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湖南交通信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計類別方案設(shè)計交通信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計基于UML的貴州省高速公路監(jiān)控系統(tǒng)分析與設(shè)計指導(dǎo)教師學(xué)生姓名專業(yè)名稱道路安全與智能控制班級名稱2016年5月

摘要高速公路監(jiān)控系統(tǒng)主要負責(zé)數(shù)據(jù)、視頻、路況的信息采集、處理和存儲，提供交通信息資源。為高速公路快速、安全、舒適、高效提供了保障。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)是調(diào)整公路系統(tǒng)實現(xiàn)安全、高效、節(jié)能及環(huán)保運行的重要手段。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的作用是對高速公路網(wǎng)實現(xiàn)實時監(jiān)控和交通控制。論文基于貴州高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的實際需求，根據(jù)貴州高速公路開發(fā)總公司對高速公路管理的要求，通過大量深入的調(diào)研，結(jié)合貴州的省情和貴州高速公路開發(fā)總公司監(jiān)控部門的建議，分析了貴州高速公路監(jiān)控系統(tǒng)目前管理的流程，根據(jù)系統(tǒng)總體需求分析，確定了貴州高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能，包括信息采集、信息發(fā)布、信息處理和系統(tǒng)管理四個功能模塊，并用例圖的形式進行描述四個功能模塊；根據(jù)系統(tǒng)需求分析，進行了系統(tǒng)設(shè)計，包括系統(tǒng)總體設(shè)計、系統(tǒng)詳細設(shè)計和數(shù)據(jù)庫設(shè)計，系統(tǒng)總體設(shè)計給出了系統(tǒng)總體架構(gòu)圖和系統(tǒng)總體包圖，系統(tǒng)詳細設(shè)計給出了部分功能的靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計和動態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計，靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計給出了類圖和類間關(guān)系圖，動態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計給出了順序圖和協(xié)作圖，數(shù)據(jù)庫設(shè)計主要進行了概念結(jié)構(gòu)設(shè)計和邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計，數(shù)據(jù)庫設(shè)計給出了系統(tǒng)圖和數(shù)據(jù)庫表，最后對論文進行總結(jié)，主要概述了本人的主要研究工作。關(guān)鍵詞：高速公路；監(jiān)控系統(tǒng)；分析與設(shè)計目錄21235第一章引言 頁第一章引言1.1項目背景目前，貴州省建成通車的高速公路里程約，在建高速公路約已初步形成了以貴陽市為中心，連接各市（州、地）地區(qū)所在地高速或高等級公路的“一橫一縱四連線”高速、高等級公路主骨加網(wǎng)絡(luò)。已建及在建以上均由貴州高速公路開發(fā)總公司（以下簡稱高總司）負責(zé)建設(shè)、運營，且多數(shù)路段都實施了不同規(guī)模等級的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)施，在各路的交通管理控制、保障道路交通安全中發(fā)揮了一定作用。但是，由于受到高速公路投資、建設(shè)、管理體制等因素的影響，目前各條高速公路的快速發(fā)展，在貴州省高速公路逐漸形成網(wǎng)狀布局的情況下，各路段相對獨立、難以統(tǒng)籌的監(jiān)控系統(tǒng)將不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。如何進行各路監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，實現(xiàn)路網(wǎng)內(nèi)交通的安全、暢通，提升路網(wǎng)服務(wù)水平將是貴州省高速公路監(jiān)控系統(tǒng)所要解決的問題。1.2研究的目的和意義高速公路監(jiān)控系統(tǒng)是調(diào)整公路系統(tǒng)實現(xiàn)安全、高效、節(jié)能及環(huán)保運行的重要手段。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的作用是對高速公路網(wǎng)實現(xiàn)實時監(jiān)控和交通控制。在現(xiàn)有的道路和環(huán)境條件下，通過對采集的信息進行實時分析、處理和預(yù)測，采取有效的交通控制宇段，預(yù)防可能發(fā)生的交通事件、事故和阻塞；當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)性交通事故或道路環(huán)境變化而導(dǎo)致交通阻塞時，通過系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)并采取有效措施進行緩解和排除，以防止對路網(wǎng)交通產(chǎn)生更大的影響，進而提高路網(wǎng)運行的利用效率和安全性。