CN111833609B

CN111833609B - 智能监测和自动报警的高速路实时监控系统

Info

Publication number: CN111833609B
Application number: CN202010725209.XA
Authority: CN
Inventors: 王程; 刘文平
Original assignee: Individual
Current assignee: Hunan Haidewei Technology Co ltd
Priority date: 2020-07-24
Filing date: 2020-07-24
Publication date: 2021-12-03
Anticipated expiration: 2040-07-24
Also published as: CN111833609A

Abstract

本发明根据中国高速路的实际状况和当前的迫切需求，并深入调研各类高速路管理流程和管理系统需求后，结合计算机技术，通讯技术，视频技术等设计并实现了一套高速路实时监控系统，通过该系统的实施可以在线的监测高速路的实际运行状况，并可以根据异常状况及时的通知管理者，既减轻了管理者的工作强度也提高了系统的反应速度。系统中的视频分析技术可以完成异常状况的智能监测和自动报警，极大的提高了监控的准确性和便利性，最大程度的保障高速路段的安全和秩序。

Description

智能监测和自动报警的高速路实时监控系统

技术领域

本发明涉及一种高速路实时监控系统，特别涉及一种智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，属于智能高速路监控技术领域。

背景技术

随着中国工业和经济的发展，汽车的保有量急剧增加，高速路的建设高规模展开，高速路的总通车里程也相应的快速增加，传统通过人工进行分散管理的方式已无法继续，为了实时掌握高速路上的各类状况，现有技术出现了一些基于计算机技术和网络技术的高速路实时监控系统，通过这些系统的研发和实施，可以极大的方便高速路的管理，对高速路上出现的各种异常状况进行及时有效的处理，对高速路上出现的各种潜在风险进行预先通告。随着计算机技术的发展和中国物联网的推进，各类交通系统平台逐渐部署到各种高速路上，为高速路的交通监控提供解决方案。

高速路交通监控系统是随着计算机技术、通信技术及图形图像技术的发展而出现的，是自动信息管理系统在交通综合管理方面的实际应用。随着物联网概念以及车联网概念的逐步提出，智能交通系统的研究和和发展逐步成为了新的研究和应用热点，许多国家对智能交通系统都提出了自己的发展规划，但总体上，高速路交通监控系统发展的比较晚，在本世纪初中国开始建设ETC系统，但整个智能交通系统发展的比较慢，随着高速路的快速建设，迫切的需求通过计算机和信息管理系统来管理整个高速路的状态。

本发明根据中国高速路的实际状况，在调研和大量高速路信息化管理系统和高速路管理机构后，总结出现有技术的高速路信息化管理系统存在一些不足，或者说是对现有技术的高速路管理系统还有一些改进需求，表现在以下方面：

一是用户管理与权限配置上，需要能够管理用户信息，权限包括添加信息、修改信息、删除信息以及查询信息等。用户管理与权限配置涉及到的用户有管理员和普通用户，普通用户需可查询到用户和权限信息，管理员需可维护这些信息。操作管理分为添加操作、删除操作、编辑操作、查看操作，然后权限管理就是角色权限的配置及用户角色的关联，即配置角色可执行的操作以及配置用户所属的角色。

二是设备参数配置和管理上，需要能够对高速公路沿线的摄像头，电子路标，测速仪，匝道等进行管理，需可设置这些设备的参数，设置IP地址。设备参数配置和管理主要负责高速公路延线的所有使用设备的情况，系统可以对设备进行增加，修改，删除，查询等操作。系统的外部参与者有普通用户，系统管理员。系统管理员对使用的设备信息需可进行维护，普通用户只能查询。

三是地理信息系统的展示平台上，需求包括：地图缩放，地图缩放主要有2种方式：以地图上选中点为中心实施缩放，放大地图上选中的矩形区域；鹰眼导航，系统可用鹰眼功能对全图进行缩放浏览跟踪，在地图上快速移动；漫游，利用鼠标拖动地图，实现漫游查看；图层控制，图层是地图中一类信息的载体，地图中的任意图层可以设置为打开或关闭，实现在地图上仅显示所需要的一类或多类信息；数据展示，通过地理信息平台展示高速公路上的各种数据。用户可在地图上查看到车辆的信息，系统的各种设备信息，系统的监控点位置等，用户可以上各种地理信息符号，系统会展示这些符号的信息。

四是控制功能上，系统需支持两种控制模式，分别是人工控制和自动控制，系统需可根据需要配置高速公路指示牌上面的内容和可变限速标志。系统的后台提供控制这些指示牌的界面，用户修改这些指示牌的内容，亮度值，图片和播放频率等。需可手工对地图版车流量灯带控制：变红、停止流动、调节流动速度等。报警功能需求上，减轻高速公路管理人员的工作压力，实现报警功能，报警功能可设定模式进行对比报警，包含持续跟踪拍摄，持续追踪等，系统还需可自动配置报警模式下自动拨叫电话，自动播放语音内容，自动保存视频。

五是性能需求上，一是用户数：根据目前用户数的情况，以及考虑可能的扩展情况，要求系统可使用的用户数可达1000人，同时在线操作的用户可达200人；二是系统的静态用户需要在2000以上，动态用户需要在1000以上，用户查询时间最大不超过5秒，平均时间在1至3秒以内，在高负载情况下，车辆状态的搜索不超过1秒，网页的搜索与打开合计时间不超过3秒，要求平均在1秒内。

六是安全需求上，为保证系统的正常运行，需对整个网络运行环境的安全加强管理，要求做如下防护：内网和外网间的边界防护、对核心内部服务器的边界防护、防止不安全的在线非法外联、防止离线非法外联或不安全的接入行为。故障处理需求上，系统需要保证7*24小时不间断的工作，系统需要做大量的离线和在线备份，一旦发生异常，需通过备份快速恢复系统，并正常的服务。

发明内容

为达到以上技术效果，本发明所采用的技术方案如下：

智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，首先基于套接字技术采集各个监控点的图形数据信息，然后基于安全外壳协议框架实现系统后台业务层，最后利用视频显示分析技术实现图形的展示、操作和分析，包括高速路实时监控系统的设计和高速路实时监控系统的实现；

高速路实时监控系统的设计包括高速路监控系统硬件、高速路监控系统软件、监控系统数据库、套接字通讯，高速路监控系统硬件分为现场采集子系统、图像组播子系统、通信传输子系统、显示子系统、存储记录子系统、自动报警子系统，高速路监控系统软件集成9个管理模块，分别是组织结构管理模块、权限分配管理模块、设备参数配置模块、违法行为检测模块、违法汽车实时稽查模块、路况实时监控模块、交通信息发布模块、信息统计分析模块、智能报警管理模块，9个管理模块作为独立的管理系统，或关联在一起联合使用，监控系统数据库包括数据实体和主要数据表；

高速路实时监控系统的实现首先搭建基于MVC框架的高速路实时监控系统，然后分别实现各个功能模块的设计，包括实现数据采集端、搭建安全外壳协议框架、实现系统功能模块，搭建安全外壳协议框架是Struts+Spring+Hibernate的集成框架，安全外壳协议框架基于MVC搭建，包括实现Model层、实现数据访问对象DAO层、实现Action类，实现系统功能模块包括实现组织结构管理模块、实现权限分配管理模块、实现设备参数配置模块、实现违法行为检测模块、实现违法汽车实时稽查模块、实现路况实时监控模块、实现交通信息发布模块、实现智能报警管理模块；

