1、西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中圖形子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)姓名：吳興偉申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：金煒東20040501西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1頁(yè)摘要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路以“高速”的突出優(yōu)勢(shì)日盞成為公 路運(yùn)輸?shù)闹饕煌ㄔO(shè)施。如何減少交通擁擠和交通事故造成的損失，以更加 科學(xué)的手段對(duì)高速公路狀況進(jìn)行監(jiān)控和顯示已經(jīng)成為重要的研究課題。目 前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、GIS等IT技術(shù)發(fā)展十分迅速。將這些技術(shù)應(yīng)用 于高速公路監(jiān)控領(lǐng)域，從而做到科學(xué)管理、有效監(jiān)控，具有十分重要的意義。 本文以計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的相關(guān)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際的工

2、程項(xiàng)目一重慶上界 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了負(fù)責(zé)高速公路狀況顯示的圖形子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，提出了具有一定普遍意義的解決方案。 文章從高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)入手，介紹了監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)的功能，其中著重介紹了圖形子系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)中的特點(diǎn)、功能。然后論文 在深入研究統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML的基礎(chǔ)上，利用UML軟件建模工具對(duì)圖形 子系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的需求分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，建立了圖形子系統(tǒng)的各種模型 圖。進(jìn)一步的，論文介紹了圖形子系統(tǒng)所涉及的通訊規(guī)約，并利用規(guī)范的數(shù) 據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法給出了圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。最后，給出了系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)， 并重點(diǎn)研究了圖形系統(tǒng)開發(fā)過程中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)COM組件技術(shù)和多 線程技

3、術(shù)。本系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)綜合了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法、UML 建模技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法、組件技術(shù)、多線程等技術(shù)。這些技術(shù)和方法都 具有良好的通用性和工程推廣意義，希望能對(duì)類似系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有所裨益。關(guān)鍵詞：高速公路；監(jiān)控系統(tǒng)；統(tǒng)一建模語(yǔ)言；COM技術(shù)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1I頁(yè)AbstractWith the development of economy,expressway is more and more popularbecauseofitshighspeedHowtoreducethelosscausedbytrai丑cj鋤andaccide

4、nt，andmonitorthehighwaysituationbyscientificwayhasbeen significantsubjectNowtheinformationtechnologiessuchas cpmpmcrnetworks，database andGIS arc progressing rapidlyApplying these technologies toexpressway monitor，thus the purpose of management more scientific andsupervisorymoreeffecfivdyisachieved，i

5、smostsignificantBasedonthecorrelationtheoriesofcomputerscience，thispaperintroducein detailthegraphicssubsystemdesignprocess，whichisthesubsystemofthe ChongqingShangjieexpresswaymonitorsystem,andbringsforwardauniversal solmionFirstly,This paper introduces the structureofexpressway monitor system， incl

6、udingcharactersandfunctionofallofthesubsystem，especiallygraphics subsystemAfterthebasictheories ofOOP(ObjectOriented Progm,mmg)andUML (UntriedModelingLanguage)areintroduced,UMLisstudiedforgraphicssubsystem softwaredesignandsystemmodelgraphisbuildbyUML t001Then， communicationrules aboutgraphics subsy

7、stem is introduced，anddatabase isdesigned by normal wayFinally,the realization of the graphics subsystem softwareispresented，andthekeytechnologies-componenttechnologyand multithreadingprogrammingtechnologyarediscussedindetailTheresearchanddesignofthissubjectsynthesizesmulfifoldtechnologies，suchascon

8、trol，OOP,databasedesign,component，multithreadingetcHaving goodflexibilityandhighreliability,thewholesystemisworthtopopularizeKeywords：expressway：monitorsystem；UML；COM西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第l頁(yè)第1章緒論11課題的意義及研究背景高速公路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，是國(guó)家交通基礎(chǔ)設(shè)施。如何挖掘高速公路 的潛能，減少交通擁擠和交通事故造成的經(jīng)濟(jì)損失，以更加科學(xué)的手段建設(shè)和 管理交通運(yùn)輸系統(tǒng)已經(jīng)成為廣大交通

9、科技工作者的研究目標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、 信息技術(shù)、通信技術(shù)、電子控制技術(shù)等的快速發(fā)展，人們意識(shí)到利用這些新技 術(shù)把車輛、道路、使用者緊密結(jié)合起來(lái)，不僅能夠有效地解決交通阻塞問題， 而且對(duì)于交通事故的應(yīng)急處理、環(huán)境保護(hù)、能源的節(jié)約等都有顯著的效果。正 是在這樣的背景下，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)成為交通科技研究的重要內(nèi)容f1。本課題來(lái)源于“重慶市上界高速公路監(jiān)控系統(tǒng)”項(xiàng)目，該項(xiàng)目于2002年立 項(xiàng)實(shí)施，系統(tǒng)軟件于2003年6月在重慶市上界高速公路投入使用。該項(xiàng)目中的 高速公路全線長(zhǎng)227公里，全線雙向六車道，是重慶外環(huán)線的一段，共有5座 互通式立交、1座特大橋?yàn)轳R桑溪大橋；2座隧道(小泉隧道、吉慶隧道)。

10、全 線設(shè)1個(gè)監(jiān)控中心、若干外場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)、一個(gè)隧道監(jiān)控站。監(jiān)控中心統(tǒng)一對(duì)全線 交通運(yùn)行實(shí)施宏觀管理和調(diào)控，協(xié)調(diào)各監(jiān)控點(diǎn)的運(yùn)行，必要時(shí)下達(dá)控制命令【29】。 論文主要研究了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的圖形子系統(tǒng)。在監(jiān)控系統(tǒng)中，圖形 子系統(tǒng)是一個(gè)重要組成部分，它的主要功能是對(duì)整個(gè)高速公路進(jìn)行全景顯示與 刷新。具體而言，圖形子系統(tǒng)將采集和分析得到的各種數(shù)據(jù)以及路線走向、沿 線設(shè)施位置、外場(chǎng)和隧道內(nèi)設(shè)備布設(shè)、檢測(cè)參數(shù)、工作狀態(tài)等道路交通狀況以 圖形和數(shù)字相結(jié)合的方式直觀的顯示在監(jiān)控中心馬賽克模擬屏上，并將現(xiàn)場(chǎng)事件影像投影到大屏幕上，達(dá)到為決策者提供決策支持的目的。12高速公路監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)121國(guó)外高速公

11、路監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀自上個(gè)世紀(jì)六十年代末期，美國(guó)就開始了智能運(yùn)輸系統(tǒng)(rrs)的研究，之 后，歐洲、日本也相繼加入這一行列。經(jīng)過三十年發(fā)展美、歐、日成為世界ITS西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2頁(yè)研究的三大基地。目前，另外一些國(guó)家和地區(qū)的ITS研究也有相當(dāng)規(guī)模，如澳 大利亞、韓國(guó)等。可以說(shuō)，全球正在形成一個(gè)新的ITS產(chǎn)業(yè)，難以計(jì)數(shù)的大小 項(xiàng)目正在開展，發(fā)展規(guī)模和速度驚人，以“保障安全、提高效率、改善環(huán)境、 節(jié)約能源”為目標(biāo)的ITS的概念正在全球形成。在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域，美、加、歐、日走在世界的前列。美國(guó)自50年 代開始大規(guī)模修建高速公路，1960年以后把注意力

