1 8 7 42 0 0 5 中国控制与决策学术年会论文集P r o c e e d i n g so | 2 0 0 5C h i n e s eC o n t r o la n dD e c i s i o nC o n f e r e n c e基于组件的交通管理决策支持平台的设计与实现刘冲，陆化普，史其信( Y t 华大学土木工程系，北京1 0 0 0 8 4 )摘要：针对我国大多教城市对于智能变通和交通信息化的发展普求，指出了变通管理决策支持平台建设的必要性提出了基于组件技术的设计和实现方案，该方案可毗为交通菅理提供操作环境、信忠支撑和辅助块策支持针对交通管理中的一些典型业务，阐述了决策支持功能的实现过程美键词：硬策支持平台 软总线；组件 设计；实现D e s i g na n dr e a l i z a t i o no fd e c i s i o ns u p p o r tp l a t f o r mf o rt r a n s p o r t a t i o nm a n a g e m e n tb a s e do nc o m p o n e n t sL I UC h o n g L UH u a p u S H IQ i x i n( I n s t i t u t eo fT r a n s p o r t a t i o nE n g i n e e r i n g ，T s l n g h u aU n i v e r s i t y ，B e i j i n g1 0 0 0 8 4 - C h i n a C o r r e s p o n d e n t ：L I UC h o n g E m a i l ：l i u d e e r 9 8 m a i l s t s i n g h u a e d u o n )A b s t r a c t ：A c c o r d i n gt ot h ed e m a n do fi n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m sa n dt r a n s p o r t a t i o ni n f o r m a t i o n i z a t i o n so fm o s tc i t i e si nC h i n a t h en e c e s s i t yo ft h ed e c i s i o ns u p p o r tp l a t f o r mf o rt r a n s p o r t a t i o nm a n a g e m e n ti se x p r e s s e d A n dt h e nt h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o na p p r o a c hb a s e do nc o m p o n e n t si sp r o p o s e d T h ep l a t f o r mc a no f f e ro p e r a t i n ge n v i r o n m e n t ，i n f o r m a t i o ns u p p o r ta n dd e c i s i o ns u p p o r tf o rt r a f f i cm a n a g e m e n t F i n a l l y ，s o m et y p i c a lb u s i n e s si nt r a f f i cm a n a g e m e n ti sa n a l y z e da n dt h er e a l i z a t i o np r o c e s si sg i v e n K e yw o r d s ：d e c i s i o ns u p p o r tp l a t f o r m ；s o f tf l e l d b u s c o m p o n e n t d e s i g n ；r e a l i z a t i o n1 引言随着智能交通系统在广大城市的推广应用，交通管理相关部门各自建立了满足本部门需要的信息管理系统，如“1 1 0 ”、“1 2 2 ”事故报警系统，交通流量检测信息系统，电视监控系统，信号控制系统等，从而提供了相当丰富的数据资源这些海量的交通信息逐渐成为各种智能交通应用系统的宝贵资源，通过对这些交通信息的分析，获得对交通系统状态的特征信息，在交通工程知识和交通业务逻辑的基础上，对交通运行状态进行判断，为交通管理人员优化交通管理策略，调整交通参与者的行为，实现交通系统的高效率运行提供支持交通信息的分析与对管理决策的支持日益成为交通领域研究的一个重要课题交通管理决策支持平台在交通信息分析的基础上，为交通管理提供操作环境、信患支撑和辅助决策支持 2 设计原则设计时应遵循以下原则：1 ) 可扩展性系统中所有软件模块或子系统，采用组件化的设计，统一组件接口2 ) 易用性软件具备发好的人机交互界面，方便管理者、使用者和系统之间的交流3 ) 安全性平台提供统一的安全机制，使得各种信息交换功能得到统一的安全支持4 ) 信息集成性充分考虑到交通信息的多样性，按照静态、动态和历史信息三类，很好地实现了交通管理相关信息的集成 3 软件组件技术组件是指应用系统中可以明确辨识的构成成分，软件组件技术是支持软件复用的核心技术使用基金项目：国家科技攻关项目f 2 0 0 2 B A 4 0 4 A 2 0 B ) I 北京市科技计划项耳( H 0 2 0 6 2 0 5 3 0 1 2 0 )作者筒介：荆冲( 1 9 8 1 - - ) 男，博士生，从事智能交通系统、物流系统规划等研究刘冲等：基于组件的交通管理头策支持平台的设计与实现1 8 7 5基于组件的软件开发方式，可以提高软件开发的效率和软件的质量本文提出基于组件的软件开发模型充分考虑了软件开发过程中的反复性和易变性，可以为基于组件的软件开发提供参考作用D 在系统开发过程中，每一个功能模块都封装了大量的自身的组件这些组件具有以下特点：1 ) 可以在不同的平台、不同的语言环境下，开发与使用基于组件的同一种软件体系结构2 ) 动态调用特性可以实现软件体系结构的装配技术，系统体系结构的调整十分便利3 ) 组件可以灵活地进行更替。