GPS/GIS车辆调度实训系统

GPS/GIS车辆调度实训系统(Vehicle Moni tor ing System,简称VMS ),就是利用一定的空间定位技术手段,通过一定的通讯方式,将定位数据以及有关控制信息传送到监控中心,在电子地图上显示移动车辆的实时位置和周围环境信息,并对其调度的系统。VMS可以广泛地应用于公安、交通、运输、金融、铁路、旅游等部门。随着经济的高速发展,车辆、船只和其他地面移动物体迅速增加,为这些地域扩大、机动性强的移动目标提供有效的监控、紧急救援和提供各种信息服务成为越来越迫切的现实需求。
以车辆为例:替用车辆的指挥调度,运钞车的监控与安全调度、公交车和货运车的经营管理和合理调度已成为公安、银行、以及交通运输系统中的一个越来越重要问题。目前,大多数交通管理系统的设备主要是无线电通信设备,由监控调度中心向车辆驾驶员发出调度命令,驾驶员只能根据自己的判断说出车辆所在的概略位置,而在夜间或在生疏地带则无法确认自己的方位甚至迷路。因此,在调度管理和安全营运方面的应用受到限制。
以车辆为例:替用车辆的指挥调度,运钞车的监控与安全调度、公交车和货运车的经营管理和合理调度己成为公安、银行、以及交通运输系统中的一个越来越重要问题。目前,大多数交通管理系统的设备主要是无线电通信设备, 由监控调度中心向车辆驾驶员发出调度命令,驾驶员只能根据自己的判断说出车辆所在的概略位置,而在夜间或在生疏地带则无法确认自己的方位甚至迷路。因此,在调度管理和安全营运方面的应用受到限制。
正当互联网在中国风起云涌时, GPS在中国的应用也暗流涌动。自1985年美国国防部开始建立GPS系统,至1992年第24颗卫星上天GPS系统全部建成,并向全球开放以来,中国就自始至终密切注视着它的发展,并尝试它所带来的种种好处。亮不夸张的说, GPS在中国的应用和研究一点也不落后,它是与世界同步的。
GPS全球定位系统是美国国防部于1994年3月9日建成的海陆空三军共享的美国第二代卫星导航系统,是美国继阿波罗登月飞船和航天飞机之后的第三大工程。GPS系统由卫星、地面控制设备和用户接收机三部分组成。空间卫星部分由载有高精度时钟的21颗卫星和3颗实时备用卫星组成:控制部分由一个主控站和分布在全球各地的监测站组成,负责卫星的监测定位和资料加载:用户接收机根据导航卫星提供的信号精确计算出其所在位置、时间、运动方向、速度等数据。
由于该系统可提供高精度、全天候、24小时连续的全球覆盖能力,目前已成为全球民用导航的主导系统。1994年3月9日完成整个系统24颗卫星的发射、卫星星座配置工作,开始提供完全工作能力(Full Operat ion Capaci ty) ,并提供全球民用用户免费使用服务,若终止GPS运行或撤消GPS民用服务,美国政府至少要提前六年发出通知。2000年5月1日美国政府已取消对GPS系统施加的S/A干扰,使民用用户的定位精度可达25米。
由于GPS系统民用导航C/A码向全球用户免费开放,加上GPS接收机体积小,定位精度高等优点, 目前已广泛应用于测量、导航、制导、动态观测、授时、移动通讯等方面,显示出强大发展势头。已充分显示了其在无线电定位、导航领域的主导地位。
2.2 GPS系统架设
　　根据对上海市已经实施GPS系统的混凝土公司的考察及结合公司生产管理模式、网络运营· 现状等因素,我们将充分利用现有各公司网络资源的基础上,实现二级监控模式,即构建一个总公司(生产经营部及有权限的管理者)及车辆管理部门监管各混凝土分公司生产、调度情况,同时协调各混凝土分公司用车,使得各混凝土分公司充分得益于集团公司的共享资源,而各混凝土分公司生产、调度又相对独立的GPS车辆运输监控、生产调度平台。整体构架见图4所示

图1 GPS系统框架
(一)系统总框架说明
