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高速公路应急指挥系统的研究与设计
作者：龙涛
来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2011年第11期
摘要：结合高速公路应急指挥的特点和需求，本文给出了一种高速公路应急指挥系统的实现方案，该方案通过利用802.11g和GPRS无线网络实现视频监控信息的采集和事故信息的上报，通过整合现有各部门的信息管理系统和救援资源设计了具有决策支持功能的应急指挥中心系统软件，该系统能够快速反应，迅速确定救援方案，实现了高速公路应急指挥工作的全面优化。
关键词：事故应急指挥系统高速公路决策支持 0 引言
交通建设对社会经济的发展具有重要的战略意义，高速公路相较于其它交通手段在运输能力、速度、便捷性等方面具有突出优势。目前我国的高速公路建设正处于蓬勃发展时期，高速公路在对社会经济做出贡献的同时，也曝露出了自身的一些问题，例如高速公路交通事故频发、高速公路应急救援困难等等。如何有效的对高速公路进行科学的管理，如何快速的对公路交通事故进行快速有效的救援，是摆在高速公路管理者面前的一个重要问题。
事故应急指挥系统（ICS）目的是在共同标准化的结构下，将设施、设备、人员、程序和通讯联合为一个整体，提高事故管理的效率和质量[3]。根据相关资料显示，由于我国高速公路起步较晚，高速公路交通事故紧急救援也还处于起步阶段。尽管也有了一系列的对策与措施，但还没有形成一套完善的高速公路交通事故紧急救援体系，也没有相应的法规予以保证，与国外高速公路交通事故紧急救援体系相比存在较大差距。具体表现在信息收集被动，事故处理效率不高、各部门协调配合困难等[2]。为了有效解决这些问题，本文提出了一种高速公路应急指挥系统的设计方案。 1 应急指挥系统的关键技术
在本方案中高速公路应急指挥系统通过无线视频监控系统对高速公路上的情况进行实时监控，并结合GIS系统进行事故定位，通过GPRS网关实现对紧急事故的上报，同时当事故发生时，系统具备向相邻车辆进行预警的功能，减少了连环事故的发生，当指挥中心确认报警信息之后，应急指挥系统立即制定的紧急救援方案，为迅速开展紧急救援服务创造有利信息条件。下面介绍方案实现的一些关键技术。 1.1 GIS技术
地理信息系统（GIS）是一种在不同用户、系统和地点之间获取、处理、分析、访问、表示和传输各种空间信息的计算机信息系统，具有完善的数据组织管理和空间分析建模功能。高
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速公路应急指挥系统中，应用GIS技术和相关的基础地理数据，能够在事故发生时快速对事故发生路段进行定位，能够将紧急救援预案中相关部门、人员、装备、物资在GIS地图上进行标注，同时能够使用Dijkstra算法计算最短救援路径，为最终紧急救援方案的制定提供信息支持。
1.2 无线视频监控模块
视频监控系统是高速公路应急指挥系统的重要环节，“定点监控、有线传输”是目前高速公路监控系统所使用的主要监控方式。但在现实的监控需求中，有线监控传输往往存在着一些不足，例如存在监控盲点、无法实现移动巡查、有线网络搭建困难、网络建设周期过长等。为了有效满足应急指挥系统对视频监控系统的特殊需求，设计了基于S3C2440芯片和嵌入式linux系统的无线视频监控模块，其整体结构图如图1所示：
无线视频监控模块由S3C2440，嵌入式Linux系统，USB摄像头组，TL-WN322G+无线网卡组成，模块启动时，首先加载嵌入式Linux系统，然后加载USB摄像头驱动和TL-WN322G+无线网卡驱动，通过在嵌入式Linux系统上移植的servfox程序启动摄像头进行监控视频信息采集，然后启动移植好的嵌入式Web服务器Boa，将采集的视频数据通过TL-WN322G+无线网卡传输到WLAN网络，并就近接入至SDH网，监控数据通过光纤网络传输至应急指挥中心，以实现对高速公路的实时视频监控。 该方案的优点主要有：
