xxx高速科研一 管理模式及监控管理需求研究Word文档格式.docx
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2、基于GIS构建系统界面需求10
3、GIS地理信息系统与示意图的路段监控图选择10
八、GIS地理信息系统图形化功能需求10
1、GIS在高速公路的应用分析10
2、GIS路段监控功能需求11
3、GIS系统实施要求13
九、实时路况检测系统和出行信息发布需求13
1、路段实时路况构成分析13
2、实时路况信息的来源14
3、出行信息监控与发布14
4、实现全路段实时路况信息全程监控的要求14
十、路段机电设备监控系统需求15
1、交通诱导信息发布控制15
2、交通流量实时监测15
3、气象信息实时监测15
4、系统控制手段15
5、系统批量诱导发布16
6、机电设备布置和数据采集要求16
九、视频监控系统需求16
1、实时视频和历史视频的监控16
2、视频事件检测系统集成监控17
3、电视墙控制功能17
十、桥梁健康监测系统17
十一、预案及策略模块需求18
1、预案的编制与植入18
2、系统策略控制模块19
十二、应急事件处置需求19
1、应急事件的系统处置目标19
2、应急事件系统处置流程19
十三、联动处理模块需求21
1、系统联动整体需求21
2、电力监控系统数据集成联动21
3、与视频事件检测系统的数据集成联动22
4、与火灾监控系统进行报警联动23
5、灾害预警联动流程23
十四、科研成果实施应用需求24
1、管理模式的研究24
2、交通流检测及分析24
3、车辆识别、跟踪和违章判断25
4、交通流管制25
5、预案的生成和执行26
6、系统架构和协议开放性26
十五、基于B/S的数据分析统计系统模块需求27
十六、交通移动监控系统27
十七、系统权限及安全模块28
十八、仿真教学模块28
十九、监督、考核模块28
1、监控人员监督28
2、维护人员监督29
3、监督考核对管理制度的要求29
附:
路段综合监控管理系统对平台、硬件及设施、子系统的要求30
1、系统运行环境要求30
2、实现GIS系统整合的要求30
1)总体要求30
2)GIS桌面软件要求30
3)空间数据库引擎要求32
3、系统工作站及服务器配置要求33
1)对服务器的配置数量要求33
2)对服务器硬件的配置需求:
34
3)工作站的配置数量34
4)工作站的配置要求34
4、科研对机电硬件设施的要求34
5、对其它子系统的数据联动通讯接口要求35
一、系统概述
1、xxx高速现状
xxx高速公路全长53.5公里,它是对xxx省“五纵六横七条线”高速公路网主骨架的重要补充。
与xxx高速公路、xxx高速公路、xxx高速公路等组成晋煤出海的又一重要通道。
2、xxx高速监控特点
xxx高速桥梁、涵洞、互通立交众多,其中桥梁与全路段占比达14.2%,xxx高速实行全程监控,需要提供有效路段沿线机电设施、重要结构物、交通实时路况的实时高效、稳定、可靠监控,加上需要多个科研结果的落地运用,因此对监控系统软件的建设提出了更高的要求。
二、监控管理需求分析
1、运营管理整体需求分析
在高速公路的运营管理中,需要解决高速公路监控运营过程的各种问题,保障高速公路运营动态信息的全方位掌握,解决高速公路在突发事件发生时及时发现、快速响应、有效联动与处置问题。
为了有效服务于高速公路运营“安全、稳定、舒适、高效”,需要建立一套专门针对高速公路路段各设施、各系统进行实时监控的平台系统。
能够做到提高管理效率、节约能源、确保行车安全,为积极预防、处理事故,提供可靠的保障。
