機電及交安工程互通立交監控設施系統軟件施工方案

2.1概述.....................................44

2.2業主需求與軟件功能......................44

2.3軟件建立模型與結構......................47

2.3.1系統軟件.............................47

2.3.2應用軟件.............................47

2.4軟件的安全性...........................55

2.4.1操作與使用權限.......................55

2.4.2病毒防治.............................55

2.4.3軟件系統的自愈.......................55

2.5軟件流程圖設計..........................55

2.5.1監控系統操作信息流程圖..............55

2.5.2圖象監控軟件操作流程圖..............57

2.5.3監控系統數據流圖.....................58

2.6系統報表的輸出類型.....................59

2.7以完成系統的軟件工作界面圖例............60

2.8軟件系統的可聯網性.....................63

2.1監控系統軟件

2.1.1概述

高速公路監控系統是高速公路控制系統的重要組成部

分之一，為高速公路提供了有效的交通管理、控制、監視、

誘導交通運行的良好手段。當然，為了發揮高速公路監控系

統功能和職責，提高管理效率，只具有硬件系統還不夠，還

必須具有一套完整的、科學的、方便操作的、易于控制的軟

件系統來支撐，才能最大限度地滿足用戶對告訴公路交通運

營狀態的監督、指導和控制，使得用戶能夠使用舒適、有效、

簡便。

本系統配套的監控系統軟件基于WINDOWSNT系統平臺,

采用SQL-Server7.0數據庫系統，支持分層高級的監控網絡

結構，采用了地理信息、多媒體、專家輔助決策的多種業界

領先技術，將高速公路沿線的交通信息、天氣狀況、圖像監

控信息、電話信息以及專家輔助決策方案，通過地圖、圖表、

多媒體視頻影像及語音等各個層面，交叉立體地呈現在用戶

面前，使管理人員方便、直觀、及時、迅捷有效地實施交通

管理和服務。

2.1.2業主需求與軟件功能

根據G85渝昆（內宜）宜賓南站（互通立交區）改造工

程（機電及交安工程）監控系統招標書要求，系統軟件具有

如下功能：

1.圖像監視

1）對道路攝像機的圖像信號進行監視和記錄；

2）對隧道內攝像機圖像進行監視和記錄。

2.信息采集

1）采集車輛檢測器檢測到的交通流參數：車速、車流

量、車道占有率、車頭距等信息；

2）接收收費系統對各收費站出入口的車流信息；

3）收集各種事故、事件信息等；

4）接收緊急電話控制臺傳來的緊急電話報警、求救信

息；

5）收集監控分中心不間斷電源工作狀態信息；

6）收集各外場設備、收費站出入口工作狀態信息；

7）選擇收集所有上傳到監控分中心的某一路圖像信

號；

8）收集遠程數據集中器收集到車輛監測器采集的的交

通參數與車輛監測器、車道控制標志、可變限速標

志的狀態信息；

3.信息處理

1）對上述采集到的信息進行統計、存儲；

2）產生各種圖表報告，報表、曲線圖、柱狀圖等；

3）對車輛檢測器檢測到的車流信息、收費中心傳來的

各收費站出入口車流信息，與外界的能見度等天氣

狀況進行分析比較，確定當前道路的通行狀況，產

生報警信號，及時提醒值班人員；

4）對各外場設備、緊急電話系統、收費系統、電源系

統的工作狀況進行分析，對非正常狀況進行報警；

5）自動分析數據，生成綜合控制方案，供值班人員選

擇、修改；

6）通過大屏幕投影系統顯示各設備、狀態的相關信息;

7）通過圖形軟件的模擬地理信息，顯示各項內容的地

理位置，實時顯示檢測到的數據等。

4,控制功能

1）具有手動控制、半自動控制、全自動控制功能，優

先級為手動控制〉半自動控制〉全自動控制；

2）對數據處理后，對可變限速標志發布限制時速值或

文字提示信息、，值班員可更改后發布這些信息、；

3）產生的控制方案要求值班人員確認或修改后，通知

交警巡邏、交通拯救、監控總中心、其他監控分中

心等部門及時掌握和處理這些事件；

4）可對外場設備的工作情況進行設置和跟蹤控制;

