高速公路省级联网监控、区域管理平台软件设计需求

,总中心兼中西部区域中心,东北部区域中心,东南部区域中心,2010年,二环八射,（高速公路2000KM）,2020年,三环十射三联线,（高速公路3600KM）,软件系统: 高速公路路网智能监控及信息综合管理系统 软件系统必须是适用于市联网监控、区域管理目标实现的标准化一体化平台体系,必须具备实时性、安全性、可扩展性 、实用性的功能强大的同行业领先的标准化的软件产品。 需求分析是为软件设计服务的，软件系统达到上述目标就必须结合高速公路机电系统、管理信息系统的建设现状，以及高速公路信息化建设特点和业务需求，对区域管理模式下系统的总体架构、数据体系构建、子系统接口、统一标准规范、功能划分等多方面的需求分别进行科学的、详细的分析。,本文将从以下几大方面对联网监控、区域管理系统需求进行详细的分析,包括:,系统针对各级管理部门包括：高发司各级管理部门、运营公司、执法支队、市交委各级管理部门； 新闻媒体、公安、消防、医疗急救、减灾等紧急事件处理部门；环保、气象、铁路、民航、水运等其它方式交通部门；企事业单位包括路政管理、政府部门、市公交总公司、各出租汽车公司以及其它从事城市客货运输的公司，铁路、航空、水运运营公司，学术机构、科研单位；道路使用者各层面；等等； 系统涉及的领域包括：交通管理、运营管理、安全管理、养护管理、路政管理各领域；上述部门与领域所需要的管理需求既有独特的又有共同之处， 系统的设计将是以组态的形式面向各层面。对于各级管理部门、各级使用者授予不同的使用权限，满足使用要求，尽可能发挥系统的效能。,区域管理为核心的联网监控系统采用三级管理模式:,三级管理:总中心管理级、区域中心管理级、监控站管理级。总中心将起到全面监视交通运行状态、跨区域调度交通流、处理跨区域交 通事件、监控各区域中心运行状态、对特大交通事故、安全事故处理进行最高级别的指挥、调度和管理，以及对汇集的全路网监控数据进行综合统计分析等职责。总中心实现信息中心功能，统一对外发布的平台。区域中心对监控监控站实行管理，区域信息汇聚， 区域集中监视和控制, 跨路段交通调度指挥、处理和救援，事后分析评估等。监控管理站：数据采集、上传，指令的执行、反馈，日常交通管理等。,高发司管理体制示意如下图所示:,与子公司业务关系示意图:,路网管理中心作为联网监控区域管理模式的行政单位，对全市高速公路运行指挥调度、联网收费、电子收费、集团公司路产设施维护、路产巡查救援等进行业务管理。,系统的设计将是以组态的形式面向上述各层面提供信息平台功能。,为各层面提供信息输入窗口, 整合各部门的公共信息资源，对多来源渠道的交通相关信息进行有效集成、数据融合和综合管理，实现部门间信息资源的共享，为各个系统的有效集成提供基础和支持，为各相关部门的科学决策提供依据，并以交通信息中心为依托，面向企事业单位和社会公众提供综合性的交通信息服务。,系统的设计将是以组态的形式面向上述各层面提供信息平台功能。,3.1 数据采集,区域中心从各路公司中心或现场监控站通信管理服务器集中统一收集如下图所示：,路中心或现场监控站数据采集流程,3.1 数据采集,少数路段设备数据和额外数据直接上送区域中心或总中心,考虑到某些离区域中心较近的设备或需要直接接入区域中心的设备，由区域中心直接采集管理。