刘宗明

（广西警察学院，广西 南宁 530028）

0 引言

现阶段国内各地市虽然建成了交通监控系统，但是在实际应用中存在数据集中程度不高、应用功能相对单一等问题。基于智慧城市的交通监控与指挥管理系统，融合了物联网、大数据、数据库、人工智能等一系列前沿信息技术，利用分布在城市道路上的海量传感装置、摄像装置，实时获取道路信息，进行车辆精准定位，在动态监控和精准感知交通状况的前提下，作出智能决策和科学指挥，从而提高了道路通行效率、减少了交通拥堵和交通事故。随着智慧城市建设的不断推进和前沿信息技术的成熟发展，交通监控与指挥管理系统的功能也会更加完善。

1 交通监控与指挥管理系统的层次设计

基于易用性、可扩展性和信息共享原则设计了交通监控与指挥管理系统，该系统共包含展示层、部署层、业务逻辑层、数据访问层4 个层次，如图1 所示。

系统展示层使用HTML 网页技术和Servlet 脚本技术，对系统可实现的视频监控、数据采集、车辆定位等功能进行抽象化、易用性处理，然后以图标等形式直观地呈现在客户端，方便使用者进行系统操作[1]。另外，为了优化用户使用体验、增加系统运行流畅度，在设计展示层时还添加了异步通信机制，解决了系统卡顿问题。系统部署层使用Web 相关技术进行设计，保证了系统负载均衡，使得该系统的兼容能力得到进一步提升，在遇到大流量时不容易发生崩溃情况。系统业务逻辑层负责接收用户发出的业务逻辑请求信息，并且对这些信息自动分类，以实现不同业务的针对性和高效性处理。最后将处理结果返回展示层，方便客户了解请求信息和操作指令的执行情况。系统数据访问层可访问数据库，并完成数据查询、调用、添加、删除等操作。

2 交通监控与指挥管理系统的模块设计

2.1 道路信息管理模块设计

该模块可实现的功能包括人行横道信息管理、标志牌信息管理、减速带信息管理、爆闪灯信息管理等，可支持道路信息的录入、修改与删除。道路信息录入流程设计如下：系统使用者在客户端输入账号、密码后成功登录交通监控与指挥管理系统，从系统主界面选择“道路基础信息”模块，跳转至二级页面后，选择“录入道路基础信息”，可手动录入信息，也可选择添加相关的文件自动导入信息。录入的道路基础信息被保存到数据库中，将信息成功录入的提示信息返回客户端，提醒系统使用者信息录入完毕。

2.2 动态监控数据采集模块设计

该模块由数据接收、数据处理、数据分析以及采集点信息管理4 部分组成。交通监控与指挥管理系统利用分布在道路上的摄像机、传感器等动态监控和实时采集道路信息，然后将采集到的数据存入数据库，供系统分析使用。动态监控数据采集流程设计如下：系统使用者从客户端选择需要查看的监控录像设备，系统从数据库中检索该设备对应的文件夹，将文件夹内存储的数据上传到系统，由系统对数据进行分析。执行一个判断程序“监控记录数据是否处理完毕？”如果判断结果为“否”，保存当前已经处理的数据，重复上述程序继续处理其他监控数据。直到判断结果为“是”，则将处理完毕的监控数据另选一个文件夹保存，方便后续查阅[2]。

2.3 视频监控管理模块设计

该模块由视频图像播放、视频源选择、视频核查、电子地图视频查看4 部分组成。这里以电子地图视频查看为例，其功能实现流程，如图2 所示。

图2 电子地图视频查看模块时序图

例如，系统使用者在电子地图视频查看界面上，输入“016”后点击“确定”，此时系统自动跳转到路灯序号为16 的电子地图视频的信息界面，自动播放该视频。视频播放结束后，使用者点击“返回”，重新回到视频监控查看界面，可以输入其他序号查看另外的电子地图视频。

2.4 交通车辆定位指挥模块设计

该模块由车辆查询、车辆监控、车辆定位显示、轨迹记录与回放4 部分组成。这里以车辆查询为例，功能实现流程，如图3 所示。

图3 车辆信息查询模块时序图

系统使用者经过验证顺利登录系统后，从主界面上选择“车辆定位监控”选项，在弹出的对话框中有4个子选项，分别是车辆定位显示、车辆查询、车辆监控、轨迹记录与回放。选择“车辆查询”后，跳转至车辆信息查询页面。在该页面上输入需要查询车辆的车牌号，即可获取该车辆的信息。查看完毕后，返回上一级页面，可重新输入车牌号继续查询，查询操作完毕后关闭该页面，回到系统主界面。

