机电及交安工程互通立交监控设施系统软件施工方案

-PAGE29-机电及交安工程互通立交监控设施系统软件施工方案2.1 概述………………442.2 业主需求与软件功能……………442.3 软件建立模型与结构……………472.3.1 系统软件……472.3.2 应用软件……472.4 软件的安全性…………………552.4.1 操作与使用权限……………552.4.2 病毒防治……552.4.3 软件系统的自愈……………552.5 软件流程图设计………………552.5.1 监控系统操作信息流程图…552.5.2 图象监控软件操作流程图…572.5.3 监控系统数据流图…………582.6 系统报表的输出类型…………592.7 以完成系统的软件工作界面图例………………602.8 软件系统的可联网性…………63

监控系统软件概述高速公路监控系统是高速公路控制系统的重要组成部分之一，为高速公路提供了有效的交通管理、控制、监视、诱导交通运行的良好手段。当然，为了发挥高速公路监控系统功能和职责，提高管理效率，只具有硬件系统还不够，还必须具有一套完整的、科学的、方便操作的、易于控制的软件系统来支撑，才能最大限度地满足用户对告诉公路交通运营状态的监督、指导和控制，使得用户能够使用舒适、有效、简便。本系统配套的监控系统软件基于WINDOWSNT系统平台，采用SQL-Server7.0数据库系统，支持分层高级的监控网络结构，采用了地理信息、多媒体、专家辅助决策的多种业界领先技术，将高速公路沿线的交通信息、天气状况、图像监控信息、电话信息以及专家辅助决策方案，通过地图、图表、多媒体视频影像及语音等各个层面，交叉立体地呈现在用户面前，使管理人员方便、直观、及时、迅捷有效地实施交通管理和服务。业主需求与软件功能根据G85渝昆（内宜）宜宾南站（互通立交区）改造工程（机电及交安工程）监控系统招标书要求，系统软件具有如下功能：1．图像监视1）对道路摄像机的图像信号进行监视和记录；2）对隧道内摄像机图像进行监视和记录。2．信息采集1）采集车辆检测器检测到的交通流参数：车速、车流量、车道占有率、车头距等信息；2）接收收费系统对各收费站出入口的车流信息；3）收集各种事故、事件信息等；4）接收紧急电话控制台传来的紧急电话报警、求救信息；5）收集监控分中心不间断电源工作状态信息；6）收集各外场设备、收费站出入口工作状态信息；7）选择收集所有上传到监控分中心的某一路图像信号；8）收集远程数据集中器收集到车辆监测器采集的的交通参数与车辆监测器、车道控制标志、可变限速标志的状态信息；3．信息处理1）对上述采集到的信息进行统计、存储；2）产生各种图表报告，报表、曲线图、柱状图等；3）对车辆检测器检测到的车流信息、收费中心传来的各收费站出入口车流信息，与外界的能见度等天气状况进行分析比较，确定当前道路的通行状况，产生报警信号，及时提醒值班人员；4）对各外场设备、紧急电话系统、收费系统、电源系统的工作状况进行分析，对非正常状况进行报警；5）自动分析数据，生成综合控制方案，供值班人员选择、修改；6）通过大屏幕投影系统显示各设备、状态的相关信息；7）通过图形软件的模拟地理信息，显示各项内容的地理位置，实时显示检测到的数据等。4．控制功能1）具有手动控制、半自动控制、全自动控制功能，优先级为手动控制〉半自动控制〉全自动控制；2）对数据处理后，对可变限速标志发布限制时速值或文字提示信息，值班员可更改后发布这些信息；3）产生的控制方案要求值班人员确认或修改后，通知交警巡逻、交通拯救、监控总中心、其他监控分中心等部门及时掌握和处理这些事件；4）可对外场设备的工作情况进行设置和跟踪控制；5）大屏幕投影系统的各项信息指示的显示；6）系统产生的控制方案还可以自动控制视频矩阵主机，控制遥控摄像机拍摄图像，控制重要图像的切换显示，实时记录事件过程等；7）向车道控制标志发布控制命令。