,总中心数据从各区域中心收集,3.1 数据采集,总中心、区域中心通过网络直接访问数字图像数据,3.2 数据传输,根据上述描述的区域中心数据采集方式，除数字图像数据直接通过网络传输到点以外，其它原始数据传输有两条路径：1、上行数据采集传输 上行数据，指数据从原始设备采集点至路公司监控中心或现场监控站、区域中心、总中心逐级传输的数据，它绘制了数据采集过程路径，如下图所示：,3.2 数据传输,2、下行管理数据传输 下行数据，指调度、指挥、管理命令从区域中心逐级下发的数据，它指示了调度和指挥命令的下发路径，如下图所示：,3.3 来自交通监控子系统和特殊路段子系统数据分析,经过分析和统计，把各路公司监控中心或现场监控站的各系统的基础数据分成如下几类，如图所示：,3.3 来自交通监控子系统和特殊路段子系统数据分析,表格列出数据详细，根据需求分析分档,3.3 来自交通监控子系统和特殊路段子系统数据分析,接上表,3.4 来自子系统数据分析,当收到收费站报警，或者监控程序读取周期车流量信息，按指定格式协议向区域监控系统上送。 需求数据：上行数据包括联网收费系统的报警、车流量、通行纪录、超载记录、冲关记录等。,3.4 来自子系统数据分析,系统设备状态纪录 系统设备故障及维修记录 节点流量数据等,3.4 来自子系统数据分析,视讯会议事件纪录 视讯会议纪要记录 会议系统设备状态纪录等,3.4 来自子系统数据分析,呼叫事件记录 呼叫系统设备状态纪录 统计数据:如总结事故多发路段，和事故发生时间，为领导 提供决策依据，并提出相应的解决措施。 部分语音数据,3.4 来自子系统数据分析,上行数据包括所有的机电设备状态、检测值数据、所有报警、操作记录、事件记录、设备通讯记录、UPS状态数据；监控画面。,3.4 来自子系统数据分析,3.4 来自子系统数据分析,3.5 信息中心数据分析,1 系统所有数据汇聚于总中心，形成路网信息中心,信息中心数据包括：来自于交通监控、隧道监控、联网收费、通信、桥梁监测、电力检测、视讯会议、呼叫系统等路网运行监控子系统的基础业务数据。基础业务数据之上的统计数据如日、月、年统计报表、交通运行情况评估数据、交通流量统计数据等，在附录一列出了系统所提供的统计类数据表详细清单。信息中心可以纳入其它子系统数据信息，子系统包括：工程建设管理信息系统； 土地管理信息系统； 人力管理信息系统； 资金管理信息系统； OA系统; GIS系统等。它社会资源数据包括来自于120、119、110等的报警数据，来自于96096的信息，道路使用者的意见，管理机构的文件等。可通过区域管理系统各节点手工录入或信息发布窗口反馈。5. 对信息中心二次开发形成的数据。,2 存储空间划分,总中心和区域中心的具体存储管理可将数据分为：实时数据，历史数据，系统内部数据等，它们各有不同的存储方式和存储周期。,7.2 数据存储管理,实时数据,历史数据,系统内部数据,包括实时设备状态数据、设备检测数据、实时报警数据和实时图像数据。实时数据库只保存最新数据，故实时数据的数据量不会随着时间的推移而增大。,历史数据则是一段时间内实时数据的总和，它会随着时间的推移而不断增多。历史数据可用作数据统计、报表制作、历史周期数据分析等。,包括系统设备配置数据、对外发布数据和其它内部信息数据等。内部数据与设备的配置数量有关，其数据也不会随着时间的推移而增大。,3.6 数据存储管理,1 系统存储需求,满足数据海量增长，信息化程度不断提高的数据集中存储要求；实现数据备份和本地数据的一般性恢复，以及部分远程数据的备份和灾难恢复；系统运行环境监控管理。,3.6 数据存储管理,2 存储策略,本系统采用SAN存储系统,表一：存储策略,3.6 数据存储管理,2 存储策略,表二：区域中心数据量估算,3.6 数据存储管理,2 存储策略,表三：总中心中心数据量估算,以目前的存储技术，存储系统所能存储的数据远远超过现有的数据量存储需要。以上存储量统计也以足够的预留作为估算基础。 根据目前已运行一年以上路段中心数据存储量每年大约为6G(以万开路和渝合路作为参考)，考虑其中有三分之一上送区域中心，大约34G, 对每个路段产生的统计数据大约为5G。合并计算区域中心为每个路段平均考虑10G/年的存储量。 区域中心数据估算有三分之一上送总中心。总中心兼具信息中心的功能包括若干子系统的数据。