5）大屏幕投影系統的各項信息指示的顯示；

6）系統產生的控制方案還可以自動控制視頻矩隴主

機，控制遙控攝像機拍攝圖像，控制重要圖像的切

換顯示，實時記錄事件過程等；

7）向車道控制標志發布控制命令。

5.統計查詢

1）可根據多種條件顯示和打印多種圖文報表：車流相

關報表、事故事件相關報表、控制方案相關報表、

數據變化圖形等；

2）以圖文方式顯示查詢結果：車流信息、氣象信息、

事故事件、發布的控制方案、工作日制等。

6.軟件安全與備份恢復

1）軟件具有權限控制，不同的級別只能完成相應級別

的功能，防止越權修改；

2）軟件可以同時工作在多臺工作站上，可以運行同一

功能，也可以運行不同功能,對宿主計算機要求低;

3）系統具有冗余容錯性，自動備份功能，對每日的記

錄進行自動備份，定期對數據進行統計、整合，保

證報表數據的3年保存；

4）萬一系統出現故障時，系統可以及時恢復，使得數

據的丟失減少到最小，并能夠快速進入正常工作；

5）提供當時最先進防病毒軟件，有效地防止病毒對系

統的破壞，提高了系統的安全性。

7.數據傳輸和系統擴展

1）向監控總中心上傳數據，包括車流信息、氣象信息、

設備狀態、告警事件處理請求等；

2）接收監控總中心的指令和控制命令，包括控制可變

限速標志的顯示內容、遙控攝像機的拍攝具體細節

位置、告警事件的處理過程等；

3）與其它監控分中心互傳數據，包括車流信息、氣象

信息、告警事件等；

4）軟件采用模塊化設計，具有快速更改和升級能力；

5）圖像控制軟件具有聯網能力，能夠通過更高級別進

行遠程控制遙控攝像機的動作、圖像的切換等功

能；

6）系統軟件與監控總中心和其他監控分中心實現數據

通信，監控總中心可以及時了解各分路段的道路運

行情況，下發指令，交通流的全線控制；

7）可任意增減車輛檢測器、可變限速標志、可變情報

屏、收費站出入口車道數，變更各項參數設置等。

2.1.3軟件建立模型與結構

2.1.3.1系統軟件

為了整個監控系統具有高可靠性及易操作性和開發性，

軟件系統開發采用客戶機/服務器模式，采用分布是面向對

象編程，服務器采用實時多任務操作系統WindowsNT4.0

為操作平臺，在LAN工作站上采用中文操作系統Windows98、

2000為操作平臺，編程工具采用具有友好用戶界面的VB

6.0、PowerBuilder7.0、VC6.0高級編程語言。由于系統

采用一些用戶管理和一些參數設置及相關信息的報表生成

等設計，系統還采用數據庫技術，服務器上數據庫管理系統

采用MicrosoftSQLServer7.0。在整個軟件設計與開過程

中，充分考慮軟件的模塊化、開放性、易用性，實現程序穩

定、易安裝和易恢復，操作界面簡潔明了，方便操作。以提

高系統運行的時間和服務水平。

1.服務器軟件采用實時多任務操作系統WindowsNT

Server4.0中文版;

