整治超车道系统软件开发

摘 要

　　治超车道系统是高速公路治理超限超载的重要组成部分。而其中的治超车道系统软件，由于大多数是基于 Windows 系列操作系统开发出来的，所以在长期的实际运营过程中暴露出系统资源浪费、安全性差、业务软件稳定性不佳、系统维护工作繁琐、版权费用高等问题，直接影响到用户体验，在行业内饱受诟病。为此，本文设计并实现了一个能避免资源浪费、安全性高、稳定性强、易于维护的专用操作系统及专用业务软件，较好地解决了上述问题。

　　根据现有系统在实际运行中存在的问题，对系统平台和业务软件分别作出改进，以提高用户体验满意度。在系统平台上，选用 Linux 操作系统并对其加以定制优化，还应用 PXE+DHCP+TFTP+NFS 技术实现了远程快速恢复系统的功能。在业务软件方面，采用了分层次模块化设计，运行流程设计，数据结构设计，应用多进程编程、进程间通信、数据库、GTK+等编程技术，实现了所有模块的功能。

　　本系统经过实际运行，达到了预期目标，并表现出了高性能、运行稳定、维护便利、节约成本的优势。因而，具有较高的实用价值。

　　关键词：交通运输，治超车道，Windows 操作系统，Linux 操作系统，PXE，GTK+，数据库

Abstract

　　The overload station lane control system is an important part of the highway overloading management system. For the current majority of software of overload station lane control system are developed on the Windows series operating system, so often expose problerms such as waste of system resources, poor safety, low stability of business software, verbose system maintenance work, high costs of copyright and some other issues in long term of practice. These problems directly affect the user experience, and have been criticized a lot in the highway industry. To this end, we designed and implemented a special operating system and special business software that can avoid the waste of resources, high security, high stability, easy maintenance , and solve these problems above well.

　　According to the existing problems in the actual operation of the system, we start from two aspects : system platform and business software, and make improvement respectively, intend to improve the user experience satisfaction. For the system platform, we select the Linux operating system and then customized it. We used technology of PXE, DHCP, TFTP, NFS to realize the function of rapid remote recovery of operation system. For the business software, we used the hierarchical modular design, operation process design, data structure design, multi-process programming, inter-process communication, database, GTK+ and other programming techniques to achieve the function of all modules.Actual operation shows that this system has achieve the desired goal, and showed advantage characteristics like high performance, stable operation, easy maintenance and low cost. Therefore, this solution is of high practical value.

　　Key words: Transportation, overload station lane, Windows OS, Linux OS, PXE, GTK+,database

　　在高速公路的运营管理中，有一项重要的工作内容是治理超限超载，以确保行车安全与保护公路设施。为保证该项工作公正、有效的开展，在公路沿线合适的地点设置了治超检测站，包括土建设施与机电设施。

　　治超检测站是国家为治理车辆超限超载运输，对车辆实施称重检测、超限超载认定、查处和纠正违法行为的特定场所，是公路保护的执法设施。治超就是对运输车辆进行超限、超载相关执法检查，经调查取证认定确实存在违法行为的，引导至治超站接受违章处理，消除违法状态后，方可放行。

　　新疆维吾尔自治区阿克苏－喀什高速公路上设置了两个治超检测站：阿恰治超检测站和阿图什治超检测站。本文完全依托于该项目的机电系统建设工作，体现了治超车道系统中复检车道、出口车道的治超软件的设计思想、技术细节、实现步骤及调试工作。

　　治超车道系统由预检车道高速动态称重系统、复检车道和卸载场复检车道静态称重系统、出口车道检查系统构成。

　　预检车道高速动态称重系统由车道控制机、高速数据采集处理器、弯板式称重传感器、线圈车辆检测器、车牌识别仪、全景摄像机、超限报警屏等设备构成。主要完成对道路上行驶车辆的无干扰检测，并对超限嫌疑车辆进行提示，引导车辆进入静态复检区域，进行下一步处理。

　　复检车道和卸载场复检车道由车道控制机、整车称重台、称重显示屏、票据打印机、自动栏杆、声光报警器、车道通行信号灯、车辆检测线圈、车牌识别仪、车道摄像机、手动栏杆等设备组成。疑似超限超载车辆进入治超站后，驶入复检车道进行复检，如果未超限则放行回主线，如果超限，则引导其进入卸载区卸载，并到执法大厅办理手续，然后再次复称直至合格后向其发放放行通知单，允许其返回主线继续前行。

　　出口车道检查系统由车道控制机、自动栏杆机、检测线圈、抓拍摄像机、手动栏杆、二维条码扫描仪、声光报警器、通信信号灯等设备组成。进入卸载场卸载后允许放行的车辆在出口车道出示放行通知单，出口车道二维条码阅读机将放行通知单信息读入车道控制器（工控机），并确认无误后抬起自动栏杆，车辆驶回主线。如果超限车辆强行闯卡，则系统产生声光报警。

　　由此可以看出，三类车道系统功能上是前后紧密衔接的，从信息系统的角度来看，其间是有治超数据流产生的，即前一个车道产生的治超数据（如重量信息、车牌照、过车时间等信息）会被后一个车道引用处理。

　　整治超车道系统软件实现与测试：

复检车道外景

Linux 内核配置界面截图

 
Linux 内核配置修保存界面截图

电子盘外观

人机界面截图

车道实际运行效果图

复检车道外景

目 录

　　第一章 绪论
　　　　1.1 项目背景
　　　　1.2 治超车道系统简介
　　　　　　1.2.1 预检车道
　　　　　　1.2.2 复检车道
　　　　　　1.2.3 出口车道
　　　　1.3 国内外发展现状
　　　　1.4 现有系统存在的缺陷
　　　　1.5 论文组织结构
　　第二章 系统分析与方案设计
　　　　2.1 系统平台
　　　　　　2.1.1 现状分析
　　　　　　2.1.2 方案设计
　　　　2.2 业务软件
　　　　　　2.2.1 现状分析
　　　　　　2.2.2 总体方案设计
　　　　　　2.2.3 人机界面模块设计
　　　　　　2.2.4 主业务处理模块设计
　　　　　　2.2.5 外设处理模块设计
　　　　　　2.2.6 辅助模块设计
　　　　　　2.2.7 数据库设计
　　　　2.3 本章小结
　　第三章 系统实现
　　　　3.1 系统平台定制
　　　　　　3.1.1 服务器端系统改造
　　　　　　3.1.2 车道端系统改造
　　　　　　3.1.3 远程快速恢复流程
　　　　3.2 业务软件编制
　　　　　　3.2.1 人机界面模块工作流程
　　　　　　3.2.2 主业务模块工作流程
　　　　　　3.2.3 整车称重台子模块工作流程
　　　　　　3.2.4 数据处理子模块工作流程
　　　　3.3 本章小结
　　第四章 系统测试
　　　　4.1 系统功能测试
　　　　　　4.1.1 业务处理功能
　　　　　　4.1.2 断网测试
　　　　　　4.1.3 系统恢复功能
　　　　4.2 稳定性测试
　　　　4.3 存在的问题
　　　　4.4 本章小结
　　第五章 总结与展望
　　参考文献
　　附录
　　致谢

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