车辆监控服务

车辆监控服务（共9篇）

车辆监控服务 篇1

0引言

随着危化品道路运输量的逐年增长,危化品车辆引起的道路运输事故数量逐年上升。作为移动危险源,危化品车辆事故时间和地点难以预知,事故后果严重,对人民生命财产和公共安全构成巨大威胁。 如2005年3月29日,京沪高速淮安段槽罐车液氯泄漏引发周边村民中毒事故,2012年6月29日,广州黄埔沿江高速油罐车泄漏引发爆燃事故,2012年8月26日,陕西延安甲醇槽罐车与客车追尾引发特大交通火灾事故,2012年10月6日,湖南省阮陵县隧道口液化石油气泄漏事故。

面对危化品车辆事故的严峻形势,我国从政府监管部门到企业都十分重视。2010年,由交通部组织的全国重点营运车辆联网联控系统上线运行,系统实现了全国范围内危化品车辆动态信息的跨区域、跨部门信息交换和共享。2011年,交通部、公安部、国家安监总局和工信部要求危化品运输企业与2012年1月1日必须为危化品车辆安装卫星定位装置,并接入全国重点营运车辆联网联控系统。此外,中石化下属许多企业都建立了危化品车辆监控系统,能够实现实时监控、轨迹回放、报表生成等功能。中石油开发了基于GPS和北斗定位系统的车载终端并加装危化品运输安全指标检测器,为危化品运输监控提供信息服务。虽然目前国内的危化品车辆监控系统很多,但他们主要采用单一的GPS定位,信号覆盖面盲点较多; 危化品物质状态信息实时、动态数据不完善; 应急资源数据整合困难,造成系统位置信息管理缺失、功能单一、信息量少,无法满足危化品运输行业监管的要求[1]。

本文介绍了依靠位置服务的联合定位技术确定危化品车辆的实时位置,利用多传感器的智能感知和信息融合技术实现对危化品物质状态信息的管理,基于应急联动机制和事故周边应急资源,借助地理信息技术进行查询和展示,建立危化品车辆监控与应急联动系统,帮助监管部门和企业实现对危化品车辆的智能感知与监控、实时流转信息的采集与获取以及应急联动信息互通和事故处置。

1基于位置的服务概述

基于位置的服务( LBS,Location - Based Service) ,即通过某种手段获得用户位置,接着向用户提供相应增值服务,它是互联网技术和通信技术融合的产物,如图1所示。它通过移动通信网络获取移动终端用户的位置信息,通常是经纬度坐标X、Y, 在GIS系统的支持下,可以为用户提供相应的增值业务。自上世纪80年代提出LBS理念以来,包括东亚、北美、西欧等地区的一些发达国家都极力加强LBS的推广应用,这些应用主要专注于个人市场,并以娱乐和安全类应用为核心[2]。例如,韩国在2002年以GPSone技术推出紧急救援服务功能; 英国与2002年就提供电子地图来引导用户寻找餐厅、商店和其他用户感兴趣的地点; 美国的Sprint Nextel于2006年推出针对父母以电子地图或SMS方式掌握孩子动向的服务。我国LBS应用市场经过十几年的发展也已经渗透到各个领域,主要侧重于个人市场,同时兼顾少量的企业市场,如财产保护、车辆调度、防盗保安、导航等方面的应用。

2基于位置服务的危化品运输车辆监管的核心技术

2.1基于位置服务的定位技术

LBS服务中,定位速度、定位精度、定位稳定性决定了服务应用的质量,影响了服务应用的效率,因此,无线定位技术是危化品运输车辆监控过程中的核心技术之一。目前,国内应用最为广泛的无线定位方式有基于卫星导航定位系统( GHSS) 的定位, 如GPS、北斗卫星导航系统等; 基于移动通信网的定位,如A - GPS技术; 基于无线局域网( WLAN) 的定位,基于无线传感器网络( WSN) 的定位和基于射频识别( RFID) 技术的定位[3,4,5,6]。LBS服务应用质量除依靠多样的定位技术外,还取决于定位的外部环境,包括无线电传播环境、基站的密度和地理位置、 定位所用设备等。

2.2地理信息技术(GIS)

地理信息技术( GIS) 是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层( 包括大气层) 空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、 分析、显示和描述的技术系统。危化品车辆定位技术必须与GIS平台建设结合才有意义,通过GIS平台可以实现产品位置和状态的集中体现,亦可对突发事件发生时合理的应对提供必要的依据。充分挖掘GIS平台的应用潜力,不仅将其作为产品空间唯一对应性的技术支撑平台,还可利用其进行面向行业的应用平台。为行业决策者提供专业化数据支撑。把数据图形化,使数据及分析结果以更直观的形式在地图上展现出来,可以清楚地展示在数据列表中几乎无法检测的模式和趋势,为决策提供更快更好的服务。

