GPS/GIS車輛調(diào)度實訓系統(tǒng)

GPS/GIS車輛調(diào)度實訓系統(tǒng)(Vehicle Moni tor ing System,簡稱VMS ),就是利用一定的空間定位技術手段,通過一定的通訊方式,將定位數(shù)據(jù)以及有關控制信息傳送到監(jiān)控中心,在電子地圖上顯示移動車輛的實時位置和周圍環(huán)境信息,并對其調(diào)度的系統(tǒng)。VMS可以廣泛地應用于公安、交通、運輸、金融、鐵路、旅游等部門。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展,車輛、船只和其他地面移動物體迅速增加,為這些地域擴大、機動性強的移動目標提供有效的監(jiān)控、緊急救援和提供各種信息服務成為越來越迫切的現(xiàn)實需求。
以車輛為例:替用車輛的指揮調(diào)度,運鈔車的監(jiān)控與安全調(diào)度、公交車和貨運車的經(jīng)營管理和合理調(diào)度已成為公安、銀行、以及交通運輸系統(tǒng)中的一個越來越重要問題。目前,大多數(shù)交通管理系統(tǒng)的設備主要是無線電通信設備,由監(jiān)控調(diào)度中心向車輛駕駛員發(fā)出調(diào)度命令,駕駛員只能根據(jù)自己的判斷說出車輛所在的概略位置,而在夜間或在生疏地帶則無法確認自己的方位甚至迷路。因此,在調(diào)度管理和安全營運方面的應用受到限制。
以車輛為例:替用車輛的指揮調(diào)度,運鈔車的監(jiān)控與安全調(diào)度、公交車和貨運車的經(jīng)營管理和合理調(diào)度己成為公安、銀行、以及交通運輸系統(tǒng)中的一個越來越重要問題。目前,大多數(shù)交通管理系統(tǒng)的設備主要是無線電通信設備, 由監(jiān)控調(diào)度中心向車輛駕駛員發(fā)出調(diào)度命令,駕駛員只能根據(jù)自己的判斷說出車輛所在的概略位置,而在夜間或在生疏地帶則無法確認自己的方位甚至迷路。因此,在調(diào)度管理和安全營運方面的應用受到限制。
正當互聯(lián)網(wǎng)在中國風起云涌時, GPS在中國的應用也暗流涌動。自1985年美國國防部開始建立GPS系統(tǒng),至1992年第24顆衛(wèi)星上天GPS系統(tǒng)全部建成,并向全球開放以來,中國就自始至終密切注視著它的發(fā)展,并嘗試它所帶來的種種好處。亮不夸張的說, GPS在中國的應用和研究一點也不落后,它是與世界同步的。
GPS全球定位系統(tǒng)是美國國防部于1994年3月9日建成的海陸空三軍共享的美國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng),是美國繼阿波羅登月飛船和航天飛機之后的第三大工程。GPS系統(tǒng)由衛(wèi)星、地面控制設備和用戶接收機三部分組成。空間衛(wèi)星部分由載有高精度時鐘的21顆衛(wèi)星和3顆實時備用衛(wèi)星組成:控制部分由一個主控站和分布在全球各地的監(jiān)測站組成,負責衛(wèi)星的監(jiān)測定位和資料加載:用戶接收機根據(jù)導航衛(wèi)星提供的信號精確計算出其所在位置、時間、運動方向、速度等數(shù)據(jù)。
由于該系統(tǒng)可提供高精度、全天候、24小時連續(xù)的全球覆蓋能力,目前已成為全球民用導航的主導系統(tǒng)。1994年3月9日完成整個系統(tǒng)24顆衛(wèi)星的發(fā)射、衛(wèi)星星座配置工作,開始提供完全工作能力(Full Operat ion Capaci ty) ,并提供全球民用用戶免費使用服務,若終止GPS運行或撤消GPS民用服務,美國政府至少要提前六年發(fā)出通知。2000年5月1日美國政府已取消對GPS系統(tǒng)施加的S/A干擾,使民用用戶的定位精度可達25米。
由于GPS系統(tǒng)民用導航C/A碼向全球用戶免費開放,加上GPS接收機體積小,定位精度高等優(yōu)點, 目前已廣泛應用于測量、導航、制導、動態(tài)觀測、授時、移動通訊等方面,顯示出強大發(fā)展勢頭。已充分顯示了其在無線電定位、導航領域的主導地位。
2.2 GPS系統(tǒng)架設
