基于Internet的交通道口事故監測管理系統的研究
[摘 要] 傳統的道路交通監測存在不足之處，相應的路口自動監測力量猶顯薄弱。對諸如闖紅燈，闖單禁行線，超速等交通違章行為缺乏現代化的監測、取證等必要手段。筆者提出基于Intemet的道路交通違章監測系統，有效地利用先進的通信及計算機技術，為提高交通道口的管理水平，確認違章事故提供了手段，并對此系統進行深入地分析和設計，同時通過實例證明，該系統違章監測和事故確認具有的有效性和可操作性。
[關鍵詞] 交通事故；違章；監測；互聯網
1 引 言
交通事故造成社會財富的極大浪費，同時也對社會的安定團結產生一定的消極影響。隨著車輛與道路通車里程的增加，車輛運行速度的提高，交通事故量不斷增加，各種交通違章、交通事故也在增多。2001年全國因道路交通事故而死亡的人數超過10萬人，1999年全國公安交通警察部門共受理道路交通事故412860起，造成83 529人死亡，286080人受傷，直接經濟損失達212401萬元，萬車死亡率為15．5，交通事故死亡人數列世界第一位，萬車死亡率接近于發達國家的10倍，這些數字是相當驚人的。由于交通警力有限，交通管理機關，不可能依靠人力對所有路段、路口實行全天候、全方位的管理，所以只能向科技要警力，依靠現代化科學技術手段來管理交通。
在我國，對于交通流量大的交叉路口多采用大屏幕實時視頻監控的方法，取得了很好的效果。但是，對于城市而言，特別是大城市，交叉路口眾多，實施大屏幕監控，無論是從道路交通的資金投入，還是從城市交通管理的有效性和可操作性上都存在一定困難。但是，城市道路的交叉路口也正是交通事故、違章的高發區。對于此類交叉路口，傳統的違章監測系統采用活動硬盤進行違章數據的交換，即支隊民警到路口去取活動硬盤，然后回到支隊把硬盤上的數據導人計算機中進行違章數據的處理。
該方法的優點是節省資金。但隨著監測器安裝數量的增加，到路口更換硬盤帶來的弊端越來越明顯，因此，如何利用信息技術，經濟而有效的完成道路違章監測信息的回傳是亟需解決的重大課題之一。筆者將針對該問題展開深入的研討，分析基于Intemet的道路交叉口違章自動監測系統，并以實例證明該系統實用的有效性。
2 基于Internet的道路交通違章自動
監測系統概述
道路交叉口違章自動監測管理系統，俗稱“電子警察”，是集可視化技術、圖像處理技術、自動控制技術、計算機通訊技術以及數據庫管理技術為一體的，近些年發展起來的新技術。用它可以全天候自動監測道路交叉口的闖紅燈信號的違章行為，并能對違章車輛進行監測記錄、拍攝照片，協助交通管理部門對違章駕駛員進行處罰教育，促使其自覺遵守交通法規，增強道路交通安全意識，減少違章和事故，確保道路交叉口交通暢通。
信息技術的發展，特別是Intemet的普及，推動了整個社會的前進，改善了人們的生活，也為各行各業提供了有效信息化的手段�；贗ntemet的道路交通違章自動監測系統可以及時的將交叉路口的信息通過Intemet網傳送，只要可以連接Intemet網，交管的工作人員就可以實現：
(1)任何時刻、任何地點獲取第一手的交叉路口的實時路況信息；
(2)通過歷史圖像的回放獲得交通肇事取證；
圖1是基于Intemet的道路交通違章自動監測系統的拓撲圖。
系統按照功能可劃分成視頻采集處理模塊、通信模塊、Web服務模塊、管理模塊、安全模塊。
2．1 視頻采集處理模塊
在交叉路口架設視頻采集設備，對交叉路口狀況進行監測。系統能將視頻信號數字化為MPEG4視頻流數據，以便下載歷史視頻；每個監測點的數據保存3—5天，系統自動覆蓋保存的數據；對于選中的實時監控路口，進行圖像壓縮，將圖像傳到支隊服務器；抓拍違章機動車車牌并保存，自動或手動回傳至支隊服務器。
2．2 通信模塊
根據各交叉路口的實際情況，分別采用PSTN，ISDN，DDN，ADSL以及CDMAlX或GPRS無線通信的方式來實現圖像回傳的物理鏈路。通過Windows的撥號組件實現同物理鏈路的綁定，從而實現服務器同路口機的的通信連接，然后，在TCP／IP層實現數據的傳送。
2．3 Web服務模塊
為客戶提供WWW服務，通過瀏覽器監測交叉路口的狀況，觀看交叉路口狀況的歷史片斷，獲得交通違章和交通事故的信息。
2．4 管理模塊
(1)人員管理：維護用戶的基本信息，增、刪、改用戶，修改用戶的角色和權限。
(2)登錄管理：根據登錄人員的不同的角色，不同的權限，系統為其提供不同的服務，如一般工作人員只能查看路況，而不能修改系統的參數等。
(3)系統參數管理：維護系統的參數，如圖像的壓縮率、分辨率等。
(4)歷史信息的管理：主要是系統日志的維護。
(5)系統故障報告：方便路口維護，生成路口故障信息報表。
2．5 安全模塊