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)按照功能劃分一般分為收費監(jiān)控系統(tǒng)和道路監(jiān)控系統(tǒng)兩部分。收費監(jiān)控系統(tǒng)主要是對收費站的車道、收費廣場、收費亭的收費情況，對收費車道通過的車輛類型、收費的操作過程以及收費過程中的突發(fā)事件和特殊事件進行觀察和記錄，實施有效的監(jiān)督。道路監(jiān)控系統(tǒng)主要是對高速公路干線、互通立交、險道等高速公路重點路段進行監(jiān)視，掌握高速公路交通狀況，及吋發(fā)現(xiàn)交通阻塞路段、違章車輛，及時給予引導(dǎo)，保證高速公路的安全通暢。第二章相關(guān)的技術(shù)2.1管理信息系統(tǒng)現(xiàn)在，人們越來越認識到：信息系統(tǒng)是為組織中輔助決策和控制而采集、處理存儲和提供信息的一個相關(guān)部件的組合。為了輔助決策、協(xié)調(diào)和控制，信息系統(tǒng)也可以幫助管理者和工作人員分析問題、解決復(fù)雜的問題、創(chuàng)造新的產(chǎn)品。這部分內(nèi)容主要有：信息系統(tǒng)基本概念、功能、結(jié)構(gòu)、各種類型；管理信息系統(tǒng)與管理過程、組織形式的相互促進、相互影響的關(guān)系；管理信息系統(tǒng)在組織中的戰(zhàn)略作用和地位，信息系統(tǒng)如何幫助組織實現(xiàn)其戰(zhàn)略標；管理信息系統(tǒng)在實施中面臨的機遇和挑戰(zhàn)。按照在企業(yè)屮所處的層次，對應(yīng)管理控制子系統(tǒng)和戰(zhàn)略計劃子系統(tǒng)，共分為四個層次，根據(jù)上面的層次劃分，分別介紹每一層子系統(tǒng)：1、業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)。業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)主要進行基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的處理，比如說打字、算賬、造表等工作。2、執(zhí)行控制子系統(tǒng)。中的執(zhí)行控制子系統(tǒng)與企業(yè)屮管理機構(gòu)的基層管理相對應(yīng)。該子系統(tǒng)般包括：生產(chǎn)管理、材料管理、設(shè)備管理等子系統(tǒng)。執(zhí)行控制子系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量大，但數(shù)據(jù)是規(guī)范的，處理過程和規(guī)則是程序化的。該子系統(tǒng)常用的處理有：事務(wù)處理、報表嘩理、查詢處理。常用的輸出形式有賬簿、表格、圖形等。這一系統(tǒng)為管理控制子系統(tǒng)和戰(zhàn)略決策子系統(tǒng)提供最為基層、最為詳細的信息，只有完善了這一層的信息處理，才有可能有效地開發(fā)上兩層的信息。3、管理控制子系統(tǒng)。子系統(tǒng)提供查詢功能。管理層次信息化，包括根據(jù)企業(yè)量身定做MIS、通用程度很高的企業(yè)全面管理軟件如等。關(guān)于的內(nèi)容在本書的后面章節(jié)將詳細介紹。4、戰(zhàn)略計劃子系統(tǒng)。戰(zhàn)略決策和計劃子系統(tǒng)的主要任務(wù)是：匯集管理控制層和企業(yè)外部信息，輔助企業(yè)最高領(lǐng)導(dǎo)人做戰(zhàn)略決策和計劃；下達執(zhí)行命令并監(jiān)督執(zhí)行情況，分析執(zhí)行中出現(xiàn)的問題及產(chǎn)生問題的原因，并提出解決問題的辦法；管理、協(xié)調(diào)全系統(tǒng)的運行；提供査詢功能。戰(zhàn)略決策和計劃子系統(tǒng)一般包括輔助決策子系統(tǒng)。它為高層領(lǐng)導(dǎo)做出戰(zhàn)略性的決策提供信息與方案，它的功能依賴下兩層的數(shù)據(jù)與功能。按照在企業(yè)中的功能，管理信息系統(tǒng)大致可以劃分客戶管理以及辦公管理等信息系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)都分管著企業(yè)運作過程中不同的任務(wù)，各自為一個完整的系統(tǒng)，但當(dāng)面對整個企業(yè)時，這些子系統(tǒng)又有機地結(jié)合起來，形成一個有機的大系統(tǒng)。按照在企業(yè)中所處的層次，對應(yīng)管理信息的分類特點，管理信息系統(tǒng)一般被看作一個金字塔形的結(jié)構(gòu)，從底層的業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)到執(zhí)行控制子系統(tǒng)、管理控制子系統(tǒng)和戰(zhàn)略計劃子系統(tǒng)，共分為四個層次，根據(jù)上面的層次劃分，分別介紹每一層子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)：1、業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)：主要進行基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的處理，比如說打字、算賬、造表等工作。