基于Internet的交通道口事故監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的研究
[摘 要] 傳統(tǒng)的道路交通監(jiān)測(cè)存在不足之處，相應(yīng)的路口自動(dòng)監(jiān)測(cè)力量猶顯薄弱。對(duì)諸如闖紅燈，闖單禁行線，超速等交通違章行為缺乏現(xiàn)代化的監(jiān)測(cè)、取證等必要手段。筆者提出基于Intemet的道路交通違章監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有效地利用先進(jìn)的通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)，為提高交通道口的管理水平，確認(rèn)違章事故提供了手段，并對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行深入地分析和設(shè)計(jì)，同時(shí)通過實(shí)例證明，該系統(tǒng)違章監(jiān)測(cè)和事故確認(rèn)具有的有效性和可操作性。
[關(guān)鍵詞] 交通事故；違章；監(jiān)測(cè)；互聯(lián)網(wǎng)
1 引 言
交通事故造成社會(huì)財(cái)富的極大浪費(fèi)，同時(shí)也對(duì)社會(huì)的安定團(tuán)結(jié)產(chǎn)生一定的消極影響。隨著車輛與道路通車?yán)锍痰脑黾�，車輛運(yùn)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(guó)因道路交通事故而死亡的人數(shù)超過10萬人，1999年全國(guó)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(jīng)濟(jì)損失達(dá)212401萬元，萬車死亡率為15．5，交通事故死亡人數(shù)列世界第一位，萬車死亡率接近于發(fā)達(dá)國(guó)家的10倍，這些數(shù)字是相當(dāng)驚人的。由于交通警力有限，交通管理機(jī)關(guān)，不可能依靠人力對(duì)所有路段、路口實(shí)行全天候、全方位的管理，所以只能向科技要警力，依靠現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)手段來管理交通。
在我國(guó)，對(duì)于交通流量大的交叉路口多采用大屏幕實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控的方法，取得了很好的效果。但是，對(duì)于城市而言，特別是大城市，交叉路口眾多，實(shí)施大屏幕監(jiān)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(fā)區(qū)。對(duì)于此類交叉路口，傳統(tǒng)的違章監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用活動(dòng)硬盤進(jìn)行違章數(shù)據(jù)的交換，即支隊(duì)民警到路口去取活動(dòng)硬盤，然后回到支隊(duì)把硬盤上的數(shù)據(jù)導(dǎo)人計(jì)算機(jī)中進(jìn)行違章數(shù)據(jù)的處理。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省資金。但隨著監(jiān)測(cè)器安裝數(shù)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(shù)，經(jīng)濟(jì)而有效的完成道路違章監(jiān)測(cè)信息的回傳是亟需解決的重大課題之一。筆者將針對(duì)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(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并以實(shí)例證明該系統(tǒng)實(shí)用的有效性。
2 基于Internet的道路交通違章自動(dòng)
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述
道路交叉口違章自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，俗稱“電子警察”，是集可視化技術(shù)、圖像處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)為一體的，近些年發(fā)展起來的新技術(shù)。用它可以全天候自動(dòng)監(jiān)測(cè)道路交叉口的闖紅燈信號(hào)的違章行為，并能對(duì)違章車輛進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄、拍攝照片，協(xié)助交通管理部門對(duì)違章駕駛員進(jìn)行處罰教育，促使其自覺遵守交通法規(guī)，增強(qiáng)道路交通安全意識(shí)，減少違章和事故，確保道路交叉口交通暢通。
信息技術(shù)的發(fā)展，特別是Intemet的普及，推動(dòng)了整個(gè)社會(huì)的前進(jìn)，改善了人們的生活，也為各行各業(yè)提供了有效信息化的手段�；贗ntemet的道路交通違章自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以及時(shí)的將交叉路口的信息通過Intemet網(wǎng)傳送，只要可以連接Intemet網(wǎng)，交管的工作人員就可以實(shí)現(xiàn)：
(1)任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)獲取第一手的交叉路口的實(shí)時(shí)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(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的拓?fù)鋱D。
