高速公路规范化管理平台的设计与实现.docx

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高速公路规范化管理平台的设计与实现

摘要

近年来，随着高速公路里程的不断增加，高速公路已经成为人们日常出行的主要交通方式，高速公路的发展给社会的进步带来了翻天覆地的变化。

里程在不断增加，安全系数也越来越高，在高速公路发展的同时，高速经营单位的运营成本也随之增加，并且成上升趋势。

如何提升高速公路经营单位的工作效率，降低办公成本已经成为每个高速公路经营单位亟待解决的重要问题。

本文查阅了大量国内外文献，分析了国内外相关高速公路的管理研究，对山西省高速公路的现状需求进行了功能性需求分析和非功能性需求分析，确定了系统所采用的架构模式、编程语言和数据库等；基于前期的需求分析和架构设计，以软件工程思想为指导设计、实现了平台的各个功能模块。

论文着重阐述了作者参与开发的两个子系统的设计与实现。

（1）高速公路收费子系统的设计与实现，主要为高速公路提供了高效、精准的收费功能，包括入口模块、出口模块以及中心收费结算、车辆分析等模块大大提高了高速公路收费的速率，为驾驶员以及高速公路管理者提供了方便。

（2）高速公路路政管理子系统的设计与实现，主要为高速公路路政管理提供了高效的平台，包括巡查管理模块、案件管理模块、财务管理模块、设备管理模块、设施管理模块、审批管理模块、员工管理模块等，大大的提高了高速公路路政管理的效率，解决了高速公路由于路程长不方便通信的弊端，加快了涉路案件查处的速度。

本平台的设计采用B/S、C/S混合的开发模式、运用MFC、PHP开发技术，数据库采用Mysql数据库，除此之外还用到AJAX，Javascript等技术，使开发更加合理，维护更加方便。

本平台目前已经正式运行，节省了大量的人力物力，在日后的运营管理中将会进一步进行优化。

关键词：

高速公路；收费平台；路政管理平台；B/S；

ABSTRACT

Inrecentyears,withthecontinuousincreaseofexpresswaymileage,expresswayhasbecomethemainmodeoftransportationforpeople'sdailytravel,thedevelopmentoftheexpresswaytothesocialprogresshasbroughtearthshakingchanges.Themileageisincreasing,thesafetycoefficientishigherandhigher,whilethedevelopmentoftheexpressway,theoperatingcostofthehighspeedoperatingunitalsoincreases,andtheincreasetrend.Howtoimprovetheworkefficiencyoftheexpresswaymanagementunit,andreducetheofficecosthasbecomeanimportantproblemtobesolvedurgentlyineachexpresswaymanagementunit.

Inthispaper,fromtheproposal,alargenumberofaccesstotheliteratureathomeandabroad,analyzedthedomesticandforeignexpresswaymanagementresearch,demandthestatusquoofExpresswayinShanxiProvinceweredetailedanalysis,mainlyincludestwoaspects,respectivelyisthefunctionalrequirementsanalysisandnonfunctionalneedsanalysis,alsoneedtomakesurethatthesystemusedbythearchitecturemodel,choiceofprogramminglanguageanddatabase;atthecompletionofthesystemdemandanalysisbasedonthedeterminedplatformtodesignthefunctionmodule,accordingtothethoughtofsoftwareengineeringcompletedtheplatformofeachfunctionalmoduledesign,andthesoftwareintheplatformusing.ThispapermainlyintroducesthedesignandimplementationofthetwoplatformwhichIparticipatedin.

（1）Thedesignandimplementationoftheexpresswaytollplatform,mainlyforthehighefficiencyandprecisionoftheexpressway,includingtheentrancemoduleexportmoduleandthecenterchargesettlement,vehicleanalysisandothermodulesgreatlyimprovethespeedoftheexpressway,thedriverandtheexpresswayadministratortoprovideconvenient.