　　根據(jù)對上海市已經(jīng)實施GPS系統(tǒng)的混凝土公司的考察及結(jié)合公司生產(chǎn)管理模式、網(wǎng)絡運營· 現(xiàn)狀等因素,我們將充分利用現(xiàn)有各公司網(wǎng)絡資源的基礎上,實現(xiàn)二級監(jiān)控模式,即構(gòu)建一個總公司(生產(chǎn)經(jīng)營部及有權(quán)限的管理者)及車輛管理部門監(jiān)管各混凝土分公司生產(chǎn)、調(diào)度情況,同時協(xié)調(diào)各混凝土分公司用車,使得各混凝土分公司充分得益于集團公司的共享資源,而各混凝土分公司生產(chǎn)、調(diào)度又相對獨立的GPS車輛運輸監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度平臺。整體構(gòu)架見圖4所示

圖1 GPS系統(tǒng)框架
(一)系統(tǒng)總框架說明
各子站自成獨立局域網(wǎng),車輛有關信息通過GPRS網(wǎng)絡傳輸?shù)阶诱镜纳a(chǎn)調(diào)度、運輸監(jiān)控平臺。同時各子站也獲得的信息傳給中心通訊服務器并存入中心數(shù)據(jù)庫服務器(公司總部服務器)。
子站:每個子站可對本站網(wǎng)絡里的車輛進行調(diào)度、監(jiān)控,調(diào)度員通過具體操作調(diào)度界面,調(diào)配每個工地的車輛數(shù)量,監(jiān)控每部車輛的運輸過程。調(diào)度中心電腦界面上直觀顯示工地分布圖, 單工地車輛運行狀態(tài)圖,運送車輛情況(如運輸距離、下單時間、出廠時間、卸料時間、出工地時間、回廠時間、車輛超速情況、超時情況、車輛運行軌跡…)等信息,滿足混凝土企業(yè)最切實的智能調(diào)度,車輛安全管理監(jiān)控。子站采用C/S模式開發(fā),確保系統(tǒng)準確可靠。
總部:根據(jù)子站向總公司中心服務器傳送的定位信息,再此基礎上通過B/S模式,將車輛信息反映到瀏覽器上來。只要能上網(wǎng)及有相應的權(quán)限,就能及時掌握生產(chǎn)調(diào)度動態(tài)信息。
總公司總調(diào)度中心即對每個分站的生產(chǎn)、用車情況了如指掌,可進行統(tǒng)籌安排、調(diào)撥泵、拌車,可實現(xiàn)兩大目標:一、宏觀監(jiān)控子站運輸,車輛等財產(chǎn)安全。二、統(tǒng)籌管理企業(yè)資源,優(yōu)化、合理利用設備,創(chuàng)造更多價值。
(二)通訊方式選擇
GPRS是通用分組無線業(yè)務(Gener al Packet Radi o Ser vice)的簡稱, GPAS是以全球手機系統(tǒng)(GSM)為基礎的數(shù)據(jù)傳輸技術,可說是GSM的延續(xù)。首先, GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌? GPRS是以封包(Packet )式來傳輸,因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算,并非使用其整個頻道,較為經(jīng)濟。GPRS的另一個特點,就是其傳輸速率可提升至56 Kbps甚至114Kbps。而且因為不再需要現(xiàn)行無線應用所需要的中介轉(zhuǎn)換器,所以連接及傳輸都會更方便容易。系統(tǒng)的實現(xiàn),我們遵循以下幾點原則：
1、從車載設備到系統(tǒng)整體設計,選擇迅捷的無線通信網(wǎng)絡作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠脚_是關鍵;
2、暢通、安全可靠的網(wǎng)絡是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎,
3、通信費用經(jīng)濟實惠才可能為用戶創(chuàng)造更多利潤。
