基于云计算的机动车缉查布控联网系统设计与应用

摘要

国家科技行动计划一期《道路交通安全智能化管控关键技术及集成示范》目前主要由公安部交通管理科学研究所承担，根据《“十二五”道路交通管理科技信息化发展规划》以及公安机关图像信息联网应用要求，2013年开始，公安部已组织全国机动车缉查布控系统联网建设工作，本文基于此背景重点开展全国卡口系统联网研究工作。
　　近年来，为强化路面动态监控，各级公安交通管理部门开始大规模建设车辆智能监测记录系统（以下简称卡口系统）。据统计，全国建成的各类省际、市际等主干公路卡口共7600多个，以往各省之间甚至部分省内系统采集的信息无法实现全国共享，信息孤岛情况较为严重。同时，随着接入缉查布控系统的卡口数量日益增多，汇聚的车辆通行信息也随之海量提升，目前江苏、浙江、山东等省一天的机动车通行数据约1亿条，还有大量的图片、视频数据。再使用传统的ORACLE或DB2关系型数据库，其存储成本非常高，数据查询效率低下，已无法满足正常的业务办理和实时查询要求，缉查布控系统联网后集中式数据库已经日渐成为瓶颈。
　　本文根据跨区域数据的分发、交换等机制设计了全国机动车缉查布控系统联网总体架构和公安内外网海量数据的接入架构;采用基于开源的Hadoop技术，通过Kafka消息中间件缓冲、SparkStreaming实时计算框架、HBase分布式数据库实现了百亿级机动车通行数据的存储和处理。通过分布式服务集群、负载均衡等技术实现了数据的并行存储，并根据实际需要可对服务能力和存储容量进行弹性扩展的能力;设计了全国机动车缉查布控系统软件和数据接入服务程序。研究成果目前已在全国公安交通管理部门推广应用，已实现全国卡口系统联网、全国机动车过车信息汇聚、全国的缉查布控信息采集、交换和预警等功能。本文的研究成果对强化卡口系统应用，提升动态化、信息化条件下公路交通安全管控水平具有非常重要的现实意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容与设计指标

1．3．1 研究内容

1．3．2 设计指标

1．4 论文组织

第二章 机动车缉查布控系统架构设计

2．1 总体要求

2．2 总体架构

2．2．1 系统架构

2．2．2 数据库分布

2．2．3 存储时限和布设要求

2．3 软件部署

2．3．1 专网部署

2．3．2 公安内网部署

2．4 与现有公安系统的关系

2．4．1 公安交通管理综合应用平台

2．4．2 警用地理信息系统(PGIS)

2．4．3 各地道路监控等基础应用系统

2．5 J2EE和数据库技术分析

2．5．1 开发框架

2．5．2 数据库技术

2．5．3 J2EE与．NET比较

2．6 本章小结

第三章 数据传输交换设计及实现

3．1 需求分析

3．1．1 卡口系统定义

3．1．2 公安内网和专网数据交换

3．1．3 三级平台数据分发与交换

3．2 公安内网和专网数据交换设计

3．2．1 网络拓扑

3．2．2 安全边界接入平台

3．2．3 文本信息交换设计

3．2．4 图片请求访问设计

3．3 三级平台数据分发与交换设计

3．3．1 传输框架设计

3．3．2 传输框架实现

3．3．3 传输任务设计

3．4 本章小结

第四章 大数据云计算技术应用

4．1 大数据云计算技术基础

4．1．1 Kafka分布式消息队列技术

4．1．2 Spark Streaming实时流数据处理技术

4．1．3 Hadoop分布式计算与存储技术

4．2 数据接入与流式计算

4．3 大数据云计算技术在系统中的业务应用

4．3．1 过车信息查询

4．3．2 套牌车分析

4．3．3 重点车辆轨迹分析

4．4 本章小结

第五章 系统设计与实现

5．1 数据接入服务程序

5．1．1 数据接入内容

5．1．2 Webservice及Servlet接入方式

5．2 通行信息管理

5．2．1 卡口管理

5．2．2 实时监控

5．2．3 轨迹查询

5．2．4 统计分析

5．3 缉查布控业务

5．3．1 布控管理

5．3．2 预警处置

5．3．3 统计分析

5．3．4 配置管理

5．4 系统测试

5．4．1 测试环境

5．4．2 测试结果

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