各子站自成独立局域网,车辆有关信息通过GPRS网络传输到子站的生产调度、运输监控平台。同时各子站也获得的信息传给中心通讯服务器并存入中心数据库服务器(公司总部服务器)。
子站:每个子站可对本站网络里的车辆进行调度、监控,调度员通过具体操作调度界面,调配每个工地的车辆数量,监控每部车辆的运输过程。调度中心电脑界面上直观显示工地分布图, 单工地车辆运行状态图,运送车辆情况(如运输距离、下单时间、出厂时间、卸料时间、出工地时间、回厂时间、车辆超速情况、超时情况、车辆运行轨迹…)等信息,满足混凝土企业最切实的智能调度,车辆安全管理监控。子站采用C/S模式开发,确保系统准确可靠。
总部:根据子站向总公司中心服务器传送的定位信息,再此基础上通过B/S模式,将车辆信息反映到浏览器上来。只要能上网及有相应的权限,就能及时掌握生产调度动态信息。
总公司总调度中心即对每个分站的生产、用车情况了如指掌,可进行统筹安排、调拨泵、拌车,可实现两大目标:一、宏观监控子站运输,车辆等财产安全。二、统筹管理企业资源,优化、合理利用设备,创造更多价值。
(二)通讯方式选择
GPRS是通用分组无线业务(Gener al Packet Radi o Ser vice)的简称, GPAS是以全球手机系统(GSM)为基础的数据传输技术,可说是GSM的延续。首先, GPRS和以往连续在频道传输的方式不同, GPRS是以封包(Packet )式来传输,因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算,并非使用其整个频道,较为经济。GPRS的另一个特点,就是其传输速率可提升至56 Kbps甚至114Kbps。而且因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器,所以连接及传输都会更方便容易。系统的实现,我们遵循以下几点原则：
1、从车载设备到系统整体设计,选择迅捷的无线通信网络作为数据传输的平台是关键;
2、畅通、安全可靠的网络是系统稳定运行的基础,
3、通信费用经济实惠才可能为用户创造更多利润。
根据以上三大原则为宗旨, "GPS混凝土生产调度系统”应用了GPRS为基础通信传输方式,为了补充现行GPRS公网、ADSL通道高峰、拥堵可能出现的掉线现象,建议与网络公司合作采用GPRS专网技术,使其为公司提供高效的远程互联,各子搅拌站只需利用GPRS MODEM即可接入GPRS专网,使之兼备了公众网的便捷和专用网的安全,同时实现贴切的应用,快捷的通信,安全的数据,经济的投资。
(三)系统开发工具与系统工作原理图
1.系统开发工具
前台开发工具:子站: VB6. 0/ VC6.0 总部: ASP/ ASP. NET
数据库: SQL SERVER 2000
电子地图开发平台: Mapl nf o6.5
2,系统工作原理图

图2 系统工作原理图
2.3 系统功能描述
2.3.1信息管理系统
1、车台信息管理:
对车台信息进行查询、统计、打印报表及增加、删减、更改的维护工作。
(1) 车辆信息管理
可对车辆信息进行查询、统计、打印报表及增加、删减、更改的维护工作。
(2)操作员信息管理
对操作员信息进行查询、统计、打印报表及增加、删减、更改的维护工作。可对操作员进行权限分配。
(3) 日志管理
对日常操作(如工作站登录、车辆查询、区域报警设定、消息发送等)进行查询、统计、打印和删除。
2, 轨迹信息管理
对保存的轨迹数据进行查询、统计、打印和删除。
3, 用车信息管理
对保存的用车信息进行查询、统计、打印和删除。包括车辆定位信息、调度信息、用车信息、调度员、调度方法等。
4·报警信息管理
对保存的报警信息进行查询、统计、打印和删除。包括报警车台号、时间、位置、种类等。
2.3.2 监控系统
