第一節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)軟件開發(fā)均采用面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)（Object－OrientProgramming，OOP）技術(shù)，OOP是一種很成熟的軟件設(shè)計(jì)方法，但對(duì)于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)這樣一個(gè)開放的、智能的分布式復(fù)雜信息處理系統(tǒng)來說，OOP存在眾多的局限性。面向主體（Agent）軟件設(shè)計(jì)（Agent－OrientProgramming，AOP）作為一種全新的計(jì)算構(gòu)建，由于Agent被賦予了類似人的意識(shí)和能力，是一種粒度更大、智能性更高，具有一定自主性的實(shí)體（相對(duì)于對(duì)象Object），更適合于開放的、智能的分布式復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)。

系統(tǒng)中Agent的實(shí)現(xiàn)技術(shù)：

1)Agent結(jié)構(gòu)

Agent的體系結(jié)構(gòu)大致可分為：審慎式體系結(jié)構(gòu)（DeliberativeArchitecture）、反應(yīng)式體系結(jié)構(gòu)（ReactiveArchitecture）和混合式體系結(jié)構(gòu)（HybridArchitecture）三種。根據(jù)上面對(duì)系統(tǒng)中各類Agent的 分析 ，系統(tǒng)中的Agent可采用靈活的混合體系結(jié)構(gòu)。如圖2所示，每個(gè)Agent包括感知、動(dòng)作、反應(yīng)、建模、 規(guī)劃 、通信、決策等模塊。

Agent混合體系結(jié)構(gòu)

2)通用Agent模板的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中各類Agent實(shí)現(xiàn)的功能不同，其本身的知識(shí)和求解問題的能力也有很大的區(qū)別，如信息發(fā)布類Agent比較簡單，而協(xié)調(diào)控制Agent和綜合決策Agent就比較復(fù)雜，因此，各類Agent在其構(gòu)造上有很大的不同。但是，通過對(duì)Agent的 研究 ，可以發(fā)現(xiàn)各類Agent也存在一些相同的特性，如通信方式、執(zhí)行機(jī)、心智狀態(tài)（MentalState）的表示等是可以相同的，不同之處在于決策的策略，它們能作什么動(dòng)作、知識(shí)表示等。因此，在Agent的實(shí)現(xiàn)技術(shù)中可以定義一個(gè)對(duì)所有Agent都相同的內(nèi)核結(jié)構(gòu)（Agentkernelstructure），在主體內(nèi)核上定義一個(gè)接口使得各類Agent的決策方法、功能模塊等可以方便地連接到主體內(nèi)核上。Agent內(nèi)核如下圖所示。

Agent內(nèi)核

基于上述思想，本文在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)通用Agent模板，它由Agent內(nèi)核和功能模塊構(gòu)成。Agent內(nèi)核由內(nèi)部數(shù)據(jù)庫、郵箱、黑板、執(zhí)行機(jī)等組成。其中，內(nèi)部數(shù)據(jù)庫包含Agent自身的信息、目標(biāo)集合、世界的模型等信息；郵箱提供Agent和環(huán)境以及其它Agent的通信；黑板提供Agent內(nèi)部各功能模塊之間的通信；執(zhí)行機(jī)則完成消息分派、功能模塊的執(zhí)行控制等。各功能模塊都是獨(dú)立的實(shí)體，由執(zhí)行機(jī)啟動(dòng)完全并行執(zhí)行，并通過黑板協(xié)調(diào)工作。這些功能模塊可以使用不同的編程語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只要支持同樣的黑板格式即可。

3）Agent通信語言和描述語言

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的各Agent必須通過某種通信語言來實(shí)現(xiàn)彼此通信和協(xié)作。通信語言主要定義Agent之間信息交互的語法和語義規(guī)范。由于KQML（KnowledgeQueryandManipulateLanguage）現(xiàn)以成為Agent通信語言的實(shí)事上的標(biāo)準(zhǔn)，因此，本系統(tǒng)也采用KQML作為Agent的通信語言。

為了使功能模塊能夠方便連接到通用Agent模塊上，并且方便MAS的配置、通信和協(xié)作，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種Agent的描述語言（ADL）。ADL描述了Agent的地址、目標(biāo)、能力、資源，Agent通過ADL來建立內(nèi)部數(shù)據(jù)庫，配置資源和加載功能模塊。

2、高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)取得重大技術(shù)突破

2009年初，由西安公路 研究 所和江蘇省京滬高速公路有限公司共同承擔(dān)的“基于開源的高可靠收費(fèi)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)”科研項(xiàng)目通過了江蘇省交通廳組織的科研鑒定。該成果具有創(chuàng)新性，提高了高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的可靠性和安全性，具有良好的推廣應(yīng)用前景；在公路收費(fèi)領(lǐng)域達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，是我國高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的一項(xiàng)革命。

