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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。