（2）Expresswaymanagementplatformdesignandimplementation,mainlyfortheexpresswaymanagementprovidesaconvenientservice,includinginspectionsmanagementmodule,casemanagementmodule,financialmanagementmodule,equipmentmanagementmodule,facilitiesmanagementmodule,examinationandapprovalmanagementmodule,employeemanagementmodule,greatlyimprovestherateofexpresswaymanagement,solvetheexpresswayduetothedefectthatthelongjourneyisnotconvenientcommunicationandacceleratethepacetosolvethecase.

ThedesignoftheplatformusesB/S,C/Smixeddevelopmentmodel,theuseofMFC,PHPdevelopmenttechnology,databaseusingMysqldatabase.InadditiontotheuseofAJAX,Javascriptandothertechnologies.Makethedevelopmentmorereasonable,moreconvenienttomaintain.

KEYWORDS：

expressway;tollroadmanagementplatform;B/Splatforms;

引言

高速公路是经济高速发展的产物，是交通运输现代化的重要标志，对国民经济和社会发展具有明显的推动作用，我国大陆从1988年第一条高速公路沪嘉高速正式通车至今全国高速公路通车里程已突破12万公里，跃居世界第一位，用17年时间走完了发达国家近40年的发展历程。

近年来，山西省委、省政府审时度势、抓住机遇，大力实施交通领域先发展战略，全省高速公路得到了迅猛的发展，通车里程突破6000公里，“三纵十二横十二环”的高速公路网络布局已基本形成。

纵贯南北，通达四邻的高速公路建设目标初步实现，预计到2020年底，全省高速公路通车里程将达到7258公里，届时将形成顺畅通达的高速公路网络化格局。

和建设同样重要的是运营和管理，随着高速公路的快速发展，如何使高速公路管理更加制度化程序化规范化科学化，成为一个需要我们不断探索的课题，针对我省高速公路管理的现状，省交通厅今年年初提出，高速公路的管理和发展要实现高质量的工程、高效率的管理、高科技的应用、高素质的队伍、高品位的服务、高效益的经营“六高目标”。

“六高目标”是相辅相成相互联系，相互作用相互影响不可分割的有机整体。

其中高效率的管理是核心，高质量的工程是基础，高科技的应用是手段，高素质的队伍是保障，高品位的服务是社会目标，高效益的经营是经营目标，追求高速公路管理社会效益和经济效益的统一是高速公路的最终目标[1]。

20世纪以来，网络信息化技术已经成为了当代最有潜力的生产力技术，信息化技术水平也成为了衡量一个单位或者部门甚至一个国家现代化水平的重要标志。

如今人们参与各行各业工作的同时，无时不刻都在利用信息化技术，同时也时刻感受到信息化技术为人们的工作和生活带来的极大便利。

随着社会经济的不断向前发展，人们对各类需求也日益增强，尤其是走出去的需求，而这都离不开公路的建设，因此高速公路的发展也越来越受到国家的重视，如今，高速公路里程的多少已直接反应国家经济发展的速度。

在高速公路不断建设的今天，如何更好、更快、更便捷的管理高速公路已成为当务之急。

引入信息化技术来建设高速公路运营管理平台已成为管理部门工作发展的必然趋势。

因此，本文基于Internet/Intranet技术，以计算机为中心对山西省高速公路管理平台系统的设计和研究是非常具有现实意义的[2]。

1.1课题研究的背景和意义

目前，就中国高速公路行业来看，从管理体制、用工机制、人事结构、工资结构、职工身份等诸多问题都是一个省一个模样，甚至一个省内都存在不一样的情况。

各省目前都有各省的《高速公路管理条例》，但是出发点都是站在本省的路网结构和经济状况的前提下，全国范围内尚未有一个统一的制度或是条例。

在这种情况下各个高速公路运营单位在日常的运营和管理当中就缺少一个硬性的、统一的、精细化的标准，公路的管理养护、路政和治超的现代化管理、收费站的常态化管理、高速公路服务区的管理等都处在一省一个样、跨省就变样的状态[3][4]。

面对日渐增长的高速公路里程和相对滞后的管理模式，推出高速公路运营管理平台，真正实现办公自动化，实现无纸化办公，节约办公成本，缩短公务处理时间，提高办事效率，降低基层单位办公人员往返途中的安全风险显得尤为必要，为下一步全国高速公路系统实现智能化管理奠定了坚实的硬件基础。

