案情管理、应急方案管理、临时应急通讯组管理、集群通讯、摄像机查询、GPS设备查询、应急值班表管理、案情上下移和地图交互操作6。如图4-1所示，日常调度与指挥系统功能结构图。1、系统管理功能模块的设计系统管理功能主要包括管理车辆、管理应急预案、管理应急管理机构、管理应急人员、管理应急队伍、管理调度指令、

37、管理方案规则、管理应急部门、管理应急物资、管理GPS设备、管理预设应急通讯组。其中车辆管理包括添加车辆信息、修改车辆信息和删除车辆信息等操作，应急预案管理包括新管理机构的添加、管理机构信息的删除、管理机构信息的修改等操作，应急管理机构管理包括添加新管理机构、删除管理机构信息、修改管理机构信息等操作，应急人员管理包括对应急人员信息进行添加、对应急人员信息进行删除、对应急人员信息进行修改等操作，应急队伍管理包括添加应急队伍信息、修改应急队伍信息和删除应急队伍信息等操作，调度指令管理包括添加指令信息、修改指令类型信息、删除指令类型信息、删除指令类型信息和查询指令信息等操作，方案规划管理包括添加方案规

38、划和删除方案规划等操作，应急部门管理包括添加应急部门信息、修改应急部门信息和删除应急部门信息等操作，应急物资管理包括对应急物资信息进行添加、对应急物资信息进行删除和修改等操作，GPS设备管理包括添加GPS设备信息、对GPS设备信息进行修改、对GPS设备信息进行和查询GPS设备信息进行删除等操作，预设应急通讯组管理包括添加预设应急通讯组、修改预设应急通讯组、删除预设应急通讯组、查询预设应急通讯组、查看预设应急通讯组成员和呼叫预设应急通讯组等操作。系统管理功能模块如图4-2所示。京帆X移 - ll3Hftlll我省丹 I 6设普A脚撮惮机Igl询- 集 Hll讯!lifeI时 KIIiIIiKI汨

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40、42系统管理功能模块国2、统计分析功能模块的设计统计分析功能模块包括车辆公里数统计、案情统计和案情杳询等操作。通过填入公司，车牌号，起始日期和截止日期来统计车辆公里数，通过填入统计类型，起始日期和截止日期来统计案情，通过填入案情类型，起始桩号，截止桩号和统计时间等，来杳询案情信息。如图4-3所示,统计分析功能模块图。3、调度指挥功能模块的设计调度指挥功能主要包括案情管理、临时应急通讯组管理、应急方案管理、摄像机查询、集群通讯、GPS设备查询、应急值班表管理、案情上下移和地图交互操作。其中案情管理包括录入新案情信息、修改案情信息、关注案情、定位案情、结束案情、删除案情等操作，应急方案管理包括生成

41、方案信息、信息发布、资源到位、上传下达、调度措施、外单位协调等操作，临时应急通讯组管理包括添加临时应急通讯组、修改临时应急通讯组、删除临时应急通讯组、查询临时应急通讯组、查看临时应急通讯组成员、呼叫临时应急通讯组等操作，集群通讯包括值班表呼叫、临时通讯组呼叫、预设通讯组呼叫、GPS设备呼叫、圈选呼叫等操作，摄像机查询包括播放视频、地图定位等操作，GPS设备查询包括地图定位、GPS呼叫、GPS跟踪等操作、应急值班表管理包括添加值日表、修改值日表信息、删除值日表信息、查询值日表信息、导入值日表等操作，案情上下移包括任务上移和任务下移等操作,地图交互操作包括案情交互操作、车辆交互操作、人员交互操作、

42、仓库交互操作等。如图4-4所示，调度指挥功能模块图。4.2 数据库设计本节主要完成对系统的数据库的设计。系统使用到的数据库表总共有四十个，由于设计太多，因为篇幅原因，在这里不再列举，下面将几个重要的数据库表结构说明如下。GPS设备信息表、应急人员信息表、应急物资信息表、案情统计信息表、警情信息表、部门信息表、车辆信息表、GPS数据信息表等。1、GlS设备信息表GlS设备信息表需要Sim卡号、名称、所属类型、所属部门、状态更新时间、状态、速度、经度、纬度、定时跟踪值、定距跟踪值、IP地址和方向。如表4-1所示，GIS设备信息表。该功能模块可以完成对车辆的信息处理，提供了基于车辆类型，车辆牌照的检