2、執(zhí)行控制子系統(tǒng)：中的執(zhí)行控制子系統(tǒng)與企業(yè)中管理機構(gòu)的基層管理相對應(yīng)。該子系統(tǒng)一般包括：生產(chǎn)管理、材料管理、設(shè)備管理等子系統(tǒng)。執(zhí)行控制子系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量大，但數(shù)據(jù)是規(guī)范的，處理過程和規(guī)則是程序化的。該子系統(tǒng)常用的處理有：事務(wù)處理、報表處理、查詢處理。常用的輸出形式有賬簿、表格、圖形等。這一系統(tǒng)為管理控制子系統(tǒng)和戰(zhàn)略決策子系統(tǒng)提供最為基層、最為詳細的信息，只有完善了這一層的信息處理，才有可能有效地開發(fā)上兩層的信息。3、管理控制子系統(tǒng)：管理控制子系統(tǒng)一般包括：財務(wù)管理、銷售管理、人事勞資管理等子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)提供查詢功能。管理層次信息化，包括根據(jù)企業(yè)量身定做、通用程度很高的企業(yè)全面管理軟件如ERP等。關(guān)于的內(nèi)容在本書的后面章節(jié)將詳細介紹。4、戰(zhàn)略計劃子系統(tǒng)：戰(zhàn)略決策和計劃子系統(tǒng)的主要任務(wù)是：匯集管理控制層和企業(yè)外部信息，輔助企業(yè)最高領(lǐng)導(dǎo)人做戰(zhàn)略決策和計劃；下達執(zhí)行命令并監(jiān)督執(zhí)行情況，分析執(zhí)行中出現(xiàn)的問題及產(chǎn)生問題的原因，并提出解決問題的辦法；管理、協(xié)調(diào)全系統(tǒng)的運行；提供查詢功能。戰(zhàn)略決策和計劃子系統(tǒng)一般包括輔助決策子系統(tǒng)。它為高層領(lǐng)導(dǎo)做出戰(zhàn)略性的決策提供信息與方案，它的功能依賴下兩層的數(shù)據(jù)與功能。按照在企業(yè)中的功能，管理信息系統(tǒng)大致可以分為市場營銷、生產(chǎn)管理、物料供應(yīng)、人力資源、財務(wù)會計、信息管理、客戶管理以及辦公管理等信息系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)都分管著企業(yè)運作過程中不同的任務(wù)，各自為一個完整的系統(tǒng)，但當(dāng)面對整個企業(yè)時，這些子系統(tǒng)又有機地結(jié)合起來，形成一個有機的大系統(tǒng)。2.2UMLUML是建立軟件模型，作為建模語言，它提供交流的詞匯和規(guī)則，它是可視化的，通過標準圖符構(gòu)成圖形來描述模型，是建模語言而非編程語言，它是通用標準，成為軟件建模的標準語言，并且在其他領(lǐng)域也得到應(yīng)用。軟件過程規(guī)定軟件開發(fā)的階段、步驟和工作，而UML是語言，用來描述軟件模型。Java、C++等程序設(shè)計語言用來編碼實現(xiàn)一個軟件系統(tǒng)，UML是對一個軟件系統(tǒng)建立模型。作為建模語言，UML由以下幾部分構(gòu)成：基本語言組成，語言的構(gòu)成成分包括，要素，關(guān)系，圖；語義規(guī)則，語言的語法和語義規(guī)則；公共機制，規(guī)范說明，語言擴展等。UML語言的基本構(gòu)成要素，包括四類：結(jié)構(gòu)，語言的靜態(tài)構(gòu)成要素，有7種；行為，語言的動態(tài)構(gòu)成要素，表示事物的變化和狀態(tài)；分組，對模型中事物分組組織的要素；注釋，對模型中事物標注和解釋。用例是外部可見的一個系統(tǒng)功能單元。用例圖主要用于需求建模。類圖是描述一組類之間的關(guān)系。UML有一套規(guī)則，這些規(guī)則描述了一個結(jié)構(gòu)良好的模型看起來應(yīng)該象什么。一個結(jié)構(gòu)良好的模型應(yīng)該在語義上是前后一致的，并且與所有的相關(guān)模型協(xié)調(diào)一致。UML支持工具功能強大，市場占有率高，純Java開發(fā)，開放源代碼，易用，與Rose生成的模型可相互轉(zhuǎn)換，基于體系結(jié)構(gòu)的UML建模工具。 第三章系統(tǒng)需求分析3.1系統(tǒng)調(diào)研本系統(tǒng)主要用于貴州高速公路段范圍內(nèi)的交通流數(shù)據(jù)信息和隧道等主控點視頻圖像等，經(jīng)系統(tǒng)處理或人工事件輸入決策控制信息和誘導(dǎo)信息由外場的可變情報板和隧道內(nèi)車道控制標志反饋給司乘人員以確保貴州高速的安全暢通主要建設(shè)標如下：一、檢測、收集貴州高速公路路段內(nèi)的交通流信息和道路信息；二、在出現(xiàn)交通異常和事故的情況下，值班員在監(jiān)控分中心就可通過指令電話、業(yè)務(wù)電話、調(diào)度電話、路側(cè)緊急電話等進行指揮和調(diào)度，以便迅速處理事故、搶救傷員和疏導(dǎo)交通，同時由可變限速標志等通報事故、發(fā)布限制行車時速等；三、實時收集和監(jiān)視道路與隧道等主要路段視頻圖像信息；四、接收和處理來自路側(cè)緊急電話系統(tǒng)傳來的交通事件信息；五、接收和處理來自收費系統(tǒng)的站級交通流信息；六、通過安裝在路段主控點上的可變限速標志和隧道內(nèi)車道控制標志向過往車輛發(fā)布交通信息和控制信息，誘導(dǎo)和控制本路段交通流；七、通過監(jiān)控分中心的大屏幕投影系統(tǒng)實現(xiàn)交通流狀況的模擬動態(tài)顯示。