首先对系统的各模块进行了详细UML设计，然后搭建安全外壳协议的后台框架，接着分别对系统的Model层，DAO层，Action层以及界面层做详细的实现；

安全外壳协议框架是Struts+Spring+Hibernate的集成框架，安全外壳协议框架基于MVC搭建：

一是模型层，主要为系统的数据模型，基于Hibernate框架实现，Hibernate框架负责产生数据库对应的模型，并产生对应的DAO层来操作数据表格；在Hibernate中通过工具建立数据实体类与数据库的表之间的对应关系，通过类中的属性来表示数据库中的字段；在Hibernate中还提供操作对应表格的增删改查的操作方法，用对应的DAO提供给业务层调用；

二是界面层，主要为系统的用户界面，基于JSP实现，利用Plugin或Ajax；

三是控制层，主要为系统的业务逻辑，由Struts和Spring来实现，Struts负责表示层的显示，Spring利用它的IOC和AOP来处理控制业务；Struts处理来自JSP业务的请求，并交给相应的Action类处理，在Action类中负责处理相应的逻辑；Spring的作用贯穿整个业务逻辑处理过程，将Struts及Hibernate无缝对接，数据服务层存放数据；

在编写系统代码时，在myeclipse开发工具中集成安全外壳协议框架，分步骤进行集成，首先集成struts2，再集成spring，最后集成hibernate，整个过程涉及配置文件的修改；

搭建安全外壳协议框架时，类图包括ActionForm接口类及其子类，Action接口类及其子类，BaseHibernateDAO接口类及其子类以及java.io.Serializable类接口类及其子类，这些类之间的关系是UserForm类调用SectionAction类完成界面操作，SectionAction类调用SectionBeanDAO类完成数据的操作，SectionBeanDAO类调用SectionBean类完成数据实体的改写，SectionBeanDAO类调用HibernateHelper类完成数据库的操作；在UML中父类是接口用圆孔表示。

智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，进一步的，现场采集子系统通过摄像机或监控探头采集高速路上的实时画面，若是本地摄像机就直接通过电缆连接到编码器上，通过编码器将编码后的数据传给后台处理中心，若是远端摄像机拍摄的图像需要连接到光端机上，并通过光纤发送给编码器，将编码后的数据传给后台处理中心；图像组播子系统采用IP组播技术，实现灵活的配置和各种图像数据的组合，方便与编解码器对接；通信传输子系统采用VLAN技术保证各个功能部分都彼此协作又彼此隔离；显示子系统由视频墙和网页组成；存储系统主要包括大型的磁盘阵列，完成系统中各种业务数据以及图像数据的记录和存储；自动报警子系统根据视频控制管理器上的视频分析模块产生的报警信息，进行对应的语音、视频和邮件报警。

智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，进一步的，利用安全外壳协议框架，高效搭建Web应用程序，在编写系统代码时，在myeclipse开发工具中集成安全外壳协议框架，分步骤进行集成，首先集成struts2，再集成spring，最后集成hibernate，整个过程涉及配置文件的修改：

一是struts2框架集成，首先配置web.xml，增加<filter>和<filter-mapping>，其中<filter>中的<filter-class>应配成FilterDispatcher，dispatcher截获所有的action请求然后分发，然后在src文件夹下新建struts.xml文件，这是action的配置文件，struts.xml文件的头信息在核心包中的struts-default.xml中复制，struts.xml文件包含<struts>和<package>标签，在系统中的struts.xml文件中增加“studentPrivilege”<package>标签，然后在struts.xml文件的<action>增加系统中可使用的action；

二是集成spring框架，首先将spring框架对应的包增加到项目中，在此时的src文件夹下会产生一个applicationContext.xml配置文件，这个文件是系统spring框架的配置文件，然后配置web.xml集成struts2和spring，在web.xml中把struts2交给spring管理，增加以下两块代码：

配置<context-param>，包含<param-name>和<param-value>子标签，注意name的值是固定的，value可用web-inf/classes/applicationContext.xml；

配置<listener>，这个类的作用是监听struts2，发现action则交给spring管理，这个类在spring-web.jar中找到，struts2和spring的整合完成；

完成高速路实时监控系统spring框架的集成，配置的<listener>为org.springframework.web.context.ContextLoaderListener类；

三是集成Hibernate框架，首先将Hibernate对应的包加入系统中，增加过程选择把Hibernate交给spring管理并且不产生Hibernate Session Factory；增加完成后，在applicationContext.xml中增加相应的配置数据源DateSource和工厂sessionFactory；然后将数据库中的表反向导入到项目中后，产生相应的DAO类和模型Bean类，在DAO类中开始实现相应操作数据库的代码，然后在applicationContext.xml中注册DAO类和action类；注册DAO类：<beanid＝"dao名称"class＝"dao所在路径">，其中name值固定，ref指向自动生成的sessionFactory名称；注册action类：<beanaction＝"action名称"class＝"action所在路径"><propertyname＝"类中dao属性名"ref＝"dao属性对应的dao名称"></bean>这里的name和ref的值相同，否则dao无法注入action中；这样就完成了系统Hibernate框架的集成；配置4个bean，分别是hibernateUtil负责DAO的操作，exce负责错误处理，txManager负责事务处理，及已经默认的sessionFactory。

智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，进一步的，实现Model层，系统通过hibernate产生UserBean-用户类、RoleBean-角色类、OperationBean-操作类、DeptBean-组织类、SectionBean-路段类、VehicleDetectorBean-汽车检测器类、MeteorologicalDetectorBean-气象检测器类、CameraDetectorBean-摄像器类、PhoneBean-紧急电话类、VariableSpeedSignBean-可变限速标志数据类、AlarmInfoBean-报警信息类；Model层实现对数据实体属性的Get/Set方法，通过这些接口都实现serialization接口，既实现对象的序列号；序列化是将对象转换为容易传输的格式的过程，在另一端，反序列化将从该流重新构造对象，对象序列化是java的一个特征，通过该特征将对象写作一组字节码，当在其它位置读到这些字节码时，依此创建一个新的对象，而且新对象的状态与原对象完全相同，为实现对象序列化，必须能访问类的私有变量，保证对象状态能正确保存和恢复；相应的，对象序列化API能在对象重构时，将这些值还原给私有数据成员，使用SectionBean的代码实现Model层，Model层实现的类是对系统中数据库表格的各个字段的Get/Set。

智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，进一步的，实现数据访问对象DAO层，通过hibernate产生系统的DAO类，它们分别是UserBeanDAO-用户操作类、RoleBeanDAO-角色操作类、OperationBeanDAO-操作操作类、SectionBeanDAO-路段操作类、VehicleDetectorBeanDAO-汽车检测器操作类、MeteorologicalDetectorBeanDAO-气象检测器操作类、CameraDetectorBeanDAO-摄像器操作类、PhoneBeanDAO-紧急电话操作类、VariableSpeedSignBeanDAO-可变限速标志数据操作类、AlarmInfoBeanDAO-报警信息操作类；DAO层实现对数据的增删改查，它们都继承与BaseHibernateI类，该类中定义对数据库的增加、修改、删除及查询，每个子类需实现这些方法来操作对应的数据库；系统DAO层主要是通过Hibernate工具生成操作数据库表格的代码。

智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，进一步的，实现Action类，从Struts2开始，实现ActionSupport类，该类帮助封装对HTTP参数的获取，页面的跳转及数据的转发，仅需要实现execute()方法就可完成业务逻辑，实现的业务Action类分别是UserAction-用户业务类、RoleAction-角色业务类、OperationAction-操作业务类、SectionAction-路段业务类、VehicleDetectorAction-汽车检测器业务类、PhoneAction-紧急电话业务类、MeteorologicalDetectorAction-气象检测器业务类，CameraDetectorAction-摄像器业务类、VariableSpeedSignAction-可变限速标志数据业务类，AlarmInfoAction-报警信息业务类。