1.2国内外的研究现状

信息化管理技术最早由美国IBM公司在20世纪60年代初引入的，而国内则在80年代中期才发展起来的。

如今经过几十年的发展，各种信息化技术已经深入到人们的日常工作和生活中了。

美国高速公路管理平台的现状

美国高速公路收费低，流量大，监控严密，自动化程度高，管理效率高，可以为道路的使用者提供较好的服务。

但是但是由于美国的公路建设中大多都得到了联邦政府的资助，因此政府在公路管理中担任着十分重要的角色。

对收费高速公路而言，美国采用“一路一公司（机构）”的方式来进行管理。

每条路有一个监控中心，可以随时掌握道路使用情况，处理交通事故以及疏导交通，为出行者提供较为及时和准确的道路状况信息。

如图1.1所示，以纽约州为例，出行者能够通过各种不同方式登陆网络，查看现场道路的摄像机视频录像，以此了解道路交通流量（视频数据每五分钟更新一次）;也可根据电子地图上不同的标记来了解道路施工的位置以及详细施工信息（施工起始时间、工程概况、对交通造成的影响），还可以通过不同符号在电子地图上将重要事件分为道路拥挤、紧急报警和交通事故三类进行分别的显示，给出行者提供事件发生的位置、对交通造成的影响（封闭、关闭车道，以不同的符号表示）等信息；同时，出行者能够在电子地图上通过车道上标记的绿黄红灰四种颜色来获取道路上交通状态（如绿色表示交通畅通，车速正常；黄色则表示基本畅通，车速基本正常;红色则表示交通饱和，车速缓慢，而灰色则表示交通堵塞，车速十分缓慢或车辆静止）;除此之外，不同地段的天气及预警信息也可以在电子地图上查到，可以得到近一个星期内的夜间和白天的详细气象状况（如晴、阴、多云、雨雪、雾、冰冻、风速、风向、最高最低温度、湿度等）并且能够以图片的形式形象的显示出来。

除此之外，考虑北美地区雨雪天气比较多，对冰雪天气给出了专门的信息查询系统。

所有的这些信息，都为出行者的安全、快速、舒适的出行提供了相当有利的条件[5]。

图1-1为美国纽约某条公路的视频图像：

图1-1美国纽约某条公路的视频图像[6]

Figure1-1VideoimagesofaexpresswayinNewYork[6]

我国高速公路信息管理平台的现状

我国的高速公路的信息化管理也取得了一定的成绩。

多条高速公路能够实现实时道路的状况查询、气象信息的查询、服务区的查询等功能。

其中京津塘高速公路能够利用GPS和Internet来实现在线流量查询、道路施工查询、气象查询等，并建立全程的气象预警系统，把各地气象部门所提供的本路段灾害性天气监测预警服务信息进行汇集，使气象服务能够更加全面和细化，实现统一构架、分段管理、自主服务、效益共享。

此外，沪宁高速公路气象监测网络系统在监测站点数量、布点密度上都位居国内领先行列，并且采用高速公路实景气象监控系统，其一有利于验证气象监测站的采集资料的准确性，像因浓雾造成的低能见度等，另外也为气象灾害的预警和预报服务提供直观的参考价值。

另外沪宁高速公路的江苏段管理系统引用英国TRRL提出的Hoicc事故探测算法。

事故监测系统能够对来自公路视频检测与监视系统的全部数据进行分析，当发现不正常交通状况时，能够自动提醒操作人员发生事故的可能性。

例如通过环形线圈检测器的车辆数量忽然下降或速度忽然下降，这意味着可能发生了事故，管理人员可以利用视频监测系统对这种发出的警告进行可视化确认；如果事故发生了，中心处理计算机专家系统将会能够迅速提出补救措施来缓解当前交通堵塞，同时推荐一种处理方案，诸如利用高速公路可变情报板用以告诉高速公路的使用者前面发生的事件和路况，减少高速公路匝道进入流量区域，启用智能交通管理系统内的平行道路疏导交通，也会使用可变道路标志信息牌来引导车辆。