12、集中在高速公路的運(yùn)行和管 理上，芝加哥、休斯頓、洛杉磯、紐約等一些主要城市的高速公路都設(shè)置了不 同規(guī)模的監(jiān)控控制系統(tǒng)。芝加哥在1961年指定了區(qū)域高速公路監(jiān)視計(jì)劃，采用 存在型車輛檢測(cè)器獲得的數(shù)據(jù)來(lái)研究高速公路上的一些交通現(xiàn)象。1962年在阿 依贊快速公路的兩端設(shè)置了監(jiān)視系統(tǒng)，安裝了近700只電感環(huán)式車輛檢測(cè)器， 用 現(xiàn)與中心計(jì)算機(jī)連接，全線安裝了300部緊急 ，配置了25輛巡邏車， 并在4處設(shè)置了道路信息板。在中心控制室里有圖形顯示器，顯示全線交通情 況。1965年又通過車輛檢測(cè)器、遙測(cè)裝置和電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)地控制入口匝道處 的交通量和信息標(biāo)志，從而達(dá)到了線路的最佳運(yùn)行狀態(tài)。如今美國(guó)聯(lián)邦公路局

13、正在指定一系列旨在推進(jìn)全國(guó)性的智能運(yùn)輸系統(tǒng)計(jì) 劃，它的基本構(gòu)成為：先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)(ATIS)；先進(jìn)的交通管理系統(tǒng) (ATMS)；先進(jìn)的車輛系統(tǒng)(AVCS)；先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)(APTS)；商用車 輛運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)(CVOS)。智能運(yùn)輸系統(tǒng)將智能化地收集交通數(shù)據(jù)，分析這些數(shù)據(jù)， 并將注釋地信息反饋給系統(tǒng)的操作者。借助于這樣的交通信息，系統(tǒng)的操作者或車輛駕駛員能迅速作出反應(yīng)，使交通狀況得到進(jìn)一步改善43】。 在歐洲，也又許多國(guó)家在高速公路上配置功能完善的監(jiān)視控制系統(tǒng)。意大利的那不勒斯收費(fèi)公路上的TANA系統(tǒng)就是一個(gè)典型例子。該公路全長(zhǎng)20km， 雙向六車道。TANA系統(tǒng)在公路和匝道上安裝了大量的車輛

14、檢測(cè)器，氣象監(jiān)測(cè) 器，道路信息板。在控制室里圖形顯示面積為45mX25m，顯示板上共有767 只顯示燈，標(biāo)出系統(tǒng)輸出狀態(tài)信息，交通狀態(tài)燈。全系統(tǒng)采用了3臺(tái)計(jì)算機(jī)， 雙機(jī)備份，因而大大減少了停機(jī)時(shí)間。其他國(guó)家如德國(guó)英國(guó)等也都在高速公路 上設(shè)置了類似完善的監(jiān)控設(shè)施。高速公路實(shí)時(shí)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)給這些國(guó)家?guī)?lái)了很 高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益M【49。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3頁(yè)122國(guó)內(nèi)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀我國(guó)學(xué)者在90年代初開始關(guān)注國(guó)際上ITS的發(fā)展，并且參加了ITS世界會(huì) 議的制導(dǎo)委員會(huì)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的部分工作。交通部也將ITS列入“九五” 科技發(fā)展計(jì)劃和201

15、0年長(zhǎng)期規(guī)劃中，并成立了ITS工程研究院進(jìn)行ITS研究。我國(guó)高速公路發(fā)展起步較晚，剛開始在建設(shè)高速公路時(shí)，由于受到經(jīng)費(fèi)和 高速公路上交通量不大等因素的影響，剮開通就有完善監(jiān)控系統(tǒng)的幾乎沒有， 但是隨著高速公路安全問題的日益突出，建設(shè)主管部門對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的重要性有 了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在已經(jīng)在高速公路上建成了一定規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)。廣佛高速公路全線長(zhǎng)1597km，它的監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)國(guó)家“七五”攻關(guān)項(xiàng)目“高 速公路監(jiān)控系統(tǒng)研究”的依托工程。該系統(tǒng)采用總線傳輸，雙機(jī)冷備份，全線 布設(shè)9組車輛檢測(cè)器，7塊可變限速標(biāo)志，4塊可交情報(bào)板，每公里一部緊急電 話，4臺(tái)攝像機(jī)，一塊模擬地圖屏，是我國(guó)第一條有比較完善的監(jiān)控系

16、統(tǒng)的高速 公路。滬寧高速公路地處江南水網(wǎng)和丘陵地貌中，氣候條件復(fù)雜，特別是大霧和 冰凍嚴(yán)重影響了車輛交通安全。因此，滬寧高速公路建設(shè)一個(gè)具有高性能、多 方面檢測(cè)手段、直觀數(shù)字檢測(cè)顯示、圖像監(jiān)視和完善的緊急 報(bào)警功能、能 及時(shí)動(dòng)態(tài)發(fā)布警示、誘導(dǎo)信息的監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。該監(jiān)控系統(tǒng)分為外場(chǎng) 檢測(cè)子系統(tǒng)，監(jiān)控分中心，監(jiān)控中心三級(jí)監(jiān)控，基本能滿足各種復(fù)雜條件的監(jiān)控需要。隨著我國(guó)高速公路的大量修建，對(duì)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的需求越來(lái)越大，要 求也逐步提高?？偟恼f(shuō)來(lái)，由于我國(guó)在這方面的研究起步較晚，與國(guó)外存在較 大差距，在高速公路上車檢器、攝像機(jī)、情報(bào)板的布設(shè)密度偏低。而我國(guó)地理 條件多變，交通組成復(fù)雜，所以

17、在學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)必須結(jié)合我國(guó)國(guó)情， 研究適合我國(guó)國(guó)情的監(jiān)控系統(tǒng)軟件。123高速公路監(jiān)控系統(tǒng)未來(lái)研究展望隨著全球ITS研究的深入進(jìn)行，結(jié)合CJPS定位的先進(jìn)的交通信息子系統(tǒng)、 先進(jìn)的交通監(jiān)控系統(tǒng)成為重要研究目標(biāo)，屆時(shí)能真正做到公路系統(tǒng)自動(dòng)化，實(shí)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第4頁(yè)現(xiàn)理想的高速公路運(yùn)行模式。這種模式可描繪為：任何車輛一旦進(jìn)入高速公路， 就不再由人工駕駛，而改為路側(cè)監(jiān)控站控制車輛行駛，包括車輛編組成車隊(duì)， 車輛的加、減速、方向和車道變換等等。這要求監(jiān)控系統(tǒng)能夠定位行駛的車輛， 為車輛設(shè)置最優(yōu)的車間距，讓車隊(duì)車速保持一致，并保持正確的行駛方向，可

18、按照轉(zhuǎn)換車道指令正確轉(zhuǎn)換車道，在車輛駛出高速公路時(shí)放棄控制轉(zhuǎn)為人工駕 駛。當(dāng)然這些給監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求，需要攻克很多技術(shù)難題。相信經(jīng) 過全球交通行業(yè)的不懈努力，最終能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的智能監(jiān)控系統(tǒng)，地面的運(yùn)輸 模式也將進(jìn)入理想狀態(tài)口】。13本人的主要工作及成果在“重慶市上界高速公路監(jiān)控系統(tǒng)”項(xiàng)目中，本人參加了整個(gè)系統(tǒng)的總體 規(guī)劃和設(shè)計(jì)，并獨(dú)立完成了圖形子系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)開發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。在項(xiàng)目進(jìn)行中，本人對(duì)其中的一些有意義的問題進(jìn)行了研究與探討。一是 分析了整體的監(jiān)控系統(tǒng)體系架構(gòu)，討論了cs模式下高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的解決 方案，并對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)環(huán)境做了討論。二是利用UML建模的方法和面向?qū)?象的思

