GIS技術高速公路計算機監控系統實踐應用的分析

韓健

摘 要：高速公路計算機監控系統的功能，在于實時采集公路車輛運行信息，并評估公路有無安全性問題。本文以GIS技術為主線，首先對該技術進行了簡要的介紹，并闡述了以GIS技術為基礎的高速公路計算機監控系統的開發方法。重點以“交通事故管理”以及“機電系統維護”為例，具體探討了GIS技術的應用方案。通過對應用效果的觀察，證實了GIS技術的應用價值。

關鍵詞：GIS技術；高速公路；計算機監控系統

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0241-02

前 言

隨著高速公路里程數的增加，公路安全管理的困難度逐漸提升。為確保能夠及時發現交通事故以及機電系統故障，交通領域逐漸將計算機監控系統應用到了公路的管理過程中。但受技術水平的限制，監控系統的定位水平仍較低。將GIS技術，納入到高速公路計算機監控系統的設計中，有助于解決上述問題，使公路的管理水平得以提升。

1 GIS技術的構成及應用

1.1 系統的構成

地理信息系統（Geographic Information System，GIS）是以計算機技術為基礎所建立的，集數據采集、存儲、處理及分析功能為一體的信息化系統（圖1）[1]。硬件、軟件、數據及人員，是構成GIS系統的四大主要部分。其中，硬件主要為計算機。軟件則以數據處理工具、數據庫、視覺化工具等為主。目前，GIS技術，在調查、科研以及信息管理等領域，應用均較為廣泛。

1.2 技術的應用

采用GIS技術對高速公路計算機監控系統進行開發，可有效提高系統對車輛運行圖像的采集效率。且能夠在發現異常后，及時定位異常現象所處的位置。進而使相關人員，可在第一時間趕赴現場，對異常現象進行處理，使公路運行的安全性得以提升。與傳統的計算機監控系統相比，應用優勢顯著。在高速公路里程數逐漸加大的今天，采用GIS技術實現對高速公路的管理，已顯得尤為必要。

2 基于GIS技術的高速公路計算機監控系統的開發實踐

2.1 軟件開發

2.1.1 數據傳輸

為確保系統數據傳輸的功能能夠實現，可將一對一的傳輸方式，應用到串口通訊中，將接口型號設置為RS232，提高數據傳輸質量。RS232接口，數據傳輸速率一般為9600bps，能夠有效滿足高速公路通信的需求。監控系統中，管理站與監控中心間，應采用低速傳輸通道，實現數據傳輸。實踐經驗顯示，將100M通道應用到數據傳輸軟件設計中即可。

2.1.2 網絡數據庫

Oracle9i數據庫管理系統，是以SQL語言為基礎的數據管理系統，可處理來自于Internet的數據，且存儲量較大。將該系統，應用到高速公路計算機監控系統中，可使公路的地圖，以電子圖像的形式體現，進而提高數據存儲及處理速度，節約存儲空間。Oracle9i數據庫管理系統，可經Delphi中的ADO組件，與監控系統客戶端相連接，確保GIS圖像能夠明確體現[2]。

2.1.3 Delphi編程

Delphi為可視化編程軟件，具有編譯器速度快、數據處理效率高的優勢。軟件要求利用Object Pascal語言，對環境進行集成化處理。用戶可借助該編程軟件，實現對各類程序的開發。將Delphi編程方法，應用到以GIS技術為基礎的高速公路計算機監控系統的開發中，能夠有效提高系統開發效率及水平，使系統在事故管理以及機電維護等方面的應用價值得以體現。

2.2 功能設計

2.2.1 地圖管理及圖像編輯

①地圖管理：高速公路計算機監控系統中的GIS電子地圖，可被保存在數據庫中。當程序運行時，管理人員可隨時自數據庫中，提取地圖信息。地圖中，車流量、溫度、風力等數據，均會經主題渲染，體現在圖像中，以便管理人員讀取。②圖像編輯（圖2）：以GIS技術為基礎所設計的高速公路計算機監控系統，圖像具有可創建、可修改、可刪除的功能，應用便利性較強[3]。

2.2.2 信息采集及信息處理

信息采集及信息處理方法如下：①信息采集：系統的信息采集通信周期，具有可調節性。管理人員可在30s～15min之間，對采集頻率進行調整。第一次信息采集完成后，系統方可開始第二次通信，繼續采集信息。發生信息采集故障時，系統可作出警報提示，以供管理人員處理。②信息處理：在系統中，管理人員可對節點的車流量以及能見度等數據進行處理，并在開放車道數及限速值等方面提出建議。