这种专家系统是一种较为智能化计算机软件包，可像专家一样处理不同的问题，它在程序内部判断规划的基础上处理现有的交通情报。

这些规则就是把各有关单位交通专家的经验和对事件的处理办法汇集起来，经过处理后输送到计算机中形成知识库，并且试图达到管理人员在同样高速公路交通环境下处理事故的实践专业与经验。

湖北省高速公路管理系统由湖北省高速公路管理局统一建设，在信息化管理的方面为出行者提供着实时路况信息（用四色表示:

绿色表示通行情况正常;蓝色表示部分路段日常维修保养，通行情况基本正常；用棕色来表示发生交通事故路段，其他通行情况正常:

红色来表示临时封闭交通）、路段天气、路线地图、沿线景点、服务设施、出行常识、路况公告、历史记录等道路相关信息[7][8]。

论文主要工作

本文论述了基于B/S、C/S模式的山西省高速公路公司规范化管理平台的设计与实现。

论文描述了对系统需求的分析，并将系统划分为多个子系统，其中作者负责高速公路收费管理子系统、高速公路路政管理子系统的设计与实现，参与了系统的测试工作。

论文详细描述了高速公路收费管理子系统和高速公路路政管理子系统的设计与实现，以及平台测试方案的设计与实施。

本平台目前已经正式运行，节省了大量的人力物力，在日后的运营管理中将会进一步进行优化。

论文组织结构

论文的组织结构主要分为如下几章：

第一章绪论。

主要阐述论文选题的研究背景及主要意义，信息化管理系统的特点和动态，以及论文的工作内容及组织框架。

第一章系统的体系架构及相关技术。

本章所阐述的是设计的相关思路以及在设计过程中所运用到的相关技术。

本论文的设计是基于B/S、C/S体系架构，并采用多种软件开发技术共同开发。

第二章系统的需求分析。

本章主要通过高速公路的组织层级及人员结构、工作流程对本平台应该具有的功能进行需求上的分析。

并对一些高速公路的专业术语采用数据字典的方式进行介绍。

第三章系统总体设计。

本章是整个系统的关键，主要阐述系统模块的划分以及数据库的设计，为后期的详细设计以及编码阶段做了进一步的分析。

第四章系统详细设计。

本章选取两大子系统中重点难点的模块进行详细设计的阐述向读者介绍了某些模块的具体实现方法，从而使读者对本平台的开发与实现有了深入的了解。

第五章系统测试。

本章具体阐述了在系统开发完成后如何进行功能上的测试。

如何设置的测试用例使得本系统能够更大限度的发现潜在的错误。

第六章总结与展望。

本章是对本次论文做一个简单的小结，以及提出一些本次论文的不足之处及后续的改进措施。

高速公路规范化管理平台相关理论及技术综述

本章主要阐述本平台所基于的B/S开发模式，以及用到的编程工具Wamp的具体内容与编程方法，最后简单介绍其他相关技术Memcache、Jquery、Ajax的基本工作原理。

1.3B/S平台的开发模式

B/S结构（Browser/Server，浏览器/服务器模式），是WEB兴起后的一种网络结构模式，WEB浏览器是客户端最主要的应用软件。

这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。

客户机上只要安装一个浏览器（Browser），如NetscapeNavigator或InternetExplorer，服务器安装SQLServer、Oracle、Mysql等数据库。

浏览器通过WebServer同数据库进行数据交互[9]。

下图2-1为B/S架构的基本结构：

图2-1B/S系统结构[10]

Figure2-1B/SSystemArchitectureDiagram[10]

架构特点

（1）维护和升级方式简单。

当前软件系统的改进和升级越发频繁，B/S架构的产品明显体现着更为方便的特性。

对一个稍微大一点的单位来说，系统管理人员如果需要在几百甚至上千部电脑之间来回操作，效率和工作量是可想而知的，但B/S架构的软件只需要管理服务器就可以实现，所有的客户端只是浏览器，根本不需要做任何的维护。

无论用户的规模有多大，有多少分支机构都不会增加任何维护升级的工作量，所有的操作只需要针对服务器进行；如果是异地，只需要把服务器连接专网即可，实现远程维护、升级和共享。