3.2功能需求高速公路監(jiān)控系統(tǒng)總體功能如下：1、信息采集監(jiān)控分中心計算機系統(tǒng)通過通信計算機及多串口卡從外場設(shè)備收集檢測信息，監(jiān)控分中心接收如下信息：A、車輛檢測器數(shù)據(jù)：每車道交通量、車速、占有率以及收費系統(tǒng)收費分中心提供的每車道交通流數(shù)據(jù)和車道開、閉信號；B、緊急電話呼叫信息：呼叫時間、地點、次數(shù)；C、外場攝像機畫面；D、可變限速標志顯示的反饋信息；E、車道控制標志工作的反饋信息；F、各種設(shè)備的工作狀態(tài)反饋信息；G、巡邏車提供的信息；H、主要路段的氣象信息。其中：A-F由系統(tǒng)自動采集，G、H為人工輸入。2、數(shù)據(jù)處理監(jiān)控分中心計算機對收集到的各種信息進行如下處理：交通異常情況自動判別：交通異常自動判別是指通過沿線設(shè)置的車輛監(jiān)測器進行實時檢測。通過計算機結(jié)合專家分析系統(tǒng)進行分析，對發(fā)生的交通異常自動報警和顯示。主要路段的交通狀況分析與判別：主要路段的交通狀況分析與判別是指通過主要路段的交通信息，自動生成各路段交通狀況，并在圖形計算機上與大屏幕投影系統(tǒng)上進行自動顯示。3、實時監(jiān)控A、正常情況下，監(jiān)控分中心計算機綜合分析交通和環(huán)境指標狀況后，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)以配備的控制方案，對交通進行實時自動控制。B、在交通異常或事故緊急情況下，分中心計算機根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，一方面向操作員報警，一方面迅速向操作員顯示相應(yīng)的控制方案，待操作人員根據(jù)巡邏車、緊急電話、攝像機等提供的信息綜合判斷后進行確認或修改后，向外場控制設(shè)備可變限速標志及車道控制標志）發(fā)布指令。4、顯示在監(jiān)控分中心彩色圖形計算機顯示器及大屏幕投影系統(tǒng)的大屏幕上，動態(tài)顯示全線或某一路段交通運行狀態(tài)、設(shè)備工作狀態(tài)和報警位置及各種圖表報告等。在監(jiān)控分中心與湖口大橋管理所內(nèi)的監(jiān)視器上分別顯示各主要路段的圖像情況，以提供相關(guān)路段的詳細情況。5、事故、事件輸入對公路上發(fā)生的每一事件的詳細情況，如時間、地點、傷亡人員狀況、持續(xù)時間、傷亡車輛相關(guān)信息、對事件采集的措施及處理方法等均可通過鍵盤輸入計算機記錄在案，以提供查詢與相關(guān)處理。6、統(tǒng)計查詢 A、統(tǒng)計、查詢及圖表系統(tǒng)提供對于各種監(jiān)控數(shù)據(jù)與記錄統(tǒng)計與査詢，顯示和打印各種圖表，系統(tǒng)可按業(yè)主要求提供各種形式的圖表。詳細圖表清單見軟件部分描述。同時監(jiān)控分中心計算機系統(tǒng)可任意查詢一年內(nèi)的詳細數(shù)據(jù)，包括任一時刻的交通、設(shè)備狀況、事件事故輸入、命令發(fā)布紀錄。并提供相應(yīng)的報表打印形式。數(shù)據(jù)檔案存儲監(jiān)控分中心計算機軟件能完成每一日檢測原始數(shù)據(jù)的備份及重要文件的存檔，所有數(shù)據(jù)自動備份。監(jiān)控分中心計算機系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)可存儲3年以上的時間，同時系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的手動導(dǎo)出，使用光盤作永久保存。具體方案由業(yè)主要求決定。7、自檢與報警系統(tǒng)具有對本系統(tǒng)的軟硬件及外場設(shè)備的自動監(jiān)測和故障報警功能，系統(tǒng)軟件同時提供典型故障自動分析功能。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，監(jiān)控系統(tǒng)可以理解為有信息收集子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)三大部分組成。3.2.1信息采集一、需求描述信息采集系統(tǒng)是高速公路上設(shè)置的用來釆集信息的設(shè)備和配備，采集的信息主要包括以下幾個方面。1）交通流信息，如交通量、車輛速度、車輛密度、車輛占有率、車重等等。交通流信息的采集設(shè)備主要是各種類型的車輛檢測器。2）氣象信息，如風(fēng)力、風(fēng)向、降雨、降雪、冰凍、霧區(qū)等等。這些信息的檢測主要靠氣象檢測器。3）道路環(huán)境信息，如路面狀況，隧道內(nèi)的噪聲，能見有害氣體濃度等等。這些情況要靠環(huán)境檢測器檢測。4）異常事件信息，如交通事故、車輛拋錨、物品散落、道路實施損壞、道路施工現(xiàn)場等等。這些信息組要靠緊急電話、閉路電視、巡邏車燈設(shè)備和裝備進行搜集提供也可以通過交通流信息進行輔助分析判斷。監(jiān)控系統(tǒng)中所應(yīng)包含的信息采集設(shè)備的類型、數(shù)量、位置都會不同，但這些設(shè)備的功能都是相同的，即對原始信息進行預(yù)處理，以便得到符合系統(tǒng)應(yīng)用要求的信息。從技術(shù)上來說，數(shù)據(jù)的采集周期可以非常?。ㄈ?S或更?。