GPS/GIS車輛調度實訓系統

GPS/GIS車輛調度實訓系統(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,將定位數據以及有關控制信息傳送到監控中心,在電子地圖上顯示移動車輛的實時位置和周圍環境信息,并對其調度的系統。VMS可以廣泛地應用于公安、交通、運輸、金融、鐵路、旅游等部門。隨著經濟的高速發展,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控、緊急救援和提供各種信息服務成為越來越迫切的現實需求。
以車輛為例:替用車輛的指揮調度,運鈔車的監控與安全調度、公交車和貨運車的經營管理和合理調度已成為公安、銀行、以及交通運輸系統中的一個越來越重要問題。目前,大多數交通管理系統的設備主要是無線電通信設備,由監控調度中心向車輛駕駛員發出調度命令,駕駛員只能根據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:替用車輛的指揮調度,運鈔車的監控與安全調度、公交車和貨運車的經營管理和合理調度己成為公安、銀行、以及交通運輸系統中的一個越來越重要問題。目前,大多數交通管理系統的設備主要是無線電通信設備, 由監控調度中心向車輛駕駛員發出調度命令,駕駛員只能根據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,在調度管理和安全營運方面的應用受到限制。
正當互聯網在中國風起云涌時, 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,至1992年第24顆衛星上天GPS系統全部建成,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星導航系統,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系統由衛星、地面控制設備和用戶接收機三部分組成。空間衛星部分由載有高精度時鐘的21顆衛星和3顆實時備用衛星組成:控制部分由一個主控站和分布在全球各地的監測站組成,負責衛星的監測定位和資料加載:用戶接收機根據導航衛星提供的信號精確計算出其所在位置、時間、運動方向、速度等數據。
由于該系統可提供高精度、全天候、24小時連續的全球覆蓋能力,目前已成為全球民用導航的主導系統。1994年3月9日完成整個系統24顆衛星的發射、衛星星座配置工作,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出通知。2000年5月1日美國政府已取消對GPS系統施加的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,定位精度高等優點, 目前已廣泛應用于測量、導航、制導、動態觀測、授時、移動通訊等方面,顯示出強大發展勢頭。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系統架設
　　根據對上海市已經實施GPS系統的混凝土公司的考察及結合公司生產管理模式、網絡運營· 現狀等因素,我們將充分利用現有各公司網絡資源的基礎上,實現二級監控模式,即構建一個總公司(生產經營部及有權限的管理者)及車輛管理部門監管各混凝土分公司生產、調度情況,同時協調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、調度又相對獨立的GPS車輛運輸監控、生產調度平臺。整體構架見圖4所示

圖1 GPS系統框架
(一)系統總框架說明
各子站自成獨立局域網,車輛有關信息通過GPRS網絡傳輸到子站的生產調度、運輸監控平臺。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據庫服務器(公司總部服務器)。
子站:每個子站可對本站網絡里的車輛進行調度、監控,調度員通過具體操作調度界面,調配每個工地的車輛數量,監控每部車輛的運輸過程。調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,滿足混凝土企業最切實的智能調度,車輛安全管理監控。子站采用C/S模式開發,確保系統準確可靠。
總部:根據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。只要能上網及有相應的權限,就能及時掌握生產調度動態信息。
總公司總調度中心即對每個分站的生產、用車情況了如指掌,可進行統籌安排、調撥泵、拌車,可實現兩大目標:一、宏觀監控子站運輸,車輛等財產安全。二、統籌管理企業資源,優化、合理利用設備,創造更多價值。
(二)通訊方式選擇
