Python全栈项目--智能城市交通管理系统

一、项目简介

智能城市交通管理系统面向城市交通指挥中心、交警大队和智慧园区运维人员，提供道路监测点管理、交通事件上报、事件处置、信号灯配时方案维护和交通运行驾驶舱统计能力。项目不是单一算法演示，而是一个包含后端 API、SQLite 数据库、用户认证鉴权、Vue 3 前端页面和部署说明的 Python 全栈项目。

本项目适合作为课程设计、毕业设计原型或 FastAPI + Vue 3 入门案例。系统核心目标包括：

• 用户可以注册、登录并获取访问令牌。
• 业务接口必须经过 JWT 鉴权。
• 登录后可以维护道路监测点，记录车流量、平均速度和拥堵等级。
• 登录后可以上报交通事故、拥堵、施工等事件，并更新事件状态。
• 登录后可以维护路口信号配时方案。
• 驾驶舱自动汇总监测点数量、事件数量、待处理事件、平均速度和拥堵指数。

二、技术栈

层级	技术
后端框架	FastAPI
数据库	SQLite
ORM	SQLAlchemy
数据校验	Pydantic
认证鉴权	JWT Token、passlib bcrypt 密码哈希
前端框架	Vue 3
构建工具	Vite
接口通信	Fetch API 封装
项目运行	Uvicorn + npm run dev

前端主技术栈为 Vue 3 + Vite，后端主技术栈为 FastAPI + SQLite。

三、系统架构

系统采用前后端分离架构：

浏览器 Vue 3 页面
    │
    │ HTTP/JSON + Authorization Bearer Token
    ▼
FastAPI REST API
    │
    │ SQLAlchemy ORM
    ▼
SQLite traffic.db

后端项目结构如下：

backend/app/
├── main.py        # FastAPI 应用、路由、鉴权依赖
├── database.py    # SQLite 连接与 Session 管理
├── models.py      # SQLAlchemy 数据模型
├── schemas.py     # Pydantic 请求/响应结构
└── crud.py        # 用户、监测点、事件、信号方案业务逻辑

前端项目结构如下：

frontend/src/
├── main.js        # Vue 应用入口
├── App.vue        # 登录注册和业务页面
├── api.js         # API 请求封装与 token 处理
└── style.css      # 页面样式

四、功能模块

1. 用户认证模块

• 注册：用户名、邮箱、密码。
• 登录：验证密码哈希，返回 JWT token。
• 当前用户：根据 token 获取用户信息。
• 退出登录：前端清除本地 token。

2. 交通监测点模块

维护道路监测点数据，包括名称、位置、车流量、平均速度、拥堵等级和更新时间。该模块可模拟来自摄像头、地磁线圈、雷达等设备的聚合数据。

3. 交通事件模块

支持上报交通事件，例如车辆追尾、道路施工、拥堵、管制等。事件字段包括标题、位置、严重程度、状态和描述。用户可将事件状态更新为"已处理"。

4. 信号配时方案模块

维护路口信号灯方案，包括路口名称、早高峰绿灯秒数、晚高峰绿灯秒数和调度策略说明。

5. 驾驶舱统计模块

统计监测点数量、事件数量、待处理事件数量、平均速度和拥堵指数，为交通调度人员提供态势概览。

五、数据库/数据模型设计

系统使用 SQLite 数据库，运行后自动生成 traffic.db。主要表如下：

users 用户表

字段	类型	说明
id	Integer	主键
username	String	用户名，唯一
email	String	邮箱，唯一
hashed_password	String	哈希后的密码
created_at	DateTime	创建时间

road_sensors 道路监测点表

字段	类型	说明
id	Integer	主键
name	String	监测点名称
location	String	位置
traffic_flow	Integer	车流量
avg_speed	Float	平均速度
congestion_level	String	拥堵等级
updated_at	DateTime	更新时间

incidents 交通事件表

字段	类型	说明
id	Integer	主键
title	String	事件标题
location	String	发生位置
severity	String	严重程度
status	String	状态
description	Text	描述
owner_id	Integer	上报用户
created_at	DateTime	创建时间

signal_plans 信号方案表

字段	类型	说明
id	Integer	主键
intersection	String	路口
morning_green	Integer	早高峰绿灯秒数
evening_green	Integer	晚高峰绿灯秒数
strategy	String	策略说明

六、后端接口设计

方法	路径	是否鉴权	说明
GET	/api/health	否	健康检查
POST	/api/auth/register	否	用户注册
POST	/api/auth/login	否	用户登录
GET	/api/auth/me	是	当前用户信息
GET	/api/dashboard	是	驾驶舱统计
GET	/api/sensors	是	监测点列表
POST	/api/sensors	是	新增监测点
GET	/api/incidents	是	事件列表
POST	/api/incidents	是	上报事件
PATCH	/api/incidents/{incident_id}	是	更新事件状态
GET	/api/signal-plans	是	信号方案列表
POST	/api/signal-plans	是	新增信号方案