智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，进一步的，实现组织结构管理模块对机构信息管理和人员信息管理，普通用户从浏览器输入地址后，进入高速路视频监控系统的主页面，即进入用户匹配的权限页面，可进行增加、查询、修改、删除员工信息操作；管理员进入登录后台，输入用户名和密码登陆成功后，进入相关管理页面，进行机构信息的查询、增加、删除、修改操作；同时，管理员也可对普通用户的信息进行相关操作；

实现权限分配管理模块是系统管理员保有对用户、角色授权和管理模块的权利，权限分配管理模块实现的基本功能主要是用户管理、角色管理、模块管理；

实现设备参数配置模块是进入系统设备页面中，对各种监控设备、摄像设备、网络通信设备进行维护，主要负责管理高速路延线的所有使用设备的状况，管理员对设备进行增加，修改，删除，查询操作，系统管理员对使用的设备信息进行维护，普通用户只能进行查询；

实现违法行为检测模块是管理员进入违法行使的子页面，利用违法行为检测模块，实现智能抓拍、汽车超速检测、违法变线检测、违法停车行为检测、逆行和违法压线行驶行为检测相关功能；

实现违法汽车实时稽查模块是管理员通过操作智能化监控系统，在重要路段处设置实时汽车信息抓拍，抓拍到的车牌号、车型、颜色等汽车信息与数据库进行实时比对，当比对成功则能进行远程智能化报警功能。

智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，进一步的，实现路况实时监控模块通过智能分析软件对现场视频监控信息进行实时分析，准确获取各类交通路况信息，路况实时监控包含的功能有汽车平均速度检测、车道占用率检测、车流量检测；

系统提供高峰路段重点监控，实现的功能包括：路段实时车流量显示，显示路段整体车流量，及时判断流量异常；路段实时过车信息显示，通过实时过车显示界面，实时查看是否有错峰限牌所禁止的汽车驶入路段；路段整体交通流视频监控，通过路段安装的高清球机查看整体交通流量状况，也可查看事故现场实时状况；

实现交通信息发布模块是后台通过高清球机对高速路流量、车速等信息的采集后，通过网页形式发布高速路的实时路况，交通信息发布模块主要有以下三点：一是路段拥堵状况实时发布，系统实时监控各路段的拥堵状况，当某个路段出现拥堵状况时，系统将路况实时发布到公网上，供大众出行路线选择和查询；二是事故发生路段信息发布，系统将事故路段信息及时发布到网上，提示大众选择出行路线，避免拥堵；三是违法行驶信息发布，系统检测到的违法行驶的汽车信息及违法信息通过公网及时呈现，车主能通过汽车信息登录及时查看汽车违法信息并进行及时处理；

实现智能报警管理模块采用汽车跟踪算法、背景建模、模式识别算法和人工智能算法多领域技术，实现对画面中特定区域进行识别和分辨，根据其运动规律特征判断是否有交通事件发生，当检测到交通事件发生时，将交通事件的类型、位置信息发送给高速球机，触发高速球机进行拍照取证，然后生成报警记录。

智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，进一步的，设计的数据实体有用户数据实体、角色数据实体、组织数据实体、路段数据实体、汽车检测器数据实体、气象检测器数据实体、紧急电话数据实体、可变限速标志数据实体、可变信息标志数据实体、光强检测器数据实体、风速风向检测器数据实体、火灾检测器数据实体、手动报警按钮数据实体、可变信息标志控制指令数据实体、可变信息标志控制指令数据实体、通知信息数据实体、信息请求数据实体、报警信息数据实体、报警数据实体、汽车检测器门限参数数据实体、气象检测器门限参数数据实体。

与现有技术相比，本发明的贡献和创新点在于：

一是本发明提供的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，根据中国高速路的实际状况和当前的迫切需求，并深入调研各种目前的管理流程和管理需求后，结合计算机技术，通讯技术，视频技术等设计并实现了一套高速路实时监控系统，通过该系统的实施可以在线的监测高速路的实际运行状况，并可以根据异常状况及时的通知管理者，既减轻了管理者的工作强度也提高了系统的反应速度。系统中的视频分析技术可以完成异常状况的智能监测和自动报警，极大的提高了监控的准确性和便利性，最大程度的保障高速路段的安全和秩序。

二是本发明提供的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，满足用户管理与权限配置需求，能够管理用户信息，权限包括添加信息、修改信息、删除信息以及查询信息等。普通用户需可查询到用户和权限信息，管理员需可维护这些信息。操作管理分为添加操作、删除操作、编辑操作、查看操作，然后权限管理就是角色权限的配置及用户角色的关联自动，系统的实用性和安全性大幅提高。

三是本发明提供的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，充分利用了地理信息系统的展示平台，实现地图缩放、鹰眼导航、漫游、图层控制、数据展示等大量扩展功能，能通过地理信息平台展示高速公路上的各种数据。用户可在地图上查看到车辆的信息，系统的各种设备信息，系统的监控点位置等，系统的地理信息推送和结合能力以及检索系统的效率得到大幅提高，系统灵活性强、检索效率高、结合GIS画面逼真实用，展现出了良好的性能。

四是本发明提供的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，控制功能上支持人工控制和自动控制，系统根据需要配置高速公路指示牌上面的内容和可变限速标志，系统的后台提供控制这些指示牌的界面，用户修改这些指示牌的内容，亮度值，图片和播放频率等。可手工对地图版车流量灯带控制：变红、停止流动、调节流动速度等。具有智能报警功能，减轻高速公路管理人员的工作压力，报警功能可设定模式进行对比报警，包含持续跟踪拍摄，持续追踪等。

五是性能需求优异，可满足大规模并发使用，用户查询时间最大不超过5秒，平均时间在1至3秒以内，在高负载情况下，车辆状态的搜索不超过1秒，网页的搜索与打开合计时间不超过3秒，平均在1秒内；同时安全性能好，内网和外网间具备边界防护，对核心内部服务器具备边界防护，能防止不安全的在线非法外联，能防止离线非法外联或不安全的接入行为；故障处理需求上，系统能保证7*24小时不间断的工作，系统具备大量的离线和在线备份，一旦发生异常，能通过备份快速恢复系统，并正常的服务。信息使用局限性小，具有普适性和可移植性，性能优异，推广应用潜力巨大。

附图说明

图1是本发明高速路实时监控系统的整体架构示意图。

图2是本发明的套接字通讯过程示意图。

图3是本发明基于TCP的套接字流程示意图。

图4是本发明实现组织结构管理模块示意图。

图5是本发明实现违法行为检测模块示意图。

图6是本发明实现路况实时监控模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明提供的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统的技术方案进行进一步的描述，使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能够予以实施。

本发明在充分调研高速路实时监控系统的需求后，基于软件工程的开发思想，开发并实现一套适用于高速路实际状况的监控系统。本发明的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，首先基于套接字技术采集各个监控点的图形数据信息，然后基于安全外壳协议框架实现系统后台业务层，最后利用视频显示分析技术实现图形的展示、操作和分析，包括高速路实时监控系统的设计和高速路实时监控系统的实现；

高速路实时监控系统的设计包括高速路监控系统硬件、高速路监控系统软件、监控系统数据库、套接字通讯，高速路监控系统硬件分为现场采集子系统、图像组播子系统、通信传输子系统、显示子系统、存储记录子系统、自动报警子系统，高速路监控系统软件集成9个管理模块，分别是组织结构管理模块、权限分配管理模块、设备参数配置模块、违法行为检测模块、违法汽车实时稽查模块、路况实时监控模块、交通信息发布模块、信息统计分析模块、智能报警管理模块，9个管理模块既可作为独立的管理系统使用，也可以关联在一起联合使用，监控系统数据库包括数据实体和主要数据表；