GPRS是通用分組無線業務(Gener al Packet Radi o Ser vice)的簡稱, GPAS是以全球手機系統(GSM)為基礎的數據傳輸技術,可說是GSM的延續。首先, GPRS和以往連續在頻道傳輸的方式不同, 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行無線應用所需要的中介轉換器,所以連接及傳輸都會更方便容易。系統的實現,我們遵循以下幾點原則：
1、從車載設備到系統整體設計,選擇迅捷的無線通信網絡作為數據傳輸的平臺是關鍵;
2、暢通、安全可靠的網絡是系統穩定運行的基礎,
3、通信費用經濟實惠才可能為用戶創造更多利潤。
根據以上三大原則為宗旨, "GPS混凝土生產調度系統”應用了GPRS為基礎通信傳輸方式,為了補充現行GPRS公網、ADSL通道高峰、擁堵可能出現的掉線現象,建議與網絡公司合作采用GPRS專網技術,使其為公司提供高效的遠程互聯,各子攪拌站只需利用GPRS MODEM即可接入GPRS專網,使之兼備了公眾網的便捷和專用網的安全,同時實現貼切的應用,快捷的通信,安全的數據,經濟的投資。
(三)系統開發工具與系統工作原理圖
1.系統開發工具
前臺開發工具:子站: VB6. 0/ VC6.0 總部: ASP/ ASP. NET
數據庫: SQL SERVER 2000
電子地圖開發平臺: Mapl nf o6.5
2,系統工作原理圖

圖2 系統工作原理圖
2.3 系統功能描述
2.3.1信息管理系統
1、車臺信息管理:
對車臺信息進行查詢、統計、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進行權限分配。
(3) 日志管理
對日常操作(如工作站登錄、車輛查詢、區域報警設定、消息發送等)進行查詢、統計、打印和刪除。
2, 軌跡信息管理
對保存的軌跡數據進行查詢、統計、打印和刪除。
3, 用車信息管理
對保存的用車信息進行查詢、統計、打印和刪除。包括車輛定位信息、調度信息、用車信息、調度員、調度方法等。
4·報警信息管理
對保存的報警信息進行查詢、統計、打印和刪除。包括報警車臺號、時間、位置、種類等。
2.3.2 監控系統
監控系統對車輛的定位、狀態、報警等信息進行顯示,并對系統和車載單元進行參數設置或控制。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相關,一方面它要調用信息管理系統的數據,同時在硬件上二者是合而為一的。監控系統功能包括:系統參數設置、車載單元參數設置、單目標監控、多目標監控、區域監控、車輛調度、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容;
(4)、根據當前窗口地圖的放縮情況動態顯示比例尺大小。圖層可見性控制與圖層顯示優先性控制功能:
(5)、智能化動態注記功能,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);中英文注記自動切換;長注記名自動換行顯示(對單字節與雙字節均可)。
數據庫查詢功能:
(1)、根據空間圖形數據查詢屬性數據;
(2)、根據屬性數據查詢空間圖形數據。
1)多種查詢范圍選擇(整個區域查詢、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, 調度及監控功能
(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定位數據,并由監控終端在電子地圖上顯示出來:
(2)、數據回傳停止:使正在回傳數據的目標停止回傳數據;
(3)、可對車載單元進行初始化操作;
(4)、區域報警設定:設定車輛進入或離開某一區域后發出報警信號。該區域可在監控終端方便完成。區域報警設置信息可以存儲在數據庫中,用戶能夠隨時恢復設置。區域報警發生后,其報警信息只能在設置該區域報警的監控終端上出現
(5)、命令有效期設定:監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)、信息發布:監控終端可向全部、部分或單個車輛發送中文信息(如調度命令、交通信息等),并在車載監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據間的行車距離
(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,可同時打開數十個監控窗口;
(10)、信息記錄:系統自動保存報警信息、用車數據及調度員對用車任務的處理方法;
(11)、軌跡回放:系統會自動存儲車臺回傳的軌跡數據,用戶可對歷史軌跡數據進行回放;
