一种基于WEB的高速公路应急联动系统

GIS平台在高速公路应急联动系统中的应用前言随着高速公路信息化建设的不断发展，在福建省高速公路公司的综合管理过程中，公司内部相关各个管理部门间的信息的互动和共享越发显得必要，建设高速公路综合性的应急联动的迫切性和重要性日益提高。高速公路硬件设施与软件系统的建设以及移动通讯技术的应用使得建设符合福建省高速公路管理需要的应急联动子系统的基本条件已基本具备。应急联动主要以统筹性的综合解决非周期性交通事件为首要目标。其首要任务就是要能迅速、自动地反映交通事件，及时检测到事件信息，快速地反映、判断和处理事件。这里交通事件是指发生时间、位置不可准确预测，造成高速公路通行能力临时下降的情况，如交通事故、车辆抛锚、不恰当驾驶行为、货物散落等，也表示气候条件的变化及其他不可预见的因素，如雾、雨、雪、冰、积水、大风等引起通行能力下降的气象条件以及施工，路面失修等道路条件。基于对应急联动业务的深刻理解，我们提出了基于WEB的应急联动系统解决方案。高速公路应急联动系统的架构本系统采用C/S和B/S相结合的框架结构，即呼叫中心采用C/S方式，而指挥调度系统与领导辅助决策系统采用B/S方式。省中心建立统一的数据中心存放各种基础数据和应用数据，分中心只负责采集数据并将数据传送至统一数据中心。路段公司1应急主机监控系统数据库路段公司应急联动数据库其他系统数据抽取数据应急联动收费系统数据库统一数据中心插入数据综合应用平台主机调度用户操作应急联动系统的前台是应急呼叫中心，应急呼叫中心主要功能是接受应急呼叫、采集应急事件基本信息、定位应急事件位置。以往高速公路上的应急呼叫主要来源于路边的紧急电话系统，随着手机的普及，各地都设立了高速公路应急呼叫特服号。福建省高速公路采用的是全省统一的特服号12122，每个地市的区域分中心都设有一个应急呼叫中心，凡是该地区境内拨打的12122均由该应急呼叫中心接听。应急呼叫中心设在分中心的监控室，配有专人24小时值班的接警席。在统一数据中心没有建立之前，紧急电话的接警信息必须到紧急电话系统中查看，拨打12122的应急电话则由值班员手工记录。应急呼叫中心的出现统一了应急事件的采集方式。应急呼叫中心一方面从紧急电话系统中监听紧急电话的摘机、挂机信号并送到前台值班员界面上，另一方面则通过调制解调器采集拨入应急电话的电话号码，也送到前台的值班员界面上。对应急电话采集的基本要求必须是及时、准确，另外应急呼叫中心软件还必须和前端的硬件调制解调器打交道，因此C/S方式比基于WEB的B/S方式更合适。应急事件信息采集完毕之后统一送到后台的统一数据中心的数据库。数据库建在省中心的数据库服务器上，所有与该应急事件相关的省中心或者分中心的部门和人员均可登录到应急联动系统中来获取应急事件信息。用户在查看应急事件信息时可以通过后台的GIS引擎直观的了解现场附近的状况，还可以通过连接视频服务器的方式查看现场的图像。用户在处理应急事件时需要根据自己所在部门的职责不同登录不同的子系统对应急事件进行相应的处理。对于这种数据统一存放，而基于数据的应用分布在地理上分散的应用来说，基于WEB的B/S模式比C/S模式更具有优势。这种基于WEB的应急联动系统架构比较简洁，设备投入少，建设成本低，只需要在省中心建一个数据中心和应用服务器，而区域分中心只需要保持原有的模式，投入少量的设备建立前台的应急呼叫中心即可，其余分中心基本上不需要做新的投入。但这种数据集中存储的应用架构也有其缺点，一旦和数据中心的网络中断后，WEB终端的应用便无法运行。为了防止网络中断后，连应急呼叫中心都无法运行，在区域分中心一级加设本地数据库，存有应急呼叫中心运行所必须的少量数据，同时也作为网络中断时临时存储所采集的应急电话信息，待网络恢复后再上传省中心。高速公路应急联动的GIS平台以往的高速公路应用软件多采用模拟图的方式来体现高速公路沿线的设施、道路、出入口等分布及运行情况。一方面由于早期的高速公路运营对地理信息应用的需求并不迫切，另一方面因为没有进行全省联网，不具备地理信息应用的基础数据。