同时,合理有效利用高速公路路段上机电设备、构造设施使营运管理更加有序可行,以人为本的人性化设计提倡智能化高效的营运管理。
2、日常运营情况下的管理需求
在高速公路日常正常运营情况下,需要系统能够通过高速公路沿线的外场设施(各种监控设备、检测仪等)及时、准确、完整地监控、监视高速公路路段的实时路况、交通流量、气象状况、火灾、电力等情况。
具体包括:
Ø
能够实时监控路段机电设备、设施的实时工作状态,能够进行实时数据采集和控制;
监视高速公路沿线路段的交通运行状况、交通车流、气象数据实时监控,能够及时发布交通诱导命令;
能够与视频监控系统、视频事件检测系统、电力监控系统进行集成和整合,进行应急事件的视频系统进行有效报警联动,消除各个系统之间的“信息孤岛”,做到对各个子系统的联动响应、数据共享,并能与监控中心电视墙设备进行联动控制,形成一套流程化的报警及事件联动机制,成功解决了高速公路各系统间信息的集成、共享、联动问题。
监视隧道内环境数据和通风状况,并提供各种隧道通风自动控制方案,即节约能耗,又营造一个良好的隧道行车环境;
3、应急事件发生时的管理需求
在高速公路重大应急事件发生(火灾、重大交通事件、重大灾害等)情况下,能够在通过系统建立的预案体系、各种专家级应急事件联动控制预案和处置流程,对高速公路路段的各种机电设备进行联动控制,对交通进行分流,提供交通诱导、发布、救援方案,为高速公司可靠、安全运行提供强有力的保障。
在系统处置应急事件的过程中,需要做到对应急事件的快速发现,应急事件发现后的及时响应、快速及时上报。
系统需要实现应急事件的流程化导航,保障报警信息与监控系统及时有效联动,并能提供详细的应急事件处置流程,对事件的救援信息、交通诱导信息进行及时发布和共享。
三、系统的发展趋势分析
随着信息系统的快速发展,高速公路监控系统经历着一个从简单到复杂,从单一到综合的过程,高速公监控软件系统的发展趋势有如下几点:
从功能单一的、独立的监控控制软件发展成为功能强大、智能化的软件系统
从各个子系统相互独立、数据无交互发展成为集成化的、数据联动共享的系统
从传统不重视监控数据分析发展成为具有强大监控数据分析、统计、报表功能的系统
强调“智能化、高集成、综合管理、互联共享、移动监控”的概念
系统从最初设计到开发均需要考虑到区域监控和长远规划,系统适应多级管理模式,预留接入区域中心的数据接口。
四、系统设计目标
系统需要按软件管理规范流程执行,提供各阶段和过程的完善文档记录及详细注释。
系统设备及接口编码符符合相应国标、部标,满足xxx高速公路施工设计要求。
系统需要成熟度高,需要成功运用过全国数十条高速公路路段及隧道监控经验,系统需要贴近高速公路运营管理流程,达到智能化、流程化的管理。
系统能够实现管理体制与信息化平台的对接,提升交通地位,为高速公路良好运行提供保障,以提高公路交通运行效率和管理水平为目标。
最终达到:
能够对路段的机电设备设施、运行路况、交通流量、气象信息、视频图像、供配电信息、桥梁健康安全信息、救源资源及配置信息进行综合监控与监测。
通过系统有效管理、多级联动响应,减少监控人员,降低管理成本。
通过系统对高速公路各种监控信息的动态掌握,及时向社会公众发布交通出行信息,做到信息共享、服务公众。
通过系统智能化的管理、流程化应急联动控制预案与处置流程,提高管理水平,降低运营风险。
系统需要贴近高速公路运营管理流程,智能化、流程化的管理,需要实现管理体制与信息化平台的对接,提升交通地位,为高速公路良好运行提供保障。
五、系统的设计原则
系统在设计时需要考虑如下原则:
1、实用性、先进性与成熟可靠性并用的原则
系统设计需要充分考虑高速公路交通监控的系统特点,技术上遵循先进性、实用性与成熟可靠性并重的原则。
2、通用性、可扩展性的原则
