150130城市实时路况系统的设计与实现1.docx
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150130城市实时路况系统的设计与实现1
远程与继续教育学院
本科毕业论文（设计）
题目：
城市实时路况系统的设计与实现
学习中心：
长兴学习中心
学号：
064F28111001
姓名：
王利锋
专业：
测绘工程
指导教师：
林德辉
年月日
中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院
本科毕业论文（设计）指导教师指导意见表
学生姓名：
王利锋学号：
064F28111001专业：
测绘工程
毕业设计（论文）题目：
城市实时路况系统的设计与实现
指导教师意见：
（请对论文的学术水平做出简要评述。
包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。
还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。
）
指导教师结论：
（合格、不合格）
指导教师
姓名
所在单位
指导时间
中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院
本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表
学生姓名：
王利锋学号：
064F28111001专业：
测绘工程
毕业设计（论文）题目：
城市实时路况系统的设计与实现
评阅意见：
（请对论文的学术水平做出简要评述。
包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。
还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。
）
修改意见：
（针对上面提出的问题和不足之处提出具体修改意见。
评阅成绩合格，并可不用修改直接参加答辩的不必填此意见。
）
毕业设计（论文）评阅成绩（百分制）：
评阅结论：
（同意答辩、不同意答辩、修改后答辩）
评阅人姓名
所在单位
评阅时间
论文原创性声明
本人郑重声明：
本人所呈交的本科毕业论文《城市实时路况系统的设计与实现》，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。
论文中引用他人的文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。
对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。
本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为，并愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。
论文作者（签字）：
日期：
年 月 日
摘要
随着我国经济的快速增长和城市道路建设的不断加快，很多城市机动车保有量迅速增加，随着机动车车辆的不断增长，城市道路拥堵状况越来越严重，如何有效利用现有道路资源，适时调整道路车流量，科学治理道路拥堵现象，成为改善城市道路的主要课题。
而只有适时的了解、掌握各个区县、各类道路的路况信息，才能适时的对道路车流量作出正确的调整。
基于实时交通流的交通信息采集发布系统，正是解决交通参与者者了解路网现状的一个新举措。
本文围绕路况信息采集发布系统项目的开发过程进行了详细的讲解。
今后，随着科技智能化的提高，该系统将为人民群众出行提供越来越多的参考信息，进而使很多城市交通变得更为畅通、便利。
关键词：
1、交通管理系统；2、路况信息采集；3、智能交通；
目录
一、绪论1
（一）实时路况信息采集系统1
（二）A市交通现况1
（三）系统概述2
二、国内外研究情况5
（一）国外研究情况5