5．统计查询1）可根据多种条件显示和打印多种图文报表：车流相关报表、事故事件相关报表、控制方案相关报表、数据变化图形等；2）以图文方式显示查询结果：车流信息、气象信息、事故事件、发布的控制方案、工作日制等。6．软件安全与备份恢复1）软件具有权限控制，不同的级别只能完成相应级别的功能，防止越权修改；2）软件可以同时工作在多台工作站上，可以运行同一功能，也可以运行不同功能，对宿主计算机要求低；3）系统具有冗余容错性，自动备份功能，对每日的记录进行自动备份，定期对数据进行统计、整合，保证报表数据的3年保存；4）万一系统出现故障时，系统可以及时恢复，使得数据的丢失减少到最小，并能够快速进入正常工作；5）提供当时最先进防病毒软件，有效地防止病毒对系统的破坏，提高了系统的安全性。7．数据传输和系统扩展1）向监控总中心上传数据，包括车流信息、气象信息、设备状态、告警事件处理请求等；2）接收监控总中心的指令和控制命令，包括控制可变限速标志的显示内容、遥控摄像机的拍摄具体细节位置、告警事件的处理过程等；3）与其它监控分中心互传数据，包括车流信息、气象信息、告警事件等；4）软件采用模块化设计，具有快速更改和升级能力；5）图像控制软件具有联网能力，能够通过更高级别进行远程控制遥控摄像机的动作、图像的切换等功能；6）系统软件与监控总中心和其他监控分中心实现数据通信，监控总中心可以及时了解各分路段的道路运行情况，下发指令，交通流的全线控制；7）可任意增减车辆检测器、可变限速标志、可变情报屏、收费站出入口车道数，变更各项参数设置等。软件建立模型与结构系统软件为了整个监控系统具有高可靠性及易操作性和开发性，软件系统开发采用客户机/服务器模式，采用分布是面向对象编程，服务器采用实时多任务操作系统WindowsNT4.0为操作平台，在LAN工作站上采用中文操作系统Windows98、2000为操作平台，编程工具采用具有友好用户界面的VB6.0、PowerBuilder7.0、VC6.0高级编程语言。由于系统采用一些用户管理和一些参数设置及相关信息的报表生成等设计，系统还采用数据库技术，服务器上数据库管理系统采用MicrosoftSQLServer7.0。在整个软件设计与开过程中，充分考虑软件的模块化、开放性、易用性，实现程序稳定、易安装和易恢复，操作界面简洁明了，方便操作。以提高系统运行的时间和服务水平。服务器软件采用实时多任务操作系统WindowsNTServer4.0中文版；数据库管理系统采用SQLServer7.0；各工作站、计算机操作系统采用Windows98中文版、Windows2000Professional中文版；应用软件开发软件采用VisualBasic6.0、PowerBuilder7.0、VisualC++6.0等；系统支撑软件：中文显示，图形方式显示，人机界面友好。应用软件本系统的应用软件主要由通信软件、信息处理控制软件及图形软件三大部分组成。通信软件实时采集外场设备状态、交通数据、紧急电话工作状态和图像监控设备的工作状态以及收费系统提供的各出入口（收费站）数据（包括交通流量、交通组成）将其存入服务器数据库；信息处理控制软件根据采集的数据，进行交通监控和统计查询工作，以及向可变显速标志与车道控制标志发布信息与控制命令；图像控制与图形处理软件将采集的数据图形化显示于大屏幕投影系统及彩色图形计算机或其他监控工作站显示器上。