2.2.3 信息發布與數據通信

①信息發布：為確保能夠及時發現事故及故障，監控中心可經計算機監控系統，發布有關“限速值”以及“攝像機俯仰焦距”等數據的調整指令，提高高速公路的安全管理水平。②數據通信：監控中心與高速公路管理部門之間，需統一的接口實現通信。但監控中心，無法與高速公路收費站之間直接通信。對此，可將數據通信與傳輸模塊，應用到監控系統設計中，提高設計水平。

3 基于GIS技術的高速公路計算機監控系統的應用

3.1 高速公路交通事故管理

3.1.1 信息收集

為提高高速公路車輛行駛的安全性，可將以GIS技術為基礎的監控系統，應用到交通事故管理中。在收集信息的基礎上，及時發現事故。本系統中，所有交通事故，均會以要素的形式呈現。系統可從時間、空間、原因等方面，對要素進行處理。當事故發生后，地理實體對象即可產生，并以二維地理實體的形式，將數據傳輸至監控中心。

3.1.2 一體化管理

基于GIS技術的高速公路計算機監控系統交通事故一體化管理內容，包括空間信息管理、時間信息管理、直接屬性與間接屬性管理四方面內容（圖3）。其中，直接屬性管理，即對事故類型、傷亡人數、財產損失的管理。間接屬性管理，則是對事故發生原因的管理。采用上述方式管理，可使監控中心充分掌握事故的發展脈絡，提高事故處理效率。

3.1.3 事故分析

當高速公路事故發生后，監控中心可借助GIS技術，定位事故發生區域，并將其體現在電子地圖中。本系統中，根據事故類型以及嚴重程度的不同，事故發生區域的顏色同樣不同。監控中心在觀察地圖時，可通過對顏色的識別，迅速鑒別事故類型，進而與醫護人員及交通警察聯系，共同趕赴當地處理問題。在提高事故處理速度的同時，保證高速公路暢通。

3.2 高速公路機電系統維護

3.2.1 維護決策

基于GIS技術的高速公路計算機監控系統中，機電設備較多。機電設備維護系統決策層的功能，便在于實現對設備維護情況的綜合評定。管理人員可借助決策層的功能，對設備的維護歷史、維護費用等相關報表信息進行查詢。在此基礎上，利用MapInfo以及AutoCAD，使數據互換的功能得以實現。使管理人員與維護人員能夠相互聯合，共同實現對系統的維護。

3.2.2 維護管理

系統維護管理層，主要由基礎信息管理、綜合管理、計劃管理及報表管理等部分構成。以基礎信息管理為例：管理人員可通過基礎信息管理層，查詢與設備有關的配件、參數、資料以及來源等信息。當某設備損壞，并給予更換后。管理人員需立即將基礎信息系統的中的該設備信息刪除。同時，加入新設備的相關信息，以使系統中的信息，能夠明確反映當前高速公路的設備狀態。

3.2.3 維護執行

系統中的維護執行層，以設備維護層、業務處理層為主。以設備維護層為例：管理人員可利用該層面，調取高速公路設備當前的使用信息。如發現某設備的使用時間，已經達到了需要維護的標準。則應立即與維護人員聯系，趕赴現場對設備性能進行評估。發現異常后，應立即給予維修或更換。確保高速公路中的設備，能夠被安全使用。

3.3 GIS技術應用效果觀察

通過對GIS技術應用效果的觀察發現：①交通事故：GIS技術應用后的1年內，高速公路共發生交通事故2例。監控中心經監控系統發現事故后，均在15min內，趕赴到了事故現場，及時處理了事故，疏通了公路，提高了公路的暢通性。②設備維護：GIS技術使用1年內，共維護設備10次，更換設備3次。在此期間，未見設備故障發生。表明，GIS技術的應用，取得了良好的效果。

4 結 論

綜上所述，高速公路應將GIS技術，應用到計算機監控系統的開發過程中。利用GIS技術，對數據進行收集、處理及分析。確保能夠第一時間發現高速公路的交通事故以及設備故障，進而第一時間給予處理。使高速公路車輛行駛的安全性，以及設備運行的穩定性得以提升。同時，使高速公路管理人員的管理難度得以降低，提高我國高速公路的管理水平。

參考文獻

[1]郭建明.計算機視覺技術在高速公路監控系統中的應用分析[J].信息系統工程，2017，12（11）：40～41.

[2]廖華金.湖南高速公路監控系統存在的問題及改進策略分析[J].科教導刊（中旬刊），2016，03（06）：135～137.

[3]趙力萱，羅東華，李熙瑩.基于高速公路監控視頻的交通狀態判別系統設計研究[J].道路交通管理，2015，09（07）：28～30.

收稿日期：2018-4-2

作者簡介：韓 健（1982-），男，中級工程師，本科，主要從事高速公路機電工程工作。