（二）国内研究情况5
三、系统技术分析7
（一）B/S与C/S混合架构7
（二）开发中使用的技术7
（三）系统开发工具8
四、系统分析10
（一）系统可行性分析10
（二）系统需求分析11
五、系统设计12
（一）系统功能结构设计12
（二）数据库设计13
（三）诱导屏系统设计14
六、系统实现15
（一）系统运行环境15
（二）交通事件检测硬件结构15
（三）系统功能实现16
七、结论18
致谢19
参考文献20
一、绪论
（一）实时路况信息采集系统
路况信息实时采集系统是根据从交通数据采集设施采集到的原始数据，如车速、车流量、车辆排队长度、路段行驶车速等参数，利用各种数学交通模型进行综合性的分析、处理，通过广播、手持终端、网络、车载终端等各种手段实时的向交通参与者提供适当的交通信息，来影响出行者对出行路线、出行方式的选择，以起到引导交通流、疏导交通、诱导交通参与者的作用，进而使道路能够保持较大的通行能力，并可以提高交通安全系数，从而最终提高社会与经济效益。
（二）A市交通现况
随着A市经济近年来的飞速增长，人民群众的物质生活水平也随之快速提高，早在刚刚进入21世纪最初的那几年，轿车就已经开始走入了A市普通市民的家庭，A市的机动车保有量在这十年间也呈几何级数迅速增长，但随之而来的是是A市的城市交通严重拥堵。
目前，A市每年新注册机动车保持在巧万辆左右、每年新增的驾驶元接近20万人，截止2012年年底A市机动车现保有量达到了150余万辆，驾驶员数量达到220万左右，并且增长势头并未见到任何减弱的趋势。
上面这些数字还不包括常年在天津行驶和途经天津的外阜车辆和驾驶员，因此现在我们所面对的交通压力是空前巨大的，交通管理工作面临严峻考验。
A市要想走向世界，成为世界为之瞩目的大都会，塑造一个良好的交通环境，为市民、投资者、游览者提供便捷高效的交通服务显得无比重要，因此解决好A市城市交通拥堵问题是一件事关国计民生的重要任务。
为此，市委、市政府花了大力气、投入了大量资金来解决交通拥堵问题。
如A市快速环路的建成、交通违法行为处罚力度的加大、停车收费提高标准、重要交通路口的改造等措施的出台，为缓解A市的交通拥堵起到了一些作用，但是效果却是事倍功半，早晚高峰拥堵、主干线常堵、发生事故一定堵的现状是我们每个人都可以切身感受到的。
例如南京路、卫津路、快速路东南半环等等。
事实上，在早晚高峰拥堵的时段，从高空鸟瞰A市区，并不是所有路段都是拥堵不堪的。
例如：
海河两侧道路以及以及员所熟知的道路，大多数车辆并不敢轻易的绕行，只能跟着大堵车的车流缓慢前行。
由此可见，实时的路况信息对于每一个驾驶员是多么的重要，它的充分运用、应用不仅可以为机动车驾驶员减少出行时间，同时可为减轻城市拥堵现状。
如何解决以上问题，成为交通管理工作的一项研究重点工作，同时也是一个城市道路交通管理水平的体现。
部分虽然道路宽度不宽但车流量却很小的“小路”。
这类并不被所有驾驶员所熟知的道路，大多数车辆并不敢轻易的绕行，只能跟着大堵车的车流缓慢前行。
由此可见，实时的路况信息对于每一个驾驶员是多么的重要，它的充分运用、应用不仅可以为机动车驾驶员减少出行时间，同时可为减轻城市拥堵现状。
如何解决以上问题，成为交通管理工作的一项研究重点工作，同时也是一个城市道路交通管理水平的体现。
（三）系统概述
从信息流的观点来看，实时路况信息系统可分为交通信息的采集、交通信息的处理、路况信息的生成、路况信息的发布四大部分。
1）实时路况信息采集：
实时路况信息采集实现对系统所需原始数据的采集，如路幅、车流量、路段车速、车辆排队长度等，最终构成交通信息数据库，供诱导信息生成模块和UTFGS的其他子系统共同使用。
这一步骤是系统工作的基础。
交通信息采集一般通过在道路交叉口设置视频检测摄像机和环形线圈检测器来实现，之后根据采集的数据再安装智能自适应交通信号控制系统，从而为实现交通诱导打下基础。
2）交通信息的处理：
上面所说采集到的路况信息仅仅只是一些原始的交通数据，并不能用于生成所发布信息，需要经过适当的处理。