19、想，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)中的圖形模塊進(jìn)行了需求分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并詳細(xì)分析 了圖形模塊的工作流程，以實(shí)例說(shuō)明了將u臟應(yīng)用于圖形系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)的可行 性。針對(duì)圖形系統(tǒng)與交互系統(tǒng)的復(fù)雜數(shù)據(jù)聯(lián)系和自身的大量數(shù)據(jù)，使用了規(guī)范 的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法對(duì)圖形系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并用各種手段進(jìn)行了 數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。三是針對(duì)圖形模塊的具體情況，討論了coM技術(shù)和多線程技 術(shù)在圖形模塊中的應(yīng)用，為類似系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了思路。14論文內(nèi)容安排全文共分為六章，第一章為緒論，二三四五章為論文主體部分，第六章為 結(jié)束語(yǔ)。 第一章概述了課題的背景和研究的意義，介紹了國(guó)內(nèi)外監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn) 狀及其趨勢(shì)，以及本人所作的主要工作等。第二章介紹

20、了監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)原則和監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第5頁(yè)第三章在UML的基礎(chǔ)上對(duì)圖形系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析，并進(jìn)行了圖形系統(tǒng)的通訊規(guī)約和數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。第四章介紹圖形系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)情況 第五章介紹了COM技術(shù)和多線程技術(shù)在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的應(yīng)用。 第六章總結(jié)全文。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第6頁(yè)第2章監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)21監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)本監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)上界高速公路的各個(gè)子系統(tǒng)(路段交通監(jiān)控、隧道監(jiān)控) 以及相關(guān)外圍設(shè)各(地圖板、大屏幕投影儀、CCTV監(jiān)控臺(tái)、緊急 監(jiān)控臺(tái) 等)、收費(fèi)中tL,、監(jiān)控總中心進(jìn)行全天候不

21、間斷監(jiān)視、控制、報(bào)警。監(jiān)控中心具 體負(fù)責(zé)和執(zhí)行對(duì)所轄范圍內(nèi)高速公路的交通監(jiān)視與控制，并對(duì)所轄范圍內(nèi)的隧 道監(jiān)控站進(jìn)行監(jiān)控協(xié)調(diào)。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)性能要求：監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)收集道路運(yùn)營(yíng)、車輛運(yùn)行、 氣象等信息；系統(tǒng)能對(duì)高速公路應(yīng)能實(shí)現(xiàn)全程、實(shí)時(shí)、不間斷的監(jiān)控；系統(tǒng)應(yīng) 具有自我診斷功能：系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)有一定的冗余設(shè)置，以確保系統(tǒng)的可靠、安全。監(jiān)控系統(tǒng)軟件應(yīng)是一套適用于上界高速公路監(jiān)控系統(tǒng)集成、完成監(jiān)控系統(tǒng) 功能要求、并具有擴(kuò)充功能的軟件。監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：(1)軟件滿足采集、運(yùn)算、控制、顯示、報(bào)警、存貯、打印等功能要求。 (2)有一個(gè)開放、優(yōu)先的多任務(wù)環(huán)境，確保系統(tǒng)不被任何運(yùn)行程序中止。 (3)

22、軟件應(yīng)采用結(jié)構(gòu)化、模塊化程序設(shè)計(jì)，并盡可能做到單一功能模塊化。 一個(gè)模塊的修改不會(huì)引起其它模塊的變動(dòng)或較大的變動(dòng)，維護(hù)方便，模塊聞界面信息簡(jiǎn)單，接口關(guān)系清楚，各相關(guān)模塊既相對(duì)獨(dú)立，又有機(jī)統(tǒng)一。 (4)軟件應(yīng)具有開放性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。 (5)軟件應(yīng)具備冗余和容錯(cuò)性。確保不會(huì)因一個(gè)小的錯(cuò)誤或故障引起系統(tǒng)中斷而需重新起動(dòng)系統(tǒng)，破壞系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。 (6)具有高可靠性。應(yīng)有系統(tǒng)診斷程序，使其能對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行檢查，對(duì)系統(tǒng)鎖死、通訊中斷、掉電等嚴(yán)重故障給出報(bào)警：有抗干擾措施，保 證系統(tǒng)完好運(yùn)行。(7)具有安全性。采用多種高度嚴(yán)密的安全措施，確保原始數(shù)據(jù)的安全。 (8)系統(tǒng)應(yīng)具有分級(jí)保密功能，不

23、同級(jí)別的管理人員掌握不同的口令，依 此口令進(jìn)入不同的系統(tǒng)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的保護(hù)。輸入口令后即進(jìn)入監(jiān)控程序，不允許其它軟件拷入與操作。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第7頁(yè) (9)要求采用直觀清晰、形象化的圖形、數(shù)據(jù)形式、友好的人機(jī)交互漢字界面，豐富的漢字提示信息，操作簡(jiǎn)單方便、靈活。 (10)應(yīng)能查看、瀏覽各種實(shí)時(shí)信息和存儲(chǔ)的歷史信息及報(bào)表；打印的各種報(bào)表清晰、規(guī)范。22監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則為了完成系統(tǒng)的上述任務(wù)和設(shè)計(jì)目標(biāo)，并結(jié)合本高速公路的實(shí)際情況及今 后的監(jiān)控規(guī)模的擴(kuò)展需要，在設(shè)計(jì)是應(yīng)該遵循以下設(shè)計(jì)原則：(1)技術(shù)先進(jìn)性：綜合考慮國(guó)內(nèi)外交通監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

24、，采用先進(jìn)成 熟的軟件實(shí)現(xiàn)技術(shù)：(2)經(jīng)濟(jì)實(shí)用性：在滿足系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，保證最優(yōu)的性能價(jià)格比： (3)標(biāo)準(zhǔn)化原則：編碼標(biāo)準(zhǔn)化、接口標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)用面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)； (4)開放性、協(xié)調(diào)性：考慮與本路其它系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)，便于系統(tǒng)間互連； (5)易于使用、便于維護(hù)性； (6)可擴(kuò)展性，靈活性：模塊化結(jié)構(gòu)，一個(gè)模塊的修改不會(huì)引起其它模塊的變動(dòng)或較大的變動(dòng)，維護(hù)方便，模塊間界面信息簡(jiǎn)單，接口關(guān)系清楚，各相 關(guān)模塊既相對(duì)獨(dú)立，又有機(jī)統(tǒng)一?？紤]到隨著交通量的增加和路網(wǎng)的擴(kuò)充，監(jiān) 控系統(tǒng)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，因具有比較好的擴(kuò)展性；(7)可靠性：局部的錯(cuò)誤不應(yīng)影響到整個(gè)軟件系統(tǒng)的正常工作；不會(huì)因?yàn)?軟件本身故障，而導(dǎo)

25、致交通監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)異常：(8)安全性：系統(tǒng)具有分級(jí)保密功能，不同級(jí)別的管理人員掌握不同的口 令，依此口令進(jìn)入不同的系統(tǒng)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的保護(hù)。輸入口令后即 進(jìn)入監(jiān)控程序，不允許其它軟件拷入與操作口卅。23系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由服務(wù)器、客戶機(jī)(通信管理工作站、監(jiān)控工作站、 圖形處理工作站、信息處理工作站、視頻監(jiān)控工作站、系統(tǒng)管理工作站、隧道 管理工作站、緊急 控制工作站)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成。監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)局域網(wǎng) 外接打印機(jī)、光盤刻錄機(jī)、掃描儀等外圍設(shè)備。同時(shí)投影儀、視頻切換矩陣主西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第8頁(yè) 機(jī)進(jìn)行控制。中心服務(wù)器是監(jiān)控系統(tǒng)的核