高速路实时监控系统的实现首先搭建基于MVC框架的高速路实时监控系统，然后分别实现各个功能模块的设计，包括实现数据采集端、搭建安全外壳协议框架、实现系统功能模块，搭建安全外壳协议框架是Struts+Spring+Hibernate的集成框架，安全外壳协议框架基于MVC搭建，包括实现Model层、实现数据访问对象DAO层、实现Action类，实现系统功能模块包括实现组织结构管理模块、实现权限分配管理模块、实现设备参数配置模块、实现违法行为检测模块、实现违法汽车实时稽查模块、实现路况实时监控模块、实现交通信息发布模块、实现智能报警管理模块。

通过智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，可在线监测高速路的实际运行状况，并可根据异常状况及时通知高速路管理者，既减轻了高速路管理者的工作强度，也提高了全系统的反应速度，系统中的视频分析技术完成异常状况的智能监测和自动报警，极大的提高高速路监控的准确性和便利性，最大程度的保障高速路的安全和秩序。

一、高速路实时监控系统的设计

高速路实时监控系统为高速路提供全面高效的路况信息监控和管理平台，为实现这个目标，在设计和实现时分为高速路监控系统硬件和高速路监控系统软件。

(一)高速路监控系统硬件

高速路监控系统硬件分为现场采集子系统、图像组播子系统、通信传输子系统、显示子系统、存储记录子系统、自动报警子系统。

1.现场采集子系统

现场采集子系统通过摄像机或监控探头采集高速路上的实时画面，若是本地摄像机就直接通过电缆连接到编码器上，通过编码器将编码后的数据传给后台处理中心，若是远端摄像机拍摄的图像需要连接到光端机上，并通过光纤发送给编码器，将编码后的数据传给后台处理中心。

2.图像组播子系统

为实现整个高速路监控网络的灵活性和稳定性，图像组播子系统采用IP组播技术，IP组播技术优越性明显，首先它可实现灵活的配置，可实现各种图像数据的组合，其次它可以很方便的与编解码器对接，无需增加额外的开发工作。

3.通信传输子系统

通信传输子系统是整个高速路实时监控系统的物理保证，系统中的各种编解码器、应用服务器、数据服务器、电视墙都通过IP地址连接到通信传输子系统中，为保证系统中数据的安全和秩序，通信传输子系统采用VLAN技术保证各个功能部分都彼此协作又彼此隔离。

4.显示子系统

显示子系统由视频墙和网页组成，视频墙帮助管理者更直观的看到道路上面的实时状况，并可通过放大和缩小功能，聚焦到某个特定的场景，网页主要实现系统配置和管理功能，实现整个系统的后台管理功能。

5.存储记录子系统

存储系统主要包括大型的磁盘阵列，主要完成系统中各种业务数据以及图像数据的记录和存储。

6.自动报警子系统

自动报警子系统根据视频控制管理器上的视频分析模块产生的报警信息，进行对应的语音、视频和邮件报警。

(二)高速路监控系统软件

高速路实时监控系统适用于各高速路、高速收费站、高速监控点，对违法汽车、违法驾驶员、实时路况进行监测管理，功能总体结构图如图1所示：

高速路监控系统软件集成9个管理模块，分别是组织结构管理模块、权限分配管理模块、设备参数配置模块、违法行为检测模块、违法汽车实时稽查模块、路况实时监控模块、交通信息发布模块、信息统计分析模块、智能报警管理模块，9个管理模块既可作为独立的管理系统使用，也可以关联在一起联合使用。

1.组织结构管理模块

系统管理员需对管理站内部的机构和人员进行管理，组织结构管理模块实现管理站日常管理的基本功能，主要包括机构管理子模块和人员信息管理子模块。

(1)机构管理子模块

一是增加机构，系统管理员可增加父机构，也可选择某个机构后在其下面增加子机构，首先输入机构信息，提交到系统，系统首先检测该机构是否已存在，若已存在，系统会向系统管理员发出警告信息，提示管理员重新输入信息，系统确认机构信息无误后，会将该机构信息保存在相应的机构下面；二是修改机构信息，系统管理员选择某机构，填写修改信息后提交到系统，系统保存该修改过的信息；三是删除机构信息，系统管理员选择某机构，点击删除按钮，系统检测该机构下是否存在子机构，若存在，向管理员发出警告信息，否则，经管理员确认后，从数据库中删除该机构信息；四是查询机构信息，系统对机构信息查询提供模糊查询功能，系统管理员输入查询条件后，系统根据查询条件找到和该查询字段相匹配的机构信息。

(2)人员信息管理子模块

一是增加员工信息，系统管理员进入系统，进入人员管理界面后，界面显示所有员工列表，点击增加员工信息按钮，进入到增加信息界面，输入员工信息，并选择相应的机构，提交信息后系统向数据库中写入该员工的信息；二是修改员工信息，系统管理员选择某员工，填写修改信息后提交到系统，系统会保存该修改过的员工信息；三是删除员工信息，系统管理员选择某个员工，点击删除按钮，经确认后系统从数据库中删除该员工信息；四是查询员工信息，系统对用户信息查询提供模糊查询的功能，系统管理员输入查询条件后，系统根据查询条件找到和该查询字段相匹配的用户信息。

2.权限分配管理模块

系统管理员保有对用户、角色授权和管理模块的权利，权限分配管理模块主要包括用户管理子模块、角色管理子模块和模块管理子模块。

(1)用户管理子模块

一是分配账号，系统管理员给员工分配账号，进入账号分配界面，输入用户名和密码，向系统提交信息，系统首先检测该账号是否存在，若存在，则向系统管理员发送警告信息，经系统检测无误后，系统将该账号信息写入数据库；二是删除账号，在用户信息界面，系统管理员选择某用户，点击删除按钮，若该用户还没有分配账号，系统弹出提示信息，反之，经系统管理员确认删除后，系统从数据库删除该用户；三是用户授权，授予该用户对系统的操纵权限，包括C-CREATE、R-READ、U-UPDATE、D-DELETE权利。

(2)角色管理子模块

一是增加角色，向系统中增加角色；二是删除角色，删除系统中存在的角色；三是角色授权，授予该角色对系统的操纵权限，包括C-CREATE、R-READ、U-UPDATE、D-DELETE权利。

(3)模块管理子模块

一是增加模块，系统管理员可增加模块，也可选择某个模块后在其下面增加子模块，首先输入模块信息，提交到系统，系统首先检测该模块是否已经存在，若已经存在，系统向系统管理员发出警告信息，提示管理员重新输入信息，系统确认模块信息无误后，会将该模块信息保存数据库中；二是删除模块，系统管理员选择某个模块，点击删除按钮，系统检测该模块下是否存在子模块，若存在，向管理员发出警告信息，否则，经管理员确认后，系统从数据库中删除该模块信息；三是修改模块信息，系统管理员选择某模块后，填写修改信息后提交到系统，系统保存该修改过的模块信息到数据库。

3.设备参数配置模块

设备参数配置模块对进入系统的各种监控设备、摄像设备、网络通信设备进行维护，管理高速路延线的所有使用设备的状况，是系统基础数据的来源，对设备进行增加、修改、删除、查询操作；系统的外部参与者有普通用户、系统管理员；系统管理员对使用的设备信息进行维护，普通用户只能进行查询；权限分配管理模块包括增加设备信息、修改设备信息、删除设备信息、查询设备信息。

(1)增加设备信息，系统管理员进入系统，进入设备管理界面后，界面显示所有设备列表，点击增加设备信息按钮，进入到增加设备信息界面，输入设备信息，提交信息后系统向数据库中写入设备的信息；