系统需要采用组态化搭建,采用统一的、友好的监控界面,适应监控操作风格,无经验的普通操作员亦能轻松实现监控操作,且本地监控与中心监控采用同一版本,提供可修改的专家级控制预案和多功能选项,通用性强,功能强大。
系统的扩展性需要如下功能:
系统设计应提供功能强大的各种设备通讯方式、通讯协议的组态配置,内置大量通讯协议库和多种通讯方式选择,模块化的配置能够保障可靠通讯和稳定性,能够大大的缩短工程调试时间
设计应提供监控系统画面的组态,简单配置就可进行设备的增加、修改,具有高扩展性,满足日益扩展的建设需求,最大限度地扩展本系统,减少现场调试时间、降低维护成本。
设计提供预案的图形化编辑和修改,自动控制策略的任意选择,提高系统灵活性和扩展性。
设计用户功能强大灵活,考虑到xxx省高速公路区域管理新模式,针对片区公司的运营管理模式,充分考虑监控系统的适应性,为以后区域监控系统的接入预留扩展接口。
3、标准化、规范构建原则
按项目施工方案和实施方案,系统建设按统一标准与规范,加强标准化和规范化建设,总体规划、分阶段实施,确保系统内各系统上下网络顺畅,衔接互联成为一个整体,系统留有与国家、省及相关业务部门信息系统相衔接的接口。
4、技术先进性与适用性原则
系统建设时按实际需要确定功能结构与规模,既采用成熟的先进技术,又避免脱离实际。
当前网络技术发展迅速,新的设备不断涌现并趋于成熟,在满足实用性的基础上,系统起点设置高,尽量选用先进的网络技术及通信设施,将计算机网络应用的技术水平定位在一个较高的层次上,以适应各部门的业务需要。
充分发挥现有业务系统的优势,利用现有业务信息资源,尽可能降低现有系统整合的工作量。
5、可靠性、安全性原则
系统设计充分考虑到可靠性,能长期无故障工作。
系统充分考虑安全策略和安全机制,确保系统的安全性
六、系统架构设计需求
由于系统功能强大,设计偏重智能化、综合化、集成化,因此采用普通组态软件构建达不到系统设计要求。
因此,系统并非基于工控通用领域组态平台开发,而是基于C/C++、VC++、.Net设计开发,具有独立完全自主知识产权。
系统采用C/S和B/S相结合的架构模式进行构建:
1、C/S模式
系统通讯、内核模块采用,发挥了C/S模式的高可靠性、高实时性
2、B/S模式
监控数据分析管理系统模块采用B/S模式,发挥了B/S模式的平台无关、易于展示、远程访问方便、更新方便的优点。
管理者可在办公网通过系统随时掌握路网运行现状;
管理者可通过系统每天的报表了解系统实况;
移动监控让管理可随时随地掌控全路段信息;
六、系统模块构成
系统主要包括两大部分模块:
系统模块和功能模块。
1、系统模块
GIS地理信息系统模块、路段机电设备监控系统模块、视频监控系统模块、桥梁监控系统模块、基于B/S的监控数据分析系统模块、移动监控系统模块
2、功能模块
交通实时路况和出行信息监控模块、预案及策略模块、应急事件处置模块、联动处理模块(包括:
事件检测系统联动模块、电力监控系统联动模块)、科研成果应用模块、系统权限及安全模块、仿真教学模块、维护监督模块
七、系统界面设计需求
1、界面设计模式
系统界面设计有两种模式,一是基于GIS地理信息系统电子地图平台搭建。
二是基于电子地图示意图下路段监控图。
系统能够对两种路段图构建进行动态选择,界面设备具有有如下需求:
系统界面基于图形化设计理念,系统图形化用户界面,强调“四个图形化”,提供图形化、组态化的用户界面。
提供友好、易操作强大用户界面,系统显示、操作图形化,监控界面可图形化编辑定制,即需要做到:
图形化效果预览
图形化显示
图形化的控制
图形化的所得
2、基于GIS构建系统界面需求