2.數據庫管理系統采用SQLServer7.0：

3.各工作站、計算機操作系統采用Windows98中文

版、Windows2000Professional中文版；

4.應用軟件開發軟件采用VisualBasic6.0、Power

Builder7.0、VisualC++6.0等；

5.系統支撐軟件：中文顯示，圖形方式顯示，人機界

面友好。

2.1.3.2應用軟件

本系統的應用軟件主要由通信軟件、信息處理控制軟件

及圖形軟件三大部分組成。通信軟件實時采集外場設備狀

態、交通數據、緊急電話工作狀態和圖像監控設備的工作狀

態以及收費系統提供的各出入口（收費站）數據（包括交通

流量、交通組成）將其存入服務器數據庫；信息處理控制軟

件根據采集的數據，進行交通監控和統計查詢工作，以及向

可變顯速標志與車道控制標志發布信息與控制命令；圖像控

制與圖形處理軟件將采集的數據圖形化顯示于大屏幕投影

系統及彩色圖形計算機或其他監控工作站顯示器上。整個軟

件構成如下圖所示：

系統設備初始化模塊

設備狀態輪詢模塊

設備檢測數據輪詢模塊

緊急電話狀態檢測模塊

通信軟件

信息發布模塊

輪詢周期設置模塊

時鐘同步模塊

監數據拷貝模塊

控

分交通信息管理模塊

中天氣信息管理模塊

心信息處理控緊急信息處理模塊

處制軟件綜合控制方案模塊

理信息發布模塊

軟數據查詢檢索模塊

件

交通服務水平模塊

系統維護模塊

數據圖形監控模塊

圖像控制與

圖像監控模塊

圖形軟件

圖像掃描模塊

本系統軟件建立在G85渝昆（內宜）宜賓南站（互通立

交區）改造工程（機電及交安工程）監控系統的要求之上，

負責整條高速公路的日常運營、維護、事件記錄和處理工作。

2.1.3.2.1通信軟件

通訊捽制軟件由系統設備初始化、設備狀態查詢、設備

檢測數據輪詢、緊急電話檢測、信息發布、輪詢周期設置、

時鐘校對和數據拷貝8個模塊組成。

一、系統設備初始化

該模塊用于設置所有外設的通訊參數、啟動輪詢時

鐘，進行時鐘校對等。由于本系統每一個外場設備與監控

分中心通信計算機之間的數據通訊通過通信系統提供的

路徑與MODEN相連實現，最終由通訊控制軟件通過RS232

串口控制，所以該模塊包括監控分中心通信計算機串口初

始化設置、外場設備通訊口的初始化設置，所有初始化參

數都從該軟件的INI初始化文件中讀取（相關參數的修改

是通過修改監控管理軟件的系統維護模塊中的INI文件

中相關參數實現）。

二、設備狀態輪詢

通過對外設按輪詢周期發布輪詢命令，檢測設備狀

態，將接受到的檢測信息保存入數據庫。外設輪詢包括對

車輛檢測器、車道控制標志、遠程數據集中器、可變限速

標志、監控分中心UPS、監控系統設備狀態以及收費系統

相關數據輪詢。對于車輛檢測器、車道控制標志、遠程數

據集中器與可變限速標志通過發輪詢命令,當第一次發命

令相關設備的數據傳回到通信計算機，則系統認為設備為

正常狀態；如果第一次命令發出后未收到相關信息，系統

將重復發三次，若三次命令發出之后，仍收不到相關信息,

則判斷該設備為故障狀態，通信計算機將該設備狀態記為

故障，將故障時間、設備名稱等相關信息保存入數據庫，

同時服務器將相關信息發送到其他工作站，以作報警等相

應處理。

三、設備檢測數據輪詢

對于車輛檢測器了要檢測工作是否正常之外，還需得

到其檢測結果，并將結果存入數據庫。通過對外設按輪詢

周期發布輪詢命令，接收每一套車輛檢測器到的數據，按

照相關數據表單存入數據庫，便于及時在大屏幕投影系統

與圖像監控界面上實時顯示，同時數據庫中相關信息可供

其他工作站定時查詢，產生控制方案或報警等相關記錄，

主要供信息處理控制軟件使用。

四、緊急電話狀態檢測

軟件系統隨時監聽緊急電話控制臺通過以太網發來

的的設備狀態，將信息保存入數據庫；狀態信息隨時發送

到其他工作站，以及時在大屏幕投影系統與圖像監控界面

上實時顯示。同時數據庫中相關信息可供其他工作站定時

查詢，以生成緊急電話狀態表等相關記錄。

五、信息發布

信息發布模塊功能為從數據庫中接信息處理控制軟

件發布的信息，向可變限速標志、車道控制標志和監控分

中心大屏幕投影系統發布信息或對外設進行參數設置。

六、輪詢周期設置

系統可隨時設置輪詢周期；每一個外設的輪詢周期都

設置，其周期可互補相同。論詢周期設置可通過兩種方式

實現：系統操作人員可通過更改軟件系統的INI文件相

關設備輪詢周期參數（參數的單位為秒）實現；另外通過

圖形監控軟件，也可更改輪詢周期，具體方法如下：在圖

形監控軟件界面通過鼠標右鍵上點擊對應設備圖標，出現

如下圖所示對話框：

?.氣象檢測器

當前值查詢

歷史記錄查詢

-S5-

點擊屬性控件，彈出下圖所示對話框:

1■屬性

CW波特率1200—

通訊口▼

8分鐘上J

分鐘檢測信息輪詢周期

設備狀態輪詢周期53▼

通過改變輪詢周期，可更改設備狀態輪詢周期與檢測

信息輪詢周期。

七、時鐘同步

為保證整個系統設備工作的同步，軟件系統包含一個

時鐘同步模塊，以用于定期對所有設備的工作時鐘進行校

對。

八、數據拷貝

該模塊功能為及時拷貝檢測數據與設備狀態的相關

信息到網絡服務器中，以便供其他相關軟件處理、查詢使

用。

2.1.3.2.2交通監控軟件

本部分軟件包括交通信息管理模塊、天氣信息管理模

塊、緊急信息處理模塊、綜合控制方案模塊、信息發布模塊、

數據查詢檢索、系統維護模塊七個部分。

一、交通信息管理

交通信息管理主要對車速、車流量、占有率和排隊長

度等信息處理，使交通流處于穩定的運行狀態之下，防止

交通擁擠和堵塞出現。

根據通信軟件接收的車輛檢測器檢測的車流信息和

收費分中心傳來的各收費站出入口車流信息，生成各種統

計報表。同時在監控分中心大屏幕投影系統上及時顯示各

車輛檢測器檢測到的車流量、車道占有率、車速等數據信

息，在圖形計算機上通過圖形軟件地理信息系統顯示車輛

檢測器、出入口相應車流信息。

二、天氣信息管理

天氣信息管理主要對天氣現象的處理，減少氣象條件

的變化對道路運行的干擾，有效防止事故的發生。

三、緊急信息處理

緊急信息處理主要對道路上的緊急事件進行及時掌

握和處理，提高運行道路能力，通過多種手段減少對車輛

和人員的危害。

根據緊急電話、巡邏車、監控總中心、其他監控分中

心所得到的高速公路上有違章行駛、交通事件、交通事故、

道路險情等信息，人工輸入道路上發生的每一告警事件，

將事件的詳細情況，如時間、地點、傷亡人員狀況，持續

時間等信息均需記錄在案，及對每一事件所采取的措施、

處理方法、當班值班員的工號也一并輸入，自動生成各種

統計報表。

四、綜合控制方案

根據交通信息、氣象信息、設備工作狀態、交通事故

等信息，本模塊自動產生一套比較合理的綜合控制方案，

主要包括：

1.當道路車流密度過大，車速過快、能見度較低、路

面有水或冰、大風等情況發生，系統根據不同等級

產生可變限速標志的車輛限制時速或圖形文字信

息。

2.當道路出現違章行駛、交通事件、交通事故、道路

險情等情況時，系統要求值班人員通知交通拯救、

交警、路政巡邏、道路維護等部門及時解決情況，

通過可變限速標志發布圖文信息或限速值，通過車

道控制標志發布隧道內通行控制命令。

在本綜合控制方案系統中，充分考慮人的控制、決策

因素，這些控制方案均可由值班人員進行修改、確認，使

系統可以方便地在信息處理中實現“人一機”交互功能。

五、信息發布

信息發布系統作為高速公路監控系統信息對外輸出

的終端，擔負著與駕駛員“對話”的任務，因此可變限速

標志可以顯示限制時速的公路數，同時可以顯示24X24

點陣的四個文字，也可顯示更小分辨率的文字，還口」.以通

過全屏編輯方式顯示圖形等彩色信息；車道控制標志發布

隧道內通行控制命令。

車道控制標志發布控制命令與可變限速標志的顯示

信息由綜合控制方案產生，通過通信計算機發布顯示，同

時對所有的發布信息進行統計，產生報表。

六、數據查詢檢索

1.值班人員根據要求，對歷史或當前記錄進行查詢、

檢索和打印。

2.交通服務水平

根據自動檢測數據和錄入事件，對服務水平進行分

類：

交通飽和白色；

交通暢通綠色；

交通基本暢通黃色；

交通阻塞紅色；

七、系統維護

1.對系統進行日常維護，系統具有系統日制，記錄每

一個登陸人員的工作情況，同時也可人工輸入維護

信息，自動生成日常維護報表；

2.對用戶進行管理，可增加、刪除、修改用戶及信息;