,3 数据库的选型与配置,面对如此庞大的数据交换系统，必须采用功能强大且又符合企业特色和需要的商用关系数据库,3.6 数据存储管理,总中心各业务系统和管理信息系统为独立开发，分别是在不同的操作和开发平台下完成，需要按业务系统的需求进行配置。因此存储系统应支持UNIX操作系统和Windows操作系统，以适应业务系统和管理信息系统运行的要求。,由于联网监控、区域管理中心子系统较多。因此，有必要对区域中心的数据进行多个系统的共享，最终达到资源集中利用，资源共享的目的。信息的共享包括基础信息的共享和交换，实时信息的共享和交换，历史信息的共享和交换。 总中心汇聚整个路网信息形成信息中心， 总中心为各子服务系统预留充分的数据访问接口。,3.7 基础业务信息共享体系建立,主动向各服务子系统发布共享,1,区域系统被动接收服务子系统的共享查询,2,服务子系统被动接收区域系统的共享查询,3,数据共享访问模式采用以下几种方式：,3.7.1 数据发布,3.7.1 数据发布,要充分利用联网监控、区域管理中心的数据资源，除了建立数据共享体系外，对外数据发布也是一种重要的利用途径，数据发布的对象考虑有如下几种：,3.7.1 数据发布,3.8 数据查询与分析,从原始数据的采集到送到区域中心、总中心，都要经过对数据的分析、处理和汇总，具体数据查询和分析分为几类：,各路公司系统对自身系统数据的查询和分析,路公司为区域系统设立的通讯管理服务器对数据的分类和统计,总中心对数据的再汇总、分析、统计、存储,区域中心对数据的查询、分析、统计和汇总,3.9 数据备份及恢复,跨平台网络备份日常的数据备份管理重要文件的定期归档 分级存储管理存储介质管理本地快速恢复和异地灾难恢复SAN环境下存储资源的管理,1.需要解决的问题,存储管理：依靠存储备份以及离线存储的数据拷贝，有效保护数据，同时可保护总中心所有运行不同操作系统的计算机。数据备份：提供了系统备份、恢复和重新安装的工具。数据库管理：对数据库性能、效率进行主动式管理，保证数据的在线存储安全。,2、存储管理和数据备份软件,3.10 异地数据灾备系统,整个区域系统设立一异地数据灾备中心。备份所有总中心、区域中心数据。热备完成整个系统的灾难恢复。 异地数据灾备系统也采用SAN存储系统 本软件系统将配置专门的软件模块管理异地灾备系统, 对数据进行定时或实时备份，灾难时支持自动与手动恢复。,区域交通监控是为了全面获取路网交通运行情况、事故情况，在此基础上进行宏观管理及控制，协调各级监控系统的运行，根据相关道路的实时交通状态，进行局部交通控制和广域交通诱导，以最大限度地发挥高速公路高效、安全、快捷的运行策略。 在功能要求中，将围绕采集、处理、分析、展示、诱导、控制这六个环节展开。采集、处理、分析、展示可以归结为监视，诱导和控制可以归结为掌控。监视和控制相结合，从而实现市交通监控总中心的建设目的。,4.1 系统基本应用功能需求,4.1 系统基本应用功能需求,4.1 系统基本应用功能需求,4.1 系统基本应用功能需求,软件为各级管理人员提供数据录入界面,收集一些收报数据,4.1 系统基本应用功能需求,4.信息处理,由于各路段监控系统单独建设，不同路段的交通参数种类不尽相同、准确度也有所差异，而且交通动、静态信息及其关联情况非常复杂。充分综合有用信息，合理规范和融合处理多源数据，从静态、动态信息及其相互关系中挖掘更丰富的信息，是监控系统要实现的功能。,功能要求,从通信服务器接收实时报文功能从通信服务器接收历史报文功能实时报文解析处理入库功能历史报文解析处理入库功能历史数据恢复功能统计数据管理功能,接口约束,上传或交换数据必须采用统一的数据组织形式。数据通信接口建议采用符合开放性要求的XML等标准进行数据交换。,包括监控总中心与其他运行中心、监控总中心与联网监控、区域管理中心，以及联网监控、区域管理中心与路段监控系统的接口条件：,