長期以來，我國高速公路收費(fèi)系統(tǒng)大部分是運(yùn)行在國外品牌以及受控知識(shí)產(chǎn)權(quán)的視窗平臺(tái)之上，基于目前高速公路收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用存在的諸多問題：高資源消耗及安全漏洞、版本更新頻繁支持周期短、操作系統(tǒng)購置費(fèi)用龐大、系統(tǒng)故障修復(fù)時(shí)間長等。為了解決上述問題，西安公路 研究 所等單位“實(shí)施自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略、大力提升自主創(chuàng)新能力”，為期三年的“基于開源的高可靠收費(fèi)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)” 研究 取得了重大成功。

這個(gè)完全自主創(chuàng)新的成果采用Linux作為操作系統(tǒng)內(nèi)核，Mysql作為數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，TOMCAT作為Web消息中間件，電子盤作為存儲(chǔ)介質(zhì)，集成了各類硬件驅(qū)動(dòng)程序及入侵檢測等安全防護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)的快速恢復(fù)，并能全面兼容現(xiàn)有收費(fèi)系統(tǒng)，可滿足高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)應(yīng)用需求。提高了收費(fèi)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和安全性，降低了系統(tǒng)應(yīng)用成本，提升了高速公路管理和服務(wù)水平。節(jié)約建設(shè)成本，節(jié)約運(yùn)營維護(hù)成本，保證了收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)的安全性。

該成果已在江蘇京滬高速公路的3個(gè)收費(fèi)站進(jìn)行了近一年的實(shí)際運(yùn)行以及功能測試，可靠的運(yùn)行表明系統(tǒng)易于使用，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。每年僅建設(shè)資金就可節(jié)約近億元。

3、高速公路通信系統(tǒng)中所用ASON技術(shù)

自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（AutomaticallySwitchedOpticalNetwork，ASON）的出現(xiàn)，其最突出的特征是在傳輸網(wǎng)中引入了獨(dú)立的智能控制平面，利用控制平面來完成路由自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、呼叫連接管理、保護(hù)恢復(fù)等，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施動(dòng)態(tài)呼叫連接管理。

ASON是由用戶動(dòng)態(tài)發(fā)起業(yè)務(wù)請(qǐng)求，自動(dòng)選路，并由信令控制實(shí)現(xiàn)連接的融建立/拆除、交換和傳輸為一體的新一代光網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合國內(nèi)通信系統(tǒng)傳輸網(wǎng)現(xiàn)狀，ASON技術(shù)的引入可以解決目前傳輸網(wǎng)面臨的三大技術(shù)難題：

1）快速提供電路的問題ASON

的最大特點(diǎn)是可以快速提供電路，采用分布式控制可以在秒數(shù)量級(jí)提供端到端的電路，其速率可以為155Mbit/s、2.5Gbit/s等。

2）傳輸電路QoS的問題

目前的傳輸電路基本不能按照服務(wù)等級(jí)制定相應(yīng)的政策，造成資源配置的浪費(fèi)，而ASON可以方便地對(duì)電路的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行劃分，從而提供有業(yè)務(wù)級(jí)協(xié)議（SLA）的傳輸電路。

3）可以提供快速的保護(hù)恢復(fù)

目前的傳輸網(wǎng)絡(luò)大多是依靠SDH環(huán)網(wǎng)來進(jìn)行保護(hù)，但電路利用率較低，只有50％，此外對(duì)跨環(huán)電路還不能進(jìn)行有效的保護(hù)。而ASON可以有效地解決電路的保護(hù)恢復(fù)，可以在秒數(shù)量級(jí)完成，而且耗費(fèi)的備用電路資源少，一般為工作電路資源的30％～60％，遠(yuǎn)低于SDH環(huán)網(wǎng)。

第二節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點(diǎn)或流程

高速公路機(jī)電系統(tǒng)集成流程

第三節(jié) 國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 分析

1、監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)趨勢(shì)

自動(dòng)化程度高、技術(shù)創(chuàng)新、成熟穩(wěn)定并適應(yīng)我國環(huán)境的新設(shè)備和新技術(shù)方案是提高運(yùn)營管理水平的途徑之一。今后，新技術(shù)、新設(shè)備在監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用前景非常大，特別是交通信息采集設(shè)備、事故事件檢測設(shè)備、數(shù)字化圖像傳輸設(shè)備(帶寬窄、質(zhì)量好)、多途徑的信息發(fā)布設(shè)備以及有利于管理的自動(dòng)化設(shè)備等是目前非常需要的。

2、收費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)趨勢(shì)

隨著通行壓力的不斷加大，高速公路里程的增加，只有利用先進(jìn)新技術(shù)到高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)中來，才能有效提升高速公路通行效益和服務(wù)管理水平，促進(jìn)節(jié)能減排。同時(shí)，新技術(shù)在聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用，在降低管理費(fèi)用和基建費(fèi)用，減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，避免偷逃通行費(fèi)等方面發(fā)揮重要的作用?，F(xiàn)階段我省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)發(fā)展方向是：車牌自動(dòng)識(shí)別的全面啟用、嘗試人工半自動(dòng)收費(fèi)方式向不停車自動(dòng)收費(fèi)轉(zhuǎn)變、以人為本的多種支付方式等技術(shù)方面發(fā)展。下面對(duì)幾種新技術(shù)做簡單介紹。