GIS地理信息系统是表现我们管理、关注对象的空间位置及与周边环境关系的一种技术。
交通监控基于GIS系统构建,提供真实准确基础元素信息、地理位置信息、动态展示信息。
当系统基于GIS电子地图构建时监控需求如下:
基于精确位置的高速公路周边基础信息
基于精确位置的专题信息资源
基于GIS系统构建将给应急事件处置、调度指挥带来极大优势
3、GIS地理信息系统与示意图的路段监控图选择
由于GIS系统平台及高比例地图购买投入较高,对系统开发要求高,而且GIS系统得到好的应用需要大量数据支撑,这些精确位置的数据的采集、建库需要大量工作,这制约了GIS地理信息系统的应用。
考虑到成本及数据支撑原因,所以系统路段段监控界面设计时提供GIS电子地图平台与示意图平台的动态选择,示意图平台除不能提供精确资源位置外,其它图形化方面系统提供相同的界面操作功能。
八、GIS地理信息系统图形化功能需求
1、GIS在高速公路的应用分析
GIS即地理信息系统,就是表现我们管理、关注的对象的空间位置及与周边环境关系的一种技术。
在高速公路高度指挥中引入GIS地理信息系统的电子地图,能够提供对高速公路周边信息,如:
二级公司、城镇、山川、河流、湖泊、风景区等等基础信息;
提供高速公路重点监控对象,如:
隧道、立交、桥梁、收费站、服务区、桥梁、养护工区、重要道口等基础属性及动态路况信息;
提供高速公路路段重点监控设备,如:
重要道口可变情报板、车检器、限速标志、摄像机等设备的静态属性及动态运行状态;
在发生应急事件时还可以查看高速公路周边救援资源,如:
执法队、119、救援部门、运营部门、医院等详细位置及配置信息,救援执法车的详细运行位置的GPS跟踪,进行资源检索与标识。
无论是路段监控中心还是监控部中心,电子地图系统均在调度指挥中发挥着巨大的作用,越来越被广泛采用。
2、GIS路段监控功能需求
灵活、可扩展的空间数据库
提供标准数据接口,系统有相应的GIS空间数据库建库规范与标准。
提供灵活的、可扩展的空间数据库建立标准,满足系统功能要求。
多图层、图形化电子地图展示
电子地图支持多图层,可根据图形元素类别划分各大图层以及各个子图层,可极其方便显示或隐藏某图层。
电子地图支持GIS基本图形功能,如:
放大、缩小、漫游、定位元素、标识、测距等。
支持元素的检索、查找、指定范围检索、路径选择、最短路径等图形化操作
大量高速公路专题图层提供
系统支持大量专业题资源图层,如:
救源资料图层、气象图层等。
高速公路周边线状基础要素位置及信息展示
系统以电子地图方式显示高速公路路网的详细组成情况、道路规划情况、二级公路线成情况、铁路、重要城镇街区等需要关心的周边线状基础要素。
高速公路周边基础点状信息展示
系统以电子地图方式显示高速公路周边城镇、山川、河流、风景区、旅游景点、加油站、重点构造物等基础点状信息。
高速公路周边重点区域对象位置、配置信息、动态路况图形化展示
系统以电子地图方式显示高速公路周边路段段面、隧道、立交、桥梁、收费站、服务区、重点边坡、养护工区等重点监控对象的位置、静态属性(包括:
桩号、名称、长度、配置明细等)、动态属性(包括:
拥堵状态、关闭情况、封闭情况、运行情况等)。
高速公路周边重点监控设备位置、配置信息、动态运行图形化展示
系统以电子地图方式显示高速公路路段上重点监控设备,如:
可变情报板、限速标志、气象仪、车检器、摄像机等详细静态配置属性(如:
位置桩号、厂家、型号、性能参数等)、动态运行信息(如:
显示内容、检测数据值、摄像机图像等)
实时显示高速公路路段各重点构造物的实时路况
能够在电子地图上动态显示重点监控对象的交通拥堵状况、道路封闭管制状况、交通事件事故状况、灾害事件状态、道路养护维修状况。