整个软件构成如下图所示：本系统软件建立在G85渝昆（内宜）宜宾南站（互通立交区）改造工程（机电及交安工程）监控系统的要求之上，负责整条高速公路的日常运营、维护、事件记录和处理工作。通信软件通讯控制软件由系统设备初始化、设备状态查询、设备检测数据轮询、紧急电话检测、信息发布、轮询周期设置、时钟校对和数据拷贝8个模块组成。一、系统设备初始化该模块用于设置所有外设的通讯参数、启动轮询时钟，进行时钟校对等。由于本系统每一个外场设备与监控分中心通信计算机之间的数据通讯通过通信系统提供的路径与MODEN相连实现，最终由通讯控制软件通过RS232串口控制，所以该模块包括监控分中心通信计算机串口初始化设置、外场设备通讯口的初始化设置，所有初始化参数都从该软件的INI初始化文件中读取（相关参数的修改是通过修改监控管理软件的系统维护模块中的INI文件中相关参数实现）。二、设备状态轮询通过对外设按轮询周期发布轮询命令，检测设备状态，将接受到的检测信息保存入数据库。外设轮询包括对车辆检测器、车道控制标志、远程数据集中器、可变限速标志、监控分中心UPS、监控系统设备状态以及收费系统相关数据轮询。对于车辆检测器、车道控制标志、远程数据集中器与可变限速标志通过发轮询命令，当第一次发命令相关设备的数据传回到通信计算机，则系统认为设备为正常状态；如果第一次命令发出后未收到相关信息，系统将重复发三次，若三次命令发出之后，仍收不到相关信息，则判断该设备为故障状态，通信计算机将该设备状态记为故障，将故障时间、设备名称等相关信息保存入数据库，同时服务器将相关信息发送到其他工作站，以作报警等相应处理。三、设备检测数据轮询对于车辆检测器了要检测工作是否正常之外，还需得到其检测结果，并将结果存入数据库。通过对外设按轮询周期发布轮询命令，接收每一套车辆检测器到的数据，按照相关数据表单存入数据库，便于及时在大屏幕投影系统与图像监控界面上实时显示，同时数据库中相关信息可供其他工作站定时查询，产生控制方案或报警等相关记录，主要供信息处理控制软件使用。四、紧急电话状态检测软件系统随时监听紧急电话控制台通过以太网发来的的设备状态，将信息保存入数据库；状态信息随时发送到其他工作站，以及时在大屏幕投影系统与图像监控界面上实时显示。同时数据库中相关信息可供其他工作站定时查询，以生成紧急电话状态表等相关记录。五、信息发布信息发布模块功能为从数据库中接信息处理控制软件发布的信息，向可变限速标志、车道控制标志和监控分中心大屏幕投影系统发布信息或对外设进行参数设置。六、轮询周期设置系统可随时设置轮询周期；每一个外设的轮询周期都设置，其周期可互补相同。论询周期设置可通过两种方式实现：系统操作人员可通过更改软件系统的INI文件相关设备轮询周期参数（参数的单位为秒）实现；另外通过图形监控软件，也可更改轮询周期，具体方法如下：在图形监控软件界面通过鼠标右键上点击对应设备图标，出现如下图所示对话框：点击属性控件，弹出下图所示对话框：通过改变轮询周期，可更改设备状态轮询周期与检测信息轮询周期。七、时钟同步为保证整个系统设备工作的同步，软件系统包含一个时钟同步模块，以用于定期对所有设备的工作时钟进行校对。八、数据拷贝该模块功能为及时拷贝检测数据与设备状态的相关信息到网络服务器中，以便供其他相关软件处理、查询使用。交通监控软件本部分软件包括交通信息管理模块、天气信息管理模块、紧急信息处理模块、综合控制方案模块、信息发布模块、数据查询检索、系统维护模块七个部分。一、交通信息管理交通信息管理主要对车速、车流量、占有率和排队长度等信息处理，使交通流处于稳定的运行状态之下，防止交通拥挤和堵塞出现。根据通信软件接收的车辆检测器检测的车流信息和收费分中心传来的各收费站出入口车流信息，生成各种统计报表。