3.數據備份和恢復功能，減少意外情況對系統的影響:

完成系統每日的數據備份及重要文件的存儲，并帶

有時間記錄，以便在需要時可復制每日的數據或調

出歷史數據進行各種分析工作，對于日、周、旬報

表每3個月轉存一次，月、季度、年報表每12個

月轉存一次。

2.1.3.2.3圖形應用軟件

圖像控制與圖形軟件包括數據圖形監控模塊、圖像監控

模塊和圖形圖像掃描模塊三部分。

一、數據圖形監控

以地圖和表格形式實時顯示外場設備相對位置、檢測

的交通數據、外場設備工作狀態等，外場設備或顯示內容

通過簡單托放操作就可進行數量的增減，方便高速公路的

擴展和修改。

1.顯示道路全線道路走向、地形、地物、道路、河流、

地面構成物、沿線設施（如服務區、管理所、養護

工區、火災消防隊、醫院、急救站）信息；通過鼠

標點擊相關標志可提供相關設施的詳細信息（如養

護隊的聯系電話、聯系人等信息）。

2.顯示局部道路走向、沿線設施、設備布設位置、工

作狀態、采集數據等信息；

3.顯示可變限速標志與車道控制標志實時顯示的內

容；

4.顯示交通數據的變化曲線，實時統計表；

5.顯示設備故障、數據異常等告警信息；

二、圖像監控

圖像監控主要功能近似于視頻矩陣主機鍵盤功能，實

現對視頻控制和切換矩陣主機的完全控制，同時可實現系

統聯網。

1.控制道路遙控攝像機鏡頭、云臺的動作；

2.控制閉路電視監視墻圖像的切換；

3.控制錄像機進行錄像；

4.接收其它工作站的控制命令，完成相應動作；

5.接收監控中心更高級控制指令，完成相應動作；

6.對圖像進行數字錄像，便于回放、查找；

7.可通過計算機網絡將圖像傳輸到監控總中心或其他

有權限的監控部門，實現重要圖像的遠程監控；

三、大屏幕投影的設置及控制模塊

本模塊提供掃描操作的軟件工具，以掃描用于圖形處

理、計算機模擬大屏幕投影系統背景圖案等所需的特定照

片。

2.1.3.2.4信息管理軟件（數據庫設計）

一、數據庫設計原則

數據庫的設計原則遵循標準化設計，根據關系數據模

式和各種標準形式（如：第一標準形式1NF、第二標準形

式2NF、第三標準形式3NF、Byee-codd標準形式BCNF、

第四標準形式4NF、第五標準形式5NF）,并使得所有的數

據表都是關系型的，對系統中的數據進行合理的組織、優

化，保證訪問數據的快速便捷，最大限度的減少冗余，更

好的共享數據，同時又不影響數據的完整性、一致性等，

提高應用程序的性能、彈性開發。

二、系統數據描述

根據本監控系統的具體要求，數據庫主要有以下兒

種：

1.車流信息數據庫：包括日期、時間、地點、交通量、

平均車速、占有率、車頭時距、車類型等參數；

2.設備運行狀態數據庫：設備工作情況和報警情況記

錄，包括日期、時間、設備名稱、設備地點、狀態

內容等參數；

3.輸入事件數據庫：包括日期、時間、地點、事件類

型、處理內容、人員等參數;