首先，由于环境、天气、车辆等各种影响检测器测量数据的因素，使采集到的数据存在检测误差。
因此需要多个传感器数据进行融合后，对采集到的数据进行校准。
然后，建立交通量历史数据库、行程时间历史数据库、城区路网基本信息数据库。
其中交通量历史数据和行程时间数据是建立在道路网基本信息数据库的基础之上。
这三个数据库相互联系，构成了交通诱导系统的基础。
3）发布路况信息的生成：
经过处理后的存储于上述数据库中的路况信息仍然不能直接为诱导系统所用，需将其进行相应的处理生成系统可用的信息。
一般情况，诱导信息的生成按生成方式分为人工和自动两种。
人工数据生成，由有关人员根据交通状况和道路状况，结合以往的经验，选择合适的路况信息，人工输入系统，然后发布诱导信息，这是一种相对较为低级的使用方式。
路况发布信息的自动生成，是智能化交通诱导系统的核心，将直接决定系统智能化水平的高低。
路况发布信息的自动生成，直接依赖于一个实时的统一的交通诱导信息数据库。
由不同设备采集到的原始数据经过处理后，根据预先设定的自动诱导模型，由软件自动进行处理、运算及预测，从而最终形成诱导信息。
实践中，为确保信息的准确性这种自动生成的诱导信息还需要由人确认后，才能成为合法的诱导信息，进入系统，这是交通诱导信息系统比较高级的用法。
4）路况信息的发布：
路况信息服务子系统是路况信息系统的重要组成部分它把主机运算出来的交通信息（包括预测的交通信息）通过各种传播媒体传送给公众。
这些媒体包括：
有线电视、联网的计算机、收音机、路边的路况信息提示牌、车载GPS等。
二、国内外研究情况
（一）国外研究情况
目前，实时交通信息的主要应用标准是欧洲的TMC（交通信息频道）和日本的VICS（车辆信息和通讯系统）。
.TMC
1997年，TMC论坛在欧洲成立。
该论坛一直负责维护和管理RDS-TMC的标准，以及该标准在欧洲的商业和公共服务团体中的应用。
TMC作为数字信号能够通过多种途径进行广播，比如RDS。
DAB和SDARS。
TMC的编码标准已经被国际标准化组织ISO所接受，即IS014819。
在欧洲和北美，利用调频FM收音机通过RDS来广播TMC信息的覆盖率很高，并且基本服务是免费的，一般称为RDS-TMC。
所谓免费，指两个方面，一是接收信息免费，另一是地点列表免费—整个欧洲将会有统一的地点列表。
然而，由于RDS-TMC的传输速率有限，而且不利于对信息作有效的加密，RDS-TMC很容易被篡改转发，具有潜在的危险。
.VICS
日本作为开发和使用民用导航产品最早的国家，在实时交通信息方面也有其独到的方案。
事实上，VICS信息是通过三种渠道来传播的：
1、红外信号发射器。
安装在主要的开放道路上，用于发射沿道路30公里以内的实时交通信息，单个发射器的信号可覆盖大约几平方米的范围；2、射频信号发射器。
安装在主要的高速公路上，用于发射沿道路200公里以内的实时交通信息，单个发射器的信号可覆盖大约70平方米的范围；3、专用调频广播频道（VICS-FM）。
用于在较大的范围内广播区域内的实时交通信息。
自从1995年VICS中心成立以来，VICS服务已经遍及日本绝大多数地区，其服务质量和产品质量一直受到用户的好评。
（二）国内研究情况
国内一线城市也都面临着交通拥堵现象日益明显的情况。
北京以及深圳的实时路况系统现处于国内研究领先地位。
北京实时路况信息发布系统：
北京市从90年代后期就开始建设道路交通流采集系统，并于2000年左右开始建设旅行时间检测系统等流量、速度检测系统。
目前，北京市共有交通流量检测点589处、旅行时间检测断面714处、视频监控设备1131套，可对全市300余条干道、全部环路进行实时交通流监控。
1999年开始建设交通信息室外大屏的建设，到目前为止简称交通信息诱导显示屏399块。
基本实现了对五环内城区主干道的交通流检测覆盖。
2002年开始通过“首都之窗”政府网站发布北京市实时道路交通路况图，每两分钟更新一次。