26、心部分，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理，提供網(wǎng) 絡(luò)共享信息服務(wù)、并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理和打印服務(wù)管理。圖21監(jiān)控中心系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖(1)通信管理工作站 主要管理路段各種數(shù)據(jù)通信，采集數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行類型識(shí)別，將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類處理、格式轉(zhuǎn)化后存入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；向下發(fā)送協(xié)調(diào)控制指令并進(jìn)行時(shí)鐘校對(duì)。(2)路段監(jiān)控工作站：西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第9頁(yè) 主要功能是負(fù)責(zé)根據(jù)服務(wù)器所提供的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合分析處理后生成相應(yīng)的控制策略，選擇合理的控制方案，自動(dòng)形成對(duì)可交情報(bào)板、可變限速標(biāo) 志、交通信號(hào)燈等外場(chǎng)設(shè)備的控制命令，操作員也可通過手動(dòng)錄入指令向外場(chǎng) 數(shù)據(jù)終端發(fā)出控制命令

27、。可選擇自動(dòng)控制或手動(dòng)控制，可重新編輯新的文字、 圖形等。(3)隧道監(jiān)控工作站主要用于隧道數(shù)據(jù)管理，采集隧道內(nèi)的環(huán)境和交通數(shù)據(jù)并對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行 運(yùn)算和處理；實(shí)時(shí)顯示隧道火災(zāi)檢測(cè)器的變化曲線，對(duì)隧道交通、通風(fēng)、照明、 變電所等設(shè)備進(jìn)行控制；在操作員確認(rèn)或修改后向外場(chǎng)數(shù)據(jù)終端發(fā)出控制命令， 操作員也可通過手動(dòng)錄入指令向外場(chǎng)數(shù)據(jù)終端發(fā)出控制命令；還對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，查詢隧道信息以及形成并輸出各種報(bào)表。 當(dāng)監(jiān)控中心與隧道監(jiān)控室的網(wǎng)絡(luò)通訊故障時(shí)，隧道管理工作站應(yīng)負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，將現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警數(shù)據(jù)上傳中心服務(wù)器。當(dāng)監(jiān)控中心與隧道監(jiān)控室的有線廣播音頻主通道出現(xiàn)故障時(shí)，隧道管理工作站還應(yīng)負(fù)責(zé)與

28、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)通訊，傳送有線廣播音頻信號(hào)。(4)信息處理工作站 主要負(fù)責(zé)對(duì)原始數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及人工輸入的事件數(shù)據(jù)以報(bào)表或圖形方式顯示并進(jìn)行打印及查詢。包括數(shù)據(jù)處理、查詢打印、統(tǒng)計(jì)打印和維護(hù)。(5)圖形處理工作站 主要功能是將采集和分析得到的各種數(shù)據(jù)以及路線走向、沿線設(shè)施位置、外場(chǎng)和隧道內(nèi)設(shè)備布設(shè)、檢測(cè)參數(shù)、工作狀態(tài)等道路交通狀況以圖形和數(shù)字相結(jié)合的方式直觀的顯示出來(lái)，投影到大屏幕上。圖形處理工作站通過串口分別 與模擬屏、大屏幕投影儀、連線字幕機(jī)相連。(6)視頻監(jiān)控工作站 主要功能對(duì)視頻切換矩陣主機(jī)的各項(xiàng)功能進(jìn)行操作和管理，控制收費(fèi)站視頻矩陣控制器對(duì)圖像進(jìn)行調(diào)度。在計(jì)算機(jī)顯示器上可利用鼠標(biāo)點(diǎn)

29、擊所列攝像機(jī)號(hào)顯示相應(yīng)攝像機(jī)圖像，并提供圖形控制方式。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第10頁(yè) (7)緊急 工作站主要負(fù)責(zé)監(jiān)控中心轄區(qū)內(nèi)(含隧道緊急 )緊急 機(jī)的控制、狀態(tài)檢 測(cè)、故障報(bào)警、錄音自動(dòng)控制、事件和操作員操作實(shí)時(shí)記錄。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第11頁(yè)第3章圖形系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)本章首先介紹了UML語(yǔ)言，并在此基礎(chǔ)上對(duì)圖形子系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的需求 分析，然后介紹了子系統(tǒng)所涉及的通訊規(guī)約，最后進(jìn)行了相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。31統(tǒng)一建模語(yǔ)言(UML)311UML簡(jiǎn)介統(tǒng)一建模語(yǔ)言m)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可用于商業(yè)建模，軟件開發(fā)建模的各個(gè)階段等。

30、作為一種通用建模語(yǔ)言，它具有創(chuàng)建系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為等多種結(jié)構(gòu)的能力【3】。UML由視圖、圖、模型元素和通用機(jī)制等幾個(gè)部分構(gòu)成。視圖用來(lái)表示被 建模系統(tǒng)的各個(gè)方面。視圖由多個(gè)圖構(gòu)成，它是在某一抽象層上對(duì)系統(tǒng)的抽象 表示。圖由各種圖片構(gòu)成，用來(lái)描述一個(gè)視圖的內(nèi)容。模型元素代表面向?qū)ο?中的類、對(duì)象、消息和關(guān)系等概念，是構(gòu)成圖的最基本的常用概念。通用機(jī)制 用于表示其他信息，比如注釋、模型元素的語(yǔ)義等i另外，它還提供擴(kuò)展機(jī)制， 使TJTVIL語(yǔ)言能夠適應(yīng)一個(gè)特殊的方法(或過程)、或擴(kuò)充至一個(gè)組織或用戶【4】。UML定義了九種視圖，分別是用例圖、類圖、對(duì)象圖、狀態(tài)圖、序列圖、協(xié)作圖、活動(dòng)圖、組件和

31、展開圖。用例圖用于描述系統(tǒng)應(yīng)具有的功能集，它是從系統(tǒng)的外部用戶角度出發(fā)，對(duì) 系統(tǒng)的抽象表示。用例視圖所描述的系統(tǒng)功能依靠于外部用戶或另一個(gè)系統(tǒng)的 觸發(fā)激活，為用戶或另一個(gè)系統(tǒng)提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)用戶或另一個(gè)系統(tǒng)與系統(tǒng)的交 互，它并不描述系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的具體操作方式。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的最終目 標(biāo)是提供用例圖中描述的功能。用例圖是其他視圖的核心和基礎(chǔ)。類圖用來(lái)表示系統(tǒng)中的類之間的關(guān)系，它是對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)的描述。類與 類之間有多種連接方式，比如關(guān)聯(lián)，依賴，統(tǒng)用化或打包。類與類之間的這些 關(guān)系都體現(xiàn)在類圖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)之中，通過類的屬性和操作這些術(shù)語(yǔ)反映出來(lái)。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生