监控系统对车辆的定位、状态、报警等信息进行显示,并对系统和车载单元进行参数设置或控制。它本身具有GIS的一些必要的功能,同时它又与信息管理系统相关,一方面它要调用信息管理系统的数据,同时在硬件上二者是合而为一的。监控系统功能包括:系统参数设置、车载单元参数设置、单目标监控、多目标监控、区域监控、车辆调度、车辆巡视分析等。软件主要功能：
1. GIS通用功能:
地图显示功能
(1)、图形开窗放大、缩小与快速拖搜漫游;
(2)、制图概括功能,图形开窗放大与缩小时,随着图形缩放比例的不同,显示不同详细程度的地图内容,避免屏幕显示过密不利观察,使屏幕承载度趋于合理;
(3)、鹰眼功能,当主窗口显示放大的局部图形时,可另开一个小窗口显示全境,并可通过该窗口控制主窗口的显示内容;
(4)、根据当前窗口地图的放缩情况动态显示比例尺大小。图层可见性控制与图层显示优先性控制功能:
(5)、智能化动态注记功能,其中包括:流动注记功能(街道、河流等线形地物注记,随线形地物当前显示部分流动,始终完整的显示在当前窗口内);中英文注记自动切换;长注记名自动换行显示(对单字节与双字节均可)。
数据库查询功能:
(1)、根据空间图形数据查询属性数据;
(2)、根据属性数据查询空间图形数据。
1)多种查询范围选择(整个区域查询、跨图查询、当前图幅查询、当前图层查询.当前子图层查询)
2)模糊查询功能。
分析与测量功能:
(1)、提供空间叠加分析等空间分析功能;
(2)、提供任意弧段距离测量功能与任意多边形周长和面积量算功能。
2, 调度及监控功能
(1)、车辆位置查询:对车辆进行查询,车辆收到查询命令后,会按一定的时间间隔回传GPS定位数据,并由监控终端在电子地图上显示出来:
(2)、数据回传停止:使正在回传数据的目标停止回传数据;
(3)、可对车载单元进行初始化操作;
(4)、区域报警设定:设定车辆进入或离开某一区域后发出报警信号。该区域可在监控终端方便完成。区域报警设置信息可以存储在数据库中,用户能够随时恢复设置。区域报警发生后,其报警信息只能在设置该区域报警的监控终端上出现
(5)、命令有效期设定:监控终端设定的移动端的间隔时间不能大于特定的有效期,否则按无效处理:(6)、信息发布:监控终端可向全部、部分或单个车辆发送中文信息(如调度命令、交通信息等),并在车载监控单元的显示器上显示出来,接收到短消息时有声音提示;
(7)、定长查询命令:确定移动端两次回传数据间的行车距离
(8)、单个车辆锁定跟踪:移动目标定于屏幕上一点,背景地图移动;
(9)、多个车辆锁定跟踪:多窗口显示、或多屏显示,可同时打开数十个监控窗口;
(10)、信息记录:系统自动保存报警信息、用车数据及调度员对用车任务的处理方法;
(11)、轨迹回放:系统会自动存储车台回传的轨迹数据,用户可对历史轨迹数据进行回放;
(12)、可选用逆向GPS差分处理技术,车辆的GPS定位误差可保证在5米之内:
(13)、可选配监听器及音频控制系统,可自动对报警车辆进行监听及录音
(14)、遥控功能:通过监控终端,可实现对电路、油路、车窗门锁的遥控;
(15)、可选配视频控制系统,可满足多个监控终端(包括远程终端)的需求;
(16)、电子地图具有自动翻屏、缩小放大、多层显示等功能。画面分别或同时在大屏幕投影仪上显示:
(17)、系统具有与110报警台的联动接口。
2.4 系统特点
1、系统结构简单
控制中心硬件上仅由一台通讯主控机和一台计算机构成。
2、系统操作简单
监控软件界面友好,全部采用图标、按钮及下拉式菜单选择,操作极为方便。
3、系统可靠性高
由于系统采用多模块及收发分离的通讯方式,一级采用高可靠性的工控机及GSM工业模块,大大提高了整个系统的可靠性。
4、系统扩展性好
要求系统具有良好的可扩展性,低容量的系统很容易扩展,只需增加通讯模块及升级主控机软件即可。
5、系统功能强大