现有方式有首都之窗网站发布、户外交通提示屏、1039交通广播、红绿灯交通节目。
但就目前为止，真正方便的面向公众的实时交通流发布还是很少的，同时存在交通信息发布不准确，系统监测覆盖面有限等缺点。
深圳“e行网”和“移动交通信息”“e行网”与“移动交通信息”是深圳市交通运输委、深圳移动、韩国SK、深圳市客货运输中心、深圳市智能交通中心联合通过对10000多台浮动车实时数据进行综合分析、建模，采用利用先进的技术和成熟的经验，为市民提供的基于互联网、手机等载体的公共交通信息服务。
其中，两项服务涉及的“实时路况信息”处理技术经中国科学院深圳先进技术研究院等国内专业机构评估测试，准确率达到82.42%，在国内处于领先水平。
具体来说“e行网”是借鉴美国、加拿大公众出行511系统经验，提供多种交通信息服务、方便市民出行的互联网网站。
“移动交通信息”是深圳移动为市民提供的路况信息及交通增值信息的服务。
市民可通过拨打1258099，由中国移动专业坐席提供所需道路路段交通信息查询或定制服务；或者通过自动播报系统听取深圳各行政区实时交通拥堵路段语音播报信息。
据初步了解目前我国其他一线城市如上海市、广州市等的路况实时采集系统与北京市现有的大致相同，其与日本的TMC系统相比具有较高的安全性，但信息发布频度与及时性还存在较大差距，与欧洲的VICS相比各方面的差距都较大。
本文将全面介绍A市实时路况系统的建立，将从技术实现角度对系统的实现进行规划，对系统进行全面分析，在对系统进行分析后，根据分析结果进行的设计。
同时详细论证系统的具体实现，实现后对系统进行全面测试的报告，以确保系统正确无误地运行；文章最后对整个系统进行了总结，以及对未来改进进行展望。
三、系统技术分析
（一）B/S与C/S混合架构
由于本系统需要实现的架构复杂，需要实现的功能繁多，同时对于不同用户提供的用户体验针对性不同。
如，对于一般用户来说，更加看重数据的实时性以及获取的便利性，从而为一般用户实现基于B/S的使用系统将便于用户使用，免去安装客户端的需要。
然而对于数据敏感的信息，需要更好地进行保密，因此采用C/S架构的系统将提供数据的安全性。
随着计算机技术的不断发展与应用，计算模式从集中式转向了分布式，尤为典型的是C/S结构（client/server）的简称，客户机/服务器模式。
两层结构C/S模式，在上个世纪八十年代及九十年代初得到了大量应用，最直接的原因是可视化开发工具的推广。
之后，它开始向三层结构发展。
近年来，随着网络技术不断发展，尤其是基于Web的信息发布和检索技术、Java计算技术以及网络分布式对象技术的飞速发展，导致了很多应用系统的体系结构从C/S结构向更加灵活的多级分布结构演变，使得软件系统的网络体系结构跨入一个新阶段，即B/S体系结构（Browser/Server）的简称，浏览器/服务器模式）。
基于Web的B/S方式其实也是一种客户机/服务器方式，只不过它的客户端是浏览器。
为了区别于传统的C/S模式，才特意将其称为B/S模式。
认识到这些结构的特征，对于系统的选型而言是很关键的。
实时路况信息采集系统在设计上将充分考虑现有的软、硬件环境及网络条件，充分发挥现有系统性能，将该系统与交管局OA系统融合，加入日常办公系统，通过权限管理对系统安全进行控制。
在设计上本次开发将充分考虑将来业务的变化，设计良好的接口，便于系统的扩展。
系统采用安全性高的大型数据库支持，保证数据的安全。
系统中的数据共享，为综合查询提供基础数据。
（二）开发中使用的技术
.NETFramework（又称.NET框架）。
是由微软开发，一个致力于敏捷软件开发（Agilesoftwaredevelopment、快速应用开发（Rapidapplicationdevelopment），平台无关性和网络透明化的软件开发平台。
.NET是微软为下一个十年对服务器和桌面型软件工程迈出的第一步。
.NET包含许多有助于互联网和内部网应用迅捷开发的技术。
.NETFramework是微软公司继WindowsDNA之后的新开发平台[9]。
