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摘 要:高速公路计算机监控系统的功能,在于实时采集公路车辆运行信息,并评估公路有无安全性问题。本文以GIS技术为主线,首先对该技术进行了简要的介绍,并阐述了以GIS技术为基础的高速公路计算机监控系统的开发方法。重点以“交通事故管理”以及“机电系统维护”为例,具体探讨了GIS技术的应用方案。通过对应用效果的观察,证实了GIS技术的应用价值。
关键词:GIS技术;高速公路;计算机监控系统
中图分类号:TP277 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)11-0241-02
前 言
随着高速公路里程数的增加,公路安全管理的困难度逐渐提升。为确保能够及时发现交通事故以及机电系统故障,交通领域逐渐将计算机监控系统应用到了公路的管理过程中。但受技术水平的限制,监控系统的定位水平仍较低。将GIS技术,纳入到高速公路计算机监控系统的设计中,有助于解决上述问题,使公路的管理水平得以提升。
1 GIS技术的构成及应用
1.1 系统的构成
地理信息系统(Geographic Information System,GIS)是以计算机技术为基础所建立的,集数据采集、存储、处理及分析功能为一体的信息化系统(图1)[1]。硬件、软件、数据及人员,是构成GIS系统的四大主要部分。其中,硬件主要为计算机。软件则以数据处理工具、数据库、视觉化工具等为主。目前,GIS技术,在调查、科研以及信息管理等领域,应用均较为广泛。
1.2 技术的应用
采用GIS技术对高速公路计算机监控系统进行开发,可有效提高系统对车辆运行图像的采集效率。且能够在发现异常后,及时定位异常现象所处的位置。进而使相关人员,可在第一时间赶赴现场,对异常现象进行处理,使公路运行的安全性得以提升。与传统的计算机监控系统相比,应用优势显著。在高速公路里程数逐渐加大的今天,采用GIS技术实现对高速公路的管理,已显得尤为必要。
2 基于GIS技术的高速公路计算机监控系统的开发实践
2.1 软件开发
2.1.1 数据传输
为确保系统数据传输的功能能够实现,可将一对一的传输方式,应用到串口通讯中,将接口型号设置为RS232,提高数据传输质量。RS232接口,数据传输速率一般为9600bps,能够有效满足高速公路通信的需求。監控系统中,管理站与监控中心间,应采用低速传输通道,实现数据传输。实践经验显示,将100M通道应用到数据传输软件设计中即可。
2.1.2 网络数据库
Oracle9i数据库管理系统,是以SQL语言为基础的数据管理系统,可处理来自于Internet的数据,且存储量较大。将该系统,应用到高速公路计算机监控系统中,可使公路的地图,以电子图像的形式体现,进而提高数据存储及处理速度,节约存储空间。Oracle9i数据库管理系统,可经Delphi中的ADO组件,与监控系统客户端相连接,确保GIS图像能够明确体现[2]。
2.1.3 Delphi编程
Delphi为可视化编程软件,具有编译器速度快、数据处理效率高的优势。软件要求利用Object Pascal语言,对环境进行集成化处理。用户可借助该编程软件,实现对各类程序的开发。将Delphi编程方法,应用到以GIS技术为基础的高速公路计算机监控系统的开发中,能够有效提高系统开发效率及水平,使系统在事故管理以及机电维护等方面的应用价值得以体现。
2.2 功能设计
2.2.1 地图管理及图像编辑
①地图管理:高速公路计算机监控系统中的GIS电子地图,可被保存在数据库中。当程序运行时,管理人员可随时自数据库中,提取地图信息。地图中,车流量、温度、风力等数据,均会经主题渲染,体现在图像中,以便管理人员读取。②图像编辑(图2):以GIS技术为基础所设计的高速公路计算机监控系统,图像具有可创建、可修改、可删除的功能,应用便利性较强[3]。
2.2.2 信息采集及信息处理
信息采集及信息处理方法如下:①信息采集:系统的信息采集通信周期,具有可调节性。管理人员可在30s~15min之间,对采集频率进行调整。第一次信息采集完成后,系统方可开始第二次通信,继续采集信息。发生信息采集故障时,系统可作出警报提示,以供管理人员处理。②信息处理:在系统中,管理人员可对节点的车流量以及能见度等数据进行处理,并在开放车道数及限速值等方面提出建议。