高速公路周边救援资源位置、配置信息图形化展示
系统以电子地图方式显示高速公路路段上救援资源,包括:
活动护栏、执法部门、运营部门、路政机构、养护机构、医院、119消防等部门的详细位置、详细配置信息(如:
执法车数量、人员数量、119消防力量情况、医疗资源详细配置情况等等)。
高速公路救援车、执法车的GPS实时跟踪、定位及详细信息显示
系统能够接入GPS数据,显示救援车、执法车车辆GPS导航、最短路线的选择、基本行车路线、车流控制、紧急救援线路选择等,能够显示GPS点的详细信息,如:
驾驶者信息、车辆所有者情况等。
与监控系统的数据联动及图形化响应
系统能够与监控系统进行数据联动,从监控系统获取交通监控数据、设备运行实时数据、路况数据、视频数据等,从而图形化展示在电子地图平台中。
应急事件发生情况下的调度、指挥、展示平台
通过本系统,能够提供应急事件发生情况下的各种援援资源的查看、检索、图形化查看,能够通过与交通监控系统的配合,图形化展示给调度、指挥者各种想要的各种数据,为应急事件的调度、指挥提供综合展示平台。
上述功能需求中只有部分是当以GIS平以构建后才能实现的功能,普通示意图下也能够实现上述大部分图形展示功能。
3、GIS系统实施要求
为实现GIS图形化展示功能,需要做到如下工作量及要求:
1)购买GIS平台,根据本系统GIS的要求选择不同功能模块进行选择,目前市场的GIS平台系统有ArcGis、MapInfo、超图、MapGis等厂商。
2)建立空间数据库,在xxx高速综合监控管理系统中融入GIS图形界面,图形界面以GIS平台为基础进行开发。
3)提供大量的上述功能的GIS基础数据、设备基础信息数据、设备配置数据等用于在GIS界面上展示。
4)利用GIS采集设备现场对xxx高速所有外场机电设备、立交、桥梁、隧道、匝道、涵洞等重要沿线构造物进行采集,并入库空间数据库。
5)进行以GIS为基础的交互开发。
6)在GIS平台上展示各种静态设备及构造物、救援资源详细地理位置、设备详细信息、实时路况信息、交通实时流、应急事件区域图形化显示
九、实时路况检测系统和出行信息发布需求
1、路段实时路况构成分析
对高速公路宏观管理者来说除了关心路段各个机电设备设施的运行情况外,更需要关心是整个路段段面、互通立交、桥梁、收费站、隧道、服务区等重点结构物的交通实时路况,这些实时路况包括:
道路拥堵状况,包括:
畅通、拥挤、拥堵
道路封闭及管制情况,包括:
正常通行、单车道封闭、全车道封闭、限量放行等等
交通事故事件情况,包括:
交通事故、突发交通流、交通管制等
灾害事件情况,包括:
气象灾害、冰雪灾害、地质灾害、火灾、暴雨灾害等
道路施工养护维修情况,包括:
养护类型、预计工期、通行措施等
路段各区段电力供电状态,包括:
主电源供电、UPS/EPS供电、完全停电、电力停电状况信息、UPS及备电供电信息等。
2、实时路况信息的来源
上述交通路况信息,可以通过利用机电设备智能分析与多渠道上报,利用自动+人工相结合的方式获取信息。
如上述6类路况信息的上报中道路拥堵路况的上报可以通过路段的车辆检测器+交通工程算法自动获得畅通、拥挤、拥堵状态。
通过对大量调查数据的分析结果表明,流量的相对增量与占有率的相对增量确实存在着很大的线性相关性,通过分析两者之间的关系,并进行曲线拟合得到最佳拟合方程获得某段高速公路畅通、拥挤、拥堵状态。
如果路段有数字视频事件检测系统,也能够通过与该系统的数据集成自动获得某些交通事件和灾害事件。
通过与电力监控系统的数据集成联动,获取收费站、服务区、隧道的供电状态。
可用利用利用系统进行图形化的6类信息动态反应和快速人工上报,并填写详细信息及原因。