在现在高速公路已经遍布全省，并且已经在全省范围内实现了信息共享互联的大前提下，将地理信息技术引入到高速公路应用中成为当前高速公路系统的必然趋势。GIS平台的应急联动系统上的应用主要体现在如下几个方面：1、应急事件发生地点定位。以往值班员在描述应急事件发生地点时只能采用里程桩号的方式，即使有全路段的模拟地图也还是无法进行准确的描述。基于WEB的GIS平台很好的解决了应急事件发生地点的精确定位问题。手机定位的应急事件是以GIS坐标的形式体现在GIS平台上，里程桩号描述的应急事件也可通过计算转换为GIS坐标表现在GIS上。2、应急事件现场情况确认。应急事件发生后，用户需要了解现场的状况，传统的视频监控摄像头监控范围有限，而且无法覆盖全路段，监控系统也只能取得现场附件交通参数采集仪器返回的数据，没有周围地理环境的信息。基于GIS平台的应急联动系统可以将其他系统的信息汇总到一个平台，方便用户从各个方面了解现场情况。GIS平台可以向用户展现应急事件周围的路段概况，地理环境，用户甚至可以调出相关施工图纸进行参考。GIS平台还可以将现场的设备进行分类，并以GIS图层的形式提供给用户选择。用户点击摄像头的图层，GIS平台上将展示现场附近的摄像头分布情况，用户点击某个摄像头，即可查看该摄像头的图像。3、应急事件辅助决策。GIS平台汇总的信息还可以为领导提供辅助决策支持。GIS平台可以显示应急事件附近的交通信息采集仪器的数据，如车检器的交通量、车速等信息，以及附近的收费站的出入口信息，结合一定的算法，给出当前事件对交通的影响估计，帮助领导进行决策。GIS平台还可以结合现场情报板的分布情况，提供给监控员应急事件信息发布预案参考。总之，GIS平台是应急联动系统的支撑平台之一，只有在GIS平台上才可能将各个子系统的数据集中的体现出来，才能为科学高效的处理应急事件提供很好的支持。WebGIS是Internet技术应用于GIS开发的产物。GIS通过功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具。WebGIS具有以下特点：良好的可扩展性。WebGIS很容易跟Web中的其他信息服务进行无缝集成，可以建立灵活多变的GIS应用。对客户端的要求低。WebGIS可以使用通用浏览器进行浏览、查询，额外的插件(plug-in)、ActiveX控件和JavaApplet通常都是免费的，降低了终端用户的经济和技术负担，很大程度上扩大了GIS的潜在用户范围。而以往的GIS由于成本高和技术难度大，往往成为少数专家拥有的专业工具，很难推广。跨平台特性。在WebGIS以前，尽管一些厂商为不同的操作系统(如：Windows、LINUX/Unix、Macintosh)分别提供了相应的GIS软件版本，但是没有一个GIS软件真正具有跨平台的特性。而基于Java的WebGIS可以做到一次编成，到处运行(writeonce,runanywhere)，把跨平台的特点发挥得淋漓尽致。在WebGIS平台上我们选择了ArcGIS，ArcGIS以其强大的技术优势得到了市场上广大用户的认可，深受欢迎，并且ArcGIS软件平台在我国的交通/交管部门得到了广泛的使用。在ArcGIS平台上，结合系统提供的接口，我们用java语言实现了如下功能：点击事件发生的地点，可以显示事件的描述信息；点击巡逻车的位置，可以显示该巡逻车上的巡逻员及其联系方法等；点击无线视频摄像头将显示该摄像头的视频图像；点击周边摄像机可显示该摄像机的视频图像；点击其他监控设备则显示该设备的工作状态；点击附近的收费站，可以了解该收费站的交通量，也可以显示该收费站的联系方式；GIS在事件定位中的作用高速公路紧急电话和全省12122应急呼叫电话是目前高速公路用户主要的应急联系方式。