高速公路安全行駛互助APP設(shè)計(jì)與開發(fā)

路亞 楊睿 封磊

摘 ?要：高速公路上車輛行駛速度很快，駕駛員容易反應(yīng)不及時(shí)，前方發(fā)生任何異常情況都有可能導(dǎo)致車禍發(fā)生。在不影響正常駕駛的前提下，駕駛員如果能相互通告行車路線上的異常狀況，將有助于降低高速公路事故的發(fā)生。針對(duì)此，文章設(shè)計(jì)與開發(fā)了一款安全行駛互助APP，駕駛員們利用該APP可以即時(shí)相互通告路況信息，進(jìn)行安全預(yù)警，從而減少高速公路事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：高速公路;行車安全;APP;設(shè)計(jì)與開發(fā)

中圖分類號(hào)：TP319;U471.3 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）15-0024-03

Abstract：The speed of vehicles on the expressway is very fast，any abnormal situation in front of them may lead to traffic accidents. On the premise of not affecting normal driving，if drivers can report the abnormal conditions on the road mutually，it will help to reduce the occurrence of expressway accidents. In view of this，the design and development of a safe driving mutual assistance APP，drivers use the APP can immediately inform the road information，realize safety warning，so as to reduce the occurrence of expressway accidents.

Keywords：expressway;driving safety;APP;design and development

0 ?引 ?言

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，截止至2019年，我國(guó)高速公路里程數(shù)已達(dá)到14.26萬公里，里程數(shù)居世界第一。高速公路具有行車速度快、通行能力大等特征，這導(dǎo)致高速公路的每百公里事故率、每百公里死亡率、每百公里受傷率都是普通公路的3倍以上[1]。

為降低高速公路事故發(fā)生率及生命財(cái)產(chǎn)損失，交通管理部門和高速公路運(yùn)營(yíng)部門都做了大量工作。文獻(xiàn)[2]開發(fā)了基于行車記錄儀的高速公路路面狀況巡查及報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)路面破損自動(dòng)識(shí)別、檢測(cè)和定位，及時(shí)進(jìn)行路面維護(hù);文獻(xiàn)[3]設(shè)計(jì)的基于Android智能手機(jī)的前方車輛檢測(cè)系統(tǒng)，可以通過手機(jī)攝像頭獲取道路圖像數(shù)據(jù)，對(duì)前車實(shí)時(shí)檢測(cè)，及時(shí)告警;文獻(xiàn)[4-6]研究了高速公路突發(fā)事件后的應(yīng)急響應(yīng)對(duì)策。

1 ?需求分析

高速公路事故誘因可以概括為車況、路況、駕駛?cè)撕吞鞖庖蛩氐?。如果駕駛員能夠提前預(yù)知前方有某類安全隱患，及時(shí)降低車速、集中精神、觀察通過，能夠避免很多事故的發(fā)生。人們無法預(yù)知將來會(huì)發(fā)生什么，但前方駕駛員可以將安全隱患告知處于行車路線后方的駕駛員。目前我國(guó)高速公路的車流量增長(zhǎng)迅速，日均車流量達(dá)到2 640萬余輛次，如果高速公路上行駛的所有車輛都能實(shí)時(shí)分享行車中的各類安全信息，以便后方車輛及時(shí)減速避讓，能夠極大地減少安全事故的發(fā)生。

目前智能手機(jī)已經(jīng)普及，且各種APP層出不窮。基于智能手機(jī)開發(fā)行車互助APP便于快速推廣，在最短時(shí)間展現(xiàn)互助的優(yōu)勢(shì)，迅速發(fā)揮作用。筆者開發(fā)的高速公路安全行駛互助APP（簡(jiǎn)稱：互助APP），充分發(fā)揮各類車型駕駛員的主觀能動(dòng)性，由駕駛員實(shí)時(shí)報(bào)告路況、發(fā)送預(yù)警信息，結(jié)合手機(jī)采集到的行車位置、路線信息來定位預(yù)警點(diǎn)，實(shí)時(shí)將預(yù)警信息推送給位于行進(jìn)路線的后方車輛，提示減速避讓，避免車禍的發(fā)生。