系統(tǒng)按照功能可劃分成視頻采集處理模塊、通信模塊、Web服務(wù)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(shè)視頻采集設(shè)備，對(duì)交叉路口狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)能將視頻信號(hào)數(shù)字化為MPEG4視頻流數(shù)據(jù)，以便下載歷史視頻；每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)保存3—5天，系統(tǒng)自動(dòng)覆蓋保存的數(shù)據(jù)；對(duì)于選中的實(shí)時(shí)監(jiān)控路口，進(jìn)行圖像壓縮，將圖像傳到支隊(duì)服務(wù)器；抓拍違章機(jī)動(dòng)車車牌并保存，自動(dòng)或手動(dòng)回傳至支隊(duì)服務(wù)器。
2．2 通信模塊
根據(jù)各交叉路口的實(shí)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(shí)現(xiàn)圖像回傳的物理鏈路。通過Windows的撥號(hào)組件實(shí)現(xiàn)同物理鏈路的綁定，從而實(shí)現(xiàn)服務(wù)器同路口機(jī)的的通信連接，然后，在TCP／IP層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。
2．3 Web服務(wù)模塊
為客戶提供WWW服務(wù)，通過瀏覽器監(jiān)測(cè)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(hù)用戶的基本信息，增、刪、改用戶，修改用戶的角色和權(quán)限。
(2)登錄管理：根據(jù)登錄人員的不同的角色，不同的權(quán)限，系統(tǒng)為其提供不同的服務(wù)，如一般工作人員只能查看路況，而不能修改系統(tǒng)的參數(shù)等。
(3)系統(tǒng)參數(shù)管理：維護(hù)系統(tǒng)的參數(shù)，如圖像的壓縮率、分辨率等。
(4)歷史信息的管理：主要是系統(tǒng)日志的維護(hù)。
(5)系統(tǒng)故障報(bào)告：方便路口維護(hù)，生成路口故障信息報(bào)表。
2．5 安全模塊
系統(tǒng)的軟件部分主要采取了硬防火墻、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部訪問控制、數(shù)據(jù)庫安全控制等三級(jí)防護(hù)措施。
2．5．1 硬防火墻
在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，主干網(wǎng)和外部網(wǎng)之間的安全控制通過防火墻技術(shù)實(shí)現(xiàn)。防火墻是保障網(wǎng)絡(luò)安全的手段，它通過網(wǎng)絡(luò)配置、主機(jī)系統(tǒng)、路由器以及諸如身份認(rèn)證等手段來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議。防火墻系統(tǒng)的主要目標(biāo)是在被保護(hù)網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置隔離，迫使所有的連接都通過防火墻，控制進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的權(quán)限。
防火墻技術(shù)一般分為分組過濾(Packet Filter)技術(shù)和代理服務(wù)(Proxy Server)技術(shù)兩種：
(1)分組過濾技術(shù)是防火墻安全的最低起點(diǎn)，是基于路由的技術(shù)。過濾路由器查看經(jīng)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(wù)技術(shù)是由一個(gè)高層的應(yīng)用網(wǎng)關(guān)為代理服務(wù)器，接受外來的應(yīng)用連接請(qǐng)求，進(jìn)行安全檢查后，再與被保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器連接，使得外部用戶可以在受控的前提下使用內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。同樣，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)到外部的服務(wù)連接也可以受到監(jiān)控。它是一種針對(duì)特定應(yīng)用的過濾方法。
目前，在比較完善的防火墻系統(tǒng)中，一般結(jié)合使用分組過濾技術(shù)與代理服務(wù)技術(shù)。代理服務(wù)技術(shù)可大大降低分組過濾規(guī)則的復(fù)雜度，是分組過濾技術(shù)的重要補(bǔ)充。
2．5．2 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部訪問控制
(1)身份認(rèn)證，識(shí)別合法用戶和非法用戶，阻止非法用戶訪問。
(2)權(quán)限控制，通過系統(tǒng)對(duì)用戶的授權(quán)，決定哪些用戶有資格訪問哪些資源。
(3)審計(jì)跟蹤，記錄哪個(gè)用戶在何時(shí)訪問了哪些資源，以備非法事件發(fā)生后，能夠有效追查。
2．5．3 數(shù)據(jù)庫安全控制