①采用ARM+Linux的成熟方案，系统稳定，成本较低。
②基于Linux的开放平台，可以方便的实现后期功能的扩展，实际上GPRS的事故上报模块就是在Linux平台上的移植扩展。
③采用802.11b/g无线网络，视频监控模块的体积小、安装灵活，可根据高速公路各路段的实际情况按需安装。 1.3 GPRS事故上报模块
为了能在事故发生时及时进行事故上报，在无线视频监控模块的基础上扩展了GPRS事故上报模块。GPRS事故上报模块采用SIM100-E扩展板，SIM100-E是SIMCOM公司推出的GSM/GPRS双频模块，主要为语音传输、短消息和数据业务提供无线接口。SIM100-E扩展板通过PCI接口与S3C2440相连，考虑到成本的因素，只实现了GPRS事故上报模块的短消息报警功能，并编写了相应的应用程序，事故发生时，只要通过相应的报警台，按下按钮就可以通过GPRS网络实现短消息方式的事故上报。 2 高速公路应急指挥系统的实现
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2.1 系统的体系结构
高速公路应急指挥系统基于B/S和C/S的综合软件架构，其中B/S模式用来显示采集的视频信息，C/S模式用来实现对事故的定位、相关人员设备的调度以及对紧急救援方案的决策支持。
2.2 系统的网络结构
由于高速公路上已建由SDH设备所构成的自愈环光纤网，所以高速公路应急指挥系统的通信网络在自愈环网的基础上构建，其基本网络结构如图2所示：
在高速公路应急指挥系统的通信网络结构图中，由多台SDH设备所构成的双纤双向复用段保护环是整个通信网络的核心，无线AP节点一方面通过WLAN网络采集无线视频监控模块发送过来的视频监控数据，另一方面通过SDH设备上的以太网口与SDH设备相连，实现视频监控数据向应急指挥中心的传输。视频监控数据的传输方案采用有线与无线相结合的形式，即保留了无线视频采集的灵活性，有兼顾了长距离视频数据传输的传输质量。GPRS事故上报模块，通过基站与GPRS网络相连，可将短消息形式的事故上报信息送到高速公路应急指挥中心的GPRS网关，实现事故上报信息的采集。高速公路应急指挥中心以以太网接口连接SDH设备，主要包括了客户操作终端，应用服务器，系统数据库等核心部件，同时通过GIS接口用来连接和获取GIS系统的相关数据，通过外网接口用来实现与其他部门的信息共享。 2.3 系统的框架结构
在高速公路应急指挥系统的框架结构中，共分为基础设施层、数据层、中间件层和应用服务层四部分，其结构图如图3所示[1]：
图3中基础设施层主要包括了应急系统的基本硬件设施，如通信设施，存储设施，指挥设施和信息采集设施等；数据层存储系统所必须的各种数据，包括地理信息数据库、案例数据库、应急资源数据库、监控视频数据库等，中间件层主要起到连接应用服务层和数据层的作用，应用服务层是系统的核心，系统的所有功能均在此层实现，包括电子地图显示、事故定位显示和应急预案显示等显示功能、救援人员调度、120\\110调度、跨部门资源调度等调度功能以及视频监控、通信控制和决策支持功能。该系统结构合理，能够为领导的科学决策，应急预案的及时实施、各部门的联合行动提供信息支持。 2.4 基于案例推理的应急指挥决策支持系统
现阶段高速公路管理部门处理紧急事故主要依赖于经验，高速公路的救援方案制定人员需要对其管理路段的具体情况非常清楚，同时必须具备丰富的事故处理经验。这样的处理方式不利于保留事故的处置经验，为以后提供借鉴，同时也不利于提升事故的处置效率。为了有效提升高速公路的应急指挥水平，充分利用以往处理事故的宝贵经验，在事故发生后快速提供合理的解决方案，需要建立以案例推理为核心的决策支持系统。