1）不停車自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)

不停車自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）是國際上證努力開發(fā)并推廣普及的一種用于公路、橋梁和隧道的新型電子自動(dòng)收費(fèi)技術(shù)。所謂ETC是指車輛通過收費(fèi)站時(shí)，通過安裝正在車輛上的車載電子標(biāo)簽與收費(fèi)站ETC車道上的微波天線之間的微波專用短程通訊，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與銀行后臺(tái)結(jié)算處理，從而達(dá)到車輛通過收費(fèi)站不需要通車而能繳納通行費(fèi)的目的。三大特點(diǎn)：不停車、無需人、無現(xiàn)金。ETC系統(tǒng)是利用微波技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)等高科技的設(shè)備和軟件組成的一個(gè)先進(jìn)系統(tǒng)，它是緩解收費(fèi)站交通堵塞、提高通行效益的有效手段。人工收費(fèi)方式需要車輛完成減速，怠速排隊(duì)，繳費(fèi)，加速離開的運(yùn)行過程，收費(fèi)站伴隨打量的尾氣排放和擁堵現(xiàn)象，ETC收費(fèi)方式下不需要加速停車，而能以最快的速度通過并完成繳費(fèi)，起到了高效、節(jié)能減排的社會(huì)效益。

2）車牌自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

車牌識(shí)別的主要途徑是采用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)車牌的圖像進(jìn)行 分析 ，自動(dòng)提取車牌信息，確定汽車牌號(hào)。采用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)識(shí)別車牌的流程：車輛圖像采集，車牌定位，字符分割，字符識(shí)別，輸出識(shí)別5個(gè)步驟。主要工作流程是：當(dāng)車輛通過管卡，經(jīng)過車體位置傳感器的敏感區(qū)域時(shí)，傳感器發(fā)出一個(gè)信號(hào)給圖像采集控制部分，采集控制部分首先由控制采集卡采集一幅汽車圖像送至圖像預(yù)處理模塊，然后再由預(yù)處理模塊對(duì)輸入圖像進(jìn)行處理后送入電腦，電腦內(nèi)的軟件模塊從輸入圖像中找到拍照位置，對(duì)牌照作字符切分，字符識(shí)別模塊提取字符數(shù)據(jù)，給出識(shí)別結(jié)果。對(duì)運(yùn)營管理中出現(xiàn)的倒卡、換卡、沖關(guān)等逃費(fèi)現(xiàn)象。目前,由于對(duì)這些違章行為處理手段不強(qiáng)，政策依據(jù)不足，難以有效的解決問題。車牌自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，能有效解決人工輸入車牌誤差，利用識(shí)別技術(shù)記錄牌照，提供有效證據(jù)防止倒卡、換卡，方便對(duì)違章、黑名單車輛的稽查管理。

3）以人為本的多種支付方式技術(shù)

采用儲(chǔ)值卡和信用卡等支付手段，按照IC卡的應(yīng)用規(guī)范，比卡的電子錢包功能，實(shí)現(xiàn)通行費(fèi)用的電子支付和電子轉(zhuǎn)賬，加快收費(fèi)過程速度。

3、通信技術(shù)趨勢(shì)

以SDH技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，目前的傳輸技術(shù)有兩種途徑可以滿足高速公路機(jī)電工程傳輸業(yè)務(wù)發(fā)展的需求：一種是從SDH演進(jìn)到MSTP（多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)），滿足目前最迫切的多業(yè)務(wù)承載能力的需求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，若網(wǎng)上數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)超過總業(yè)務(wù)的30％，則以SDH為基礎(chǔ)的MSTP還需要加強(qiáng)控制能力，以滿足電路的自動(dòng)配置、網(wǎng)絡(luò)靈活擴(kuò)展等需要；另一種演進(jìn)路徑則是進(jìn)行技術(shù)性革命，直接演進(jìn)到智能光網(wǎng)絡(luò)，滿足電路自動(dòng)配置、帶寬動(dòng)態(tài)共享和網(wǎng)絡(luò)靈活擴(kuò)展等要求。

ASON在傳輸網(wǎng)上的引入是必然的趨勢(shì)。目前國外運(yùn)營商和制造商都給予了廣泛的重視。但是它的引入是逐步的，由于目前已經(jīng)建設(shè)了大量基于SDH的傳輸網(wǎng)，因此ASON的引入必須解決好與現(xiàn)有傳輸網(wǎng)的互連互通問題，最大限度保護(hù)高速公路機(jī)電工程的現(xiàn)有投資。

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