4.報警記錄數據庫：報警時間、報警地點、報警內容

等參數；

5.發布命令數據庫：包括日期、時間、操作員、命令

內容等參數；

6.路政養護工作記錄數據庫：包括日期、時間、地點、

工作內容、養護結果、操作人員等參數；

7.系統日志報數據庫：包括日期、時間、操作員工號、

操作員姓名、操作、數據等內容。

三、數據安全性（備份與恢復）

1.保護數據，提高系統的安全可靠性；

2.保證數據恢復的最小需要；

3.每次備份數據盡可能少；

4.系統歷史數據備份；

5.減少系統的負擔，提高系統運行效率。

2.1.4軟件的安全性

2.1.4.1操作與使用權限

為增加系統安全性，對使用者必須進行限制。用戶在使

用這個控制平臺時，首先需要進行密碼校驗，通過后才可以

進入。用戶和對應密碼記錄在數據庫中。可以在系統中進行

增加用戶，刪除用戶，修改用戶信息等動作，靈活配置。提

供用戶權限設置，不同的用戶在系統中所能夠操作的功能是

不同的，可分為系統管理員，管理員，監控員等幾個級別。

在系統啟動后，顯示主界面，此時用戶不能操作任何功能，

只有在用戶登錄界面中輸入正確的工號和對應密碼后，系統

根據其工號對應的級別分配其不同權限，防止越權使用，保

證數據安全。

2.1.4.2病毒防治

為了保證系統的正常運行，應對計算機設備的合理使用

建立一套行之有效的管理措施，嚴禁非法拷貝軟件、游戲等

進入計算機系統，減少病毒隱患。

同時提供最新的防病毒軟件，當防病毒軟件發現異常情

況時，進行報警，并可以自動進行清除病毒處理，防止病毒

或黑客對系統數據的破壞，減少用戶的損失。

2.1.4.3軟件系統的自愈

監控系統軟件為一個整體，當某臺工作站出現問題時，

可以由其他工作站完成相應的任務。當軟件系統被破壞后，

只需簡單重新安裝即可恢復，同時對數據進行經常的冗余備

份，減少用戶的損失。

2.1.5軟件流程圖設計

2.1.5.1監控系統操作信息流程圖

N二?工：二二緊急事件？

查勤？

.【丫,

1丫Y

_▼-

一匚一廠

H帝維護操作輸入查詢條件人工小件輸入

NN

設得狀態兄常？交通療宿？CI檢分常./

相應處理數據處理相應處理

「丫J丫

1,報警.提醒懂作員報警，提醒操作員報警，提醒操作員

顯小查詢結果發布批理命令1

投影儀顯示異常產生控制方案對應處理

打印就［果!

通知相關部門人工修改

人工確認

工

發布控制方案

人1

結束

2.1,5.2圖象監控軟件操作流程圖

開始

結束

2.1,5.3監控系統數據流圖

道路交通流信息[■1

數大屏再投影顯示D

據

氣象信息卜A控

圖形模擬顯示。

信

制

輸

站交通流信息息

可變限速標忑捽

出

采

制與顯示

設備狀態信息1集

車道控制標志)

交通異常信息|-?

控制方案

一工

\人工修改確認/

交通事故求救信息醫護信息

緊急電話、業務電話外戰電話、業務電話

道路施工養護信息值班員操作/消防信息

設符維護信息排障信息

日常維護

2.1.6系統報表的輸出類型

實時記錄打印告警和操作信息，可顯示和打印多種

報表，能按預定格式和內容進行1分鐘、15分鐘、1小

時、日、周、月、季度、年報表的統計處理，以及在需

要時可拷貝每日的數據或調出歷史數據進行分析工作。

報表以中文形式顯示和打印，報表包括：

一、交通量報表：包括日期、時間、地點、交通量、

平均車速、占有率、車頭時距、車類型等參數，同時可

生成交通量按不同時間段的變化曲線圖；

二、收費數據報表：包括日期、時間、收費站、出

入口車道號、

車流量、車輛類型等參數，同時可生成收費站出入口交

通量按不同時間段的變化曲線圖；

三、氣象參數報表：包括日期、時間、地點、天氣

狀況、能見度、路面狀況、溫度、濕度、風向、風速、

降水量、降水強度、降水類型等參數，同時可以生成不

同時間段、不同參數的變化曲線圖；

四、各種事故、事件分析報表：包括日期、時間、

地點、事件類型、處理內容等參數；

五、自動報警、自動控制命令報表：包括日期、時

間、報警類型、報警原因、控制方案內容、控制命令類

型等參數；