3 交通监控与指挥管理系统的数据库设计

数据库是交通监控与指挥管理系统的关键组成，尤其是在城市汽车数量持续增加的背景下，对系统数据库的存储能力也提出了更高的要求。该系统使用SQL Server 数据库，不仅存储容量大，而且数据信息的安全保护性好，有效防止数据丢失、泄露等问题。为提高系统查询、调用数据的速度，在设计数据库时需要进行分区，每个区域存储特定的信息，例如人员基本信息（人员类别、联系方式等）、道路基本信息（道路等级、车道数量等）、车辆基本信息（车牌号、车辆类型等）[3]。

数据表也是数据库设计中的关键点之一。该系统在运行中使用频率较高的数据表有道路基本信息表、系统人员信息管理表、视频信息表、车辆信息表4 种类型、这里以车辆信息表为例，其结构组成，如表1 所示。

表1 车辆信息表

根据上表1 可知，车辆信息表主要包含了车牌号、车主名、车辆类型、监控名称等信息。其中，ID 为主键，所属监控区号是外键。

4 交通监控与指挥管理系统的测试分析

4.1 测试环境

此次交通监控与指挥管理系统的功能测试环境为：

测试系统：Windows10；

系统内存：8GB；

CPU：Intel(R)Gold G5400 CPU@3.70GHz

硬盘：250G（剩余空间130G）

此次交通监控与指挥管理系统的测试功能主要分为三个方面：其一，功能测试，选取“车辆定位监控”功能进行测试；其二，非功能测试，对系统运行情况进行测试；其三，其他功能测试。

4.2 测试内容

4.2.1 车辆定位监控功能测试

此次测试选择模拟真实场景的方式，选用6 辆汽车分别安装了车载GPRS 移动终端，当汽车在指定的测试路段行驶时，会触发定位监控功能。这样GPRS移动终端就会将车辆当前的信息实时传送至系统，从而实现对车辆的定位监控[4]。测试步骤如下：

步骤一：测试人员获取权限后登录交通监控与指挥管理系统，从主界面上选择“车辆定位监控”选项，进入车辆定位监控页面。

步骤二：在当前页面上选择“车辆查询”，进入车辆查询页面。

步骤三：在当前页面输入参与测试的6 辆汽车的任意1 个车牌号，即可进入该汽车的信息页面。

步骤四：点击“返回”选项，回到上一页面。

交通监控与指挥管理系统的车辆定位监控功能，可以获取的信息类型包括流量、速度、间距、车型等。以流量为例，可以精准获取每排车道的车流量信息，并自动生成流量统计表。此次测试分别统计了1 周内某市主干道路4 排车道的车流量情况，统计结果，如图4 所示。

图4 交通流量统计图

由图4 可知，该系统的车辆定位监控功能，在获取车辆实时位置信息的基础上，可以统计出每排车道在不同时段的车流量，为人们合理规划出行时间与出行路径提供了方便，同时也有助于解决城市道路的拥堵问题。

4.2.2 系统运行情况测试

近年来私家车数量不断增加，道路车流量相应上升，对交通监控与指挥管理系统的数据处理能力也提出了更高的要求。该测试用于验证大流量情况下系统的业务处理性能。测试内容及测试结果见表2。

表2 系统性能测试结果

结合上表2 信息可知，在系统的“服务查询”功能下，按照位置搜索目标车辆信息，实际用时4.17s，低于期望平均值5.0s；按照名称搜索目标车辆信息，实际用时2.58s，低于期望平均值3.0s。由此可见，本文设计的交通监控与指挥管理系统业务处理速度较快、系统响应及时。

4.2.3 其他功能测试

对交通监控与指挥管理系统的以下基本功能进行了测试：

（1）视频图像播放功能测试，系统使用者从城市电子地图上任意选择一个区域，位于该区域的视频监控装置可以通过内置的GPRS 模块，将现场视频画面传输到系统，并在显示屏上展示，使系统使用者实现了远程监控[5]。

（2）视频源选择功能测试，系统使用者可以根据特定条件查询、选择视频源，播放视频源后可以实时获取该道路的交通状况。除了实时监控外，系统使用者也可自定义任何时间段，由系统从数据库中查询并播放该时间段的监控录像。

5 结语

在城市化进程不断加快的背景下，城市交通压力与日俱增，不仅严重影响了市民的日常出行，而且也制约了城市的经济发展。本文设计的交通监控与指挥管理系统，利用车载定位装置和道路监控装置，实时获取道路信息、车辆位置信息，然后借助于大数据、云计算、人工智能等技术，对获取的数据信息进行汇总处理，从而得到车流量、车头间距、道路占有率等相关结果，帮助系统使用者更加直观地了解城市各处的交通状况，这就为城市交通规划提供了依据，从而有助于缓解交通拥堵问题。