(2)修改设备信息，系统管理员选择某设备，填写修改信息后提交到系统，系统保存该修改过的设备信息；

(3)删除设备信息，系统管理员选择某设备，点击删除按钮，经确认后，系统从数据库中删除该设备的信息；

(4)查询设备信息，系统对设备信息查询提供模糊查询的功能，系统管理员输入查询条件后，系统根据查询条件找到和该查询字段相匹配的设备信息。

4.违法行为检测模块

违法行为检测模块包括智能抓拍、汽车超速检测、违法变线检测、违反信号灯检测、违法停车检测，逆行和违法压线行驶检测。

(1)智能抓拍：安装在重点卡口、路口处的抓拍相机设定实时抓拍，对经过的所有汽车进行逐个抓拍；在无需实时抓拍的路段可选择触发抓拍，当汽车出现违法行为时系统才触发前端进行抓拍记录；

(2)汽车超速检测，系统设定各路段的最高最低限速，在汽车运行过程中对汽车行驶速度进行检测分析，系统对超速行驶行为智能监测并触发抓拍及录像；

(3)违法变线检测，系统事先划定变线规则，当汽车跨越过实线变道行驶时，系统监测其行为并进行抓拍；

(4)违反信号灯检测，系统根据信号灯的变换时间对违反信号灯行驶行为进行抓拍记录；

(5)违法停车检测，系统事先划定禁停区域，当汽车在禁停区域停留时间超过限定时长时系统进行自动抓拍并报警；

(6)违法逆行，设定好行驶方向后，系统能对道路行驶汽车进行方向检测，当发现逆行汽车，系统自动报警并进行行为跟踪录像；

(7)违法压线行驶检测，汽车停车等待信号灯或者是行驶过程中都可能发生压线行为，系统对压线行驶汽车进行自动化检测，并进行汽车信息抓拍记录。

5.违法汽车实时稽查模块

高速路实时监控系统与公安及交警部门的车辆数据库进行联网比对，重要路段及重要路口处设置实时汽车信息抓拍，抓拍到的车牌号、车型、颜色信息与车辆数据库(违法、盗抢、欠费、逃逸)进行实时比对，当比对成功则能进行远程智能化报警，提示相关部门确认。

(1)增加稽查汽车，系统管理员进入系统，进入在线稽查界面后，界面显示所有设备列表，点击增加检测汽车按钮，输入车牌号，提交信息后系统会向追踪该汽车在高速路沿途所有的视频信息；

(2)删除稽查汽车，系统管理员选择某稽查汽车，点击删除按钮，经确认后，系统从数据库中删除该汽车的稽查信息；

(3)查询稽查汽车记录，系统对稽查息查询提供模糊查询功能，系统管理员输入查询条件后，系统根据查询条件找到和该查询字段相匹配的汽车信息。

6.路况实时监控模块

系统通过智能分析软件对现场视频监控信息进行实时分析，准确获取各类交通路况信息，路况信息为交通管理部门的规划决策和大众出行提供有效的数据信息，路况实时监控包括平均车速检测子模块、车道占用率检测子模块、车流量检测子模块。

(1)平均车速检测子模块，对监控路段汽车运行的速度实时检测，计算各段时间内的平均车速，为路段的区间限速提供数据依据，也反映路段的运行效率；

(2)车道占用率检测子模块，实时检测车道占用率，实时掌握路段的拥堵状况，并及时记录，实时交通拥堵状况信息发布为大众出行路线选择提供依据，各路段历史拥堵状况便于交通管理部门的规划决策；

(3)车流量检测子模块，通过架设在各路口处的现场监控设备及汽车统计平台软件，对经过汽车进行实时统计，交通管理部门通过各路口的车流量得知各路段的交通压力。

7.交通信息发布模块

交通信息发布模块包括：

(1)路段拥堵状况实时发布，系统实时监控各路段的拥堵状况，当某路段出现拥堵状况时，系统将信息实时发布到公网上供大众出行路线选择查询；

(2)交通事故信息发布：将事故路段信息及时发布到网上，提示大众选择出行路线，避免拥堵；

(3)违法行驶信息发布：系统检测到的违法行驶的汽车信息及违法信息通过公网及时呈现，车主及时查看汽车违法信息并处理。

8.信息统计分析模块

系统实时统计各路段拥堵状况、平均车速、各路段出入口车流量信息，及时存储并保证及时上传到交通管理部门监控中心，交通管理部门通过监控统计信息进行交通规划和管理。

9.智能报警管理模块

智能报警管理模块对进入系统的各种报警信息进行维护，系统对报警信息进行增加、修改、删除、查询操作；系统外部参与者有普通用户、系统管理员。系统管理员对报警信息进行维护，普通用户只能进行查询。

(三)监控系统数据库

1.数据实体

从监控系统数据库的需求出发，涉及到各种数据实体及它们之间的关系。

设计的数据实体有用户数据实体、角色数据实体、组织数据实体、路段数据实体、汽车检测器数据实体、气象检测器数据实体、紧急电话数据实体、可变限速标志数据实体、可变信息标志数据实体、光强检测器数据实体、风速风向检测器数据实体、火灾检测器数据实体、手动报警按钮数据实体、可变信息标志控制指令数据实体、可变信息标志控制指令数据实体、通知信息数据实体、信息请求数据实体、报警信息数据实体、报警数据实体、汽车检测器门限参数数据实体、气象检测器门限参数数据实体，具体的数据实体有：

(1)用户数据实体：id，用户名，用户密码，邮箱地址，昵称，画面；

(2)角色数据实体：角色ID，角色名称，角色描述；

(3)操作数据实体：操作ID，操作名称，操作编码，操作描述；

(4)组织数据实体：部门ID号，部门名称，上级部门ID号，部门信息描述；

(5)路段数据实体：路段编码，路段名称，路段起点经度，路段起点纬度，路段终点经度，路段终点纬度，路段里程，设备名称，设备位置经度，设备位置纬度，构造物名称，构造物位置，管养机构名称，管养机构位置，发送人姓名，时间；

(6)汽车检测器数据实体：采集号，汽车检测器编号，采集时间，采集周期，上行车道一流量，上行车道二流量，上行车道三流量，上行车道四流量，下行车道一流量，下行车道二流量，下行车道三流量，下行车道四流量，上行车道一速度，上行车道二速度，上行车道三速度，上行车道四速度，下行车道一速度，下行车道二速度，下行车道三速度，下行车道四速度，上行车道一占用率，上行车道二占用率，上行车道三占用率，上行车道四占用率，下行车道一占用率，下行车道二占用率，下行车道三占用率，下行车道四占用率，上行流量，下行流量，上行平均速度，下行平均速度，上行平均占用率，下行平均占用率，总车道数，工作状态，通讯状态；

(7)气象检测器数据实体：采集号，气象检测器编号，采集时间，采集周期，能见度最大值，能见度最小值，能见度平均值，风速最大值，风速最小值，风速平均值，风向，气温最大值，气温最小值，气温平均值，路面温度最大值，路面温度最小值，路面温度平均值，湿度最大值，湿度最小值，湿度平均值，降雨量，降雪量，路面状况，工作状态，通讯状态；