同时在监控分中心大屏幕投影系统上及时显示各车辆检测器检测到的车流量、车道占有率、车速等数据信息，在图形计算机上通过图形软件地理信息系统显示车辆检测器、出入口相应车流信息。二、天气信息管理天气信息管理主要对天气现象的处理，减少气象条件的变化对道路运行的干扰，有效防止事故的发生。三、紧急信息处理紧急信息处理主要对道路上的紧急事件进行及时掌握和处理，提高运行道路能力，通过多种手段减少对车辆和人员的危害。根据紧急电话、巡逻车、监控总中心、其他监控分中心所得到的高速公路上有违章行驶、交通事件、交通事故、道路险情等信息，人工输入道路上发生的每一告警事件，将事件的详细情况，如时间、地点、伤亡人员状况，持续时间等信息均需记录在案，及对每一事件所采取的措施、处理方法、当班值班员的工号也一并输入，自动生成各种统计报表。四、综合控制方案根据交通信息、气象信息、设备工作状态、交通事故等信息，本模块自动产生一套比较合理的综合控制方案，主要包括：1．当道路车流密度过大，车速过快、能见度较低、路面有水或冰、大风等情况发生，系统根据不同等级产生可变限速标志的车辆限制时速或图形文字信息。2．当道路出现违章行驶、交通事件、交通事故、道路险情等情况时，系统要求值班人员通知交通拯救、交警、路政巡逻、道路维护等部门及时解决情况，通过可变限速标志发布图文信息或限速值，通过车道控制标志发布隧道内通行控制命令。在本综合控制方案系统中，充分考虑人的控制、决策因素，这些控制方案均可由值班人员进行修改、确认，使系统可以方便地在信息处理中实现“人—机”交互功能。五、信息发布信息发布系统作为高速公路监控系统信息对外输出的终端，担负着与驾驶员“对话”的任务，因此可变限速标志可以显示限制时速的公路数，同时可以显示24×24点阵的四个文字，也可显示更小分辨率的文字，还可以通过全屏编辑方式显示图形等彩色信息；车道控制标志发布隧道内通行控制命令。车道控制标志发布控制命令与可变限速标志的显示信息由综合控制方案产生，通过通信计算机发布显示，同时对所有的发布信息进行统计，产生报表。六、数据查询检索1．值班人员根据要求，对历史或当前记录进行查询、检索和打印。2．交通服务水平根据自动检测数据和录入事件，对服务水平进行分类：交通饱和 白色；交通畅通 绿色；交通基本畅通 黄色；交通阻塞 红色；七、系统维护1．对系统进行日常维护，系统具有系统日制，记录每一个登陆人员的工作情况，同时也可人工输入维护信息，自动生成日常维护报表；2．对用户进行管理，可增加、删除、修改用户及信息；3．数据备份和恢复功能，减少意外情况对系统的影响：完成系统每日的数据备份及重要文件的存储，并带有时间记录，以便在需要时可复制每日的数据或调出历史数据进行各种分析工作，对于日、周、旬报表每3个月转存一次，月、季度、年报表每12个月转存一次。图形应用软件图像控制与图形软件包括数据图形监控模块、图像监控模块和图形图像扫描模块三部分。一、数据图形监控以地图和表格形式实时显示外场设备相对位置、检测的交通数据、外场设备工作状态等，外场设备或显示内容通过简单托放操作就可进行数量的增减，方便高速公路的扩展和修改。1．显示道路全线道路走向、地形、地物、道路、河流、地面构成物、沿线设施（如服务区、管理所、养护工区、火灾消防队、医院、急救站）信息；通过鼠标点击相关标志可提供相关设施的详细信息（如养护队的联系电话、联系人等信息）。2．显示局部道路走向、沿线设施、设备布设位置、工作状态、采集数据等信息；3．显示可变限速标志与车道控制标志实时显示的内容；4．显示交通数据的变化曲线，实时统计表；5．显示设备故障、数据异常等告警信息；二、图像监控图像监控主要功能近似于视频矩阵主机键盘功能，实现对视频控制和切换矩阵主机的完全控制，同时可实现系统联网。