根據(jù)前述分析，并結(jié)合相關(guān)交通法規(guī)，設(shè)計(jì)的APP至少要滿足如下幾點(diǎn)要求：

（1）不需駕駛員手持手機(jī)，避免分神操作;

（2）不需復(fù)雜處理算法，減少手機(jī)負(fù)擔(dān);

（3）利用手機(jī)自帶的定位、陀螺儀、測(cè)速等功能;

（4）利用高德地圖、百度地圖等資源;

（5）后臺(tái)設(shè)計(jì)信用積分系統(tǒng)，鼓勵(lì)用戶參與，同時(shí)剔除不良信息;

（6）設(shè)計(jì)駕駛員、公路維護(hù)人員等不同用戶角色，賦予其不同權(quán)限;

（7）提供地圖概覽功能，方便高速公路維護(hù)人員及時(shí)清障。

2 ?系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 ?業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

根據(jù)需求分析，進(jìn)行系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)。智能手機(jī)互助APP啟動(dòng)登錄后，進(jìn)入路況地圖，自動(dòng)進(jìn)行GPS定位，并更新所在區(qū)域地圖及預(yù)警點(diǎn)信息。預(yù)警點(diǎn)信息由系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫維護(hù)，類似于導(dǎo)航測(cè)速點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，不同的是其對(duì)動(dòng)態(tài)更新的實(shí)時(shí)性要求更高。目前APP運(yùn)行規(guī)劃了三個(gè)主要業(yè)務(wù)流程：預(yù)警提示、駕駛員告警、疑似車禍告警（高速公路維護(hù)人員使用APP時(shí)，只需直接查看地圖就可以發(fā)現(xiàn)其管轄路段的預(yù)警點(diǎn)提示，以便及時(shí)清障，該類角色擁有清除預(yù)警點(diǎn)信息的權(quán)限，其業(yè)務(wù)流程相對(duì)簡(jiǎn)單）。業(yè)務(wù)流程規(guī)劃示意圖如圖1所示。

2.1.1 ?預(yù)警點(diǎn)提示

當(dāng)行駛路線前方有預(yù)警點(diǎn)時(shí)，手機(jī)自動(dòng)語音播報(bào)，例如“35分鐘前告警信息，前方500米處有前車拋物，請(qǐng)減速慢行，注意觀察?！敝?，300米處、200米處、100米處分別再次提醒，直到通過該路段后，語音提示：“是否取消該預(yù)警信息？”如果已經(jīng)處理，駕駛員回復(fù)：“取消?！睉?yīng)用程序?qū)⒃撔畔⑸蠄?bào)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，當(dāng)有多份（設(shè)置閾值）“取消”回復(fù)時(shí)，取消該預(yù)警點(diǎn)信息。如果拋物還沒有被處理，駕駛員語音回復(fù)：“不取消?！?/p>

2.1.2 ?駕駛員告警

當(dāng)駕駛員行駛途中遇到突發(fā)狀況時(shí)，如前車拋物、路面積水、前方車禍、道路施工等等，在保證自身安全的前提下，使用語音喚醒功能，喚醒手機(jī)互助APP：“小助小助”，得到回應(yīng)后，語音報(bào)告：“剛剛過去400米處，發(fā)生了車禍，危險(xiǎn)。”應(yīng)用程序提取關(guān)鍵詞“車禍、400米、危險(xiǎn)”，連同實(shí)時(shí)定位信息和路線信息，上報(bào)云端后臺(tái)系統(tǒng)，系統(tǒng)將位置信息處理后將其載入數(shù)據(jù)庫，并推送到行駛在該路線上的所有駕駛員手機(jī)的互助APP。