32、學(xué)位論文第12頁(yè) 一個(gè)典型的系統(tǒng)中有若干個(gè)類圖。對(duì)象圖是類圖的變體。兩者之間的差別在于對(duì)象圖表示的是類的對(duì)象的實(shí) 例，而不是真實(shí)的類。對(duì)象圖是類圖的一個(gè)范例，它及時(shí)具體地反映了系統(tǒng)執(zhí) 行到某處時(shí)系統(tǒng)的工作情況。狀態(tài)圖是對(duì)類所描述事務(wù)地補(bǔ)充說(shuō)明，它顯示了類的所有對(duì)象可能具有的 狀態(tài)，以及引起狀態(tài)變化的事件。事件可以是給它發(fā)送消息的另一個(gè)對(duì)象或者 某個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢。狀態(tài)的變化稱作轉(zhuǎn)移。一個(gè)轉(zhuǎn)移可以有一個(gè)與之相連的動(dòng) 作，這個(gè)動(dòng)作指明了狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)應(yīng)該做什么。并不是所有的類都有相應(yīng)的狀態(tài) 圖。序列圖用來(lái)反映若干個(gè)對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)協(xié)作關(guān)系，也就是對(duì)象之間是如何 交互的。序列圖主要反映對(duì)象之間己發(fā)送消息的先

33、后次序，說(shuō)明對(duì)象之間的交 互過程，以及系統(tǒng)執(zhí)行過程中，某一個(gè)具體位置將有什么事件發(fā)生。協(xié)作圖和序列圖的作用一樣，也反映的是動(dòng)態(tài)協(xié)作。除了顯示消息變化外， 協(xié)作圖還顯示了對(duì)象和它們之間的關(guān)系(稱為上下文相關(guān))。如果需要強(qiáng)調(diào)時(shí)間 和序列，最好選擇序列圖，如果需要強(qiáng)調(diào)上下文相關(guān)，選擇協(xié)作圖較好?；顒?dòng)圖反映個(gè)連續(xù)的活動(dòng)流，通常用于描述某個(gè)操作執(zhí)行時(shí)地活動(dòng)狀況。 活動(dòng)圖由各種動(dòng)作狀態(tài)構(gòu)成，每個(gè)動(dòng)作狀態(tài)包含可執(zhí)行動(dòng)作的規(guī)范說(shuō)明?；顒?dòng) 圖還可以顯示決策、條件、動(dòng)作狀態(tài)的并行執(zhí)行、消息的規(guī)范說(shuō)明等內(nèi)容。組件圖用來(lái)反映代碼的物理結(jié)構(gòu)。代碼的物理結(jié)構(gòu)用代碼組件表示，組件 包含了邏輯類或邏輯類的實(shí)現(xiàn)信息，因此邏輯視

34、圖與組件視圖之間存在著映射 關(guān)系。組件可以與公開的任何接口一起顯示，也可以把它們組合起來(lái)形成一個(gè) 包，在組件圖中顯示這種組合包。展開圖用來(lái)顯示系統(tǒng)中軟件和硬件的物理架構(gòu)。通常展開圖中顯示實(shí)際的計(jì)算機(jī)和設(shè)備(用節(jié)點(diǎn)表示)，以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系15】。312UML實(shí)際建模過程LqVlL建模過程是一個(gè)迭代遞增的開發(fā)過程。使用此方法，不是在項(xiàng)目結(jié)束 時(shí)一次性提交軟件，而是分塊逐次開發(fā)和提交。構(gòu)造階段由多次迭代組成，每 一次迭代都包含編碼、測(cè)試和集成，所得產(chǎn)品應(yīng)滿足項(xiàng)目需求的某一子集，或西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第13頁(yè) 提交給用戶，或純粹是內(nèi)部提交。每次迭代都包含了

35、軟件生命周期的所有階段。同時(shí)，每次迭代都要增加一些新的功能，以解決些新的問題5蛔f38】39o 每次迭代都分為以下幾個(gè)階段。 分析階段：建模的目的是捕捉系統(tǒng)的功能需求，分析、提取所開發(fā)系統(tǒng)的“客觀世界”領(lǐng)域的類以及描述它們的合作概貌。 設(shè)計(jì)階段：建模的目的是通過考慮實(shí)現(xiàn)環(huán)境，將分析階段的模型擴(kuò)展和轉(zhuǎn)化為可行的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案。 實(shí)現(xiàn)階段：具體工作就是進(jìn)行編碼，同時(shí)對(duì)已構(gòu)造的模型作相應(yīng)的修正。 配置階段：通過模型描述所開發(fā)系統(tǒng)的軟硬件配置情況。 測(cè)試階段：使用前幾個(gè)階段所構(gòu)造的模型來(lái)指導(dǎo)和協(xié)助測(cè)試工作。 在系統(tǒng)開發(fā)不同階段，使用UML為系統(tǒng)建模，可以通過建立不同的模型，從不同的視角，以不同的詳略程度

36、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行描述舊。UML建模的實(shí)際過程如下：(1)需求遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的正文需求規(guī)格說(shuō)明應(yīng)當(dāng)由代表系統(tǒng)最終用戶的人員提供， 內(nèi)容包括系統(tǒng)基本功能需求等。由于基于UML的系統(tǒng)開發(fā)采取增量和迭代方 式，系統(tǒng)需求中僅需要體現(xiàn)系統(tǒng)的最基本功能，而其他具體功能的實(shí)現(xiàn)在以后 完成。(2)分析分析的任務(wù)是找出系統(tǒng)的所有需求并加以描述，同時(shí)建立模型，以定義系 統(tǒng)中的關(guān)鍵領(lǐng)域類，應(yīng)由系統(tǒng)用戶和開發(fā)人員合作完成。這一階段不要拘泥于 設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和技術(shù)方案。需求分析。需求分析的目標(biāo)是描述系統(tǒng)應(yīng)該做什么，并使得開發(fā)人員和 用戶就該描述達(dá)成共識(shí)。在需求分析過程中，要抽取出用戶的需求，并識(shí)別系 統(tǒng)中的參與者和用例并使用用例模型來(lái)

37、描述系統(tǒng)的功能需求。用例模型的主要 構(gòu)件是用例、參與者及其之間的關(guān)系。除了使用用例圖描述系統(tǒng)需求外，還可 以使用文字(或活動(dòng)圖)對(duì)每個(gè)用例做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。特定領(lǐng)域分析。這一階段的工作是對(duì)問題域進(jìn)行分析，以確定系統(tǒng)問題 域中的類。我們可以通過閱讀規(guī)格說(shuō)明、用例以及尋找系統(tǒng)處理的“概念”來(lái) 進(jìn)行特定領(lǐng)域分析，也可以通過用戶和領(lǐng)域?qū)＜业挠懻摚宰R(shí)別出要處理的所西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第14頁(yè) 有關(guān)鍵類及它們的相互關(guān)系。UML建模是很靈活的過程，使用者不必面面俱到地畫出每個(gè)圖，只有在必要時(shí)才需要畫出。(3)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)階段的任務(wù)是通過綜合考慮所有的技術(shù)限制，以擴(kuò)展與

38、細(xì)化分析階段 的模型。設(shè)計(jì)的目的是指明一種易轉(zhuǎn)化成代碼的工作方案，是對(duì)分析工作的細(xì) 化，即進(jìn)步細(xì)化分析階段所提取的類，并且增加新類以處理諸如數(shù)據(jù)庫(kù)、用 戶接口、通信、設(shè)備等技術(shù)領(lǐng)域的問題。設(shè)計(jì)階段分為：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高層設(shè)計(jì)，其任務(wù)是定義包(子系統(tǒng))，包括包間 的依賴性和主要通信機(jī)制。我們希望得到盡可能簡(jiǎn)單和清晰的結(jié)構(gòu)，各部分之 間的依賴盡可能的少，并盡可能的減少雙向的依賴關(guān)系。詳細(xì)設(shè)計(jì)。細(xì)化包的內(nèi)容，使編程人員得到所有類的一個(gè)足夠清晰的描 述。同時(shí)使用UML中的動(dòng)態(tài)模型，描述特定情況下這些類的實(shí)例之間的行為。 詳細(xì)設(shè)計(jì)的目的是通過創(chuàng)建新的類圖、狀態(tài)圖和動(dòng)態(tài)圖，來(lái)擴(kuò)展