(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:
(13)、可選配監聽器及音頻控制系統,可自動對報警車輛進行監聽及錄音
(14)、遙控功能:通過監控終端,可實現對電路、油路、車窗門鎖的遙控;
(15)、可選配視頻控制系統,可滿足多個監控終端(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)、系統具有與110報警臺的聯動接口。
2.4 系統特點
1、系統結構簡單
控制中心硬件上僅由一臺通訊主控機和一臺計算機構成。
2、系統操作簡單
監控軟件界面友好,全部采用圖標、按鈕及下拉式菜單選擇,操作極為方便。
3、系統可靠性高
由于系統采用多模塊及收發分離的通訊方式,一級采用高可靠性的工控機及GSM工業模塊,大大提高了整個系統的可靠性。
4、系統擴展性好
要求系統具有良好的可擴展性,低容量的系統很容易擴展,只需增加通訊模塊及升級主控機軟件即可。
5、系統功能強大
對GPS移動單元硬件功能有全面支持,如查詢、數據回傳停止、區域報警設定、命令有效期設定、中文調度信息、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巡視計劃及相關統計、分析功能。
6、安全性較高
系統有良好的安全性,本系統設計有可靠的權限檢驗機制。
7、系統實時性強
系統對車輛進行實時監控的響應時間<10秒。
2.5 軟件系統功能概述
2.5.1 監控管理主程序功能
(1)車輛的位置、工作狀態信息顯示
(2)根據用車任務自動進行車輛調度,或根據實際需要人工進行車輛調度;
(3)移動端數據回傳模式的設定,包括點名查詢、定時、連續回傳方式等:
(4)工作參數的設定。工作參數包括:定時回傳時間間隔、回傳次數、書報文方式(壓縮非壓縮)、監控中心編碼、報警區域經緯度坐標等;
(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)車輛使用效率統計分析;
(8)用車工作統計:
(9)報表生成:
(10)車輛調度及租車信息記錄、回放:
(11)其他定制功能。
2.5.2通訊管理程序
接收短消息中心發來的短消息,經處理后傳給監控終端。
接收監控終端傳來的命令,并將其進行預處理,使其符合短訊規約的數據格式,經壓縮處理后通過短訊方式發往車臺。
2.5.3 電子地圖
1: 20000全國電子地圖及當地城市電子地圖各一張,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、車輛狀態傳感器、主控單元、LCD顯示器、通話1監聽線、報警裝置等組成。定位數據及車輛狀態信息(報警等)通過GSM終端設備(GSM通訊模塊或手機)短訊方式發向監控中心,同時接收監控中心發來的信息或參數設置命令或控制命令,進行相應的操作。其功能如下:
(1) 設有監控開關,通過開關設置,可選擇是否被監控;
(2)設有請求監控按鈕,可主動請求監控:
(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,當設為報警狀態時,車輛一旦被移動,車載單元會自動向監控中心報警并報告所在位置:
(6)發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,可顯示監控中心發布的信息:
(9)可用短消息方式向監控中心發布信息:
(10)可配隱蔽天線:
(11)可接收監控中心控制命令,實現對電路、油路、門窗、聲音、燈光的控制。
2.7小結
車輛監控調度系統目前在國內還沒有得到廣泛的推廣和應用,但是正在迅速地發展,作為GIS. GPS和通信技術的集成結果,本系統主要利用GIS技術做出一個作為基礎數據庫和可以顯示的地理信息系統,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技術的進一步發展成熟,充分利用GPS的準確信號源和GIS技術,加上業已成熟的移動通信技術、數據通信技術和計算機應用技術,進一步研制、開發出新的自動定位、監控、調度及報警系統,的確是大有可為、前途無量。
GPS, GIS車輛監控調度系統的建立,為JIT生產方式引入混凝土生產企業做好了技術基礎準備,為混凝土運輸生產排序做好了充分的數據準備。車輛監控調度系統對運輸車輛每一個運輸環節的監控,在運用JIT生產方式的混凝土生產線中可以起到在汽車生產線中看板的作用。GPS,GI S車輛監控調度系統具有實時、動態的特點,在生產排序中可以及時對原有的排序進行及時調整,使其更加貼近實際情況,減少資源浪費、降低成本。

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