也杉芷谠叫t信息精度越高，但通信成本和和數(shù)據(jù)處理量會明顯增加因此需要在滿足數(shù)據(jù)精度要求的前提下，選擇一個最大的釆集周期目前數(shù)據(jù)采集周期通常依靠主觀經(jīng)驗來確定由于相關(guān)人員的經(jīng)驗和看法不同，所選擇的采集周期也有很大差別（如1S，10S，30S，60S等）。二、角色采集信息的設(shè)備和配備、收費系統(tǒng)等。三、需要的數(shù)據(jù)項交通流信息、氣象信息、道路環(huán)境信息、異常事件信息等。3.2.2信息發(fā)布一、需求描述信息發(fā)布是高速公路上設(shè)置的用來向道路使用者提供道路交通信息和誘導(dǎo)控制指令的設(shè)備，以及向管理救助部門和社會提供求助指令或道路交通信息的設(shè)施該系統(tǒng)主要包括以下幾個方面：1）向道路使用者提供信息。2）向道路使用者提供建議或控制指令。3）向管理部門和救助部門提供信息。二、角色監(jiān)控員、情報板、可變限速標志板、管理部門三、需要的數(shù)據(jù)項路段交通信息、限速車道控制信息、電話信息。3.2.3信息處理一、需求描述信息處理主要在監(jiān)控中心完成，監(jiān)控中心是介于信息采集子系統(tǒng)和信息發(fā)布子系統(tǒng)之間的中間環(huán)節(jié)，是監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。對于高速公路網(wǎng)而言，監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模和監(jiān)控系統(tǒng)的分散程度會更大一些。盡管規(guī)模和形式不同，但其基本功能是一致的，及信息的收集、分析、處理、交逋控制和管理的輔助決策。二、角色監(jiān)控班班長、領(lǐng)導(dǎo)、室內(nèi)大屏幕顯示系統(tǒng)。三、需要的數(shù)據(jù)項監(jiān)測信息。3.2.4系統(tǒng)管理一、需求描述開發(fā)本系統(tǒng)，主要由系統(tǒng)管理員進行維護和管理，具體功能如下。1、口令權(quán)限管理：對用戶的口令和權(quán)限進行管理2、數(shù)據(jù)備份：備份數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)3、數(shù)據(jù)恢復(fù)：恢復(fù)已備好的數(shù)據(jù)4、用戶管理：對系統(tǒng)使用者的管理，包括用戶登錄、添加用戶、修改用戶和查詢用戶等。二、角色系統(tǒng)管理員三、需要的數(shù)據(jù)項用戶信息、口令權(quán)限信息。3.3數(shù)據(jù)需求3.3.1信息采集下面以交通流信息釆集為例給出信息采集的數(shù)據(jù)需求分析。交通流信息采集類圖縮略如圖3-1所示。交通流信息采集管理交通流信息統(tǒng)計界面交通流信息交通流檢測設(shè)備交通流信息采集管理交通流信息統(tǒng)計界面交通流信息交通流檢測設(shè)備 圖3-1交通流信息采集類圖縮略表示3.3.2信息發(fā)布限速車道控制信息發(fā)布界面 下面以限速車道控制信息發(fā)布為例給出信息發(fā)布的數(shù)據(jù)需求分析，限速車道控制信息發(fā)布類圖縮略如圖3-2所示。 限速車道控制信息發(fā)布界面限速車道控制信息管理限速車道控制信息發(fā)布界面 限速車道控制信息管理限速車道控制信息發(fā)布界面交通流信息監(jiān)控員交通流信息監(jiān)控員 圖3-2限速車道控制信息發(fā)布類圖縮略表示3.3.3信息處理檢測信息檢測信息管理類檢測信息分析界面領(lǐng)導(dǎo)下面以監(jiān)測信息分析為例給出信息處理的數(shù)據(jù)需求分析，監(jiān)測信息分析類圖縮略如圖3-7所示。檢測信息檢測信息管理類檢測信息分析界面領(lǐng)導(dǎo) 圖3-3監(jiān)測信息分析類圖縮略表示3.3.4系統(tǒng)管理下面以用戶登錄為例給出系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)需求分析，用戶登錄類圖縮略如圖3-4所示。用戶管理類用戶管理類用戶信息登錄界面用戶用戶信息登錄界面用戶 圖3-4用戶登錄類圖縮略表示3.4非功能需求非功能性需求，指的是信息系統(tǒng)中保證系統(tǒng)安全可靠性、界面需求、可維護性等方面相應(yīng)的需求要素。1、安全可靠性。軟件必須具有高可靠性、高穩(wěn)定性，除硬上考慮系統(tǒng)的容錯性、冗余性等方面之外，軟件還要充分考慮到數(shù)據(jù)的容錯性，并在關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)立應(yīng)急措施，以避免數(shù)據(jù)丟失。另外，系統(tǒng)安全性除本身系統(tǒng)設(shè)計方面，還包括防止內(nèi)部、外界對整個系統(tǒng)的攻擊性，病毒等破壞外：，以及客戶數(shù)據(jù)保密性等各方面的內(nèi)容。2、通俗易懂的圖形界面。由于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的使用是高速公路工作人員，應(yīng)用軟件的界面流暢易懂是十分重要的，軟件應(yīng)具有通俗易懂的圖形界面，靈敏方便的鼠標右鍵功能，為用戶提供較強的直觀性與交互性。3、可維護性。這要求系統(tǒng)必須有強大的生命力，即在系統(tǒng)可維護性方面給予充分的考慮。4、性能。這要求系統(tǒng)必須考慮具體的網(wǎng)絡(luò)、硬件環(huán)境，考慮到相關(guān)系統(tǒng)現(xiàn)狀，保證系統(tǒng)能夠很順暢的運行。