基于分布式数据库的奥运城市周边车辆监控系统设计

　　

　　摘要:奥运期间,为有效监控北京周边进京车辆，构建严密的环京交通监控网络,确保北京赛区安全，针对系统源头数据分散、用户跨地域的特点进行分析，设计了系统的架构和功能，并提出了分布式数据库安全访问和共享应用等问题的解决方案。

　　1 引言

　　2008年8月-9月，举世瞩目的第29届夏季奥运会和第13届残疾人奥运会将在我国首都北京举行，为保障这一体育盛会的顺利进行，奥运期间，必须有效监控周边进京车辆,构建环北京周边严密的交通监控网络,为北京创造一个安全、畅通、和谐的道路交通环境。

　　目前，北京、河北已经在环京高速公路、主要国/省道部署应用了前端卡口监控系统，实现了进京通行车辆监控、嫌疑车辆实时布控、实时检测报警、道路交通电视监控等功能，在震慑违法超速、侦破逃逸事故、打击被盗抢车等方面发挥了较大作用。但是，只依靠北京、河北现有监控系统来构建环北京周边严密的交通监控网络，尚存在以下问题：一是受管理体系限制，北京、河北两地监控系统均独立运行、各自为战，未形成合力；且两地监控系统采集的嫌疑车辆数据不全、通行信息格式不一；二是公安部尚未建立跨省市的嫌疑机动车布控机制和信息发布机制，无法实现跨省市被盗抢、事故逃逸等涉案车辆信息的快速发布；三是公安部尚未建立全国车辆通行监控中心，无法及时掌握环北京周边进京车辆的通行情况，缺少进京车辆交通分流决策支持。

　　另外，北京、河北在环京高速公路、主要国/省道均设立了进京公安检查站，重大事件期间，如两会期间、奥运期间，需要对进京车辆"逢车必查"，由于缺少信息共享交换平台,目前北京、河北对进京车辆无法形成有效的协调机制，造成彼此间的工作脱节，两地的交通管控信息也无法实现跨区域服务。

　　2 系统目标

　　为有效解决以上问题，利用分布式数据库技术,在公安部建立B/S结构的跨地域、跨平台运行的进京车辆监控应用系统，以充分利用北京、河北现有监控系统数据资源、充分发挥环京公安检查站"护城河"作用。具体目标是：

　　(1)综合利用北京、河北两地现有监控系统采集的数据，在北京、河北不进行系统改造的前提下，完成系统通行数据的整合，解决车辆通行信息共享问题。

　　(2)综合利用公安部机动车资源库、被盗抢、事故逃逸等全国数据库，在安全访问前提下，建立准确、鲜活的全国机动车嫌疑库。

　　(3)在公安部搭建运行平台,自动与北京、河北进京车辆通行信息数据库关联，实现对进京车辆类型、线路、时间分布等特征信息的查询、统计、分析，延伸进京车辆的在河北省指挥调度，为跨省控制进京车辆分流线路与时间提供技术支持。

　　3 系统设计

　　3.1 系统结构

　　采用B/S集中管理模式，在公安部建立中心数据库和系统软件。北京、河北各进京车辆安全检查站、总队、公安部用户通过公安网络直接登录、使用系统软件。系统结构如下：

　　系统总体结构图

　　系统运行环境为：数据库服务器可选用UNIX或Windows NT/2000操作系统，应用服务器采用Windows NT/2000操作系统，数据库采用ORACLE9/10i，Web平台采用IBM WebSphere6.0。客户端可使用Windows 2002/XP。

　　3.2 系统功能

　　为实现进京车辆从河北到北京全过程监控与管理，系统为检查站、总队、公安部提供了安检管理、布控管理、信息公告、视频监控、信息查询、统计分析等功能。主要有：

　　（1）安检管理。供环北京周边检查站核查、登记进京机动车情况。核查内容包括机动车登记基本信息以及嫌疑车辆比对信息，登记内容包括检查时间、检查结果、检查站点、检查说明等信息。

　　（2）布控管理。供公安部、北京、河北临时手工录入嫌疑车辆信息。布控内容包括号牌种类、号牌号码、车辆类型、特征说明等车辆信息、布控类别、布控单位、布控时间等布控信息。

　　（3）公告管理。供公安部、北京、河北发布北京奥运交通管理服务信息、检查站拥堵信息等各类公告。公告内容包括：公告类型、具体内容、发布时间、发布单位等信息。

　　（4）视频监控。远程实时调用北京周边各检查站的监控视频，实时掌握周边检查站的安检情况和交通情况，为指挥决策提供最直接依据。

　　（5）综合分析。提供北京周边过车流量信息、安检信息的各类统计功能，具体统计包括：小时/日流量统计、通行车辆类型统计、通行车辆属地统计、小时/日安检统计、安检车辆类型统计、安检车辆属地统计等。