系統的軟件部分主要采取了硬防火墻、網絡內部訪問控制、數據庫安全控制等三級防護措施。
2．5．1 硬防火墻
在網絡設計中，主干網和外部網之間的安全控制通過防火墻技術實現。防火墻是保障網絡安全的手段，它通過網絡配置、主機系統、路由器以及諸如身份認證等手段來實現網絡安全協議。防火墻系統的主要目標是在被保護網絡與外部網絡之間設置隔離，迫使所有的連接都通過防火墻，控制進出網絡的權限。
防火墻技術一般分為分組過濾(Packet Filter)技術和代理服務(Proxy Server)技術兩種：
(1)分組過濾技術是防火墻安全的最低起點，是基于路由的技術。過濾路由器查看經過的信息包源地址和目的地址，允許或拒絕特定的信息包通過。
(2)代理服務技術是由一個高層的應用網關為代理服務器，接受外來的應用連接請求，進行安全檢查后，再與被保護的網絡應用服務器連接，使得外部用戶可以在受控的前提下使用內部網絡的服務。同樣，內部網絡到外部的服務連接也可以受到監控。它是一種針對特定應用的過濾方法。
目前，在比較完善的防火墻系統中，一般結合使用分組過濾技術與代理服務技術。代理服務技術可大大降低分組過濾規則的復雜度，是分組過濾技術的重要補充。
2．5．2 網絡內部訪問控制
(1)身份認證，識別合法用戶和非法用戶，阻止非法用戶訪問。
(2)權限控制，通過系統對用戶的授權，決定哪些用戶有資格訪問哪些資源。
(3)審計跟蹤，記錄哪個用戶在何時訪問了哪些資源，以備非法事件發生后，能夠有效追查。
2．5．3 數據庫安全控制
包括用戶登錄系統的管理和用戶使用數據庫對象的管理。只有特定的用戶使用特定的認證模式，才能登錄到系統，使用系統資源。在數據庫中，只有具有一定權限的用戶，才能使用相應的數據庫對象。除了具有訪問控制功能外，還提供了許可管理、數據庫備份、數據庫恢復及審計等功能。對數據的安全起到重要作用。
3 道路交通違章自動監測管理系統設計
系統采用了B／S結構與C／S結構相結合的方式，通過瀏覽器的方式將信息顯示，實現了與用戶的友好界面，登陸人員可以獲取實時的路口信息和歷史紀錄。采用了C／S的結構實現了支隊服務器同路口機之間的通信。
系統的功能設計如圖2所示。
分析數據庫的概念模型，用語義—對象建立信息網的數據模型。同樣，分析信息網中的數據流程，采用面向對象的方法學，確定信息網中的語義對象及其屬性特征，建立道路交通違章監測系統的語義對象模型。圖3是系統的實體關系圖。
4 應用實例
北京市的交通路口眾多，機動車流量大。相比之下，相應的路口自動監測力量尤為顯得不足。對諸如闖紅燈、闖單禁行線、超速等交通違章行為缺乏現代化的監測，取證等必要手段。針對這一問題，北京市交管局科研所同華爾國際(中國)聯合開發北京市道路交通違章自動監測系統。一期工程現已完成，并獲得很好的監測成效。
2003年3月9日22時55分，朝陽區新東路北口發生一起左轉彎大貨車與直行殘疾人專用車相撞、殘疾人專用車駕駛員死亡的交通事故。朝陽交通支隊及時調用該路口交通違章自動監測視頻回傳系統的視頻圖像記錄，完整的看到了事故經過和車輛行駛軌跡，清晰地看見殘疾人專用車違章進入路口，造成交通事故。在以往發生的交通事故案件中，由于沒有現場的情況記錄，經常是當事人之間爭吵不休，公說公有理，婆說婆有理，難以判斷，缺乏證據。
近期，公安交通管理部門利用交通電視監控系統和交通違章自動監測視頻回傳系統，記錄下路面交通視頻圖像信息，為多起交通事故的處理和責任認定，提供了詳實、客觀的第一手證據，避免了因無法確切掌握事故經過而導致的事故責任認定困難。圖4是北京市道路交通違章自動監測系統交叉路口實時監控界面。
5 結 論
Intemet的出現和普及，知識和信息推動了社會的快速發展。如何利用先進的信息手段解決現有的問題，是科研人員面臨的巨大挑戰。筆者針對傳統道路交通違章監測系統存在的問題展開了深入的討論：
(1)指出了現有的系統的優點和不足；
(2)提出了基于Intemet網的道路交通違章自動監測系統的思路，并對系統進行詳細的分析和設計；
(3)通過北京市道路交通違章自動監測系統的實例，證實了該系統的有效性和可信度。
筆者認為，設計和應用的系統述存在了很多不足，如闖紅燈消息自動傳送、車牌號識別等還存在一定的問題，仍需進一步改進和研討。但是，隨著系統的不斷完善，功能的不斷擴展，研究的不斷深入，堅信該系統一定會為北京道路交通，乃至全國道路交通提供有力的支持，也一定會推進我國智能交通系統(ITS)研究的進一步深入。
筆者希望撰寫的論文和觀點能夠得到有關部門和專家學者的關注，為實現我國道路交通事業的跨越式發展推波助瀾。
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