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