所以客户机越来越“瘦”，而服务器越来越“胖”是将来信息化发展的主流方向。

今后，软件升级和维护会越来越容易，而使用起来会越来越简单，这对用户人力、物力、时间、费用的节省是显而易见的、惊人的。

因此，维护和升级革命的方式是“瘦”客户机，“胖”服务器[11]。

（2）成本降低，选择更多。

大家都知道Windows在桌面电脑上几乎一统天下，浏览器成为了标准配置。

虽然在服务器操作系统上Windows并不是处于绝对的统治地位，但是当前的趋势是使用B/S架构的应用管理软件。

所以服务器操作系统的选择是很多的，不管选用哪种操作系统都可以让大部分人使用Windows作为桌面电脑操作系统不受影响，这就使得Windows操作系统快速发展起来，比如说很多人每天上“新浪”网，只要安装了浏览器就可以了，并不需要了解“新浪”的服务器用的是什么操作系统，而事实上大部分网站确实没有使用Windows操作系统，但用户的电脑本身安装的大部分是Windows操作系统。

（3）应用服务器运行数据负荷较重。

由于B/S架构管理软件只安装在服务器端（Server）上，网络管理人员只需要管理服务器就可以，用户界面主要事务逻辑在服务器（Server）端完全通过WWW浏览器实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，所有的客户端只有浏览器，网络管理人员只需要做硬件维护。

但是，应用服务器运行数据负荷较重，一旦发生服务器“崩溃”等问题，后果不堪设想。

因此，许多单位都备有数据库存储服务器[12]。

B/S结构下的Wamp编程

Wamp是Windows下的Apache+Mysql/Mariadb+Perl/PHP/Python，一组常用来搭建动态网站或者服务器的开源软件，本身都是各自独立的程序，但是因为常被放在一起使用，拥有了越来越高的兼容度，共同组成了一个强大的Web应用程序平台。

随着开源潮流的蓬勃发展，开放源代码的LAMP已经与J2EE和.Net商业软件形成三足鼎立之势，并且该软件开发的项目在软件方面的投资成本较低，因此受到整个IT界的关注。

LAMP是基于Linux，Apache，Mysql/Mariadb和PHP的开放资源网络开发平台，PHP是一种可用Perl或Python代替的编程语言。

此术语来自欧洲，在那里这些程序常用来作为一种标准开发环境。

名字来源于每个程序的第一个字母。

每个程序在所有权里都符合开放源代码标准：

Linux是开放系统；Apache是最通用的网络服务器；Mysql是带有基于网络管理附加工具的关系数据库；PHP是流行的对象脚本语言，它包含了多数其它语言的优秀特征来使得它的网络开发更加有效。

开发者在Windows操作系统下使用这些Linux环境里的工具称为使用WAMP[13]。

（1）Apache：

Apache是世界使用排名第一的Web服务器软件。

它可以运行在几乎所有广泛使用的计算机平台上，由于其跨平台和安全性被广泛使用，是最流行的Web服务器端软件之一。

它快速、可靠并且可通过简单的API扩充，将Perl/Python等解释器编译到服务器中。

同时Apache音译为阿帕奇，是北美印第安人的一个部落，叫阿帕奇族，在美国的西南部。

也是一个基金会的名称、一种武装直升机等等[14]。

（2）Mysql：

Mysql是一个关系型数据库管理系统，由瑞典MysqlAB公司开发，目前属于Oracle公司。

Mysql是最流行的关系型数据库管理系统，在WEB应用方面Mysql是最好的RDBMS（RelationalDatabaseManagementSystem，关系数据库管理系统）应用软件之一。

Mysql是一种关联数据库管理系统，关联数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。

Mysql所使用的SQL语言是用于访问数据库的最常用标准化语言。

它分为社区版和商业版，由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，一般中小型网站的开发都选择Mysql作为网站数据库。

由于其社区版的性能卓越，搭配PHP和Apache可组成良好的开发环境[15]。

（3）PHP（外文名:

PHP:

HypertextPreprocessor，中文名：

“超文本预处理器”）是一种通用开源脚本语言。

语法吸收了C语言、