鉴权方式：登录成功后前端保存 access_token，后续请求加入请求头：

Authorization: Bearer <token>

七、前端页面设计

前端使用 Vue 3 单文件组件实现，页面分为两个状态：

1. 未登录状态：展示登录卡片与注册卡片。
2. 已登录状态：展示驾驶舱统计、道路监测点表单、事件上报表单、信号方案表单和三类业务列表。

前端关键交互：

• 注册成功后提示用户登录。
• 登录成功后保存 token 并加载全部业务数据。
• 页面刷新时通过 /api/auth/me 恢复登录状态。
• 退出登录时清除 token。
• 新增或更新业务数据后重新刷新驾驶舱统计。

八、核心代码讲解

1. SQLite 数据库连接

backend/app/database.py 中通过 SQLAlchemy 创建 SQLite 连接：

engine = create_engine(
    "sqlite:///./traffic.db", connect_args={"check_same_thread": False}
)
SessionLocal = sessionmaker(autocommit=False, autoflush=False, bind=engine)

get_db() 使用生成器模式，为每个请求创建数据库会话并在结束后关闭。

2. 密码哈希与 JWT

backend/app/crud.py 中使用 passlib 对密码进行 bcrypt 哈希，避免明文存储密码：

pwd_context = CryptContext(schemes=["bcrypt"], deprecated="auto")

def get_password_hash(password: str) -> str:
    return pwd_context.hash(password)

登录成功后创建 JWT：

def create_access_token(data: dict, expires_delta: Optional[timedelta] = None) -> str:
    to_encode = data.copy()
    expire = datetime.now(timezone.utc) + (expires_delta or timedelta(minutes=ACCESS_TOKEN_EXPIRE_MINUTES))
    to_encode.update({"exp": expire})
    return jwt.encode(to_encode, SECRET_KEY, algorithm=ALGORITHM)

3. FastAPI 鉴权依赖

backend/app/main.py 中通过 OAuth2PasswordBearer 读取 Bearer Token，再解码获取用户：

def get_current_user(token: str = Depends(oauth2_scheme), db: Session = Depends(get_db)):
    username = crud.decode_token(token)
    if not username:
        raise HTTPException(status_code=401, detail="登录已失效")
    user = crud.get_user_by_username(db, username)
    if not user:
        raise HTTPException(status_code=401, detail="用户不存在")
    return user

业务接口添加 current_user: models.User = Depends(get_current_user) 后即可实现认证保护。

4. 拥堵指数计算

驾驶舱通过监测点的拥堵等级计算拥堵指数：

level_score = {"畅通": 0.15, "缓行": 0.45, "拥堵": 0.75, "严重拥堵": 1.0}
congestion_index = round(
    sum(level_score.get(s.congestion_level, 0.3) for s in sensors) / len(sensors), 2
) if sensors else 0

5. 前端 API 封装

frontend/src/api.js 统一处理接口地址、JSON 请求头、Token 和错误提示：

export async function request(path, options = {}) {
  const headers = { 'Content-Type': 'application/json', ...(options.headers || {}) }
  const token = getToken()
  if (token) headers.Authorization = `Bearer ${token}`
  const response = await fetch(`${API_BASE}${path}`, { ...options, headers })
  const data = await response.json().catch(() => ({}))
  if (!response.ok) throw new Error(data.detail || '请求失败')
  return data
}

九、部署与运行步骤

1. 启动后端

cd project/backend
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt
uvicorn app.main:app --reload --host 0.0.0.0 --port 8000

后端默认地址：http://127.0.0.1:8000。

2. 启动 Vue 3 前端

cd project/frontend
npm install
npm run dev

前端默认地址：http://127.0.0.1:5173。

3. 初始化使用

1. 打开前端页面。
2. 注册账号，例如 admin / admin@example.com / 123456。
3. 登录后新增监测点，例如"人民路监测点"。
4. 上报交通事件，例如"车辆追尾"。
5. 新增信号配时方案，例如"中心广场路口"。
6. 在驾驶舱查看统计数据变化。

十、项目总结

本项目完成了一个主题明确、可运行的 Python 全栈系统：后端基于 FastAPI 提供 REST API，SQLite 负责轻量级数据持久化，SQLAlchemy 管理数据模型，JWT 和 bcrypt 实现安全认证，前端基于 Vue 3 + Vite 构建交互式管理页面。通过该项目可以学习从需求分析、数据库设计、接口设计、前端状态管理到部署运行的一整套全栈开发流程。

智能城市交通管理场景还可以继续扩展：接入地图 SDK、WebSocket 实时推送、视频 AI 事件识别、拥堵预测模型、多角色权限、告警规则和大屏可视化等能力。当前版本保留了清晰的模块边界，便于后续迭代。

项目代码

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