上述6大道路基本运行状况中,根据类型不同可以详细显示每种情况的等级、类型、预计结束时间等详细信息,遵照各个路况的详细属性
3、出行信息监控与发布
同时,运营管理者还需要掌握路段的交通出行信息,包括:
公路基础信息、交通流量信息、交通路况信息、气象信息等,系统能够通过可变情报板、诱导屏、路段广播等手段进行交通实时路况信息和出行信息的信息共享与发布,提供公众行信息出行服务,在应急事件发生时能够提供则事故、分流信息。
从而保证高速公路良好的运营服务水平。
4、实现全路段实时路况信息全程监控的要求
要获得xxx高速全路段的各类实时路况事件信息,需要依靠路段机电设备、科研算法研究成果、各系统之间的数据交互联动共享,通过自动、人工多渠道采集,有以个工作量及要求:
1)实时路况的判断需要依靠全路段机电设备的数据采集,并通过交通工程科研算法对数据进行大量研究得出。
2)需要大量的科研算法结果作为支撑,如交通流检测及细化模型、交通流流量饱和等,像无盲区的路段交通状况分析这类科研内容,就必须依靠大量的车辆检测器的布置,具体参见《Y-2012067高速公路信息化应用平台课题研究》,需要把科研成果落地应用。
十、路段机电设备监控系统需求
对路段机电设备设施进行实时监控是系统的重要功能,系统需要能不间断对机电设备进行可靠控制和无缝监控,有极高可靠性和稳定性。
1、交通诱导信息发布控制
对路段沿线交通诱导设备、广播发布设备进行数据获取和远程控制:
1)对沿线路段、隧道、收费站可变情报板进行诱导发布
2)对沿线路段、隧道、收费站可变限速标志进行控制发布
3)对沿线路段、隧道、收费站广播系统进行广播发布
4)对沿线路段、隧道、收费站诱导屏进行控制发布
2、交通流量实时监测
对路段沿线车辆检测仪,包括:
线圈车检和微波车检测进行数据获得和流量分析:
1)对各个车检仪数据进行远程获取,包括:
实时数据和周期统计数据
2)对各个车检仪的数据进行分析、统计,通过交通算法计算出各路段段面、立交的拥堵状态。
通过数据分析、统计各收费站、立交的交通汇总流量。
3、气象信息实时监测
能够对路段的气象仪设备的数据进行读取和分析:
1)对各个位置气象仪的数据进行分析,检验分析后进行进行气象数据分析
2)能够通过可变情报板对气象局或气象仪检测的准确校验过的气象信息进行发布。
4、系统控制手段
系统提供多种丰富控制手段:
单控、预案(群控)、隧道群联动控制预案。
可在图形化监控界面进行单个设备控制,也可通过预先编制的控制预案进行群控。
提供简单易用的图形化照明、交通、通风日常整体控制向导。
提供正常情况下、交通管制、交通阻塞、道路养护与维修、污染物浓度超标、交通事件、火灾发生情况下的相应多种联动处理预案,这些预案根据相应的控制原则由专家评审和编辑后提供,具权威性、实用性。
系统提供的联动控制预案既可是单隧道,也可在路段、隧道群、毗邻隧道之间进行联动控制。
有足够权限的操作员能够对控制预案进行图形化编辑与修改,可编辑自定义预案,即预案组态功能。
5、系统批量诱导发布
系统考虑到路段上可变情报板多、类型不统一的特点,为减轻操作人员的负担,系统提供对左右线不同类型的情报板批量列表发布功能,操作人员能够轻构实现对同一车行方向同类型可变情报板的统一发布。
同时提供发布列表复制功能大大简化了监控人员的操作步骤,提高了监控效率。
6、机电设备布置和数据采集要求
为达到无盲区全路段全程监控为目标,路段机电设备如情报板、广播、车检器、气象仪的布置按照设计要求,在收费站、立交、桥梁、隧道、服务区、长下坡、弯道、边坡、重要道口、重要路段节点布置机电设备。
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