39、和細(xì)化分析階段所產(chǎn)生的類。這些圖可能字分析階段也曾用過，不過在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段， 它們從技術(shù)層次上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了更詳細(xì)的描述。(4)實(shí)現(xiàn) 構(gòu)造或?qū)崿F(xiàn)階段是對(duì)類進(jìn)行編程的過程。可以選擇某種面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言(如Java、VC和Delphi)作為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟件環(huán)境。Delphi很容易實(shí)現(xiàn)從邏輯 視圖到代碼部件的映射，因?yàn)轭惖紻elphi代碼文件之間是一一映射關(guān)系。(5)測(cè)試和配置完成系統(tǒng)編碼后，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和配置【32f41】。32圖形系統(tǒng)需求分析321圖形系統(tǒng)需求(1)模擬屏 圖形系統(tǒng)可以進(jìn)行模擬屏自檢控制，模擬屏?xí)r間應(yīng)與圖形系統(tǒng)保持一致。模擬屏顯示分成固定顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩部分。靜態(tài)顯示部分是鑲嵌

40、在模擬屏上 的馬賽克，包括上界高速公路外輪廓、互通立交、與本路相聯(lián)的公路名稱及走西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第15頁(yè)向、重要河流及大橋、沿線重要城市、外場(chǎng)及隧道設(shè)備布設(shè)示意圖。動(dòng)態(tài)顯示 設(shè)備包括鑲嵌在上面的遙信燈、LED數(shù)碼顯示器、光帶。遙信燈的狀態(tài)顯示對(duì)應(yīng) 設(shè)備狀態(tài)以及設(shè)備報(bào)警狀況，LED數(shù)碼顯示器顯示關(guān)于交通量的情況，光帶顯示 當(dāng)前路段各段交通的擁塞狀況。(2)大屏幕顯示儀 用于顯示高速公路的統(tǒng)計(jì)信息和動(dòng)態(tài)圖形信息(如實(shí)時(shí)交通狀態(tài)、實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境信息、火災(zāi)信息等)，以及監(jiān)控外場(chǎng)、隧道攝像機(jī)圖像和以及收費(fèi) 站上傳圖像，CCTV攝像機(jī)或錄像機(jī)錄制的動(dòng)態(tài)畫面。

41、(3)連線字幕機(jī)連線字幕機(jī)在監(jiān)控中心可視化顯示監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)可變情報(bào)板下發(fā)的文字圖 像，顯示狀況包括字體顏色、顯示方式、顯示效果等應(yīng)該與外場(chǎng)的可變情報(bào)板 保持一致。(4)圖形的顯示：圖形系統(tǒng)界面顯示整體高速公路圖，圖形系統(tǒng)不停的刷新 系統(tǒng)界面，使其能夠?qū)崟r(shí)顯示全路段的交通狀況、監(jiān)控狀況、設(shè)備狀況。設(shè)備 發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)通過約定的圖標(biāo)變色來(lái)顯示，發(fā)生報(bào)警時(shí)系統(tǒng)界面可以自動(dòng)聚 焦到報(bào)警的設(shè)備圖標(biāo)，并通過圖標(biāo)的閃爍來(lái)顯示。(5)圖形計(jì)算機(jī)應(yīng)具有自動(dòng)對(duì)鐘，斷線重連功能。自動(dòng)對(duì)鐘使圖形系統(tǒng)與服 務(wù)器保持時(shí)鐘同步。在圖形系統(tǒng)斷開與服務(wù)器的連接時(shí)，圖形系統(tǒng)能夠自動(dòng)重 連。(6)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制：在發(fā)生火災(zāi)、環(huán)境、交通

42、報(bào)警時(shí)，圖形系統(tǒng)與視頻系統(tǒng) 以及監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)作，圖形系統(tǒng)控制大屏幕投影顯示自動(dòng)切換到報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)的圖像， 相應(yīng)的模擬屏設(shè)備也產(chǎn)生報(bào)警顯示，同時(shí)圖形系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警音響，以聲光報(bào)警 的形式提醒操作員。322圖形系統(tǒng)需求分析(1)模擬屏控制 能夠進(jìn)行模擬屏的自檢，時(shí)間設(shè)置操作?？梢愿鶕?jù)路段和隧道設(shè)備狀態(tài)來(lái)實(shí)時(shí)刷新模擬屏上遙信燈的狀態(tài)，并能實(shí)時(shí)顯示交通量信息和報(bào)警信息。 (2)大屏幕投影儀控制西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第16頁(yè)可以對(duì)投影儀進(jìn)行打開、關(guān)閉、調(diào)焦、尺寸調(diào)整等操作，可以在投影儀的 RGB輸入接口和VIEDO輸入接口之間切換。在報(bào)警時(shí)能自動(dòng)打開顯示現(xiàn)場(chǎng)圖像。 (3)連

43、線字幕機(jī)控制連線字幕機(jī)能夠?qū)崟r(shí)的在監(jiān)控中心顯示監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)外場(chǎng)可變情報(bào)板設(shè)備發(fā) 送的顯示內(nèi)容。顯示方式、內(nèi)容等應(yīng)與可變情報(bào)板保持一致。 (4)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行各種相關(guān)參數(shù)設(shè)置，包括串口參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù) 器設(shè)置、模擬屏自檢周期設(shè)置，模擬屏亮度設(shè)置等。(5)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢功能系統(tǒng)需要定時(shí)查詢路段、隧道、視頻和圖形數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)數(shù)據(jù)表，在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器斷開連接時(shí)可以自動(dòng)重連。 (6)系統(tǒng)管理功能系統(tǒng)管理分為超級(jí)用戶、一般用戶。超級(jí)用戶可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，并能夠增加、刪除用戶等。(7)系統(tǒng)界面刷新功能 系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)刷新系統(tǒng)的界面，顯示外場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)。可在路段、隧道頁(yè)面間快速切換。 (8)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控

44、制顯示與監(jiān)控系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)協(xié)作，進(jìn)行報(bào)警的聯(lián)動(dòng)控制顯示。(9)與其他系統(tǒng)交互通過中心數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)定時(shí)地與其它系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，以完成特定的任務(wù)。通過上述分析可知，圖形系統(tǒng)的外部角色包括一般用戶，超級(jí)用戶，外部 硬件包括投影儀，模擬屏，字幕機(jī)，與圖形系統(tǒng)發(fā)生交互的系統(tǒng)主要是中心數(shù) 據(jù)庫(kù)服務(wù)器，這幾類都可以定義成系統(tǒng)的外部角色。同時(shí)根據(jù)對(duì)需求的分析， 我們基本明確了系統(tǒng)的主要用例，下面給出圖形系統(tǒng)的主用例圖如圖3-1：西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第17頁(yè)，廠圖形系統(tǒng)、Q剜扣激o一|S大玲思0其他交互辦模擬0積大屏幕拄丘八連線字圖3-1系統(tǒng)主用例圖33圖形系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