(8)紧急电话数据实体：紧急电话编号，时间，通话内容，工作状态，通讯状态；

(9)可变限速标志数据实体：可变限速标志编号，发布时间，限速值，停留时间，工作状态，通讯状态；

(10)可变信息标志数据实体：可变信息标志编号，发布时间，显示内容，停留时间，工作状态，通讯状态；

(11)光强检测器数据实体：光强检测器编号，采集时间，采集周期，照度，工作状态，通讯状态；

(12)风速风向检测器数据实体：风速风向检测器编号，采集时间，采集周期，风向，风速，工作状态，通讯状态；

(13)火灾检测器数据实体：火灾检测器编号，报警时间，工作状态，通讯状态；

(14)手动报警按钮数据实体：火灾检测器编号，报警时间，工作状态，通讯状态；

(15)可变信息标志控制指令数据实体：发布单位，接收单位，下发时间，指令内容，有效期截止时间，可变情报信息标志编号，指令级别，下发人姓名；

(16)遥控摄像机控制指令数据实体：发布单位，接收单位，下发时间，指令内容，有效期截止时间，可变情报信息标志编号，指令级别，下发人姓名；

(17)通知信息数据实体：发布单位，接收单位，下发时间，通知内容，发送人姓名；

(18)请求信息数据实体：发出请求单位(下级中心)，目标单位(上级中心)，发出时间，请求内容，请求级别，发送人姓名；

(19)报警信息数据实体：设备编号，报警时间，报警内容，下级中心(发送)，上级27中心(接收)，报警级别；

(20)报警数据实体：事故地点，事故时间，事故类型，事故内容，事故严重程度，下级中心(发送)，上级中心(接收)，发送人姓名；

(21)汽车检测器门限参数数据实体：上级中心(发送)，下级中心(接收)，时间，速度上限值，速度下限值，占用率上限值，占用率下限值，交通量上限值，交通量下限值，发送人姓名；

(22)气象检测器门限参数数据实体：上级中心(发送)，下级中心(接收)，时间，能见度下限值，风速上限值，降雨量上限值，降雪量上限值，发送人姓名。

2.主要数据表

利用用具导出相应的表格，有用户表、角色表、用户角色表、操作表、角色操作表、组织表、路段表、汽车检测器数据表、气象检测器数据表、紧急电话数据表、可变限速标志数据表、可变信息标志数据表、光强检测器数据表、风速风向检测器数据表、火灾检测器数据表、手动报警按钮数据表、可变信息标志控制指令数据表、遥控摄像机控制指令数据表、通知信息数据表、请求信息数据表、报警信息表、报警数据表、汽车检测器门限参数表、气象检测器门限参数表。

(四)套接字通讯设计

系统用于TCP通信的套接字有四个，由于在通信模块中每个线程只控制数据的发送或接收，为了控制的方便，所有的套接字都为单工，分别是：

一是客户端向服务器C发送数据的Send Socket。

二是服务器C向客户端发送数据的Rec Socket；

三是客户端向服务器D发送数据的Send Socket；

四是客户端向服务器D发送数据的Rec Socket；

四个套接字的发送端端口固定，接受端端口随机生成，每个套接字的功能和端口如下图所示如图2所示：首先建立客户端向服务器端发送数据Send Socket的连接，然后建立客户端接受服务器端数据的Receive Socket的连接，当二个连接都建立后，才说明客户端与服务器端连接建立成功。

二、高速路实时监控系统的实现

首先搭建基于MVC框架的高速路实时监控系统，然后分别实现各个功能模块的设计。

(一)实现数据采集端

为获取监控设备的采集状态及数据信息，在每个编码器上实现采集程序，采用TCP/IP网络，采集程序采用基于TCP的套接字获取数据，具体的流程如图3所示。

为统一数据发送方和接收方的格式，采用便于数据理解和交换的XML格式发送数据，发送通过send方法发送数据，接受方通过receive接口获取该数据并存储到数据库中。数据的XML具体格式如下：

<？xmlversion＝“1.0”encoding＝“GB2312”>

<！--以下是高速路摄像设备采集信息内容-->

<！--datatype表示采集的设备类型别，具体的数值含义参考设备编号规则表-->

<！--sec表示采集的时间的秒值-->

<！--nsec表示采集的时间的毫秒值-->

<！--device_name表示设备的名称，具体的数值含义参考设备名称编号规则表设备编号规则表-->

<device_name>1001上车道摄像头1</device_name>

<！-device_location表示设备的位置具体的数值含义参考设备位置编号规则表-->

<device_location>1P01</device_location>

<！--data表示采集的图形值-->

</RecordInformation>

(二)搭建安全外壳协议框架

安全外壳协议框架是Struts+Spring+Hibernate的集成框架，安全外壳协议框架基于MVC搭建。

一是模型层，主要承担系统的数据模型功能，由Hibernate框架来实现，Hibernate框架负责产生数据库对应的模型，并产生对应的DAO层来操作数据表格；在Hibernate中通过工具建立数据实体类与数据库的表之间的对应关系，通过类中的属性来表示数据库中的字段；在Hibernate中还提供操作对应表格的增删改查的操作方法，用对应的DAO提供给业务层调用。

二是界面层，主要承担系统的用户界面实现，由JSP实现，JSP是一种动态网页技术，相比于HTML静态脚本，JSP是更简单快速的开发脚本，而且能表现的内容更丰富；利用Plugin或Ajax技术，界面的表现效果更加丰富多彩。

三是控制层，主要承担系统的业务逻辑，由Struts和Spring来实现，Struts负责表示层的显示，Spring利用它的IOC和AOP来处理控制业务；Struts处理来自JSP业务的请求，并交给相应的Action类处理，在Action类中负责处理相应的逻辑；Spring的作用贯穿整个业务逻辑处理过程，将Struts及Hibernate无缝对接，数据服务层存放数据。

利用安全外壳协议框架，高效搭建Web应用程序，减少重复的代码工作量，提高代码的成熟度和质量；在编写系统代码时，在myeclipse开发工具中集成安全外壳协议框架，既方便开发，又提供稳定性。分步骤进行集成，首先集成struts2，再集成spring，最后集成hibernate，整个过程涉及配置文件的修改。

(1)struts2框架集成

首先配置web.xml，增加<filter>和<filter-mapping>，其中<filter>中的<filter-class>应配成FilterDispatcher，dispatcher截获所有的action请求然后分发，这个类可以在struts2的核心包struts2-core.jar中找到，然后在src文件夹下新建struts.xml文件，这是action的配置文件，struts.xml文件的头信息在核心包中的struts-default.xml中复制，struts.xml文件包含<struts>和<package>标签，在系统中的struts.xml文件中增加“studentPrivilege”<package>标签，然后在struts.xml文件的<action>增加系统中可使用的action。

(2)集成spring框架

首先将spring框架对应的包增加到项目中，在此时的src文件夹下会产生一个applicationContext.xml配置文件，这个文件是系统spring框架的配置文件，然后配置web.xml集成struts2和spring，在web.xml中把struts2交给spring管理，增加以下两块代码：

配置<listener>，这个类的作用是监听struts2，发现action则交给spring管理，这个类在spring-web.jar中找到，struts2和spring的整合完成。

这样就完成了高速路实时监控系统spring框架的集成，配置的<listener>为org.springframework.web.context.ContextLoaderListener类。

(3)集成Hibernate框架

首先将Hibernate对应的包加入系统中，增加过程选择把Hibernate交给spring管理并且不产生Hibernate Session Factory；增加完成后，在applicationContext.xml中增加相应的配置数据源DateSource和工厂sessionFactory。

然后将数据库中的表反向导入到项目中后，产生相应的DAO类和模型Bean类，在DAO类中开始实现相应操作数据库的代码，然后在applicationContext.xml中注册DAO类和action类；注册DAO类：<beanid＝"dao名称"class＝"dao所在路径">，其中name值固定，ref指向自动生成的sessionFactory名称；注册action类：<beanaction＝"action名称"class＝"action所在路径"><propertyname＝"类中dao属性名"ref＝"dao属性对应的dao名称"></bean>这里的name和ref的值相同，否则dao无法注入action中；这样就完成了系统Hibernate框架的集成。配置4个bean，分别是hibernateUtil负责DAO的操作，exce负责错误处理，txManager负责事务处理，及已经默认的sessionFactory。