2.3多传感器信息融合技术

多传感器信息融合技术也称为信息融合( Information Fusion) ,始于20世纪70年代初期,根据国外研究成果,比较确切的定义可概括为: 利用计算机技术对按时序获得的多源的观测信息在一定准则下加以自动分析、综合以完成所需的决策和估计任务而进行的信息处理过程[7]。由于危化品车辆状态监测数据来自于多传感器,包括温度、压力、姿态、液位和加速度等,是车载监控的核心数据。这些数据具有不同的特征: 时变的或者非时变的、精确的或者不完整的、可靠的或者非可靠的等等,因此,能够采用数据融合技术对多源数据进行综合处理。

3位置服务在危化品车辆监控与应急联动中的应用

基于位置服务建立危化品车辆监控与应急联动系统,该系统是位置服务应用的核心,系统架构如图2所示。位置服务是危化品运输车辆监控系统的重要支撑,系统主要用于监管部门和企业在运输环节中对在途危化品车辆的全面状态实时监管与流转信息的采集录入,并以系统联动的方式为公众、企业、 政府等提供信息互通和辅助决策[8,9]。

3.1在途危化品车辆的智能感知与监控

LBS的基本条件是位置的可靠性和精度。各级监管部门逐级建立危化品车辆监管平台后,需要准确定位车辆位置,在卫星导航定位可用时,系统首选使用GPS或北斗卫星导航信号,以便利用其定位准确的优势,但单一卫星导航定位在遇到雨天、隧道、 高楼、立交桥等情况时容易丢失信号,因此,在GPS或北斗均被遮挡或星况不好时,为实现快速移动定位的需求,可以辅以基于A - GPS技术和WLAN技术的定位技术,提高运行车辆位置的可靠性和精度。

除车辆位置信息外,企业用户还需要对在途车辆安全状态进行监管。在途危化品车辆的安全状态,包括车况状态和危化品状态。车况状态通过车头的综采系统,包括GPS /北斗定位系统、碰撞感应系统和图像传感器对车况进行监控。危化品状态通过罐车综采系统对危化品安全状态,包括温度、液位、压力、流量等关键参数进行监控。结合传感器信息融合技术,利用移动互联网络,发送到后台主管部门的基于GIS的信息平台,供主管人员对产品的运输全过程进行监管,车载智能感知系统结构如图3所示。

一旦发生车况和危化品状态异常的情况,系统能够实时发出响应信息,并通知监管人员和随车人员,及时采取应对措施,如图4所示。

3.2危化品车辆实时流转信息的采集与获取

危化品的运输全过程涉及生产企业、存储企业、 物流企业及销售企业,系统通过在企业的各种流转场所中部署基于RFID技术的信息采集与获取系统,可以精确定位车辆位置及危化品身份信息,车辆流转及危化品身份信息流如图5所示。

主管部门通过在中转站、场站设置固定读写器, 采用基于RFID技术的中转采集与信息控制技术, 建立信息流的控制机制,用以自动识别危化品身份信息,并将流转信息纳入信息平台中的危化品身份档案中。

危化品车辆在进入各级场站后,通常要按照固定路线行驶,同时危化品的装卸数量和存放位置均需要严格的限定。因此,在中转过程中,操作人员通过手持终端随时对危化品上的RFID标签及其运输车辆进行信息识别和注入,保证信息链履历信息的完整、准确、及时。主管部门则通过系统查验危化品流转信息,实时与现场装卸人员保持沟通,实现对危化品装卸数量和存放位置的管理,车辆流转信息采集过程如图6所示。

3.3基于应急联动机制的信息互通与应急处置

危化品车辆应急联动是依靠完备的机制和完善的应急资源实现的,应急联动过程中,系统平台能实现监管部门的信息互通,实现多层次专业性监管与辅助,保证监管部门对危化品车辆的相关动态信息拥有知晓和必要的控制权[10]。

当出现紧急情况时,各级监管部门和企业迅速启动应急联动程序如图7所示,根据系统响应、车辆报警、人员报警等方式确定位置,获取现场情况,并由系统自动或人工向监管部门、生产( 运输) 企业和公安消防队伍( 119) 发布预警信息。

指挥小组成立后,指挥人员在GIS地图上,以事故中心点为圆心,根据危化品种类及危险特性,确定救援半径,搜索周边环境态势和应急资源如下:

1) 搜索事故周边的路况,划定警戒区域,及时封闭事故路段,提示周边车辆绕道行驶。

2) 搜索周边敏感目标,包括学校、水源、车站、 宾馆、电影院、博物馆、农贸市场等人员密集场所,根据事故物质危险特性,确定疏散距离,及时疏散周边群众。

3) 搜索周边同类型企业,同类型企业可以提供企业内部救援队伍和同类危化品应急处置专家,以及相应的救援装备,如堵漏器材、消防车、消防泡沫等,参与现场救援或指导。

4) 搜索周边医疗专业资源,以便联系专业医疗队伍现场急救。

基于事故点位置的服务,指挥小组能够迅速掌握周边环境态势和应急资源,进行资源调配,提出事故处置方案。最后,通过事故确认和补偿机制,解决资源损耗成本及责任追究,从而实现危化品车辆运输事故可控。