使得采用该体系结构的应用系统的升级改造十分方便 4 设计思路为了能够共享组件资源，平台提供统一的组件访问接口当一个功能模块需要访问另一个功能模块的组件时，可以通过访问组件接口，调用相关组件，实现组件的共享基于以上思路，本系统采用基于组件的体系结构采用这种结构，所有的功能模块以相同的方式连结在一个通信部件上，从而将软件模块的内部设计独立出来，不必考虑模块之间的互连问题 2 3 5 决策支持平台的主要功能1 ) 信息集成提供与各种交通管理业务系统之间的接口，从各交通管理业务系统提取信息，完成对多源数据、实时数据和历史数据的组织，用于后续的信息处理和决策支持2 ) 信息处理根据各子系统的功能需求和它们之间的内在联系，对数据进行数据验证、数据融合、基本分析等处理，供用户访问和分析使用3 ) 业务支撑及辅助决策利用决策支持平台所具有的一些高级功能，进行各种信息的深层次分析和挖掘，在交通逻辑的统一支持下，为信息服务和决策提供支持 6 功能模块划分及组件设计 决策支持平台主要由5 部分构成，即：数据中心、信息分析与计算模块、业务支撑模块、决策支持模块、可视化应用环境和系统管理模块如图1 所示6 1 数据中心为了实现对分布数据源的透明访问，本系统构建的数据中心为虚拟数据库，虚拟数据库可以非常方便地集成智能交通领域各个应用系统提供的交通信息用户的查询请求随W e b 发出，通过O D B C 和J D B C 等中间件与数据库进行连接，用S Q L 来访问圉1 交通管理决策支持平台系统结构虚拟数据库当V D B M S ( 虚拟数据库管理系统) 收到一个查询请求时，查询处理器将其分解成不同的片断，然后把它们送到相应的数据源进行实际数据的提取，最后把提取所得的结果进行组合，提交给用户用户最终看到的结果就像一个单独的数据库提供的数据一样“J 6 2 信息分析与计算模块1 ) 交通数据融合利用多维方式对交通数据进行分类、分级融合方法包括：加权平均、贝叶斯估计、模糊推理等2 ) 综合信息分析综合信息分析可以根据用户的需要，完成基本的信息统计和查询功能统计的类型包括计数、求和、求平均值、求最小最大值等查询功能主要根据用户输入条件，返回查询结果3 ) 交通预测建立交通预测模型，利用采集的交通信息和历史交通信息，对未来一段时间的路网交通状态进行预测，按相应的格式输出结果4 ) 最短路径计算组件以交通流量检测系统提供的实时数据为基础，通过路权赋值组件得到实时动态的路权信息，根据最短路径算法，动态预测路网上任意两点之间的最优路线5 ) 数据挖掘包括执行关联、分类、预测、聚类、时间序列分析和其他信息分析任务，从而自动发现隐藏在大量数据中的隐古模式和有趣知识例如：神 经网络可以直接通过输入数据进行学习与训练生成规律和知识，从而自动建立计算模型 对各种交通流信息采用时同序列分析与序列模式挖掘进行分析与预测；将分类与聚类方法应用于交通事故多发点段排查和交通拥堵状态的判断；采用孤立点挖掘技】8 7 62 0 0 5 中国控制与决策学术年会论文集术进行交通异常事件的检测等 6 3 决策支持模块主要目标是根据用户的需要，利用数据中心及信息分析模块所提供的信息，在本模块中所储存及产生的模型和方法的基础上，给出问题的合理解决方案该模块逻辑上主要由知识库、模型库、方法库和问题分析系统构成6 4 可视化应用环境1 ) 地图操作组件本组件实现地图缩放、平移，显示范围及比例尺控制，地图拼接、测距、面积测量等功能，2 ) 图层编辑组件本组件包括图层基本编辑、图层对象编辑、图层设置、图层控制、图层显示、图层缩放等功能3 ) 通行情况实时显示组件实时采集交通流量等数据，并根据情况用多种形式显示表现6 5 管理模块1 ) 负载均衡容错组件负载均衡组件能够共享负载，并且当某一系统或网络出现故障肘，能够自动进行负载均衡，可以实现工作负载的动态分配，提高系统的性能、可靠性和灵活性2 ) 安全访问控制组件定义和控制产品授权用户和用户组的列表，在此列表基础上才能建立访问控制列表通过访问控制列表这种机制，可阻允许或禁止访问某一特定主题的数据3 ) 个性化配置组件用户根据需要，可以配置多个权限级别，并且把权限配置到不用的用户、不同的组件上用户接人、组件调度时，将作权限检查 7 典型业务实现总体上，决策支持平台提供的应用功能可概括为两大类：日常业务和特殊情况下的控制指挥具体包括下列功能：7 1日常业务实现流程正常状态下，系统对各个子系统的输人数据进行提取、融合和分析，完成静态交通信息和动态交通信息的统计和综合分析，并进行日常状态下的交通状态监控和信息发布对交通管理者和决策者提供人机交互界面，以便查询交通状态信息包括可视化的静态交通信息的测览与查询、可视化的实时动态交通信息的浏览与查询、可视化的综合交通信息的浏览与查询、可视化的综合交通态势、辅助决策可规化和基于W e b 的交通信息发布7 2 紧急事件的处理功能1 ) 获得重大事件和事故的信息，主要包括：地点、事故状况、相关车辆等信息；2 ) 触发指挥中心调度模块功能，事件信息同时触发G I S 图形界面的显示；3 ) 确认事件发生时，触发决策支持模块功能；4 ) 根据同题分析系统，形成解决问题的模型；5 ) 根据模型，调用模型库和方