　　4 关键技术

　　4．1软件开发技术

　　为了适应复杂、变化的业务逻辑和分布式数据的需要，系统软件总体上采用了Browser/Server结构和组件的J2EE技术、基于JSTL+spring+AJAX+Hibernate的开发框架，表现层、服务层和数据层逻辑结构示意如下：

　　（1）表现层

　　表现层主要是对用户请求操作进行流程控制并将请求结果格式化后提交给用户浏览器，技术上一是使用Spring-MVC设计前台业务框架；二是使用JSTL标签简化JSP和WEB应用程序的开发，避免JSP代码中出现容易造成程序结构混乱的SCRIPTLET；三是使用AJAX实现页面数据的异步更新，改善了用户的使用感受。

　　（2）服务层

　　服务层主要完成所有业务功能模块化的设计，技术上使用SPRING作为开发框架，主要是因为SPRING的核心机制Ioc控制反转和DI依赖注入使得业务的各层处于松藕合的状态，通过配置文件的调整就可以灵活改变业务模块功能流程。

　　（3）数据层

　　数据层主要完成所有数据的操作访问，技术上采用了先进的数据持久化实现方式Hibernate,Hibernate灵活、易用、不依赖于具体容器，是数据持久化系统产品中非常优秀的开源产品。

　　4．2用户安全认证技术

　　系统用户涉及公安部、北京、河北各级公安交通管理部门，为防止非法用户入侵，加强用户安全认证级别，系统采用了公安部统一的PKI/PMI认证技术。一是采用专用USB-KEY存贮用户加密信息，用户登录时，经过CA认证以及IP地址、用户帐号有效期等系列验证，保证用户连接的安全；二是采用基于PMI模式统一管理用户权限，并与USB-KEY进行绑定，既方便权限管理又降低了安全风险；三是用户与服务器之间通讯采用SSL协议进行数据加密传输，保证了数据传输的完整性和安全性。PKI/PMI认证体系与流程示意图如下：

　　4．3 数据库安全访问技术

　　系统关联的数据库分散在公安部、北京、河北三地，采用了多种数据库管理技术实现安全访问控制。一是设置专用数据库用户帐号，严格控制帐号权限，防止非授权的操作；二是创建预定义数据视图，使用户只能访问数据表中的某些字段，避免了敏感信息的泄露；三是使用加密存储过程，针对数据库的业务更新全部通过加密存储过程完成，系统应用程序只读取存储过程，即使存储过程被窃取，用户也无法从加密的存储过程包体中获取详细的业务流程，从而保证了数据库的安全。

　　4．4 分布式数据库信息共享应用技术

　　系统数据源由多个跨地域、异构数据库组成，为实现数据的共享、传输、同步及分析，根据各种数据源的组成与特性，设计不同的实现方式。

　　（1）通过WEBSERVICE接口实现数据访问。对数据源提供符合SOA标准的WEBSERVICE服务接口，系统通过请求服务调用获取结果信息，此类访问主要适用于公安部信息资源库的安全性访问。系统对接口提供的WSDL进行解析后，通过SOAP调用相应的子接口请求数据，接口返回对应的XML结果文档后，系统通过解析XML文档实现后续处理。

　　（2）通过数据视图实现数据访问和同步。对数据源开放受限数据视图，系统通过数据链路远程调用视图并将数据传输至系统数据库进行同步。

　　（3）采用数据抽取、同构技术实现通用业务模式。为实现分布式数据库的查询及统计功能，系统通过数据链路定期抽取数据并进行数据转化、清理，从而实现业务处理与数据的无关性。如，系统中所有统计模块使用通用的数据存储表，通过内部存储过程将不同格式的源数据通过预置的算法转化为通用数据格式并进行重构，使系统通用统计模式的实现成为可能。

　　5 结束语

　　在北京、河北无需改造已建卡口监控系统的前提下，本文采用B/S模式开发基于分布式数据库技术的奥运城市周边车辆监控系统,既满足了公安部和周边城市对进京车辆监控的工作要求,保护了北京、河北原有投资、提高了信息资源的利用率，同时，由于系统架构具有很好的扩展性和适用性，在本次奥运安保任务结束后，完全可以稍加改造就应用到上海世博会等重大事件的保卫工作中，继续发挥其作用。


　　作者单位
公安部交通管理科学研究所