4结语

危化品车辆位置服务是一种融合了卫星导航定位技术、地理信息技术和无线传感技术,并以此为基础,以危化品车辆监控与应急联动为中心、系统化信息和通信管理为保障,服务于公众、企业、政府等,面向整个行业的综合监管模式。它可以为主管部门提供位置跟踪、物流计划决策和应急辅助决策的无盲点监管。引入位置服务必将提升危化品车辆定位能力、安全状态预警能力和应急救援能力,引导危化品运输安全管理技术应用能力的发展方向。

车辆监控服务 篇2

车辆动态监控是维护道路旅客运输安全、降低安全生产事故、消除隐患的一种重要的技术手段，充分认识实施动态监管的重要性和必要性，建立和完善客运车辆动态监管长效机制，构建客运车辆动态监管体系，有效保障了客运车辆的安全行驶，预防和减少道路交通事故，特制定本规程。

一、按相关规定为其营运客车安装符合标准的卫星定位装置 GPS 系统，接入符合标准的监控平台或监控端，并有效接入全国重点营运车辆联网联控系统，并保持车辆运行时在线。

二、通过 GPS 监控平台对营运车辆实行全天候全程监控，及时发送重特大道路交通事故通报和安全提示，根据道路状况、气候变化及时发送预警信息。

三、监控人员负责对本公司已安装GPS车载终端的车辆实行24小时不间断监控，监控人员必须认真履行工作职责，工作期间不得擅自离岗，发现问题及时处理，及时汇报。

四、GPS 限速设置实行分段限速，其中省内道路不得超过 60 公里/小时，高速公路不超过 100 公里/小时。

五、监控车辆行驶中如发生异常停车、超速行驶、疲劳驾驶、逆向行驶等违法、违规行为时，GPS 监控员要通过监控平台及时给予警告和纠正，做好监控记录，并事后进行处理。

六、监控车辆平台不在线、运行情况异常、收班情况异常时，GPS 监控员要及时追查原因，查明原因后逐级向上级汇报，并做好记录，如发现系平台损坏应按规定及时报修并监督维修过程。

七、监控车辆未按规定线路、班次、时间行驶时，GPS 监控员要及时发现，并与车站客运科或公司经营发展科取得联系，通报情况，查明原因。对未经许可不按规定线路运行或擅自绕行、私自包车、私自加班等私拉乱跑行为，要给予警告和纠正，做好监控记录，及时向部门责任人或分管领导要责成经营发展科制定处理方案，事后严肃处理。

八、凡因气候条件恶劣或车辆抛锚或发生道路事故或交通堵塞等造成道路通行不畅车车辆滞留，夜间22点至次日6点期间仍然在山区三级（含三级）以下公路上行驶的车辆，作为重点监控，GPS监控人员要采取预见性措施，通过GPS监控平台发信息或打电话。

（一）要及时提醒、提示驾驶员夜间行车的危险性；

（二）要制止夜间22点至次日6点期间在三级以下（含三级）山区公路运行的违规行为；

（三）告诫驾驶员安顿好旅客选择最近的安全地点停车休息，防止发生安全事故；

（四）要将未能在正常时间内到站的车辆到站时间要电话通告相关车站，以便车站作出班次调整或安排其他驾驶员临时顶班上岗或停班；

（五）要做好相关记录，并向部门负责人或分管领导汇报。

九、凡因停电或者网络中断或客观原因致使GPS平台不能登陆时，GPS监控员要及时向集团公司监控中心报告，并与省运管局GPS平台监控中心管理人员联系及时处理，同时通过电话查询车辆运行状态，做好相关记录记载。

十、夜间值班人员每日车辆违规数据进行统计，填写《GPS监控系统违法

（规）车辆日报表》，白天值班人员要进行认真复核，复核无误后按趟次及时进行处理。

车辆监控服务 篇3

关键词：铁路车辆；行车安全；监控系统；建设

近年来，我国铁路逐步形成了以货车为主要监测对象，兼顾动车组、客车的车辆运行安全监控系统，对铁路车辆的安全、稳定运行起到了重要的作用。同时随着科技水平不断提高以及监控系统的深入应用，应总结经验、整体规划，进一步完善铁路车辆运行安全监控系统的建设。