类图主要包括ActionForm接口类及其子类，Action接口类及其子类，BaseHibernateDAO接口类及其子类以及java.io.Serializable类接口类及其子类。这些类之间的关系是UserForm类调用SectionAction类完成界面操作，SectionAction类调用SectionBeanDAO类完成数据的操作，SectionBeanDAO类调用SectionBean类完成数据实体的改写，SectionBeanDAO类调用HibernateHelper类完成数据库的操作；在UML中父类是接口用圆孔表示。

1.实现Model层

系统通过hibernate产生UserBean(用户)类、RoleBean(角色)类、OperationBean(操作)类、DeptBean(组织)类、SectionBean(路段)类、VehicleDetectorBean(汽车检测器)类、MeteorologicalDetectorBean(气象检测器)类、CameraDetectorBean(摄像器)类、PhoneBean(紧急电话)类、VariableSpeedSignBean(可变限速标志数据)类、AlarmInfoBean(报警信息)类；Model层实现对数据实体属性的Get/Set方法，通过这些接口都实现serialization接口，既实现对象的序列号。序列化是将对象转换为容易传输的格式的过程，在另一端，反序列化将从该流重新构造对象，对象序列化是java的一个特征，通过该特征将对象写作一组字节码，当在其它位置读到这些字节码时，依此创建一个新的对象，而且新对象的状态与原对象完全相同，为实现对象序列化，必须能访问类的私有变量，保证对象状态能正确保存和恢复；相应的，对象序列化API能在对象重构时，将这些值还原给私有数据成员。使用SectionBean的代码实现Model层，Model层实现的类是对系统中数据库表格的各个字段的Get/Set。

2.实现数据访问对象DAO层

通过hibernate产生系统的DAO类，它们分别是UserBeanDAO(用户)操作类、RoleBeanDAO(角色)操作类、OperationBeanDAO(操作)操作类、SectionBeanDAO(路段)操作类、VehicleDetectorBeanDAO(汽车检测器)操作类、MeteorologicalDetectorBeanDAO(气象检测器)操作类、CameraDetectorBeanDAO(摄像器)操作类、PhoneBeanDAO(紧急电话)操作类、VariableSpeedSignBeanDAO(可变限速标志数据)操作类、AlarmInfoBeanDAO(报警信息)操作类；DAO层实现对数据的增删改查，它们都继承与BaseHibernateI类，该类中定义对数据库的增加、修改、删除及查询，每个子类需实现这些方法来操作对应的数据库；系统DAO层主要是通过Hibernate工具生成操作数据库表格的代码。

3.实现Action类

为实现对HTTP流的获取、转发、跳转功能，需实现对业务的正确操作。标准的安全外壳协议框架需要实现Action类，从Struts2开始，实现ActionSupport类，该类帮助封装对HTTP参数的获取，页面的跳转及数据的转发。仅需要实现execute()方法就可完成业务逻辑，实现的业务Action类分别是UserAction(用户)业务类、RoleAction(角色)业务类、OperationAction(操作)业务类、SectionAction(路段)业务类、VehicleDetectorAction(汽车检测器)业务类、PhoneAction(紧急电话)业务类、MeteorologicalDetectorAction(气象检测器)业务类，CameraDetectorAction(摄像器)业务类、VariableSpeedSignAction(可变限速标志数据)业务类，AlarmInfoAction(报警信息)业务类。

(三)实现系统功能模块

1.实现组织结构管理模块

组织结构管理模块实现对机构信息管理和人员信息管理。流程图如图4：普通用户从浏览器输入地址后，进入高速路视频监控系统的主页面，即进入用户匹配的权限页面，可进行增加、查询、修改、删除员工信息操作；管理员进入登录后台，输入用户名和密码登陆成功后，进入相关管理页面，进行机构信息的查询、增加、删除、修改操作；同时，管理员也可对普通用户的信息进行相关操作。

2.实现权限分配管理模块

系统管理员保有对用户、角色授权和管理模块的权利，权限分配管理模块实现的基本功能主要是用户管理、角色管理、模块管理。

3.实现设备参数配置模块

进入系统设备页面中，对各种监控设备、摄像设备、网络通信设备进行维护，主要负责管理高速路延线的所有使用设备的状况，管理员对设备进行增加，修改，删除，查询操作。系统管理员对使用的设备信息进行维护，普通用户只能进行查询。

4.实现违法行为检测模块

管理员进入违法行使的子页面，利用违法行为检测模块，实现智能抓拍、汽车超速检测、违法变线检测、违法停车行为检测、逆行和违法压线行驶行为检测相关功能，违法行为检测功能的实现的流程图，如图5所示：

5.实现违法汽车实时稽查模块

管理员通过操作智能化监控系统，在重要路段处设置实时汽车信息抓拍，抓拍到的车牌号、车型、颜色等汽车信息与数据库进行实时比对，当比对成功则能进行远程智能化报警功能。

6.实现路况实时监控模块

路况实时监控模块的实现通过智能分析软件对现场视频监控信息进行实时分析，准确获取各类交通路况信息。路况实时监控包含的功能有汽车平均速度检测、车道占用率检测、车流量检测。

如图6所示，系统提供高峰路段重点监控，实现的功能包括：路段实时车流量显示，显示路段整体车流量，及时判断流量异常；路段实时过车信息显示，通过实时过车显示界面，实时查看是否有错峰限牌所禁止的汽车驶入路段；路段整体交通流视频监控，通过路段安装的高清球机查看整体交通流量状况，也可查看事故现场实时状况。

7.实现交通信息发布模块

后台通过高清球机对高速路流量、车速等信息的采集后，通过网页形式发布高速路的实时路况，交通信息发布模块主要有以下三点：

(1)路段拥堵状况实时发布

系统实时监控各路段的拥堵状况，当某个路段出现拥堵状况时，系统将路况实时发布到公网上，供大众出行路线选择和查询。

(2)事故发生路段信息发布

系统将事故路段信息及时发布到网上，提示大众选择出行路线，避免拥堵。

(3)违法行驶信息发布

系统检测到的违法行驶的汽车信息及违法信息通过公网及时呈现，车主能通过汽车信息登录及时查看汽车违法信息并进行及时处理。交通信息发布流程图：管理员登录系统后，进入交通信息发布子页面，就能够实时统计各路段拥堵状况、平均速度、各路段出入口车流量信息能及时存储，并能保证及时上传到交通管理部门监控中心。

8.实现智能报警管理模块

采用汽车跟踪算法、背景建模、模式识别算法和人工智能算法多领域技术，实现对画面中特定区域进行识别和分辨，根据其运动规律特征判断是否有交通事件发生。当检测到交通事件发生时，将交通事件的类型、位置信息发送给高速球机，触发高速球机进行拍照取证，然后生成报警记录。

系统实现主要是高速路实时监控系统的实现过程，首先对系统的各模块进行了详细的UML设计，然后搭建安全外壳协议的后台框架，接着分别对系统的Model层，DAO层，Action层以及界面层做详细的实现。根据高速路的实际状况，并深入调研高速路管理者对高速路的管理需求后，结合计算机技术、通讯技术、视频技术设计并实现一套高速路实时监控系统。

Claims

1.智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，其特征在于，首先基于套接字技术采集各个监控点的图形数据信息，然后基于安全外壳协议框架实现系统后台业务层，最后利用视频显示分析技术实现图形的展示、操作和分析，包括高速路实时监控系统的设计和高速路实时监控系统的实现；