对GPS移动单元硬件功能有全面支持,如查询、数据回传停止、区域报警设定、命令有效期设定、中文调度信息、定长查询、控制熄火等命令。并按照用户要求提供全面的租车动态巡视计划及相关统计、分析功能。
6、安全性较高
系统有良好的安全性,本系统设计有可靠的权限检验机制。
7、系统实时性强
系统对车辆进行实时监控的响应时间<10秒。
2.5 软件系统功能概述
2.5.1 监控管理主程序功能
(1)车辆的位置、工作状态信息显示
(2)根据用车任务自动进行车辆调度,或根据实际需要人工进行车辆调度;
(3)移动端数据回传模式的设定,包括点名查询、定时、连续回传方式等:
(4)工作参数的设定。工作参数包括:定时回传时间间隔、回传次数、书报文方式(压缩非压缩)、监控中心编码、报警区域经纬度坐标等;
(5)车辆遥控功能:车辆遥控熄火、清除熄火;车灯遥控闪烁;警报器鸣响;中控锁锁闭/清除,控制门窗、油门等:
(6)用车处理计i制定;
(7)车辆使用效率统计分析;
(8)用车工作统计:
(9)报表生成:
(10)车辆调度及租车信息记录、回放:
(11)其他定制功能。
2.5.2通讯管理程序
接收短消息中心发来的短消息,经处理后传给监控终端。
接收监控终端传来的命令,并将其进行预处理,使其符合短讯规约的数据格式,经压缩处理后通过短讯方式发往车台。
2.5.3 电子地图
1: 20000全国电子地图及当地城市电子地图各一张,每张约四十幅图。
2.6 车载单元
车载单元由GPS接收机、GSM通讯模块、车辆状态传感器、主控单元、LCD显示器、通话1监听线、报警装置等组成。定位数据及车辆状态信息(报警等)通过GSM终端设备(GSM通讯模块或手机)短讯方式发向监控中心,同时接收监控中心发来的信息或参数设置命令或控制命令,进行相应的操作。其功能如下:
(1) 设有监控开关,通过开关设置,可选择是否被监控;
(2)设有请求监控按钮,可主动请求监控:
(3)具有通话功能,可选择自动应答、按键应答。设有请求通话按健;
(4)配有紧急报警按钮,在紧急情况(遇抢或需要救助)下,司机可通过此按钮报警;
(5)配有防盗开关,当设为报警状态时,车辆一旦被移动,车载单元会自动向监控中心报警并报告所在位置:
(6)发送信息时间间隔可设为1秒1小时:
(7)报警种类不可设:
(8)配有LCD显示器,可显示监控中心发布的信息:
(9)可用短消息方式向监控中心发布信息:
(10)可配隐蔽天线:
(11)可接收监控中心控制命令,实现对电路、油路、门窗、声音、灯光的控制。
2.7小结
车辆监控调度系统目前在国内还没有得到广泛的推广和应用,但是正在迅速地发展,作为GIS. GPS和通信技术的集成结果,本系统主要利用GIS技术做出一个作为基础数据库和可以显示的地理信息系统,用GPS技术来定位各个车辆的实时位置,速度等,用通信技术来将各个车辆的GPS定位信息传送和交通状况信息传送到交通监控中心,用计算机技术来接收和处理这些信息等,它有许多的技术和理论问题值得研究和探讨。随者GPS. GI S技术的进一步发展成熟,充分利用GPS的准确信号源和GIS技术,加上业已成熟的移动通信技术、数据通信技术和计算机应用技术,进一步研制、开发出新的自动定位、监控、调度及报警系统,的确是大有可为、前途无量。
GPS, GIS车辆监控调度系统的建立,为JIT生产方式引入混凝土生产企业做好了技术基础准备,为混凝土运输生产排序做好了充分的数据准备。车辆监控调度系统对运输车辆每一个运输环节的监控,在运用JIT生产方式的混凝土生产线中可以起到在汽车生产线中看板的作用。GPS,GI S车辆监控调度系统具有实时、动态的特点,在生产排序中可以及时对原有的排序进行及时调整,使其更加贴近实际情况,减少资源浪费、降低成本。

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