2.2.3 信息发布与数据通信
①信息发布:为确保能够及时发现事故及故障,监控中心可经计算机监控系统,发布有关“限速值”以及“摄像机俯仰焦距”等数据的调整指令,提高高速公路的安全管理水平。②数据通信:监控中心与高速公路管理部门之间,需统一的接口实现通信。但监控中心,无法与高速公路收费站之间直接通信。对此,可将数据通信与传输模块,应用到监控系统设计中,提高设计水平。
3 基于GIS技术的高速公路计算机监控系统的应用
3.1 高速公路交通事故管理
3.1.1 信息收集
为提高高速公路车辆行驶的安全性,可将以GIS技术为基础的监控系统,应用到交通事故管理中。在收集信息的基础上,及时发现事故。本系统中,所有交通事故,均会以要素的形式呈现。系统可从时间、空间、原因等方面,对要素进行处理。当事故发生后,地理实体对象即可产生,并以二维地理实体的形式,将数据传输至监控中心。
3.1.2 一体化管理
基于GIS技术的高速公路计算机监控系统交通事故一体化管理内容,包括空间信息管理、时间信息管理、直接属性与间接属性管理四方面内容(图3)。其中,直接属性管理,即对事故类型、伤亡人数、财产损失的管理。间接属性管理,则是对事故发生原因的管理。采用上述方式管理,可使监控中心充分掌握事故的发展脉络,提高事故处理效率。 3.1.3 事故分析
当高速公路事故发生后,监控中心可借助GIS技术,定位事故发生区域,并将其体现在电子地图中。本系统中,根据事故类型以及严重程度的不同,事故发生区域的颜色同样不同。监控中心在观察地图时,可通过对颜色的识别,迅速鉴别事故类型,进而与医护人员及交通警察联系,共同赶赴当地处理问题。在提高事故处理速度的同时,保证高速公路畅通。
3.2 高速公路機电系统维护
3.2.1 维护决策
基于GIS技术的高速公路计算机监控系统中,机电设备较多。机电设备维护系统决策层的功能,便在于实现对设备维护情况的综合评定。管理人员可借助决策层的功能,对设备的维护历史、维护费用等相关报表信息进行查询。在此基础上,利用MapInfo以及AutoCAD,使数据互换的功能得以实现。使管理人员与维护人员能够相互联合,共同实现对系统的维护。
3.2.2 维护管理
系统维护管理层,主要由基础信息管理、综合管理、计划管理及报表管理等部分构成。以基础信息管理为例:管理人员可通过基础信息管理层,查询与设备有关的配件、参数、资料以及来源等信息。当某设备损坏,并给予更换后。管理人员需立即将基础信息系统的中的该设备信息删除。同时,加入新设备的相关信息,以使系统中的信息,能够明确反映当前高速公路的设备状态。
3.2.3 维护执行
系统中的维护执行层,以设备维护层、业务处理层为主。以设备维护层为例:管理人员可利用该层面,调取高速公路设备当前的使用信息。如发现某设备的使用时间,已经达到了需要维护的标准。则应立即与维护人员联系,赶赴现场对设备性能进行评估。发现异常后,应立即给予维修或更换。确保高速公路中的设备,能够被安全使用。
3.3 GIS技术应用效果观察
通过对GIS技术应用效果的观察发现:①交通事故:GIS技术应用后的1年内,高速公路共发生交通事故2例。监控中心经监控系统发现事故后,均在15min内,赶赴到了事故现场,及时处理了事故,疏通了公路,提高了公路的畅通性。②设备维护:GIS技术使用1年内,共维护设备10次,更换设备3次。在此期间,未见设备故障发生。表明,GIS技术的应用,取得了良好的效果。
4 结 论
综上所述,高速公路应将GIS技术,应用到计算机监控系统的开发过程中。利用GIS技术,对数据进行收集、处理及分析。确保能够第一时间发现高速公路的交通事故以及设备故障,进而第一时间给予处理。使高速公路车辆行驶的安全性,以及设备运行的稳定性得以提升。同时,使高速公路管理人员的管理难度得以降低,提高我国高速公路的管理水平。
参考文献
[1]郭建明.计算机视觉技术在高速公路监控系统中的应用分析[J].信息系统工程,2017,12(11):40~41.
[2]廖华金.湖南高速公路监控系统存在的问题及改进策略分析[J].科教导刊(中旬刊),2016,03(06):135~137.