45、331軟件框架設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)良好的框架是系統(tǒng)可擴(kuò)展的基礎(chǔ)。在U1蛆。建模中，包是一種組合西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第18頁(yè)機(jī)制，包通常用于模型的組織管理，它把各種各樣的模型元素通過內(nèi)在的語(yǔ)義 連在一起成為一個(gè)整體，可以將包看作是對(duì)概念模型領(lǐng)域?qū)ο髮由纤M(jìn)行的劃 分。根據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的需求分析，我們把圖形系統(tǒng)按功能劃分為七個(gè)包，即： 系統(tǒng)管理模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、模擬屏控制模塊、投影儀控制模塊、字幕機(jī)控 制模塊、系統(tǒng)調(diào)試模塊和查詢統(tǒng)計(jì)模塊，同處于客戶層中。本系統(tǒng)使用CS工 作模式實(shí)現(xiàn)，圖32為系統(tǒng)包圖。圖3-2系統(tǒng)包圖332系統(tǒng)用戶接口設(shè)計(jì)用戶注銷，工作人員換班不用重

46、新啟動(dòng)系統(tǒng)，在不退出系統(tǒng)的情況下在系 統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行重新登錄即可；系統(tǒng)注銷并未斷開與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，系統(tǒng)注銷后，系 統(tǒng)除系統(tǒng)登錄外的其他菜單項(xiàng)均變得不可用，系統(tǒng)工具欄快捷鍵也變的不可用：用戶管理，對(duì)系統(tǒng)的用戶進(jìn)行管理，超級(jí)管理員可以添加和刪除用戶及修改 密碼；退出，退出系統(tǒng)軟件。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第19頁(yè)圖3-3系統(tǒng)用戶接口圖33，3軟件設(shè)備類圖設(shè)計(jì)在圖形系統(tǒng)中，主要涉及到模擬屏，投影儀，字幕機(jī)三類設(shè)備。我們用面 向?qū)ο蟮姆椒?，把它們作成設(shè)備類，將其封裝起來(lái)。對(duì)于投影儀，它的主要屬性有(1)串口號(hào)conl1 (2)串口波特率baud，4800bps，9600b

47、ps可選。(3)開啟否poweron，分開啟，關(guān)閉兩種。(4)屏幕尺寸size，可調(diào)尺寸為一3030。 (5)焦距focus，可調(diào)焦距為一3030。 (6)音量volume，可調(diào)音量為O60。 (7)輸入接口，輸入接I：3有RGBl，RGB2,RGB3，VIDE01，VIDE02 對(duì)于字幕機(jī)，主要屬性有(1)串口號(hào)comm (2)串口波特率baud，4800bps，9600bps可選。 (3)字體fonttype，為自定義結(jié)構(gòu)體。(4)字體樣式fontslyle，為自定義結(jié)構(gòu)體。 (5)窗口位置zmjwindow，為自定義結(jié)構(gòu)體。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2

48、0頁(yè)(6)顯示速度speed(7)延遲delay (8)開始地址startadrcss，從0開始。 (9)結(jié)束地址cndadrcss，O63。 (10)段號(hào)duanno對(duì)于模擬屏，我們?cè)O(shè)計(jì)成提供服務(wù)的接口集。主要操作有(1)組裝廣播命令幀BCFrame0。 (2)根據(jù)箱號(hào)、燈號(hào)，燈狀態(tài)組裝遙信幀YXFrame0。 (3)發(fā)送遙測(cè)BCD幀到模擬屏ScndBCDFrame0。 (4)發(fā)送廣播命令到模擬屏ScndBCOrdcr0。 (5)發(fā)送遙信幀到模擬屏ScndYXFrame0。(6)模擬屏?xí)r間幀設(shè)計(jì)并發(fā)送Adjus幽e0。(7)設(shè)置串口號(hào)，波特率并打開串口OpcnCom0。(8)關(guān)閉串口Clos

49、ccom0。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第21頁(yè)圖34軟件設(shè)備類圖334流程設(shè)計(jì)3341系統(tǒng)總體流程設(shè)計(jì) 圖形系統(tǒng)初始化后，創(chuàng)建主程序，在主線程中創(chuàng)建工作線程。主線程負(fù)責(zé)響應(yīng)windows消息，消息包括對(duì)控制模擬屏的消息、控制投影儀的消息和其他 windows消息。工作線程一初始化后通過定時(shí)器輪詢數(shù)據(jù)庫(kù)，用讀出的數(shù)據(jù)庫(kù) 表數(shù)據(jù)(包括設(shè)備狀態(tài)、交通量數(shù)據(jù)、限速標(biāo)志數(shù)據(jù))刷新模擬屏和圖形系統(tǒng)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第22頁(yè)界面。當(dāng)發(fā)生各種報(bào)警的時(shí)候，進(jìn)行報(bào)警處理，報(bào)警處理包括打開音響，打開 投影儀并切換到投影儀的VIDEO接口以接

50、受視頻系統(tǒng)傳過來(lái)的視頻圖像，刷新 模擬屏和刷新系統(tǒng)界面。工作線程二用于刷新連線字幕機(jī)的顯示。系統(tǒng)流程如 圖3，5所示：圖3-5系統(tǒng)整體流程圖西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第23頁(yè)3342工作線程工作順序圖 在上述流程中，工作線程的工作比較復(fù)雜，也集中了圖形系統(tǒng)的主要功能實(shí)現(xiàn)。下面給出其順序圖。需要說(shuō)明的是模擬屏服務(wù)器，它是將模擬屏的通訊 規(guī)約轉(zhuǎn)換和指令下發(fā)等封裝起來(lái)的COM服務(wù)器，在第五章將有詳細(xì)介紹。圖3-6工作線程順序圖基本場(chǎng)景： 1主程序初始化。23相繼創(chuàng)建主線程、工作線程。4進(jìn)入工作線程，工作線程通過定時(shí)器輪詢。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩

51、士研究生學(xué)位論文第24頁(yè) 56查詢服務(wù)器上數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)備狀態(tài)表，交通量表，78用COM服務(wù)器將查詢的各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬屏的通訊規(guī)約格式，并下發(fā)到模擬屏9刷新主界面10繼續(xù)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中的報(bào)警表111213有報(bào)警的話通過查詢的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬屏接受的格式下發(fā)。如果是 交通報(bào)警，相應(yīng)路段的光帶根據(jù)其報(bào)警類型的報(bào)警進(jìn)行顯示。如果是火災(zāi)環(huán)境 報(bào)警相應(yīng)的遙信燈置為報(bào)警狀態(tài)。14判斷投影儀當(dāng)前是否開啟，如果沒有開啟，打開投影儀。同時(shí)切換到投影儀的VIDIO接口，接收來(lái)自視頻監(jiān)控系統(tǒng)傳來(lái)的報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)圖像。 15刷新界面，打開報(bào)警音響。16重復(fù)4-15步。17如果工作線程接收到關(guān)閉消息，關(guān)閉工作線程，返回。34通訊規(guī)