43、索条件，以及对应车辆牌照、类型、部署位置、驾驶员编号等信息的增删改操作。4.3 基于GIS的调度指挥实现GIS是该项目实现的关键技术从正规渠道购买的山东省测绘局提供的山东省地图，该地图每三年更新一次,显示了整个行政区内的基本地理要素及属性的分类,主要包括：(1)县级以上的行政区划分(2)乡镇以上的居民地(3)交通路线，公路、铁路、高速公路(4)面状、线状水系(5)经纬网(6)其它标注地理信息是该项目的重要组成部分，是整套系统中最重要的技术环节，信息查询、GPS技术、案情实时管理等关键模块的实现均需依靠地理信息技术的支持。系统包括方案信息查询、资源查询、预案查询、典型案例查询4项基本功能，以此完

44、成临时应急通讯组管理、案情管理、应急方案信息管理、集群通讯的实现。1、案情管理如图4-11所示，案情管理界面展示。图4-11案情管理界面案情管理功能主要用于对案情的修改、录入、查询、关注等相关操作。可以根据需要将案情信息生成路网监控信息，相反，该系统也可以查看由路网监控系统生成的案情信息。2、应急方案信息管理如图4-12所示,应急方案管理界面展示。图4-12应急方案信息管理界面应急方案信息管理功能可以根据案情状态、案情类别、各种条件（是否火灾、有无伤亡、有无危化品等）生成应急方案信息；并对应急方案的具体目录对应的详细内容进行操作。应急方案管理模块中提供从某点到事故发生地的最佳路径，最短行车时间

45、为最佳路径判断标准，考虑到道路级别、行车限制、转弯次数等不确定因素，最佳路径不一定是最短路径。一般来说，每条道路的固有条件与通过时间直接相关，如道路的等级、长度、占用时间等。故定义G为当前公路的加权长度WL（W1,L为从i点到j点的空间直线距离），此值与通过时间成正比。显然GL,如车辆以平均速度VO通过时，所费时间为TO,T0=LV0,在有堵塞的情况下，通过时间为Tn,则：G=Tn*LTO=（VO/Vn）*L,令W=V0VnVn表示某时某道路的平均速度。Vo大于Vn（n=l,2,3）W是个变量,我们按道路的状况将道路分为5个等级以刻画道路的固有流畅程度，每一个等级的W为Wl,W2,W3分别表示

46、国家主干线、省干线、支线的阻塞系数，在这里利用逼近算法的思想，将一天分成n个时段，在这些时段中进行调查，发现某些路段会出现由于时间、天气、车流或其它因素而导致的阻塞，所以定义阻塞系数W4为严重阻塞系数。除此之外，还需考虑道路转弯对行驶的影响。定义阻塞长度为（）*A（A为常数，表示在180度转弯的情况下汽车与正常直线行驶比所损失的路径长度，为上条道路与此条道路的偏转角)。则:G=(Wij+Wj4)*Lj+(qj,j-l)*A:其中I0,1,234。一般来说A可精确计算，W值可从现实测量中得出取值范围，上述公式构造了道路的拓扑结构、道路的知识库和建立了最佳路径的模型。在此基础上，运用贪心算法和启发

47、式求出最佳路径。本章主要对基于GIS的高速公路日常调度与指挥系统进行较为详细的系统设计,分别对总体设计和详细设计进行阐述。在总体设计部分，对整个系统的架构进行设计，整个系统共分为系统管理、调度指挥和统计分析三大部分。在详细设计部分分别对系统的三大组成部分进行数据库表结构设计和功能设计。系统管理功能包括管理车辆、管理应急管理机构、管理应急预案、管理应急人员、管理应急队伍、管理调度指令、管理方案规则、管理应急部门、管理应急物资、管理GPS设备、管理预设应急通讯组，统计分析部分包括车辆公里数统计、案情统计和案情杳询,调度指挥部分主要包括案情管理、应急方案管理、临时应急通讯组管理、摄像机查询、集群通讯、GPS设备查询、应急值班表管理、案情上下移和地图交互操作。数据库表又包含GPS设备信息表、应急人员信息表、案情统计信息表、应急物资信息、表、车辆信息、表、部门信息表、警情信息、表、GPS数据信息表。