2.根据权利要求1所述的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，其特征在于，现场采集子系统通过摄像机或监控探头采集高速路上的实时画面，若是本地摄像机就直接通过电缆连接到编码器上，通过编码器将编码后的数据传给后台处理中心，若是远端摄像机拍摄的图像需要连接到光端机上，并通过光纤发送给编码器，将编码后的数据传给后台处理中心；图像组播子系统采用IP组播技术，实现灵活的配置和各种图像数据的组合，方便与编解码器对接；通信传输子系统采用VLAN技术保证各个功能部分都彼此协作又彼此隔离；显示子系统由视频墙和网页组成；存储系统主要包括大型的磁盘阵列，完成系统中各种业务数据以及图像数据的记录和存储；自动报警子系统根据视频控制管理器上的视频分析模块产生的报警信息，进行对应的语音、视频和邮件报警。

3.根据权利要求1所述的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，其特征在于，利用安全外壳协议框架，高效搭建Web应用程序，在编写系统代码时，在myeclipse开发工具中集成安全外壳协议框架，分步骤进行集成，首先集成struts2，再集成spring，最后集成hibernate，整个过程涉及配置文件的修改：

一是struts2框架集成，首先配置web.xml，增加<filter>和<filter-mapping>，其中<filter>中的<filter-class>应配成FilterDispatcher，dispatcher截获所有的action请求然后分发，然后在src文件夹下新建struts.xml文件，这是action的配置文件，struts.xml文件的头信息在核心包中的struts-default.xml中复制，struts.xml文件包含<struts>和<package>标签，在系统中的struts.xml文件中增加“studentPrivilege”<package>标签，然后在struts.xml文件的<action>增加系统中使用的action；

二是集成spring框架，首先将spring框架对应的包增加到项目中，在此时的src文件夹下会产生一个applicationContext.xml配置文件，applicationContext.xml配置文件是系统spring框架的配置文件，然后配置web.xml集成struts2和spring，在web.xml中把struts2交给spring管理，增加以下两块代码：

配置<context-param>，包含<param-name>和<param-value>子标签，注意name的值是固定的，value用web-inf/classes/applicationContext.xml；

4.根据权利要求1所述的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，其特征在于，实现Model层，系统通过hibernate产生UserBean-用户类、RoleBean-角色类、OperationBean-操作类、DeptBean-组织类、SectionBean-路段类、VehicleDetectorBean-汽车检测器类、MeteorologicalDetectorBean-气象检测器类、CameraDetectorBean-摄像器类、PhoneBean-紧急电话类、VariableSpeedSignBean-可变限速标志数据类、AlarmInfoBean-报警信息类；Model层实现对数据实体属性的Get/Set方法，通过这些接口都实现serialization接口，既实现对象的序列号；序列化是将对象转换为容易传输的格式的过程，在另一端，反序列化重新构造对象，对象序列化是java的一个特征，通过该特征将对象写作一组字节码，当在其它位置读到这些字节码时，依此创建一个新的对象，而且新对象的状态与原对象完全相同，为实现对象序列化，必须能访问类的私有变量，保证对象状态能正确保存和恢复；相应的，对象序列化API能在对象重构时，将这些值还原给私有数据成员，使用SectionBean的代码实现Model层，Model层实现的类是对系统中数据库表格的各个字段的Get/Set。

5.根据权利要求1所述的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，其特征在于，实现数据访问对象DAO层，通过hibernate产生系统的DAO类，它们分别是UserBeanDAO-用户操作类、RoleBeanDAO-角色操作类、OperationBeanDAO-操作操作类、SectionBeanDAO-路段操作类、VehicleDetectorBeanDAO-汽车检测器操作类、MeteorologicalDetectorBeanDAO-气象检测器操作类、CameraDetectorBeanDAO-摄像器操作类、PhoneBeanDAO-紧急电话操作类、VariableSpeedSignBeanDAO-可变限速标志数据操作类、AlarmInfoBeanDAO-报警信息操作类；DAO层实现对数据的增删改查，它们都继承于BaseHibernateI类，该类中定义对数据库的增加、修改、删除及查询，每个子类需实现这些方法来操作对应的数据库；系统DAO层主要是通过Hibernate工具生成操作数据库表格的代码。

6.根据权利要求1所述的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，其特征在于，实现Action类，从Struts2开始，实现ActionSupport类，该类帮助封装对HTTP参数的获取，页面的跳转及数据的转发，仅需要实现execute()方法完成业务逻辑，实现的业务Action类分别是UserAction-用户业务类、RoleAction-角色业务类、OperationAction-操作业务类、SectionAction-路段业务类、VehicleDetectorAction-汽车检测器业务类、PhoneAction-紧急电话业务类、MeteorologicalDetectorAction-气象检测器业务类，CameraDetectorAction-摄像器业务类、VariableSpeedSignAction-可变限速标志数据业务类，AlarmInfoAction-报警信息业务类。

7.根据权利要求1所述的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，其特征在于，实现组织结构管理模块对机构信息管理和人员信息管理，普通用户从浏览器输入地址后，进入高速路视频监控系统的主页面，即进入用户匹配的权限页面，进行增加、查询、修改、删除员工信息操作；管理员进入登录后台，输入用户名和密码登陆成功后，进入相关管理页面，进行机构信息的查询、增加、删除、修改操作；同时，管理员或对普通用户的信息进行相关操作；

实现违法汽车实时稽查模块是管理员通过操作智能化监控系统，在重要路段处设置实时汽车信息抓拍，抓拍到的车牌号、车型、颜色汽车信息与数据库进行实时比对，当比对成功则能进行远程智能化报警功能。

8.根据权利要求1所述的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，其特征在于，实现路况实时监控模块通过智能分析软件对现场视频监控信息进行实时分析，准确获取各类交通路况信息，路况实时监控包含的功能有汽车平均速度检测、车道占用率检测、车流量检测；

系统提供高峰路段重点监控，实现的功能包括：路段实时车流量显示，显示路段整体车流量，及时判断流量异常；路段实时过车信息显示，通过实时过车显示界面，实时查看是否有错峰限牌所禁止的汽车驶入路段；路段整体交通流视频监控，通过路段安装的高清球机查看整体交通流量状况，或查看事故现场实时状况；

实现交通信息发布模块是后台通过高清球机对高速路流量、车速信息的采集后，通过网页形式发布高速路的实时路况，交通信息发布模块主要有以下三点：一是路段拥堵状况实时发布，系统实时监控各路段的拥堵状况，当某个路段出现拥堵状况时，系统将路况实时发布到公网上，供大众出行路线选择和查询；二是事故发生路段信息发布，系统将事故路段信息及时发布到网上，提示大众选择出行路线，避免拥堵；三是违法行驶信息发布，系统检测到的违法行驶的汽车信息及违法信息通过公网及时呈现，车主能通过汽车信息登录及时查看汽车违法信息并进行及时处理；

9.根据权利要求1所述的智能监测和自动报警的高速路实时监控系统，其特征在于，设计的数据实体有用户数据实体、角色数据实体、组织数据实体、路段数据实体、汽车检测器数据实体、气象检测器数据实体、紧急电话数据实体、可变限速标志数据实体、可变信息标志数据实体、光强检测器数据实体、风速风向检测器数据实体、火灾检测器数据实体、手动报警按钮数据实体、可变信息标志控制指令数据实体、可变信息标志控制指令数据实体、通知信息数据实体、信息请求数据实体、报警信息数据实体、报警数据实体、汽车检测器门限参数数据实体、气象检测器门限参数数据实体。