.NETFramework为其运行的应用程序提供各种服务的托管执行环境。
它包括两个主要组件：
公共语言运行时（CLR），处理运行应用程序的执行引擎；和.NETFramework类库，提供已测试的库，开发人员可以从其自己的应用程序中调用可重用的代码。
.NETFramework提供运行应用程序的各种基础服务。
.NETFramework提供了一个一致的面向对象的编程环境，将执行环境的软件部署和版本控制冲突最小化，也使得代码执行更加安全，同时确立了一个工业标准。
本系统采用.Netframework技术作为系统的基本实现平台，也就是由于其良好的安全性以及开发的便捷性，同时其作为工业标准在多个大型项目中其实用性都得到了非常好的验证。
Delphi这个名字源于古希腊的城市名。
它集中了第三代语言的优点。
以ObjectPascal为基础，扩充了面向对象的能力，并且完美地结合了可视化的开发手段。
Delphi自1995年3月一推出就受到了人们的关注，并在当年一举夺得了多项大奖。
Delphi是全新的可视化编程环境，为我们提供了一种方便、快捷的Windows应用程序开发工具。
它使用了MicrosoftWindows图形用户界面的许多先进特性和设计思想，采用了弹性可重复利用的完整的面向对象程序语言（Object-OrientedLanguage）、当今世界上最快的编辑器、最为领先的数据库技术。
ASP.NET是一个统一的Web开发模型，它包括您使用尽可能少的代码生成企业级Web应用程序所必需的各种服务。
ASP.NET作为.NETFramework的一部分提供。
当您编写ASP.NET应用程序的代码时，可以访问.NETFramework中的类。
您可以使用与公共语言运行库（CLR）兼容的任何语言来编写应用程序的代码，这些语言包括MicrosoftVisualBasic，C#，JScript.NET和J#。
使用这些语言，可以开发利用公共语言运行库、类型安全、继承等方面的优点的ASP.NET应用程序。
本系统将使用ASP.NET技术实现B/S相关程序。
（三）系统开发工具
VisualStudio是一套完整的开发工具集，用于生成ASP.NETWeb应用程序、XMLWebServices、桌面应用程序和移动应用程序。
VisualBasic，VisualC++，VisualC#和VisualJ#全都使用相同的集成开发环境（IDE），利用此IDE可以共享工具且有助于创建混合语言解决方案。
另外，这些语言利用了.NETFramework的功能，通过此框架可使用简化ASPWeb应用程序和XMLWebServices开发的关键技术[13]。
本系统将采用VisualStudio作为主要开发工具。
IIS是InternetInformationServer的缩写，它是微软公司主推的服务器，IIS与WindowNTServer完全集成在一起，因而用户能够利用WindowsNTServer和NTFS（NTFileSystem，NT的文件系统）内置的安全特性，建立强大，灵活而安全的Internet和Intranet站点[14]
IIS支持HTTP（HypertextTransferProtocol，超文本传输协议），FTP（FeleTransferProtocol，文件传输协议）以及SMTP协议，通过使用CGI和ISAPI，IIS可以得到高度的扩展。
IIS的一个重要特性是支持ASP。
且S3.0版本以后引入了ASP，可以很容易的张贴动态内容和开发基于Web的应用程序。
对于诸如VBscript，Jscript开发软件，或者由VisualBasic，Java，VisualC++开发系统，以及现有的CGI和WinCGI肚p本开发的应用程序，IIS都提供强大的本地支持[14]。
本系统将采用且IIS作为BSS部分的Web服务器。
Oracle数据库是目前数据库市场上使用份额最多的数据库，Oracle公司是目前业界唯一有能力提供应用软件、数据库产品、开发工具和专业服务的集成化供应商，并在每一领域都处于领先地位。