包括用戶登錄系統(tǒng)的管理和用戶使用數(shù)據(jù)庫對(duì)象的管理。只有特定的用戶使用特定的認(rèn)證模式，才能登錄到系統(tǒng)，使用系統(tǒng)資源。在數(shù)據(jù)庫中，只有具有一定權(quán)限的用戶，才能使用相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫對(duì)象。除了具有訪問控制功能外，還提供了許可管理、數(shù)據(jù)庫備份、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)及審計(jì)等功能。對(duì)數(shù)據(jù)的安全起到重要作用。
3 道路交通違章自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用了B／S結(jié)構(gòu)與C／S結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式，通過瀏覽器的方式將信息顯示，實(shí)現(xiàn)了與用戶的友好界面，登陸人員可以獲取實(shí)時(shí)的路口信息和歷史紀(jì)錄。采用了C／S的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了支隊(duì)服務(wù)器同路口機(jī)之間的通信。
系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)如圖2所示。
分析數(shù)據(jù)庫的概念模型，用語義—對(duì)象建立信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)模型。同樣，分析信息網(wǎng)中的數(shù)據(jù)流程，采用面向?qū)ο蟮姆椒▽W(xué)，確定信息網(wǎng)中的語義對(duì)象及其屬性特征，建立道路交通違章監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的語義對(duì)象模型。圖3是系統(tǒng)的實(shí)體關(guān)系圖。
4 應(yīng)用實(shí)例
北京市的交通路口眾多，機(jī)動(dòng)車流量大。相比之下，相應(yīng)的路口自動(dòng)監(jiān)測(cè)力量尤為顯得不足。對(duì)諸如闖紅燈、闖單禁行線、超速等交通違章行為缺乏現(xiàn)代化的監(jiān)測(cè)，取證等必要手段。針對(duì)這一問題，北京市交管局科研所同華爾國(guó)際(中國(guó))聯(lián)合開發(fā)北京市道路交通違章自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。一期工程現(xiàn)已完成，并獲得很好的監(jiān)測(cè)成效。
2003年3月9日22時(shí)55分，朝陽區(qū)新東路北口發(fā)生一起左轉(zhuǎn)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(duì)及時(shí)調(diào)用該路口交通違章自動(dòng)監(jiān)測(cè)視頻回傳系統(tǒng)的視頻圖像記錄，完整的看到了事故經(jīng)過和車輛行駛軌跡，清晰地看見殘疾人專用車違章進(jìn)入路口，造成交通事故。在以往發(fā)生的交通事故案件中，由于沒有現(xiàn)場(chǎng)的情況記錄，經(jīng)常是當(dāng)事人之間爭(zhēng)吵不休，公說公有理，婆說婆有理，難以判斷，缺乏證據(jù)。
近期，公安交通管理部門利用交通電視監(jiān)控系統(tǒng)和交通違章自動(dòng)監(jiān)測(cè)視頻回傳系統(tǒng)，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(zé)任認(rèn)定，提供了詳實(shí)、客觀的第一手證據(jù)，避免了因無法確切掌握事故經(jīng)過而導(dǎo)致的事故責(zé)任認(rèn)定困難。圖4是北京市道路交通違章自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)交叉路口實(shí)時(shí)監(jiān)控界面。
5 結(jié) 論
Intemet的出現(xiàn)和普及，知識(shí)和信息推動(dòng)了社會(huì)的快速發(fā)展。如何利用先進(jìn)的信息手段解決現(xiàn)有的問題，是科研人員面臨的巨大挑戰(zhàn)。筆者針對(duì)傳統(tǒng)道路交通違章監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的問題展開了深入的討論：
(1)指出了現(xiàn)有的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和不足；
(2)提出了基于Intemet網(wǎng)的道路交通違章自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的思路，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)；
(3)通過北京市道路交通違章自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)例，證實(shí)了該系統(tǒng)的有效性和可信度。
筆者認(rèn)為，設(shè)計(jì)和應(yīng)用的系統(tǒng)述存在了很多不足，如闖紅燈消息自動(dòng)傳送、車牌號(hào)識(shí)別等還存在一定的問題，仍需進(jìn)一步改進(jìn)和研討。但是，隨著系統(tǒng)的不斷完善，功能的不斷擴(kuò)展，研究的不斷深入，堅(jiān)信該系統(tǒng)一定會(huì)為北京道路交通，乃至全國(guó)道路交通提供有力的支持，也一定會(huì)推進(jìn)我國(guó)智能交通系統(tǒng)(ITS)研究的進(jìn)一步深入。
筆者希望撰寫的論文和觀點(diǎn)能夠得到有關(guān)部門和專家學(xué)者的關(guān)注，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)道路交通事業(yè)的跨越式發(fā)展推波助瀾。