5、可擴展性。系統(tǒng)需要具備良好的可擴展性，可以通過類的封裝來提供良好的接口。高速公路監(jiān)控的數(shù)據(jù)需要遵循一定的命名和書寫規(guī)則，并且需要系統(tǒng)能夠自動識別數(shù)據(jù)格式。第四章系統(tǒng)設(shè)計4.1總體設(shè)計4.1.1系統(tǒng)設(shè)計的原則在充分考慮到本系統(tǒng)的總體規(guī)劃目標,以及系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境前提下,本系統(tǒng)的設(shè)計將嚴格遵循以下的設(shè)計原則:1)實用性原則。系統(tǒng)的好壞直接影響到企業(yè)的經(jīng)營效益。所以在進行該系統(tǒng)的設(shè)計時,我將系統(tǒng)的實用性要求放在了首位。本系統(tǒng)力求能夠緊密切合企業(yè)和用戶的實際業(yè)務(wù)需求,以求徹底解決傳統(tǒng)購物方式的效率低的通病。2)先進性原則。在強調(diào)實用性的同時,我們還要考慮系統(tǒng)的先進性。今時今日,信息化的發(fā)展速度令世人驚嘆,每一次技術(shù)上的更新與進步都會推動信息化建設(shè)的跳躍式發(fā)展。所以,為了與時俱進,有一個較高的起點,在本系統(tǒng)的設(shè)計過程中我采用目前較為先進和成熟的技術(shù)和理念,使系統(tǒng)在性價比上擁有一定的優(yōu)勢。3)規(guī)范性原則。系統(tǒng)中的所有設(shè)計都遵循現(xiàn)有的國家標準、行業(yè)標準,符合軟件工程中的設(shè)計原則與規(guī)范。所有文檔的書寫都遵照國標《軟件需求說明書(GB856T—88)》要求。4)安全性原則。系統(tǒng)提供安全機制以防止非法授權(quán)操作,為各子系統(tǒng)提供嚴格靈活的用戶和權(quán)限劃分,對于數(shù)據(jù)庫管理,建立起完備的數(shù)據(jù)備份恢復(fù)機制。對關(guān)鍵的信息的操作提供日志記錄。5)易于集成的原則。出于對高總司單位信息化建設(shè)的全盤考慮和整體規(guī)劃,本系統(tǒng)要能夠與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行集成。本系統(tǒng)為其他系統(tǒng)預(yù)留有應(yīng)用接口和數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范,方便其他系統(tǒng)與我系統(tǒng)間的信息交互。本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫設(shè)計上同樣遵循此原則,在數(shù)據(jù)訪問層以WebServices的方式提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。6)可擴展性原則。出于對后續(xù)升級工作的考慮,系統(tǒng)的所有功能模塊的設(shè)計都預(yù)留了擴展接口。因為人們對系統(tǒng)的需求和應(yīng)用目標會隨著技術(shù)進步和商業(yè)模式的變換而發(fā)生轉(zhuǎn)變,在設(shè)計初期就考慮到可能發(fā)生的變化,是十分必要的。4.1.2系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計瀏覽器-服務(wù)器(Browser/Server,B/S)體系結(jié)構(gòu)如下圖所示。B/S體系結(jié)構(gòu)主要是利用Web技術(shù),結(jié)合瀏覽器的腳本解釋能力,用通用瀏覽器就實現(xiàn)了原來需要復(fù)雜的專用軟件才能實現(xiàn)的強大功能,并節(jié)約了開發(fā)成本和維護成本。在B/S體系結(jié)構(gòu)中,除了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器外,應(yīng)用程序以靜態(tài)或動態(tài)網(wǎng)頁的形式存放于Web服務(wù)器上,用戶運行某個應(yīng)用程序時只需在客戶端上的瀏覽器中輸入相應(yīng)的網(wǎng)址。調(diào)用Web服務(wù)器上的應(yīng)用程序并對數(shù)據(jù)庫進行操作完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理工作,最后將結(jié)果通過瀏覽器顯示給用戶?？梢哉f,在B/S體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)中,應(yīng)用程序在一定程度上具有集中特征?；贐/S體系結(jié)構(gòu)的軟件系統(tǒng),安裝、修改和維護全在服務(wù)器端解決。用戶在使用系統(tǒng)時,僅僅需要一個瀏覽器就可以運行全部的模塊,真正達到了“零客戶端”的功能,很容易在運行時自動升級。B/S體系結(jié)構(gòu)還提供了異種機、異種網(wǎng)、異種應(yīng)用服務(wù)的聯(lián)機、聯(lián)網(wǎng)、統(tǒng)一服務(wù)的最現(xiàn)實的開放性基礎(chǔ)。B/S體系結(jié)構(gòu)出現(xiàn)之前,管理信息系統(tǒng)的功能主要是組織內(nèi)部。