交通安全设施状态管理平台系统关键技术研究与开发

朱曼莉ZHU Man-li

（江西省交通投资集团有限责任公司南昌南管理中心，南昌 330000）

0 引言

随着通讯技术的不断发展，近几年来窄带物联网已经成为万物互联网络的一个重要分支，能够满足数据上传时间间隔长、文本信息数据量小、占用带宽低的应用场景，可以成为交通安全设施智能监控的核心网络[1-3]。基于窄带物联网的智能交通安全设施监测，是将其与交通安全设施监测相结合，利用其范围广、成本低、抗干扰能力强和传输数据功耗低的技术特点[4-5]，与传统交通安全设施养护需求相匹配，扩展智能监控系统的部署应用空间和应用条件，推动智能交通安全设施管理系统数字化、智能化进程，让交通安全设施管理效率得到明显提高[6-8]。

1 系统技术架构

系统软件平台采用微服务架构（SOA 架构），可以快速响应需求的变化，同时方便有针对性的业务场景整合，为用户提供可定制的服务子集，便于对各种服务进行高效的管理，技术应用选择灵活，复杂度可控，服务组件化，具有高可扩展性，采用低耦合的方式，容错性高，就开发特点而言有以下特性：

①数据存储采用数据库集群方式，能够灵活应对数据压力的增长，提供提高性能和可扩展的空间，提高数据的安全可靠，构建容灾备份机制，提高数据服务的可用性。②采用高可用的负载均衡策略，以提高应对突发的用户或数据压力，提高系统的鲁棒性。③采用C/S 结构进行高效高质量的数据采集和传输，采用B/S、APP 和第三方微信公众号提供丰富跨平台的面向用户的服务体验。④采用跨域单点登录技术（SSO），使得众多可独立子系统融合成大的信息平台，使用者在不同的服务间可智能切换。⑤采用智能化图表对各种业务数据进行查询和可视化展示，并可进行监控大屏的主题式场景展示。

具体从功能上而言，软件基于GIS 地图开发，结合物理碰撞模型与碰撞检测算法，对监测终端设备上传的数据进行运算，在地图上实时显示设施的位置与状态，并且在发生撞击等情况时，发出预警信息。同时可以开发手机APP 端，其主要功能如下；

①道路和设施状态监测数据的可视化展示。②历史数据统计和分析。③研究撞击事件的智能判定规则，状态预警判定准确率＞98%。④终端设备工作状态的多点远程控制与切换。⑤报表导出：统计报表的格式化导出，支持excel、文本文件等多种格式。⑥用户管理及权限管理：依据用户的组织架构和监管范围进行用户管理，为不同架构层次的用户开放或关闭不同的功能模块访问权限，或者为不同等级的用户提供不同类型的数据可视化展示方式。⑦预警发布：实现两种预警发布方式，一是在软件平台界面做预警标记，同时在地理位置信息系统中标记出异常道路所在的地理位置；二是开发平台与运营商短信平台的接口，实现预警信息的短信发布。

2 WEB 功能的实现

基于GIS 地图开发，实时监控设施各状态，包含了安全锥监控，安全锥管理，基站管理，安全锥实时状态，安全锥扶正情况、防护栏监控、防护栏管理、防护栏实时状态、防护栏日志等子功能。

2.1 安全锥监控

如图1 所示，在地图上展示了倾倒安全锥的情况，如果发现有安全锥倾倒，则系统会在地图上标识出倾倒安全锥的地理位置，并且会将该责任区标成红色，以提醒责任人进行查看和扶正。

图1 安全锥监控页面

图1 的表格展示了倾倒安全锥的数量，正常直立的数量，以及安全锥的总数。用户可以清晰地看到各个安全锥所属的责任区，红色线条表示该责任区有安全锥倾倒，提醒责任人注意。

实时状态页面展示了安全锥的实时状态，此页面5 秒钟定时刷新，如有安全锥倾倒或者异常，则可以及时的发现并处理。页面中显示了安全锥的编号、状态、位置、电量等信息。

扶正跟踪页面展示了安全锥的倾倒扶正情况，用户可以在此页面中看到安全锥是什么时间倾倒的，以及什么时间扶正，扶正的时间间隔是多少。

状态日志页面可以看到每一个安全锥状态变化的情况，如果用户想追踪某个安全锥的状态变化，则可以在此页面中进行查看。

2.2 防护栏监控

如图2 所示，正常状态的防护栏在地图上显示为绿色图标，当被碰撞后，图标将变成红色，同时平台上将显示防护栏监测设备的电量、防护栏的位置、桩号、角度、位移以及是否被撞击等信息。

图2 防护栏监控页面

3 APP 功能的实现

基于GIS 地图开发，展示所有被监测基础设施的位置、状态（包含是否被撞击以及设施本身的三轴姿态）等，事故报警信息推送、电子围栏、数据统计与查询、现场参数配置。提供SdK 开发包，数据可接入第三方平台，用于二次开发，如图3 所示。

图3 APP页面

4 实物介绍与应用案例

4.1 实物介绍

如图4 所示，自主研发的交安设施状态预警终端可以安装于各类基础设施上，具有姿态测量、撞击报警、北斗定位、NB 无线通信、WIFI 配置等功能，设备采用电池供电，安装维护十分方便，全天候对各类设施进行实时监测、及时报警，当发生事故时，第一时间将事故地点、发生时间、严重程度等信息推送至管理人员，提高应急处置效率，避免二次事故发生。

图4 实物介绍

实物具有以下特点：①易安装、易部署、易维护、极低功耗，单次放电时间不少于3 年。②事件发生后30s 内完成上报，可设置16 级报警阈值，结合AI 算法对事故严重等级进行判断，杜绝误报。③内置BD 系统，实时定位，便于管理。④内嵌WIFI 系统，可现场配置桩号等信息。⑤实时监测，及时上报、上传图像，生成日志。

4.2 案例应用介绍

图5、图6 为案例的具体应用。

图5 在项目中的使用1

图6 在项目中的使用2

5 结语

开发的交通安全设施智能监测系统能实现对交通安全设施状态实时监测，不受交通状况、天气以及人员配置等因素影响。试点证明本课题研究成果可以对偏离原来正常工作状态的交通安全设施发出预警，通知维护人员进行维护，消除可能产生的交通安全隐患，保障道路交通的安全、有序，提高交通安全管理水平。