[3]赵力萱,罗东华,李熙莹.基于高速公路监控视频的交通状态判别系统设计研究[J].道路交通管理,2015,09(07):28~30.
收稿日期:2018-4-2
作者简介:韩 健(1982-),男,中级工程师,本科,主要从事高速公路机电工程工作。
关键词:GIS技术;高速公路;计算机监控系统
中图分类号:TP277 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)11-0241-02
前 言
随着高速公路里程数的增加,公路安全管理的困难度逐渐提升。为确保能够及时发现交通事故以及机电系统故障,交通领域逐渐将计算机监控系统应用到了公路的管理过程中。但受技术水平的限制,监控系统的定位水平仍较低。将GIS技术,纳入到高速公路计算机监控系统的设计中,有助于解决上述问题,使公路的管理水平得以提升。
1 GIS技术的构成及应用
1.1 系统的构成
地理信息系统(Geographic Information System,GIS)是以计算机技术为基础所建立的,集数据采集、存储、处理及分析功能为一体的信息化系统(图1)[1]。硬件、软件、数据及人员,是构成GIS系统的四大主要部分。其中,硬件主要为计算机。软件则以数据处理工具、数据库、视觉化工具等为主。目前,GIS技术,在调查、科研以及信息管理等领域,应用均较为广泛。
1.2 技术的应用
采用GIS技术对高速公路计算机监控系统进行开发,可有效提高系统对车辆运行图像的采集效率。且能够在发现异常后,及时定位异常现象所处的位置。进而使相关人员,可在第一时间赶赴现场,对异常现象进行处理,使公路运行的安全性得以提升。与传统的计算机监控系统相比,应用优势显著。在高速公路里程数逐渐加大的今天,采用GIS技术实现对高速公路的管理,已显得尤为必要。
2 基于GIS技术的高速公路计算机监控系统的开发实践
2.1 软件开发
2.1.1 数据传输
为确保系统数据传输的功能能够实现,可将一对一的传输方式,应用到串口通讯中,将接口型号设置为RS232,提高数据传输质量。RS232接口,数据传输速率一般为9600bps,能够有效满足高速公路通信的需求。監控系统中,管理站与监控中心间,应采用低速传输通道,实现数据传输。实践经验显示,将100M通道应用到数据传输软件设计中即可。
2.1.2 网络数据库
Oracle9i数据库管理系统,是以SQL语言为基础的数据管理系统,可处理来自于Internet的数据,且存储量较大。将该系统,应用到高速公路计算机监控系统中,可使公路的地图,以电子图像的形式体现,进而提高数据存储及处理速度,节约存储空间。Oracle9i数据库管理系统,可经Delphi中的ADO组件,与监控系统客户端相连接,确保GIS图像能够明确体现[2]。
2.1.3 Delphi编程
Delphi为可视化编程软件,具有编译器速度快、数据处理效率高的优势。软件要求利用Object Pascal语言,对环境进行集成化处理。用户可借助该编程软件,实现对各类程序的开发。将Delphi编程方法,应用到以GIS技术为基础的高速公路计算机监控系统的开发中,能够有效提高系统开发效率及水平,使系统在事故管理以及机电维护等方面的应用价值得以体现。
2.2 功能设计
2.2.1 地图管理及图像编辑
①地图管理:高速公路计算机监控系统中的GIS电子地图,可被保存在数据库中。当程序运行时,管理人员可随时自数据库中,提取地图信息。地图中,车流量、温度、风力等数据,均会经主题渲染,体现在图像中,以便管理人员读取。②图像编辑(图2):以GIS技术为基础所设计的高速公路计算机监控系统,图像具有可创建、可修改、可删除的功能,应用便利性较强[3]。
2.2.2 信息采集及信息处理
信息采集及信息处理方法如下:①信息采集:系统的信息采集通信周期,具有可调节性。管理人员可在30s~15min之间,对采集频率进行调整。第一次信息采集完成后,系统方可开始第二次通信,继续采集信息。发生信息采集故障时,系统可作出警报提示,以供管理人员处理。②信息处理:在系统中,管理人员可对节点的车流量以及能见度等数据进行处理,并在开放车道数及限速值等方面提出建议。
2.2.3 信息发布与数据通信