1 铁路车辆运行安全监控系统建设的需求

1.1 是铁路建设持续发展的需要 目前随着我国综合国力的增强，铁路建设投资和铁路运输里程都在高速增长，所以铁路的运行车辆保有量势必会随之增加。同时铁路客运市场的开拓主要依托的是快速增长的高铁里程，那么动车组将保持稳步增长。目前铁路运输组织正在逐步改革，向物流市场发展特点的货运组织转变，势必会增加重载和快捷铁路车辆的研发与应用数量。铁路车辆类型和数量的增多将会对车辆运行安全监控提出更严格的要求。

1.2 是新形势下铁路安全考验的需要 目前交通运输市场的新常态以及铁路运输组织改革的不断深入推进，铁路安全面临着新的考验，这就要求铁路管理部门必须强化安全管理，加强安全设施的投入，积极创新安全监控技术，有效提高铁路车辆行车安全监控设备的性能和技术水平，保障铁路车辆安全、有序、持续的运行。另外，铁路车辆运行安全也是保障铁路交通运输秩序和人们生命、财产安全的需要，是市场经济体制下，铁路事业实现市场化经营，提高市场竞争力的需要。

1.3 是铁路实现“走出去”战略的需要 铁路“走出去”战略已成为我国经济发展的重要目标，并且货物贸易由铁路轨道装备出口发展为铁路系统的出口，将货物贸易与服务贸易充分结合，这就需要强化铁路车辆运行安全监测，提高铁路车辆运行的安全性、可靠性，这是铁路事业服务国家对外开放大局的需要。

2 铁路既有车辆运行安全监控设备现状

2.1 红外线轴温探测设备（THDS） 车辆轴温智能监测系统主要是在铁路两侧安装红外线轴温探测设备，通过此设备获取通过车辆的轴承温度，并通过与信号设备的结合，获取较高的温测值和热轴预报精确率，从而为防范热切轴故障的发生提供了有力依据。

2.2 高速摄像设备 铁路系统中的高速摄像设备包括货车故障轨边图像检测系统（TFDS）、客车故障轨旁图像检测系统（TVDS）以及动车组运行故障图像检测系统（TEDS），这些系统主要利用轨边高速摄像头实现对通过列车的侧面及底部图像的实时监测，一旦发现危及列车行驶安全的故障，便会利用图像自动识别功能实现异常情况的自动化报警。

2.3 力学监测设备 铁路车辆运行状态地面安全监测系统（TPDS），其主要是利用轨道测试平台实现对运行车辆轮轨间动力学参数的动态监测，自动识别车辆的运行状态，并且能够报警、追踪以及处理车辆运行中发生的故障。

2.4 声学诊断设备 车辆滚动轴承故障轨边声学诊断系统（TADS）是通过声学传感器阵列采集车辆运行时轴承的振动声音信号，从而实现对轴承故障类型和损坏程度的分析、判断。

2.5 车载安全监测设备 客车运行安全监控系统（TCDS）是对车辆全面的监测系统，主要对客车热轴事故、供电故障以及制动系统故障等进行监控。

3 铁路货车运行安全监控系统补强规划分析

3.1 货车TFDS图像自动识别应用规划 当下，货车运行故障动态图像检测系统的应用主要还是依赖于传统的人工方式，即动态检车人员通过察看图像检车，识别车辆存在的故障。这种方式不仅使动态检车人员的工作量大，并且难以有效保障作业质量和效率，对TFDS作用的充分发挥产生了极大的制约。因此，为了提高动态检车的工作效率和质量，应积极大力推进TFDS故障自动识别的应用。目前，有11个铁路局安装并试用了TFDS故障图像自动识别系统，其中，取得成效较好的是太原铁路局湖东车辆段，TFDS的应用能够自动报警提示C80型货车车辆故障及异常部位，有效提高了C80型货车车辆故障的识别效率和精准度，为检修作业提供了准确的数据信息。接下来TFDS图像自动识别要进一步加强主要车型及重要部位的自动识别试用验证，试用验证合格后实施设备自动识别与动态检车员分工作业，有效降低人工作业的作业量。在后期还应将TFDS故障自动识别的应用范围扩大，逐步实现主要车型及关键部位全部设备的故障自动识别。

3.2 货车TWDS建设规划 传统的人工故障检查难以发现严重的重载货车车轮磨耗以及普通货车车轮圆周的磨损超限。而TWDS能够动态检测铁路货车车轮的外形几何尺寸，主要包括车轮直径、车轮轮缘厚度、轮缘高度、轮缘垂直磨损、轮对内侧距、轮辋厚度等。因此，应积极加强对货车TWDS的建设规划，提高获取货车车轮磨损信息的精准度。在建设规划时要注意以下几点：第一，实施路网整体布局，将同线同向间距控制在800～1000km，全面布局全路干线形成全路闭环的TWDS检测网络；第二，TWDS探测站的选址应尽量与TPDS探测站保持一致，降低建设成本；第三，TWDS设置在有站修作业场的路网性、区域性编组站前方最佳。