根據(jù)以上三大原則為宗旨, "GPS混凝土生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)”應用了GPRS為基礎通信傳輸方式,為了補充現(xiàn)行GPRS公網(wǎng)、ADSL通道高峰、擁堵可能出現(xiàn)的掉線現(xiàn)象,建議與網(wǎng)絡公司合作采用GPRS專網(wǎng)技術,使其為公司提供高效的遠程互聯(lián),各子攪拌站只需利用GPRS MODEM即可接入GPRS專網(wǎng),使之兼?zhèn)淞斯娋W(wǎng)的便捷和專用網(wǎng)的安全,同時實現(xiàn)貼切的應用,快捷的通信,安全的數(shù)據(jù),經(jīng)濟的投資。
(三)系統(tǒng)開發(fā)工具與系統(tǒng)工作原理圖
1.系統(tǒng)開發(fā)工具
前臺開發(fā)工具:子站: VB6. 0/ VC6.0 總部: ASP/ ASP. NET
數(shù)據(jù)庫: SQL SERVER 2000
電子地圖開發(fā)平臺: Mapl nf o6.5
2,系統(tǒng)工作原理圖

圖2 系統(tǒng)工作原理圖
2.3 系統(tǒng)功能描述
2.3.1信息管理系統(tǒng)
1、車臺信息管理:
對車臺信息進行查詢、統(tǒng)計、打印報表及增加、刪減、更改的維護工作。
(1) 車輛信息管理
可對車輛信息進行查詢、統(tǒng)計、打印報表及增加、刪減、更改的維護工作。
(2)操作員信息管理
對操作員信息進行查詢、統(tǒng)計、打印報表及增加、刪減、更改的維護工作?？蓪Σ僮鲉T進行權(quán)限分配。
(3) 日志管理
對日常操作(如工作站登錄、車輛查詢、區(qū)域報警設定、消息發(fā)送等)進行查詢、統(tǒng)計、打印和刪除。
2, 軌跡信息管理
對保存的軌跡數(shù)據(jù)進行查詢、統(tǒng)計、打印和刪除。
3, 用車信息管理
對保存的用車信息進行查詢、統(tǒng)計、打印和刪除。包括車輛定位信息、調(diào)度信息、用車信息、調(diào)度員、調(diào)度方法等。
4·報警信息管理
對保存的報警信息進行查詢、統(tǒng)計、打印和刪除。包括報警車臺號、時間、位置、種類等。
2.3.2 監(jiān)控系統(tǒng)
監(jiān)控系統(tǒng)對車輛的定位、狀態(tài)、報警等信息進行顯示,并對系統(tǒng)和車載單元進行參數(shù)設置或控制。它本身具有GIS的一些必要的功能,同時它又與信息管理系統(tǒng)相關,一方面它要調(diào)用信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù),同時在硬件上二者是合而為一的。監(jiān)控系統(tǒng)功能包括:系統(tǒng)參數(shù)設置、車載單元參數(shù)設置、單目標監(jiān)控、多目標監(jiān)控、區(qū)域監(jiān)控、車輛調(diào)度、車輛巡視分析等。軟件主要功能：
1. GIS通用功能:
地圖顯示功能
(1)、圖形開窗放大、縮小與快速拖搜漫游;
(2)、制圖概括功能,圖形開窗放大與縮小時,隨著圖形縮放比例的不同,顯示不同詳細程度的地圖內(nèi)容,避免屏幕顯示過密不利觀察,使屏幕承載度趨于合理;
(3)、鷹眼功能,當主窗口顯示放大的局部圖形時,可另開一個小窗口顯示全境,并可通過該窗口控制主窗口的顯示內(nèi)容;
(4)、根據(jù)當前窗口地圖的放縮情況動態(tài)顯示比例尺大小。圖層可見性控制與圖層顯示優(yōu)先性控制功能:
(5)、智能化動態(tài)注記功能,其中包括:流動注記功能(街道、河流等線形地物注記,隨線形地物當前顯示部分流動,始終完整的顯示在當前窗口內(nèi));中英文注記自動切換;長注記名自動換行顯示(對單字節(jié)與雙字節(jié)均可)。
數(shù)據(jù)庫查詢功能:
(1)、根據(jù)空間圖形數(shù)據(jù)查詢屬性數(shù)據(jù);
(2)、根據(jù)屬性數(shù)據(jù)查詢空間圖形數(shù)據(jù)。
1)多種查詢范圍選擇(整個區(qū)域查詢、跨圖查詢、當前圖幅查詢、當前圖層查詢.當前子圖層查詢)
2)模糊查詢功能。
分析與測量功能:
(1)、提供空間疊加分析等空間分析功能;
(2)、提供任意弧段距離測量功能與任意多邊形周長和面積量算功能。
2, 調(diào)度及監(jiān)控功能