①信息发布:为确保能够及时发现事故及故障,监控中心可经计算机监控系统,发布有关“限速值”以及“摄像机俯仰焦距”等数据的调整指令,提高高速公路的安全管理水平。②数据通信:监控中心与高速公路管理部门之间,需统一的接口实现通信。但监控中心,无法与高速公路收费站之间直接通信。对此,可将数据通信与传输模块,应用到监控系统设计中,提高设计水平。
3 基于GIS技术的高速公路计算机监控系统的应用
3.1 高速公路交通事故管理
3.1.1 信息收集
为提高高速公路车辆行驶的安全性,可将以GIS技术为基础的监控系统,应用到交通事故管理中。在收集信息的基础上,及时发现事故。本系统中,所有交通事故,均会以要素的形式呈现。系统可从时间、空间、原因等方面,对要素进行处理。当事故发生后,地理实体对象即可产生,并以二维地理实体的形式,将数据传输至监控中心。
3.1.2 一体化管理
基于GIS技术的高速公路计算机监控系统交通事故一体化管理内容,包括空间信息管理、时间信息管理、直接属性与间接属性管理四方面内容(图3)。其中,直接属性管理,即对事故类型、伤亡人数、财产损失的管理。间接属性管理,则是对事故发生原因的管理。采用上述方式管理,可使监控中心充分掌握事故的发展脉络,提高事故处理效率。 3.1.3 事故分析
当高速公路事故发生后,监控中心可借助GIS技术,定位事故发生区域,并将其体现在电子地图中。本系统中,根据事故类型以及严重程度的不同,事故发生区域的颜色同样不同。监控中心在观察地图时,可通过对颜色的识别,迅速鉴别事故类型,进而与医护人员及交通警察联系,共同赶赴当地处理问题。在提高事故处理速度的同时,保证高速公路畅通。
3.2 高速公路機电系统维护
3.2.1 维护决策
基于GIS技术的高速公路计算机监控系统中,机电设备较多。机电设备维护系统决策层的功能,便在于实现对设备维护情况的综合评定。管理人员可借助决策层的功能,对设备的维护历史、维护费用等相关报表信息进行查询。在此基础上,利用MapInfo以及AutoCAD,使数据互换的功能得以实现。使管理人员与维护人员能够相互联合,共同实现对系统的维护。
3.2.2 维护管理
系统维护管理层,主要由基础信息管理、综合管理、计划管理及报表管理等部分构成。以基础信息管理为例:管理人员可通过基础信息管理层,查询与设备有关的配件、参数、资料以及来源等信息。当某设备损坏,并给予更换后。管理人员需立即将基础信息系统的中的该设备信息删除。同时,加入新设备的相关信息,以使系统中的信息,能够明确反映当前高速公路的设备状态。
3.2.3 维护执行
系统中的维护执行层,以设备维护层、业务处理层为主。以设备维护层为例:管理人员可利用该层面,调取高速公路设备当前的使用信息。如发现某设备的使用时间,已经达到了需要维护的标准。则应立即与维护人员联系,赶赴现场对设备性能进行评估。发现异常后,应立即给予维修或更换。确保高速公路中的设备,能够被安全使用。
3.3 GIS技术应用效果观察
通过对GIS技术应用效果的观察发现:①交通事故:GIS技术应用后的1年内,高速公路共发生交通事故2例。监控中心经监控系统发现事故后,均在15min内,赶赴到了事故现场,及时处理了事故,疏通了公路,提高了公路的畅通性。②设备维护:GIS技术使用1年内,共维护设备10次,更换设备3次。在此期间,未见设备故障发生。表明,GIS技术的应用,取得了良好的效果。
4 结 论
综上所述,高速公路应将GIS技术,应用到计算机监控系统的开发过程中。利用GIS技术,对数据进行收集、处理及分析。确保能够第一时间发现高速公路的交通事故以及设备故障,进而第一时间给予处理。使高速公路车辆行驶的安全性,以及设备运行的稳定性得以提升。同时,使高速公路管理人员的管理难度得以降低,提高我国高速公路的管理水平。
参考文献
[1]郭建明.计算机视觉技术在高速公路监控系统中的应用分析[J].信息系统工程,2017,12(11):40~41.
[2]廖华金.湖南高速公路监控系统存在的问题及改进策略分析[J].科教导刊(中旬刊),2016,03(06):135~137.
[3]赵力萱,罗东华,李熙莹.基于高速公路监控视频的交通状态判别系统设计研究[J].道路交通管理,2015,09(07):28~30.
收稿日期:2018-4-2
作者简介:韩 健(1982-),男,中级工程师,本科,主要从事高速公路机电工程工作。