3.3 货车TADS、TPDS补强 在铁路车辆全路安全运行监控中声学诊断设备与力学监测设备已得到广泛应用，并发挥了重要的作用。但就其应用现状来看，TADS与TPDS还没有形成全路闭环的监测网络，需要加快规划建设，以满足新时期的货车全面达速需求。TADS与TPDS系统的建设规划一是要全面覆盖主要干线，并进行联网识别；二是要规划好主要干线入口把住提速区段入口关；三是要消除一般干线中的探测盲点，强化其他干线的入口监测。

4 结束语

综上所述，构建完善的铁路车辆运行安全监控系统，是保障铁路列车行车安全的重要基础。在新时期，铁路部门应积极研发，不断完善车辆运行安全监控系统，为铁路事业的发展提供动力，提高我国交通运输的能力，进一步增强我国的综合国力。

参考文献：

[1]蒋荟，喻冰春，刘春煌，赵颖.铁路动客货车辆运行安全监控系统的研究[A].2014第九届中国智能交通年会大会论文集[C].中国智能交通协会，2014：7.

[2]孙汉武.铁路安全检查监测保障体系及其应用研究[D].西南交通大学，2010.

车辆监控导航系统 篇4

应用范围

1.专用车辆管理

用于金融、保险、物流、出租、公交等车辆的交通管理与监控调度;

2.交通信息服务

用于城市内各类车辆的交通诱导服务;

3.汽车黑匣子

能够采集记录汽车行驶的路线以及状态, 对于车辆特别是长途客、货运输车辆实施智能化管理。

技术特点

兼容多类不同的无线数据传输手段;内置嵌入式GIS-T;先进的路径规划与导航算法;先进的交通信息服务软件。

技术指标

中央处理器:时钟频率最高可达400 MHz;内存:标准内置32MSDRAM, 32MFLASH;磁盘存储:CF扩展槽, 标准配置32M存储卡;GPS定位传感器:并行12通道;初始定位时间:热启动小于10秒;冷启动小于30秒;定位精度:误差小于25 m RMS;速度精度:误差小于0.1 m/s;定位数据刷新频率:1Hz;最优路径规划时间:小于10秒;显示器 (可选配) :5"～7"TFT真彩色液晶显示器;分辨率320*240～640*480可选择;声音系统 (可选配) :内置8位立体声系统, 附带音频输出;电源:12VDC;储存温度:-25℃～70℃;工作温度:-10℃～55℃;主机功耗;小于5W;系统平均无故障时间:超过100 000小时。

此项技术属国内先进水平。

市场状况及市场预测及效益分析

车辆导航的发展和市场扩大随着日益增长的位置服务 (LBS) 需求和越来越低廉的卫星定位设备而急剧增长。以2000年为例, 车辆导航产品的产值为29亿美元, 约占GPS产品总值的35%左右。在日本, 1999年底装有导航系统的车辆持有量超过500万台。2000年日本的车载GPS导航仪产量达到200万套, 近些年来每年都以翻一番的速度往上增长。据权威机构预测, 全球至2005年车辆导航的产值达到50亿美元, 84%的新车均安装车辆导航设备。

合作方式

联合开发或技术服务。

单位:北京大学

地址:北京市海淀区颐和园路5号

邮编:100871

车辆GPS远程监控系统开发 篇5

由于市场上信贷购车越来越多,车队规模越来越大,对整车进行远程监控、诊断及控制变得非常迫切,而现代的数字通信技术和整车CAN网络技术以及电控发动机的普及为远程监控、诊断、控制技术的发展扫清了障碍。根据调研,主要有以下几类用户对GPS远程监控终端有需求:

(1) 贷款车辆:对贷款售出车辆进行远程监控,防止出现信贷风险;

(2) 集团客户:利用GPS系统对司机驾驶行为进行监控,对车辆油耗、超速情况、行驶路线等进行统计和分析,帮助企业更好的对车队进行管理。例如,公交公司,出租车公司,物流企业,汽车租赁公司等。

(3) 整车企业:为最终客户提供增值服务,拉动整车销售。例如,大众、通用这类小型客车和金龙大型客车。

(4) 零散需求:对车辆进行远程试验数据跟踪,对车辆行驶情况、油耗等进行分析。

在上述背景下,为了解决车辆信贷风险控制、车辆远程位置监控、远程故障诊断、车辆行驶区域设定等问题,对GPS远程监控系统的实现进行了研究和开发。

1 GPS远程监控系统的实现

1.1 GPS远程监控系统的原理

GPS远程监控系统是在传统GPS系统的基础上,结合当前整车CAN网络技术而研发的新型监控系统,通过对移动整车进行无地域、无空间限制条件下的实时监控,实现远程综合管理。