B/S風(fēng)格的“零客戶端”方式,使組織的供應(yīng)商和客戶(這些供應(yīng)商和客戶有可能是潛在的,也就是說可能是事先未知的)的計算機方便地成為管理信息系統(tǒng)的客戶端,進而在限定的功能范圍內(nèi)查詢組織相關(guān)信息,完成與組織的各種業(yè)務(wù)往來的數(shù)據(jù)交換和處理工作,擴大了組織計算機應(yīng)用系統(tǒng)的功能覆蓋范圍,可以更加充分地利用網(wǎng)絡(luò)上的各種資源,同應(yīng)用程序的工作量也大大減少。另外,B/S體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)與Internet的結(jié)合也使一些新的企業(yè)計算機應(yīng)用(如電子商務(wù)、云計算)的實現(xiàn)成為可能。4.1.3系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)共有3層結(jié)構(gòu),5類用戶。各層的業(yè)務(wù)服務(wù)器主要包括數(shù)據(jù)采集和視頻監(jiān)控功能。整體系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖4-2所示。4.2系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)功能主要包括四大模塊:信息采集、信息發(fā)布、信息處理和系統(tǒng)管理?？梢酝ㄟ^UML的包圖來表示,系統(tǒng)功能一般對應(yīng)需求分析中的用例如圖4-3所示。4.2.1功能結(jié)構(gòu)設(shè)計使用UML包圖給出子功能結(jié)構(gòu)。信息采集包圖如圖4-4所示。圖4-5交通流信息實體類圖圖4-6交通流信息采集類間關(guān)系圖交通流信息采集的活動圖如圖4-7所示圖4-7交通流信息采集活動圖圖4-8限速車道控制信息發(fā)布類間關(guān)系圖4.2.2動態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計使用順序圖或協(xié)作圖描述該功能（用例）所參與的對象，以及這些對象相互之間的動態(tài)消息聯(lián)系，示例如下。圖4-9限速車道控制信息發(fā)布順序圖圖4-10信息發(fā)布包圖圖4-11限速車道控制信息發(fā)布協(xié)作圖4.2.3處理流程設(shè)計限速車道控制信息發(fā)布的活動圖如圖4-12所示4-12限速車道控制信息發(fā)布活動圖4.3信息處理4.3.1功能結(jié)構(gòu)設(shè)計使用UML包圖給出子功能結(jié)構(gòu)。信息處理包圖如圖4-13所示。圖4-13信息處理包圖4.3.2靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖4-14監(jiān)測信息分析界面類圖圖4-15監(jiān)測信息管理控制類圖圖4-16監(jiān)測實體類圖圖4-17監(jiān)測信息分析類間關(guān)系圖4.3.3動態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計使用順序圖或協(xié)作圖描述該功能(用例)所參與的對象,以及這些對象相互之間的動態(tài)消息聯(lián)系,示例如下。圖4-18監(jiān)測信息分析錄順序圖圖4-19監(jiān)測信息分析協(xié)作圖4.3.4處理流程設(shè)計監(jiān)測信息分析的活動圖如圖4-20所示。圖4-20監(jiān)測信息分析活動圖4.4系統(tǒng)管理4.4.1功能結(jié)構(gòu)設(shè)計使用UML包圖給出子功能結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)管理包圖如圖4-21所示。圖4-21系統(tǒng)管理包圖4.4.2靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計1)界面類在界面類的設(shè)計中主要關(guān)注用戶界面的屬性和消息(方法)。圖4-22登陸界面類圖2)控制類在控制類的設(shè)計中主要關(guān)注類的方法,可以包含子控制類的設(shè)計。圖4-23用戶管理控制類圖3)實體類在實體類的設(shè)計中主要關(guān)注類的屬性;圖4-24用戶實體類圖圖4-25用戶登陸類間關(guān)系圖4.4.3動態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計使用順序圖或協(xié)作圖描述該功能(用例)所參與的對象,以及這些對象相互之間的動態(tài)消息聯(lián)系,示例如下。圖4-26用戶登陸順序圖圖4-27用戶登陸協(xié)作圖4.4.4處理流程設(shè)計用戶登錄的活動圖如圖4-28所示圖4-28用戶登陸活動圖4.5數(shù)據(jù)庫設(shè)計4.5.1實體關(guān)系設(shè)計根據(jù)數(shù)據(jù)庫需求分析,本系統(tǒng)的實體屬性圖和系統(tǒng)ER圖如下圖所示。圖4-29路段實體屬性圖圖4-29中路段實體有屬性路段編號、路段名稱、起點地名、終點地名、總公里數(shù)、車流數(shù)量和日流量。圖4-30站點實體屬性圖圖4-30中站點實體有屬性站點編號、站點名稱和站點位置。圖4-31設(shè)備實體屬性圖圖4-31中實體設(shè)備有屬性設(shè)備編號、設(shè)備類型、狀態(tài)、站點編號、安裝方向、設(shè)備描述和備注。圖4-32統(tǒng)計信息實體屬性圖圖4-32中實體統(tǒng)計信息有屬性設(shè)備編號、采集時間、統(tǒng)計時間、總車流量、占有率和平均速度等屬性。