2.1.3 ?疑似車禍告警

車輛行駛途中，如果發(fā)生碰撞、道路不平、急剎車等，手機(jī)將檢測(cè)到異常信號(hào)，這時(shí)，互助APP將靜默檢測(cè)接下來一段時(shí)間的車輛行駛情況，如果后續(xù)行駛狀態(tài)正常，將語音提醒駕駛員：“前方2 300米處有服務(wù)區(qū)，建議進(jìn)入服務(wù)區(qū)進(jìn)行修整，請(qǐng)注意安全?！?如果后續(xù)行駛狀態(tài)異常（如位置不再變化等），將直接向后臺(tái)系統(tǒng)上報(bào)疑似車禍，更新預(yù)警點(diǎn)。

2.2 ?APP開發(fā)技術(shù)框架

在移動(dòng)APP設(shè)計(jì)中使用的技術(shù)主要有：輕量級(jí)本地?cái)?shù)據(jù)庫LitePal、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MySQL、后端開發(fā)語言Java、后端開發(fā)框架Spring Boot;安卓開發(fā)語言Android、安卓開發(fā)框架XUtils、高德安卓開發(fā)SDK（高德定位與高德導(dǎo)航）、極光推送JPush、Android圖片加載庫Glide、訊飛語音開放平臺(tái)、手機(jī)陀螺儀角速度檢測(cè)等，如圖2所示。

采用雙數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分處理：將用戶數(shù)據(jù)、地圖標(biāo)注數(shù)據(jù)等靜態(tài)數(shù)據(jù)存放在LitePal本地?cái)?shù)據(jù)庫中，不但可以減少用戶流量和帶寬的消耗，還能給用戶更好的使用體驗(yàn);將預(yù)警點(diǎn)數(shù)據(jù)、預(yù)警策略等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存放在MySQL中方便進(jìn)行相關(guān)處理。

為了不影響駕駛員駕駛，采用訊飛語音開放平臺(tái)實(shí)現(xiàn)語音聽寫和語音合成功能，駕駛員通過訊飛語音聽寫功能快速告警;后臺(tái)系統(tǒng)向APP推送的預(yù)警信息由訊飛開放平臺(tái)實(shí)現(xiàn)語音合成。若發(fā)生事故，APP可獲取陀螺儀信息并上傳至后臺(tái)系統(tǒng)，平臺(tái)會(huì)在發(fā)布救援消息后標(biāo)記該位置。使用高德地圖官方的API來解決APP的定位和導(dǎo)航問題，并采用Glide來記錄后端推送的事故圖片信息等，使用極光JPush及時(shí)推送預(yù)警點(diǎn)信息，確保信息能夠在第一時(shí)間送達(dá)用戶手機(jī)。

2.3 ?后臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

后臺(tái)系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)采用騰訊云+阿里云的混合公有云架構(gòu)，以提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性、穩(wěn)定性、安全性和工作效率，減少后續(xù)運(yùn)行和維護(hù)成本，并減少在安全防護(hù)上的開銷。

結(jié)合實(shí)際需要，在公有云上使用的資源主要有云服務(wù)器、容器服務(wù)、對(duì)象存儲(chǔ)、云數(shù)據(jù)庫、云WAF、負(fù)載均衡、彈性伸縮等。使用云服務(wù)器（計(jì)算服務(wù)）和容器服務(wù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速部署和自動(dòng)平滑拓展業(yè)務(wù);對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)使用廉價(jià)的對(duì)象存儲(chǔ)桶，適應(yīng)一次寫入多次讀取的業(yè)務(wù)場(chǎng)景;云數(shù)據(jù)庫使用MySQL實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)APP的無縫數(shù)據(jù)對(duì)接;云WAF提高系統(tǒng)安全防護(hù)能力;負(fù)載均衡和彈性伸縮服務(wù)可以視用戶發(fā)展情況而定，當(dāng)用戶數(shù)發(fā)展到一定階段時(shí)，就需要進(jìn)行服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫的負(fù)載均衡和彈性伸縮。