在做GIS数据初始化时，已经将紧急电话的地理位置信息作为基本数据初始化到GIS数据库中，当用户拨打紧急电话求救时，紧急电话系统将摘机信号送到前台应急呼叫中心软件，应急呼叫中心软件通过查询GIS数据库即可获得用户的地理位置并显示在GIS地图上，通过紧急电话来确认应急事件的位置比较简单，而且也比较精确。但当用户拨打的是12122应急呼叫电话时，常常因为用户对当地的位置不熟悉，而且附近又没有监控系统而导致应急事件无法准确及时的定位。近几年手机的普及和高速公路的发展，一些新建的高速公路已经取消了紧急电话系统，而改用应急呼叫中心的方式来替代传统的紧急电话报警方式，因此用户通过手机拨打应急求助电话将是未来高速公路的主要应急联系方式。随着通讯技术的发展，手机定位技术的成熟，基于GSM\CDMA的手机定位必将成为高速公路上应急事件定位的关键技术。现在移动通讯的两个主要运营商中国移动和中国联通在全国主要的省份都已经开展了省内手机的定位服务，手机定位技术已经成熟。在市区范围内，手机定位的精度已经可以达到50至100米，在高速公路上，由于地理环境和手机基站的覆盖范围影响，精度可能扩大到500米左右，如果与GIS平台相结合，那么误差可缩小至可接受的范围。高速应急事件的手机定位平台架构图如下：无线定位平台的总体结构包括：无线接入定制模块、综合定位模块和应用接口模块。无线接入定制模块：为不同的通信网络运营商（如电信PHS接入、联通CDMA接入、移动GSM接入等）配置相关的业务访问接口。系统能根据不同的无线定位运营商对相应的业务访问接口进行数据的查询。综合定位模块：系统根据定位业务的需求，查询相应的数据信息，并使用统一数据中心及综合应用平台的业务管理接口，将定位信息以多种形式进行展现。应用接口模块：基于GSM\CDMA的手机定位是为统一数据中心及综合应用平台项目提供无线定位服务。因此需要在符合统一数据中心及综合应用平台项目数据规范和数据通讯规范的前提下为项目提供相关的应用访问接口。前台的应急呼叫中心的职能是监控拨入的路政热线，判断拨入的电话是手机用户（GSM/CDMA网络用户）还是紧急电话。如果是手机用户，监控软件将自动的调用通讯程序与外网移动运营商提供的移动位置服务器进行通讯，从移动位置服务器中取得拨入电话号码的位置。在取得拨入电话的位置以后，通过扩展服务器读取该地点的GIS空间数据，在GIS电子地图中相应的位置显示热点，提示管理人员进行关注。GIS在现场图像传输中的应用在应急事件处理过程中，应急事件领导小组需要在第一时间内了解到事件现场的基本信息。传统的视频监控系统采用的是有线的传输方式，监控摄像头都安装在固定的地方。由于高速公路分布广，线路长，并不是所有的地方都有视频监控，一旦在监控范围之外发生应急事件，监控员就无法及时了解到现场情况，也无法进行记录，不利于事后的调查和总结。由于紧急事件发生的类型和现场状况的复杂多样，依靠传统的电话描述也远远不能满足应急指挥及联动管理的需要。因此需要采用新的技术能实时的将现场基本情况反映在应急事件领导小组面前，成为领导小组的决策的基础。随着无线通讯技术的成熟，能够满足视频图像远程传输带宽需求的技术已经走向了市场。无论是移动的GPRS还是联通的CDMA无线通讯技术，都有可以实际应用的成熟产品。在本应急联动系统中，我们采用的是基于联通CDMA技术的无线视频产品。该解决方案的框架图如下：该系统设有一个视频服务器，可以接收四个无线视频终端的视频图像。由于CDMA本身传输带宽的限制，一个视频服务器无法接驳更多的终端，如果需要增加视频终端则需要增加视频服务器，但对高速公路应用而言，一个区域分中心拥有一个四路的无线视频服务器已经能够满足应急事件的现场图像回传的需要。由于该视频服务器需要一个外网的IP地址以便和联通的通讯服务器相连，另一边高速公路应急联动系统也需要通过视频服务器来取视频数据，因此该视频服务器是一个内联外接的桥梁，但这样做的话也造成了高速公路内网的服务器暴露于外部遭受攻击的危险。所以该解决方案还必须考虑网络安全的问题，需要在内外网之间增加一个防火墙，来防止外网的攻击。GIS在应急预案执行中的应用在高速公路的日常管理过程中，