先进的科技，杰出的品质和不断创新的承诺是Oracle公司居于世界领先地位的基础，Oracle公司提供数据库、开发工具、全套企业资源规划（ERP）和客户关系管理（CRM）应用产品、决策支持（OLaP），电子商务应用产品（e-Business），并提供全球化的技术支持，培训和咨询顾问服务[15]。
本系统将采用Oracle9i数据库作为系统使用的数据库产品。
四、系统分析
（一）系统可行性分析
信息化就是在经济和社会活动中通过普遍地采用信息技术和电子信息装备，更有效地开发和利用信息资源从而大大增加人们的工作效率、学习效率和创新能力，推动经济发展和社会进步。
信息作为管理的基础，决策的依据，竞争的第一要素，成为比物资、能源更重要的资源。
信息化已成为一股不可遏制的世界潮流。
当今社会已经进入了网络时代，如何利用现有计算机系统及网络设备共享资源，最大地发挥系统的性能，满足日常办公的需要，是本系统的主要宗旨。
实时路况信息采集系统在设计上将充分考虑现有的软、硬件环境及网络条件，充分发挥现有系统性能，将该系统与交管局日常办公系统融合，加入日常办公系统，通过权限管理对系统安全进行控制。
在设计上本次开发将充分考虑将来业务的变化，设计良好的接口，便于系统的扩展。
系统采用安全性高的大型数据库支持，保证数据的安全。
系统中的数据共享，为综合查询提供基础数据。
本系统主要采用微软的.Netframework系统框架，使用Delphi?
语言作为B/S端的开发语言；使用ASP.Net技术实现C/S端。
并且整个系统采用MVC作为系统框架，从而达到各模块功能很好地分离，实现了低祸合的系统设计。
并且采用VisualStudio作为开发工具，能够快速高效的实现开发过程；同时采用Oracle9i作为数据库平台，保证了数据的稳定可靠；同时采用工IS作为web服务器，保证了正常访问。
这些技术以及工具都能够保证用户能够顺利地使用系统。
系统采用B/S，C/S结构混用的方式进行开发，即大大减少维护的工作量，又保证了110用户、各支队用户的安全，并且与交管局办公自动化系统进行整合，所有对系统的操作经交管局办公系统权限管理模块进行分配，用户输入正确的口令后进入系统操作已授权的功能，从而保证系统的安全性。
本系统完成后将通过实时了解、掌握各区县、各道路的路况，实现对道路车流量做出正确的调整，有效解决城市道路拥堵的问题。
同时本系统也简化了数据的录入以及查看功能，使得管理员能够更加有效地利用相关数据。
总的来说，本系统将会给天津人民带来非常大的出行便利，同时也会加快管理员的工作效率，有着不一般的经济价值。
（二）系统需求分析
需求分析是指理解用户需求，就系统功能与客户达成一致，估计软件风险和评估项目代价，最终形成开发计划的一个复杂过程。
从广义上理解：
需求分析包括需求的获取、分析、规格说明、变更、验证、管理的一系列需求工程。
狭义上理解：
需求分析指需求的分析、定义过程。
简言之，需求分析的任务就是解决做什么的问题，就是要全面地理解用户的各项要求，并准确地表达所接受的用户需求。
五、系统设计
系统设计阶段主要包括系统的总体设计和系统的详细设计两部分，在系统的总体设计部分主要对系统做整体的设计，系统详细设计阶段则要对系统各个部分进行详细的设计还要对数据库进行详细的设计。
（一）系统功能结构设计
本系统包括前端信息采集和管理模块、中心数据存储处理控制模块和数据信息发布模块三大部分。
具体又划分为若干个小模块，它们是：
流量数据采集模块、数据分析模块、数据管理模块、信息发布模块、信息编辑模块、显示屏管理模块、用户管理模块、系统管理模块、日志管理模块。
模块之间采用统一的数据标准进行数据传递充分考虑的系统的整体性和可扩展性，可以适应未来整个诱导系统的功能调整和设备增加等系统扩展的需求。
同时，系统采集和记录的实时路况可以作为城市路况信息的第一手材料提供给相应的分析决策系统使用。
1）前端信息采集和管理模块
信息
升级会员 