(1)、車輛位置查詢:對車輛進行查詢,車輛收到查詢命令后,會按一定的時間間隔回傳GPS定位數(shù)據(jù),并由監(jiān)控終端在電子地圖上顯示出來:
(2)、數(shù)據(jù)回傳停止:使正在回傳數(shù)據(jù)的目標停止回傳數(shù)據(jù);
(3)、可對車載單元進行初始化操作;
(4)、區(qū)域報警設定:設定車輛進入或離開某一區(qū)域后發(fā)出報警信號。該區(qū)域可在監(jiān)控終端方便完成。區(qū)域報警設置信息可以存儲在數(shù)據(jù)庫中,用戶能夠隨時恢復設置。區(qū)域報警發(fā)生后,其報警信息只能在設置該區(qū)域報警的監(jiān)控終端上出現(xiàn)
(5)、命令有效期設定:監(jiān)控終端設定的移動端的間隔時間不能大于特定的有效期,否則按無效處理:(6)、信息發(fā)布:監(jiān)控終端可向全部、部分或單個車輛發(fā)送中文信息(如調(diào)度命令、交通信息等),并在車載監(jiān)控單元的顯示器上顯示出來,接收到短消息時有聲音提示;
(7)、定長查詢命令:確定移動端兩次回傳數(shù)據(jù)間的行車距離
(8)、單個車輛鎖定跟蹤:移動目標定于屏幕上一點,背景地圖移動;
(9)、多個車輛鎖定跟蹤:多窗口顯示、或多屏顯示,可同時打開數(shù)十個監(jiān)控窗口;
(10)、信息記錄:系統(tǒng)自動保存報警信息、用車數(shù)據(jù)及調(diào)度員對用車任務的處理方法;
(11)、軌跡回放:系統(tǒng)會自動存儲車臺回傳的軌跡數(shù)據(jù),用戶可對歷史軌跡數(shù)據(jù)進行回放;
(12)、可選用逆向GPS差分處理技術,車輛的GPS定位誤差可保證在5米之內(nèi):
(13)、可選配監(jiān)聽器及音頻控制系統(tǒng),可自動對報警車輛進行監(jiān)聽及錄音
(14)、遙控功能:通過監(jiān)控終端,可實現(xiàn)對電路、油路、車窗門鎖的遙控;
(15)、可選配視頻控制系統(tǒng),可滿足多個監(jiān)控終端(包括遠程終端)的需求;
(16)、電子地圖具有自動翻屏、縮小放大、多層顯示等功能。畫面分別或同時在大屏幕投影儀上顯示:
(17)、系統(tǒng)具有與110報警臺的聯(lián)動接口。
2.4 系統(tǒng)特點
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單
控制中心硬件上僅由一臺通訊主控機和一臺計算機構(gòu)成。
2、系統(tǒng)操作簡單
監(jiān)控軟件界面友好,全部采用圖標、按鈕及下拉式菜單選擇,操作極為方便。
3、系統(tǒng)可靠性高
由于系統(tǒng)采用多模塊及收發(fā)分離的通訊方式,一級采用高可靠性的工控機及GSM工業(yè)模塊,大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性。
4、系統(tǒng)擴展性好
要求系統(tǒng)具有良好的可擴展性,低容量的系統(tǒng)很容易擴展,只需增加通訊模塊及升級主控機軟件即可。
5、系統(tǒng)功能強大
對GPS移動單元硬件功能有全面支持,如查詢、數(shù)據(jù)回傳停止、區(qū)域報警設定、命令有效期設定、中文調(diào)度信息、定長查詢、控制熄火等命令。并按照用戶要求提供全面的租車動態(tài)巡視計劃及相關統(tǒng)計、分析功能。
6、安全性較高
系統(tǒng)有良好的安全性,本系統(tǒng)設計有可靠的權(quán)限檢驗機制。
7、系統(tǒng)實時性強
系統(tǒng)對車輛進行實時監(jiān)控的響應時間<10秒。
2.5 軟件系統(tǒng)功能概述
2.5.1 監(jiān)控管理主程序功能
(1)車輛的位置、工作狀態(tài)信息顯示
(2)根據(jù)用車任務自動進行車輛調(diào)度,或根據(jù)實際需要人工進行車輛調(diào)度;
(3)移動端數(shù)據(jù)回傳模式的設定,包括點名查詢、定時、連續(xù)回傳方式等:
(4)工作參數(shù)的設定。工作參數(shù)包括:定時回傳時間間隔、回傳次數(shù)、書報文方式(壓縮非壓縮)、監(jiān)控中心編碼、報警區(qū)域經(jīng)緯度坐標等;