圖4-33監(jiān)測信息實體屬性圖圖4-33中實體監(jiān)測信息有屬性設(shè)備編號、監(jiān)測名稱、監(jiān)測類型、監(jiān)測等級、監(jiān)測時間、監(jiān)測地點和監(jiān)測日期。圖4-34用戶實體屬性圖圖4-34中實體用戶屬性有工號、姓名、性別、權(quán)限編號和站點編號。圖4-35權(quán)限實體屬性圖圖4-35中實體權(quán)限屬性有權(quán)限編號、權(quán)限名稱、權(quán)限類型和權(quán)限等級。圖4-36交通流信息實體屬性圖圖4-36交通流信息實體屬性圖中有實體交通流信息,實體交通流信息屬性有交通流信息編號、交通量、車輛速度、車輛密度、車輛占用率、車重。圖4-37氣象信息實體屬性圖圖4-37氣象信息實體屬性圖中有實體氣象信息,實體氣象信息有屬性氣象信息編號、風(fēng)力、風(fēng)向、降雨、降雪、冰凍。圖4-38異常事件實體屬性圖圖4-38異常事件實體屬性圖中有實體異常事件,實體異常事件有屬性異常事件編號、事件名稱、事件嚴重性、事件等級。圖4-39道路環(huán)境實體屬性圖圖4-39道路環(huán)境實體屬性圖中有實體道路環(huán)境,實體道路環(huán)境有屬性道路環(huán)境編號、路面狀況、道路編號、能見度。圖4-40事故實體屬性圖圖4-40事故實體屬性圖中有實體事故,實體事故有屬性事故編號、事故名稱、發(fā)生地段、發(fā)生時間、事故大小、備注。圖4-45系統(tǒng)ER圖系統(tǒng)ER圖描述的是實體路段、站點、設(shè)備、統(tǒng)計信息、監(jiān)測信息、用戶和權(quán)限七個實體間的聯(lián)系,監(jiān)測信息和路段之間的關(guān)系是多對一;路段和站點之間的關(guān)系是多對一;路段和設(shè)備之間的關(guān)系是一對多;設(shè)備和用戶之間的關(guān)系是多對多;權(quán)限和用戶之間的關(guān)系是多對多;用戶和統(tǒng)計信息之間的關(guān)系是一對多。圖4-42監(jiān)測信息ER圖圖4-42監(jiān)測信息ER圖中有實體監(jiān)測信息、道路環(huán)境、異常事件、氣象信息、交通流信息、事故,道路環(huán)境與監(jiān)測信息的實體間關(guān)系是多對一的關(guān)系,監(jiān)測信息與交通流信息的實體間關(guān)系是一對多的關(guān)系,監(jiān)測信息與異常事件的實體間關(guān)系是一對多的關(guān)系,監(jiān)測信息與事故的實體間關(guān)系是一對多的關(guān)系,監(jiān)測信息與氣象信息的實體間關(guān)系是一對多的關(guān)系。4.5.2數(shù)據(jù)庫表設(shè)計根據(jù)數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計,七個實體可轉(zhuǎn)換為七個數(shù)據(jù)表,如下表4-1至表4-7所示。路段數(shù)據(jù)表有字段路段編號、路段名稱、起點地名、終點地名、總公里數(shù)、車流數(shù)量和日流量,路段編號是主鍵。站點數(shù)據(jù)表有字段站點編號、站點名稱和站點位置,站點編號是主鍵。設(shè)備數(shù)據(jù)表有字段設(shè)備編號、設(shè)備類型、狀態(tài)、站點編號、安裝方向、設(shè)備描述和備注,設(shè)備編號是主鍵,站點編號是外鍵。統(tǒng)計信息數(shù)據(jù)表有字段設(shè)備編號、采集時間、統(tǒng)計時間、總車流量、占有率、平均速度和工號;設(shè)備編號是主鍵,工號是外鍵。監(jiān)測信息數(shù)據(jù)表有字段設(shè)備編號、監(jiān)測名稱、監(jiān)測類型、監(jiān)測等級、監(jiān)測時間、監(jiān)測地點和監(jiān)測日期,設(shè)備編號是主鍵。用戶數(shù)據(jù)表有字段工號、姓名、性別、權(quán)限編號和站點編號,丁號是主鍵,權(quán)限編號和站點編號是外鍵。權(quán)限數(shù)據(jù)表有字段權(quán)限編號、權(quán)限名稱、權(quán)限類型、權(quán)限等級,權(quán)限編號是主鍵。異常事件數(shù)據(jù)表有字段異常事件編號、事件名稱、事件嚴重性、事件等級,異常事件編號是主鍵。道路環(huán)境數(shù)據(jù)表有字段道路環(huán)境編號、路面狀況、道路編號、能見度,道路環(huán)境編號是主鍵。交通流信息數(shù)據(jù)表有字段交通流信息編號、交通量、車輛速度、車輛密度、車輛占用率、車重,交通流信息編號是主鍵。氣象信息數(shù)據(jù)表有字段氣象信息編號、風(fēng)力、風(fēng)向、降雨、降雪、冰凍,氣象，信息編號是主鍵。事故信息數(shù)據(jù)表有字段事故編號、事故名稱、發(fā)生地段、發(fā)生時間、事故大小、備注,事件編號是主鍵。第五章總結(jié)與展望高速公路監(jiān)控系統(tǒng)是高速公路控制系統(tǒng)的重要組成部分之一,為高速公路提供了有效的交通管理、控制、監(jiān)視、誘導(dǎo)交通運行的良好手段。此系統(tǒng)實質(zhì)上是一個閉環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)的輸入是反映公路上車輛運行情況的交通參數(shù)和交通狀況,這些信息經(jīng)監(jiān)控系統(tǒng)分析、處理、判斷后,可發(fā)生指令,控制道路情報板,變更其顯示內(nèi)容,實施對交通流的調(diào)節(jié)和控制。本文的主要研宄成果如下:1、分析了貴州高速公路監(jiān)控系統(tǒng)目前管理的流程,根據(jù)系統(tǒng)總體需求