1．控制道路遥控摄像机镜头、云台的动作；2．控制闭路电视监视墙图像的切换；3．控制录像机进行录像；4．接收其它工作站的控制命令，完成相应动作；5．接收监控中心更高级控制指令，完成相应动作；6．对图像进行数字录像，便于回放、查找；7．可通过计算机网络将图像传输到监控总中心或其他有权限的监控部门，实现重要图像的远程监控；三、大屏幕投影的设置及控制模块本模块提供扫描操作的软件工具，以扫描用于图形处理、计算机模拟大屏幕投影系统背景图案等所需的特定照片。信息管理软件(数据库设计)一、数据库设计原则数据库的设计原则遵循标准化设计，根据关系数据模式和各种标准形式（如：第一标准形式1NF、第二标准形式2NF、第三标准形式3NF、Byee-codd标准形式BCNF、第四标准形式4NF、第五标准形式5NF），并使得所有的数据表都是关系型的，对系统中的数据进行合理的组织、优化，保证访问数据的快速便捷，最大限度的减少冗余，更好的共享数据，同时又不影响数据的完整性、一致性等，提高应用程序的性能、弹性开发。二、系统数据描述根据本监控系统的具体要求，数据库主要有以下几种：1．车流信息数据库：包括日期、时间、地点、交通量、平均车速、占有率、车头时距、车类型等参数；2．设备运行状态数据库：设备工作情况和报警情况记录，包括日期、时间、设备名称、设备地点、状态内容等参数；3．输入事件数据库：包括日期、时间、地点、事件类型、处理内容、人员等参数；4．报警记录数据库：报警时间、报警地点、报警内容等参数；5．发布命令数据库：包括日期、时间、操作员、命令内容等参数；6．路政养护工作记录数据库：包括日期、时间、地点、工作内容、养护结果、操作人员等参数；7．系统日志报数据库：包括日期、时间、操作员工号、操作员姓名、操作、数据等内容。三、数据安全性（备份与恢复）1．保护数据，提高系统的安全可靠性；2．保证数据恢复的最小需要；3．每次备份数据尽可能少；4．系统历史数据备份；5．减少系统的负担，提高系统运行效率。软件的安全性操作与使用权限为增加系统安全性，对使用者必须进行限制。用户在使用这个控制平台时，首先需要进行密码校验，通过后才可以进入。用户和对应密码记录在数据库中。可以在系统中进行增加用户，删除用户，修改用户信息等动作，灵活配置。提供用户权限设置，不同的用户在系统中所能够操作的功能是不同的，可分为系统管理员，管理员，监控员等几个级别。在系统启动后，显示主界面，此时用户不能操作任何功能，只有在用户登录界面中输入正确的工号和对应密码后，系统根据其工号对应的级别分配其不同权限，防止越权使用，保证数据安全。病毒防治为了保证系统的正常运行，应对计算机设备的合理使用建立一套行之有效的管理措施，严禁非法拷贝软件、游戏等进入计算机系统，减少病毒隐患。同时提供最新的防病毒软件，当防病毒软件发现异常情况时，进行报警，并可以自动进行清除病毒处理，防止病毒或黑客对系统数据的破坏，减少用户的损失。软件系统的自愈监控系统软件为一个整体，当某台工作站出现问题时，可以由其他工作站完成相应的任务。当软件系统被破坏后，只需简单重新安装即可恢复，同时对数据进行经常的冗余备份，减少用户的损失。软件流程图设计监控系统操作信息流程图图象监控软件操作流程图监控系统数据流图系统报表的输出类型实时记录打印告警和操作信息，可显示和打印多种报表，能按预定格式和内容进行1分钟、15分钟、1小时、日、周、月、季度、年报表的统计处理，以及在需要时可拷贝每日的数据或调出历史数据进行分析工作。报表以中文形式显示和打印，报表包括：一、交通量报表：包括日期、时间、地点、交通量、平均车速、占有率、车头时距、车类型等参数，同时可生成交通量按