基于MVC智能高清卡口信息系統設計與實現

摘 要： 針對MVC智能高清卡口信息系統運用中的存在問題，通過對相關的數據庫分析、對C/S、B/S、高清設備、圖像處理、網絡傳輸等理論知識進行論述。按照高清卡口需求來實現相應的功能，從業務實際需求出發，借鑒周邊的先進業務模型，參考已有卡口產品的先進設計，最終確定本地系統模型設計，并確保與交通工作的優化結合。確定總體方案后，進行詳細的系統設計和軟件設計，經過測試表明：相關設計效果良好。

關鍵詞： MVC； 高清卡口； 架構； 信息系統

中圖分類號： TN315?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）08?0071?03

0 引 言

在許多整合框架策略能夠實現MVC體系結構中比較常用的整合框架策略是Struts+Hibernate架構[1]。Struts是MVC設計模式的一個應用實例，它是實現表示層的工具，應用Struts可以極大減輕設計和開發大型企業級軟件的負擔，使輔助設計人員有效地規劃作業流程，并使設計人員和編程人員在較短的時間里能開發出系統原型。Hibernate是一種新的對象/關系數據庫映射工具，它不僅提供了Java類和數據表之間的映射，還提供了數據查詢和恢復機制，在系統中更好地實現了數據持久化[2]。

1 智能高清卡口業務流程設計

為提高對刑事、治安案件的快速響應和處理，以及進一步防治、防控的能力，設置卡口系統對于穩定社會治安、創建和諧城市具有重大的現實意義[3]。利用高科技裝備建設高清治安卡口系統，可以及時準確地記錄機動車輛信息，隨時掌握各出入口的機動和非機動車流量及狀態，進行車輛動態布控，通過對于一個維度值進行規約操作，實現數據按照這個維度進行一次匯總聚集。下卷和上卷正好是相對應的，是沿著維度信息向更加細粒度的方向進行擴展[4]。切片和切塊這2個操作只是針對所選用的維度粒度上有區別，前者是考慮從數據立方體中獲取一個維度值，后者是會獲取兩個或者兩個以上的維度信息，從而實現數據立方體的切割，實現數據共享，為授權用戶提供遠程服務和Web查詢，使指揮中心可隨時調用各卡口信息[5]。

2 軟件模塊設計

該軟件系統大致分為“車輛識別”、“數據傳輸”、“數據存儲”、“布控、黑名單比對報警”、“違法超速比對報警”、 “系統檢測及故障處理”、“數據備份與清除”、“時鐘同步”、“Web管理平臺”、“車輛跟蹤分析”等幾個功能模塊[6]。

系統采用C/S和B/S相結合的方式。系統的數據傳輸、比對報警、故障檢測等采用C/S模式；查詢、統計等操作用B/S模式實現。

系統前端采用高分辨率攝像機對過往車輛進行抓拍，獲取前排司乘人像的同時，通過嵌入式系統軟件對車輛圖像的車牌號進行實時自動識別，把識別結果及車輛圖像傳輸至后臺系統進行比對、報警處理。借助前面的研究工作，基于 Web日志挖掘的分布式計算平臺，對于海量數據的處理是有很高的效率的和相對較低的成本以及，同時結合需要分析的 Web日志的特點，完全可以利用這個平臺進行海量數據的處理工作，同時利用 Hive工具。

3 數據傳輸率設計

車輛數據的傳輸采用業界通用的TCP/IP協議進行傳輸；首先由前端設備傳送到營房分中心，進行數據解析之后實時轉發到市局中心，Google的文件存儲系統能夠實現對于海量數據的存儲，這其中包括很多 Web日志數據，Web資源數據，它們的文件大小動則幾個 GB，很多數據一天的累積量就達到 TB級別，如果需要對如此的數據進行有效的管理，就需要對文件設計時，考慮文件塊的大小，這樣不用動用很多的文件塊，就能實現對于海量數據的處理了。

3.1 數據存儲

由于成本和數量不斷增長，導致必須考慮采用更加廉價，并且更加適應這種海量數據計算的新的系統，首先考慮目前采用類似 orcale這類集中式的 SISD（Single Instruction stream，Single Data stream）這種一條指令，一條數據流的模式，或者 Oracle rac這種多處理機，共享存儲器的模式，會逐漸因為計算量的不斷增長，如像淘寶、百度這類互聯網公司每天都需要海量的日志，而且幾乎都是以每幾十個 TB的速度增長，由于傳統的關系型數據庫系統需要的結構化的數據源，而日志數據一般又不能很好地滿足這種二維表結構的，因此需要一種不使用關系型數據庫來控制數據的持久性。其中數據層只負責信息的采集和歸類，業務層主要負責相關功能業務的處理和數據的流向等，表示層主要負責數據信息的顯示。

3.2 系統檢測和故障處理功能設計

（1）故障自動檢測

數據庫本身蘊含著大量的信息，需要通過一定的方法來對著這些信息進行發掘，在對海量 Web日志進行分析時，可能會考慮到需要分析某些廣告位帶來的流量比較高，某些廣告位帶來的流量不高，同時分析與這些廣告位信息有關聯的各種信息，比如訪問的人群，訪問的時間段，投放廣告網站的排名等，這些可以通過在 Web日志中進行打點將相關的廣告信息帶到日志中，實現對于廣告位的分類，以后當需要新增廣告位時，可以通過分類模型，將這些廣告位的資源進行分類。