本系统按照“远程控制中心+GPS终端”的构建模式进行设计和实现。远程控制中心是整个系统运作的核心,负责收集各GPS终端上传的整车信息,并且发送各项操作控制命令以远程控制整车。GPS终端则安装在整车上,通过CAN总线与发动机ECU进行通信,负责完成发动机信息的采集和响应控制中心发出的操作控制命令。GPS终端是基于单片机、DSP或者Intel X86系列的微处理器进行设计,采用了GPRS无线分组通信技术、GPS全球定位技术、GIS地理信息技术以及整车CAN总线通信等多种先进技术。

GPS远程监控系统中应用的关键技术包括了以下几种:GPS(Global Positioning System,全球定位系统),GIS(Geographical Information System,地理信息系统),GPRS(General Packet Radio Service,无线分组通信技术)是GSM移动终端用户可用的一种移动数据业务,CAN(Controller Area Network,现场控制总线)通信技术。

GPS远程监测系统基本架构如图1所示。

为了实现GPS终端对发动机可靠的远程控制,同时防止用户私自拆装终端,本项目对CAN总线通信部分进行了详细的设计,其主要功能有:通过CAN总线实时监控发动机和整车运行参数,用户可随时远程调阅;发动机在启动时系统会自检GPS设备的运行状态,如果GPS设备被破坏,工作不正常,发动机将无法正常工作;在运行过程中如果GPS设备被破坏,发动机将被限油;在紧急情况下,用户可远程强制发动机在坡行状态下运行;在终端GSM天线被人为破坏或干扰时,终端诊断灯常亮,发动机将被限油。

GPS远程监控系统具体实现方式如图2所示。

1.2 GPS终端

本系统所使用的终端在控制策略、核心算法、CAN总线定义的基础上进行了硬件开发,采用了高性能的微处理器芯片、大容量的存储器、高可靠性的容错通信协议。终端设备由GPS接收机,CAN通信模块、GSM/GPRS收发模块,主控制模块及各种外设组成。GPS模块负责接收卫星的定位信号,运算出自身的位置(经度、纬度、高度)、 CAN通信模块接收整车和发动机信息,以一定频率发送给主控制模块,GSM/GPRS模块负责信息的无线传输。

GPS终端上设两个接插件接口供线束连接,一条连接电源,另一条是诊断线束。其中,电源线束用于从车辆取电、采集车辆的ACC信号及其他所需I/O信号,如表1所示;另一条诊断线束,与发动机ECU的CAN总线连接,如表2所示。

1.3 CAN通信开发

在发动机电控系统中,GPS终端通过SAE J1939协议与发动机控制单元ECU进行通信,使用了ET2报文作为通信校验报文。发动机控制系统报文校验方式如图3所示。

当GPS终端正常工作时,向总线发送报文。为了加强报文保密性,前7个字节可以为十六进制随机数。当需要远程对车辆进行控制时,用户可通过远程命令,使终端停止发送该报文,此时,发动机ECU将检测到ET2报文故障,系统会根据标定做出相应反应。

发动机ECU对应数据标定:除了要打开相应的收发报文,还需要对报文丢失进行相应的故障标定。当ECU连续30 s接收不到ECU的故障报文,发动机即进入故障状态,故障反应为油门踏板失效。当ECU重新接收到校验报文,0.5 s内,发动机恢复正常工作。

1.4 GPS远程监控系统实现的功能

1.4.1 位置监控

此功能能够实现定位查询及定位跟踪。由服务器发送点名查询指令,当终端收到点名指令后,自动向服务器发送一条即时定位短消息,即为定位查询;由服务器发送定位跟踪指令,其内容包括间隔时间和回传次数,终端收到指令后,按照指令的间隔时间和回传次数向服务器发送定位信息,该命令在终端重新开机等情况下继续有效,直到服务器下达新的监控命令,即为定位跟踪。

1.4.2 车辆轨迹回放

此功能可以按照时间来查询车辆之前所行驶的轨迹,对车辆的运行路径进行优化及监控,实现最低成本运行。同时可辅助车队管理,并规范驾驶员行驶路线。按照服务器的容量情况,每个车辆的轨迹信息大约可以保存两年左右。车辆轨迹回放界面如图4所示。

1.4.3 发动机油耗统计

此功能对发动机油耗进行了统计,通过这些统计数据,可以分析优化油耗的方法,为车队管理、规范驾驶员驾驶行为提供了依据,同时也为发动机开发提供统计数据,在降油耗方面进行更深入研究。服务器上可查询两年内每一天发动机燃油消耗的情况。发动机燃油统计界面如图5所示。

1.4.4 读取远程发动机实时传感器信息及远程诊断

传感器可读取瞬时信息和10 s信息,其中瞬时传感器以表格形式显示,10 s传感器信息以图形方式显示;根据读取传感器数据的信息,可分析发动机及整车的运行状态,同时监控系统可以进行远程诊断,判断车辆发动机的工作状况,给出相应的告警信息,并为车辆故障提供故障解决依据。此功能为后续发动机及整车专业化开发提供基础。读取连续传感器信息界面如图6所示。