(5)車輛遙控功能:車輛遙控熄火、清除熄火;車燈遙控閃爍;警報器鳴響;中控鎖鎖閉/清除,控制門窗、油門等:
(6)用車處理計i制定;
(7)車輛使用效率統(tǒng)計分析;
(8)用車工作統(tǒng)計:
(9)報表生成:
(10)車輛調(diào)度及租車信息記錄、回放:
(11)其他定制功能。
2.5.2通訊管理程序
接收短消息中心發(fā)來的短消息,經(jīng)處理后傳給監(jiān)控終端。
接收監(jiān)控終端傳來的命令,并將其進行預處理,使其符合短訊規(guī)約的數(shù)據(jù)格式,經(jīng)壓縮處理后通過短訊方式發(fā)往車臺。
2.5.3 電子地圖
1: 20000全國電子地圖及當?shù)爻鞘须娮拥貓D各一張,每張約四十幅圖。
2.6 車載單元
車載單元由GPS接收機、GSM通訊模塊、車輛狀態(tài)傳感器、主控單元、LCD顯示器、通話1監(jiān)聽線、報警裝置等組成。定位數(shù)據(jù)及車輛狀態(tài)信息(報警等)通過GSM終端設備(GSM通訊模塊或手機)短訊方式發(fā)向監(jiān)控中心,同時接收監(jiān)控中心發(fā)來的信息或參數(shù)設置命令或控制命令,進行相應的操作。其功能如下:
(1) 設有監(jiān)控開關,通過開關設置,可選擇是否被監(jiān)控;
(2)設有請求監(jiān)控按鈕,可主動請求監(jiān)控:
(3)具有通話功能,可選擇自動應答、按鍵應答。設有請求通話按健;
(4)配有緊急報警按鈕,在緊急情況(遇搶或需要救助)下,司機可通過此按鈕報警;
(5)配有防盜開關,當設為報警狀態(tài)時,車輛一旦被移動,車載單元會自動向監(jiān)控中心報警并報告所在位置:
(6)發(fā)送信息時間間隔可設為1秒1小時:
(7)報警種類不可設:
(8)配有LCD顯示器,可顯示監(jiān)控中心發(fā)布的信息:
(9)可用短消息方式向監(jiān)控中心發(fā)布信息:
(10)可配隱蔽天線:
(11)可接收監(jiān)控中心控制命令,實現(xiàn)對電路、油路、門窗、聲音、燈光的控制。
2.7小結(jié)
車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)目前在國內(nèi)還沒有得到廣泛的推廣和應用,但是正在迅速地發(fā)展,作為GIS. GPS和通信技術的集成結(jié)果,本系統(tǒng)主要利用GIS技術做出一個作為基礎數(shù)據(jù)庫和可以顯示的地理信息系統(tǒng),用GPS技術來定位各個車輛的實時位置,速度等,用通信技術來將各個車輛的GPS定位信息傳送和交通狀況信息傳送到交通監(jiān)控中心,用計算機技術來接收和處理這些信息等,它有許多的技術和理論問題值得研究和探討。隨者GPS. GI S技術的進一步發(fā)展成熟,充分利用GPS的準確信號源和GIS技術,加上業(yè)已成熟的移動通信技術、數(shù)據(jù)通信技術和計算機應用技術,進一步研制、開發(fā)出新的自動定位、監(jiān)控、調(diào)度及報警系統(tǒng),的確是大有可為、前途無量。
GPS, GIS車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的建立,為JIT生產(chǎn)方式引入混凝土生產(chǎn)企業(yè)做好了技術基礎準備,為混凝土運輸生產(chǎn)排序做好了充分的數(shù)據(jù)準備。車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)對運輸車輛每一個運輸環(huán)節(jié)的監(jiān)控,在運用JIT生產(chǎn)方式的混凝土生產(chǎn)線中可以起到在汽車生產(chǎn)線中看板的作用。GPS,GI S車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)具有實時、動態(tài)的特點,在生產(chǎn)排序中可以及時對原有的排序進行及時調(diào)整,使其更加貼近實際情況,減少資源浪費、降低成本。

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