3 ?APP功能模塊

APP首頁界面和用戶界面如圖3、圖4所示。

設(shè)計(jì)的互助APP對(duì)用戶開放的功能有：用戶管理、高速路況、事故上報(bào)、公告信息、角色認(rèn)證、路況地圖、語音喚醒等。在首頁還提供了高速熱線和應(yīng)急電話信息，并嵌入智慧導(dǎo)航功能。在用戶界面可以查看使用幫助、我的車輛、我的上報(bào)、通行記錄、信用積分等。下面對(duì)幾個(gè)重要模塊進(jìn)行介紹。

（1）用戶管理：用戶通過“我的”進(jìn)入用戶管理界面，登錄后可以對(duì)自己的信息進(jìn)行設(shè)置和修改，查看我的車輛、我的上報(bào)、通行記錄、信用積分、投訴與建議等。

（2）路況地圖：這個(gè)功能模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，用戶可以在首頁看到路況地圖，也可以點(diǎn)擊地圖進(jìn)入全屏查看模式，地圖上展示了實(shí)時(shí)預(yù)警點(diǎn)信息、道路通行情況等。用戶使用互助APP的實(shí)時(shí)預(yù)警及事故上報(bào)功能，必須運(yùn)行APP并進(jìn)入路況地圖，在前、后臺(tái)運(yùn)行程序皆可。

（3）語音喚醒：可以直接使用語音將APP喚醒，也可以在首頁點(diǎn)擊麥克風(fēng)圖標(biāo)進(jìn)入語音模式，在APP語音提示下進(jìn)行后續(xù)情況上報(bào)。

（4）事故上報(bào)：在發(fā)生事故或者道路環(huán)境發(fā)生影響駕駛的改變時(shí)，駕駛員可以在語音喚醒后使用語音等上傳簡(jiǎn)短的關(guān)鍵詞進(jìn)行推送，也可以在條件允許的情況下點(diǎn)擊首頁的“事故上報(bào)”按鈕，以上傳圖片的方式進(jìn)行事故上報(bào)。

（5）公告信息：該功能是對(duì)各類事故信息進(jìn)行公告，事故信息一般是以短信息形式呈現(xiàn)，供用戶瀏覽。

4 ?結(jié) ?論

高速公路安全行駛互助APP的開發(fā)基本完成，其成品基本完成預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。高速公路安全牽掛著每一位駕駛員和駕駛員家人的心，希望開發(fā)的高速公路安全行駛互助APP能夠得到推廣，以降低高速公路事故發(fā)生量，減少生命財(cái)產(chǎn)損失。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高銘.河北省高速公路交通事故分析及預(yù)防對(duì)策研究 [D]. 北京：中國(guó)人民公安大學(xué)，2019.

[2] 張?jiān)?基于行車記錄儀的高速公路路面狀況巡查及報(bào)警系統(tǒng) [J].交通與運(yùn)輸，2019，35（4）：54-57.

[3] 潘安，李必軍.基于Android智能手機(jī)的前方車輛檢測(cè)系統(tǒng) [J].軟件導(dǎo)刊，2016，15（5）：58-61.

[4] 張奕.高速公路突發(fā)事件應(yīng)急決策支持系統(tǒng)的研究 [D].北京：中國(guó)人民公安大學(xué)，2020.

[5] 付小一.高速公路道路交通事故預(yù)防對(duì)策研究——以西安市為例 [D].西安：西北大學(xué)，2019.

[6] 孫維富.基于數(shù)據(jù)挖掘的高速公路交通事故分析及預(yù)防對(duì)策研究 [D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2018.

作者簡(jiǎn)介：路亞（1981—），男，漢族，河北永年人，副教授，碩士研究生，研究方向：云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)與信息安全技術(shù)和高職教育教學(xué)。