1.4.5 远程强制坡行设置

要想实现远程控制功能,发动机数据必须更改,需要对CAN总线故障进行相应的标定。例如通过INCA工具对发动机数据进行标定,将BOSCH系统中的故障等级设为与油门踏板故障一样的2级,故障反应设为油门踏板失效。通过测试,从图7可以看出,发动机在远程程序发出控制命令后,大约6 s做出相应的坡行或恢复反应。

1.4.6 整车行驶区域以及行驶路线设置

可以设置或删除车辆进入/离开报警的区域(利用工具从地图上点取区域范围);系统也可以设置整车运行的线路。如果整车超出行驶区域或者设定的行驶路线时,终端的诊断灯将转为常亮来提示司机;如果超区域或路线的时间大于30 min,发动机自动进入坡行。行驶区域设置如图8所示。

1.5 GPS远程监控系统的自检策略

GPS终端工作时会进行循环自检,以防止设备被人为破坏。系统自检策略如下:

ACC上电后,检测CAN,如果连接异常,故障灯亮。CAN线连接异常主要包括:CAN线未连接ECU、CAN状态异常;

GPS天线开路、短路、故障时,故障灯都要亮;

GPRS模块半个小时无法与中心连接,故障灯亮;

故障灯亮的时间超过3天,设备自动发送控制坡行命令。

2 结 语

目前GPS远程监控系统已经达到了项目设计的预期效果,在车辆行驶状态下实时监测汽车发动机数据,包括油温、水温、机油压力、故障码、油耗、车速、发动机转速及各种参数状态等;通过全球卫星定位系统和地理信息系统,可以了解车辆的位置,行驶速度及方向,行驶轨迹等;可以远程对车辆进行坡行控制;当终端被人为破坏时,终端自检后会点亮故障灯,并自动限制发动机扭矩;可以设置车辆行驶区域和行驶路径。

参考文献

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T19056-2003汽车行使记录仪[S].北京:中国标准出版社,2003.

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[3]徐良杰,何丹,凌镭.车辆GPS监控导航系统研究[J].交通与计算机,2008(4):177-180.

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[5]王来忠.GPS车辆行驶记录定位监控信息管理系统[J].中国安全科学学报,2008(6):89-94.

除雪车辆监控车载终端系统设计 篇6

1 系统架构设计

除雪车辆车载设备终端是由ARM处理器、GPRS无线传输模块和GPS定位模块组成。

除雪作业车辆车载设备终端通过GPS天线接收GPS卫星发射的定位信号, 经过ARM主控器处理, 计算出车辆的日期、时间、经纬度和速度等定位数据, 并通过GPRS进行数据的通信传输。

本系统采用嵌入式的UC/OS-Ⅱ操作系统。UC/OS-Ⅱ操作系统的移植首先完成系统bootloader移植。然后在UC/OS-Ⅱ系统原有的程序代码基础上, 根据相应的系统硬件编改系统代码, 以适应于当前的ARM开发环境也便于以后在程序中调用, 然后做UC/OS-Ⅱ系统的移植, 其中要注意配置系统的内核生成文件系统, 最后在开发环境中下载并运行UC/OS-Ⅱ系统。测试稳定后, 把系统下载到flash中。

由于UC/OS-Ⅱ操作系统是多任务系统, 根据实际的车载终端的需求, 可以把整个系统分成几个平行的任务。其中包括:GPS信号接受流程、SMS任务流程、LED显示流程和发送调度与警告信息流程等。

2 定位技术的实现

在本终端中首先设计一个已知位置的GPS基站, 负责将采集来的基站的位置信息与该点的位置信息做差分, 获得该伪距差分信息。由于监控的机场范围不大, 所以我们可以认定系统中两站的公共误差都是相同的。GPS接受机基站不断地发送伪距差分信息, 作为移动站的车载终端不断地接受该差分信息, 并不断地纠正自己的定位信息以获得更为精确的位置信息。

在GPS模块工作前首先要进行模块的初始化, 设置模块的波特率、输出参数和输出时间间隔。在ARM处理器中建立接受缓冲区保存接收到的数据并设置接受标志位, 然后判断接收到的数据的头是否含有ASCII码符号串$GPRMC。如果是, 则提取$符号后的时间信息、经纬度和速度信息。

3 数据的无线传输与处理

在本终端设计中, 首先要初始化串口通信的波特率, 然后进行系统与终端的初始化, 并创建读GPRS模块返回信息的线程。

发送SMS时, 配置串口属性, 读取文件中待发送的短信内容, 成功读取后发送。

在监控中心接受到除雪车位置信息和状态信息后, 可以使这些信息形象具体的在GIS (地理信息系统) 中显示出来。然后监控中心可以根据这些位置信息和状态信息来汇总、分析用于指挥除雪任务或者对事故进行预警。