52、約設(shè)計(jì)341圖形系統(tǒng)通訊接口圖形子系統(tǒng)需要和模擬屏、投影儀、連線字幕機(jī)進(jìn)行串口通訊，與它們通 訊均采用RS232規(guī)范。投影儀屏幕可以投影現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)錄像，可以通過矩陣來(lái) 選擇投影某地點(diǎn)(包括收費(fèi)站、路段或者隧道)的現(xiàn)場(chǎng)錄像，在投影現(xiàn)場(chǎng)錄像 時(shí)圖形子系統(tǒng)必須打開VDEO接口。投影儀也可以投影圖形計(jì)算機(jī)顯示屏上的 內(nèi)容，此時(shí)系統(tǒng)打開投影儀RGB接口，通過分屏儀將顯示屏內(nèi)容送到投影儀。 圖形系統(tǒng)通訊接口如圖37所示：西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第二5頁(yè)圖3?圖形系統(tǒng)通訊接口圖342模擬屏通訊規(guī)約設(shè)計(jì)3421接口特性逶訊規(guī)約采用RS232三線制，波特率4800 9600b

53、ps可選。異步傳輸， 1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，無(wú)校驗(yàn)位和l位停止位。幀校驗(yàn)和字節(jié)指校驗(yàn)區(qū)各字 節(jié)異或值，結(jié)果最高位為O時(shí)整字節(jié)取反，為1時(shí)不變。模擬盤控制器加電 后，1=箱向主機(jī)發(fā)送一字節(jié)命令50I-I，主機(jī)接收命令后，對(duì)模擬盤進(jìn)行初始化， 并發(fā)送全部初始數(shù)據(jù)到模擬屏。3422通訊規(guī)約(1)廣播命令西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第26頁(yè)廣播命令用于對(duì)模擬屏上元件進(jìn)行總體控制，包括模擬屏的自檢、燈光亮 度調(diào)節(jié)、模擬屏復(fù)態(tài)、開關(guān)音響、亮盤暗盤、盤上顯示器地址檢測(cè)、光帶同步 等。廣播命令共26條，每條指令連發(fā)二幀有效，無(wú)返回。命令格式：OOH功能碼OOH功能碼(2)遙測(cè)

54、顯示器命令：遙測(cè)顯示器命令用于向模擬屏上的數(shù)碼顯示器發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)必須按照規(guī)約轉(zhuǎn)換為BCD碼的形式。 命令格式：序號(hào)D7D6D5D4D3D2I D1DOBvteO01顯示器號(hào)高6位 BytellD7D7D7顯示器號(hào)低4位 Bvte21個(gè)位BCD(三位)個(gè)位BCD(四位) Byte31干位BeD(三位)百位BCD(四位)Byte41十萬(wàn)位BCD(三位)萬(wàn)位BCD(四位)Byte5lIBvie6校驗(yàn)和說(shuō)明：Byce0：D7一D6為標(biāo)志位01，D5-DO為顯示器號(hào)高六位地址 Bytel：D7為標(biāo)志位l，D6為十位BCD碼的高位， D5為千位BCD碼的高位， D4為十萬(wàn)位BCD碼的高位， D3一DO為

55、顯示器號(hào)低四位地址Byte2：D7為標(biāo)志位1，西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第27頁(yè)D6一D4為BCD碼十位的低三位，D3-DO為BCD碼個(gè)位； Byte3：D7為標(biāo)志位1，D6一D4為BCD碼千位的低三位， D3一DO為BCD碼百位：Byte4：D7為標(biāo)志位1，D6一D4為BCD碼十萬(wàn)位的低三位 D3一Do為BCD碼萬(wàn)位；Byte5：D7為標(biāo)志位1，小數(shù)點(diǎn)位置D6D5D4數(shù)據(jù)狀態(tài)標(biāo)志位D1DO十00O正常數(shù)據(jù)O0百00l非正常采集數(shù)據(jù)01i01O越限告警1O萬(wàn)011單YC檢查(復(fù)態(tài)l1無(wú)小數(shù)1ll恢復(fù))l數(shù)據(jù)正負(fù)標(biāo)志位(1位)D3l+Ol一1(3)遙信單狀態(tài)控制

56、命令： 遙信命令用于對(duì)盤上遙信燈的單點(diǎn)狀態(tài)控制，該命令有返回。 A：下發(fā)命令00箱號(hào)功能碼1l燈號(hào)校驗(yàn)和B：返回碼：除下述返回外，其余返回：40H錯(cuò)，70H正確讀燈狀態(tài)：功能碼為EO返回：西南交通大學(xué)碩士研完生學(xué)位論西南交通大學(xué)碩士研完生學(xué)位論匝互匝第28頁(yè) DO：表示前燈1通，0不通01：表示后燈1通，0不通按箱查燈：功能碼為E5 返回：OO00板號(hào)1D71D6DO校驗(yàn)和D7一一D6：1表示燈壞0表示燈好 自檢結(jié)束，返回30H 查詢：功能碼為D0 返回：40H錯(cuò)70H正確20H要求初始化。 (4)光帶控制幀(適用于光帶智能箱)光帶控制箱用于控制盤上光帶的分段顯示，光帶分段通過不同的箱號(hào)和燈

57、號(hào)來(lái)區(qū)別，光帶控制箱和智能控制箱通過箱號(hào)自然區(qū)別。命令格式如下：343連線字幕機(jī)通訊接口連線字幕機(jī)與圖形系統(tǒng)通過串口通信，采用RS232規(guī)范。連線字幕機(jī)控制 通過函數(shù)接口完成。函數(shù)如下：西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第29頁(yè) (1)初始化串口：intstdcallZmjInit(intnComm，intnSpeed)(2)關(guān)閉串口BOOLstdcallZmjClose(void)(3)檢測(cè)通訊是否正常intstdcallZmjOnline(BYTEbyAdress)(4)單段命令開始intstdcallZmjCommondBegin(BuValvariableAs

58、BYTE)(5)命令結(jié)束intstdcallZmjCommondEnd(void) (6)清屏intstdcallZmjClear(void)(7)顯示文字intstdcallZmjTextWindow(zmjfontTypemyFontType，ZmjfontStyle。BYTE*IpszText，zmjWindow myZmjWindow)(8)顯示日期intstdcallZmjMydateWindow(ZmjFonttype myType，ZmjFontstylemyFontStyle，WORDwMydatType，ZmjWindowmyZmjWindow)(9)特殊效果intstdca

59、llZmjEffect(BYTE byType，BYTEbyspeed)(10)延遲intstdcallZmjDelay(WORDwDelay)(II)結(jié)束intstdcallZmjEnd(void)(12)多段命令開始西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第30頁(yè)intstdcallZmjMultiComanondBegin(BYTEbyStartaddress，BYTE byEndAdress，BYTEbyDuanNo)(13)載入播放表intstdcallZmjSetPlayDuan(BYTEbyStartaddress，BYTE byEndAdress，BYTE*

60、ipszText，BYTEbyDuanNum)344大屏幕投影儀通訊規(guī)約大屏幕投影儀與圖形系統(tǒng)通過串口通信，采用RS232規(guī)范。波特率為 9600bps，無(wú)校驗(yàn)位，一位停止位，幀長(zhǎng)度8位，采用ASCII碼。下發(fā)命令：其中C1一C4為下發(fā)命令A(yù)SCII碼，P1-P4位命令參數(shù)。在實(shí)際系統(tǒng)中，選用 了打開投影儀、關(guān)閉投影儀、打開RGB輸入接口、調(diào)焦、調(diào)整屏幕位置、開音 響等命令。返回碼： 正常返回：臣工卯異常返回E衛(wèi)盈35數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)351數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)通常具有兩個(gè)含義，一個(gè)是指數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，即DBMS系統(tǒng) (數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng))的設(shè)計(jì)，另一個(gè)是指數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。此處討論根 據(jù)圖形系