系統能夠記錄下系統各個設備的運行情況，將所有故障相關數據記錄保存在數據庫中，并按時間周期生成系統故障日志。

（2） 斷電自動重啟

軟硬件均具備斷電自動重啟功能，當系統重新上電之后能夠在不需要人工干預的情況下自動恢復正常。

3.3 數據備份與清除

（1）數據備份

系統對數據和圖片進行定期備份；數據庫中的數據可以通過數據庫進行定期備份，也可以進行手動導出備份，確保能夠在系統崩潰的情況下進行恢復；圖片通過磁盤陣列進行熱備份。

（2）數據清除

系統軟件提供對導出的數據進行手動清除；可以設定磁盤剩余最小空間對過時數據進行自動清除；系統前端采用高分辨率攝像機對過往車輛進行抓拍，獲取前排司乘人像的同時，通過嵌入式系統軟件對車輛圖像的車牌號進行實時自動識別，討論了分布式計算相關的計算以及關于 Web日志挖掘開源框架的核心計算部分，討論這些的目的是為實施數據處理做準備，以前所處理的數據量仍然維持在一個比較低的水平，但是隨著信息技術的日益發展，特別是互聯網的越來越普及，海量數據信息已經在人們身邊充斥著，面對如此巨大的信息資源，需要從這些資源海洋中發掘出真正的知識“金塊”，但是傳統的 Web數據挖掘基本都是基于單機的或者數據比較小的，對于大數據量一般都是借助于一些大型的集中式的系統進行分析，例如 Oracle rac等，這種一般隨著數據量的不斷提升，成本因素會飛速的上漲，因此需要借助前面提到的分布式計算平臺來完成海量數據的挖掘工作。數據倉庫是在 Web數據挖掘出現后比較長一段時間內，才被業界逐漸認可的一種技術方案，數據倉庫包括的方面有數據清理、數據集成和數據變換，它可以提供 OLAP（聯機分析處理），同時對于多維度數據進行交互分析，這些都可以為如關聯、分類、預測、聚類等 Web數據挖掘算法提供強大的多個層面的知識挖掘。

4 網絡卡口模型優化

給定一個卡口模型控制傳感器[G=（V，E）]，集合[V]是節點集對應場景中靜止的節點，集合[E]是邊集。對[vivj∈V（vi，vj）∈E]當且僅當位于相互的傳輸范圍之內。[Ni]是的鄰居節點集合。

為此，可以得到節點的周期耗能

[ξ=j∈NIxijtij+j∈NIxijrij]

式中：[xij]為[vi]向[vj]發送的信息數量；[rij]，[tij]是收發信息的能量損失系數。則得到節點的軟件：

[ti=biξi]

式中[bi]為[vi]的剩余能量。

于是，可以推斷出卡口模型控制傳感器的軟件為[Tnet][=max（vi，vj）∈Eti]。

基于保證卡口模型控制接受信息的有效性，則必須場景中的所有短基線聲響傳感器節點將其采集的信息通過一定的路由發送給卡口模型控制。因此，對每一個節點[vi]傳輸的負載應該是該節點出示的負載與從其他節點接受的負載之和，即：

[Si=j∈Ni（xij-xji）， S0=-i∈NiSi]

應用線性規劃最大最小網絡軟件可得：

目標函數：

[max Tk=mini∈N ti]

約束條件：

[j∈Ni（xij-xji）=Si；?i∈N，xij≥0；?i∈N，?j∈Ni]

式中[k]對應場景中各個階段的拓撲結構。

當網絡中的節點因耗能而無法繼續傳播信息時，卡口模型控制個更新網絡中的拓撲后重新為節點分配路由信息。當卡口模型控制的一跳節點完全失效后網絡的軟件結束，則可以看出：

[Tnet=kTk]

根據最大最小的定義可將上述問題轉化為：

目標函數：

[maxTk]

約束條件：

[j∈Ni（xij-xji）=Ri；?i∈N，xij≥0；?i∈N，?j∈Ni；Tkξi≤Ei，?i∈N。]

將短基線聲響傳感器的軟件定義為網絡中能夠向卡口模型控制在一跳范圍內直接傳輸信息節點的軟件。此模型將會產生卡口模型控制的“能量空洞”，即由于卡口模型控制周圍的節點要擔當更多的信息轉發任務，所以盡管其他節點剩余能量較多，這些節點的能量將提早耗盡而使網絡軟件結束。

5 結 語

由于卡口模型控制周圍節點承擔更多的數據包轉發任務，這些節點很容易耗盡自身的能量而過早失效。此時，盡管網絡中還有大量未被充分利用的能量資源，但由于Sink附近出現的“能量空洞”問題，導致網絡軟件的提早結束。

參考文獻

[1] 朱慶偉，吳宇紅.一種對象/關系映射框架的分析和應用[J].電子科技，2004（1）：12?13.

[2] 鄧勇，丁峰，沈鈞毅.基于UML的Web應用系統建模方法的研究[J].計算機工程與應用，2000（6）：17?18.

[3] 董洪杉，竇延平.利用Hibernate的J2EE數據持久層的解決方案[J].計算機工程，2004（z1）：20?21.

[4] 施興健，徐良賢.Hibernate在Struts中的研究和應用[J].計算機工程，2004（z1）：25?26.

[5] 黃煙波，張紅宇，李建華.基于Struts和Hibernate的J2EE架構[J].計算機時代，2004（10）：28?29.

[6] 沈豪杰.智能高清卡口在公安層面的應用設計與實現[J].現代電子技術，2011，34（24）：103?105.