监控中心将调度命令和警告信息通过GPRS发送给车载终端。车载终端在收到信息后, 对根据调度的内容调用FLASH中保存的语音播报信息, 来指挥除雪任务或者对事故进行预警, 如图1。

4 结语

该系统利用GPRS网络的数据传输功能, 对除雪车的GPS数据和自身的状态信息进行实时传输, 可以很好地完成终端定位、与监控中心通讯、报警等功能;采用了伪距差分定位方式, 提高了车辆的定位精度, 定位精度达到亚米级。并且具有成本较低、系统覆盖面广、使用维护费用低、通讯可靠等特点。

参考文献

[1]王丽萍.车载终端的ARM嵌入式应用程序设计[J].计算机与自动化, 2010:563-567.

车辆监控服务 篇7

在北斗导航定位系统中, 监控系统是实现远程监控中心的重要组成部分, 它为监控人员提供了人机操作界面。

1 车辆监控客户端总体设计

监控客户端是整个车辆监控系统的核心部分, 是系统面向用户的窗口。根据监控客户端的功能需求将其分为三大模块, 即GIS功能模块和通信模块, 功能结构图如图1所示。

GIS功能模块又分为地图显示操作、目标实时定位和历史轨迹显示。

通信模块主要是用来实现数据通信的。

2 各功能模块

2.1 GIS功能模块

GIS (Geographic Inform ation System) 地理信息系统, 是包含了摄影测量学、测绘学以及城市规划等学科的一门新学科, 是随着计算机技术发展而成的。通过GIS技术能反映出人们所生存的世界的现状和变迁, 并能为复杂的规划、管理等问题提供解决的手段。因此, GIS能广泛的应用于许多领域。

WEB GIS, 是GIS与WEB的合成, 是将地理数据应用和发布到网络上。它的核心思想是将地理信息发布到网络上, 再由网络向客户端提供其地理数据, 客户端可以通过应用软件和浏览器获取相关信息。WEB GIS是一种B /S架构方式, 服务器端为客户端提供地理信息数据, 客户端向服务器端发送HTTP请求, 来获取数据并将信息内容以可视化的形态显示出来。B /S构架是建立在广域网上的, 而C /S架构是建立在局域网上的, 因此WEB GIS有更强的适用范围。

2.2 通信模块

通信模块主要负责接受并处理车载设备终端通过卫星通信网络发送的信息, 封装、发送监控中心的指令信息, 从而实现车载终端设备与监控中心的双向实时通讯。需要发送信息时, 通信模块负责将监控中心用户根据各个功能需求而设定的数据信息指令按照北斗协议格式进行封装, 并通过卫星通信网络发送给对应的车载终端;信息接收时, 通信模块通过通信串口接收车载终端设备通过卫星通信网络转发的实时信息数据, 并按照通讯协议对数据进行解析, 提取车辆位置、车辆运行状况等信息。

远程服务器的通信功能分为同车载终端的通信和与监控客户端的通信两部分:与车载终端的通信主要工作是完成对于车辆定位信息的接收和存储, 并将控制命令表中记新的命令发送到车载终端;与客户端通信的主耍工作足接收客户端对数掘库的操作请求, 在完成对数据库的操作后, 将响应结果返回到客户端上。

3 地图显示模块

在整个软件设计中, 最能直观的体现车辆行驶轨迹的就是地图显示功能, 从电子地图上我们能直观的看出目标的运动状态, 因此, 选择合适的电子地图尤为重要。在比较了几种常用的电子地图后, 选择百度地图作为本系统的电子地图。

监控系统利用百度地图API将通过北斗卫星所定位的数据、行驶状态转化到电子屏幕上, 使监控人员可以直观的管理车辆, 这样更加方便。监控系统通过从数据库中读取数据, 然后结合百度地图API接口, 设计出操作简单, 功能丰富的监控系统。

百度地图API是一套由Java Script语言编写的应用程序接口, 这个接口为开发者提供丰富的方法、事件和封装类, 只需开发者有一定的Java Script和HTML编程基础, 就能在网站中构建高效、丰富, 个性化的地图功能。百度地图不仅包含了构建基本地图功能的多个接口, 还提供了路线规划、驾车检索、等数据服务。

4 实验结果

通过对监控客户端的分析, 设计, 我们将百度地图导入, 利用相关的编程实现地图的加载并将车辆的轨迹显示到百度地图上, 实验结果如下图所示。

5 结语

本文主要介绍了北斗卫星的车辆监控系统设计, 包括地理信息系统的组成、车载终端与监控客户端的通信。重点研究了百度地图的实现, 通过对百度地图API的操作实现了地图加载, 车辆轨迹显示的功能。该设计可以很好的监控车辆的行驶情况, 为车辆及乘客的人多很安全提供了保障, 该设计具有很好的实用性。

摘要：车辆定位监控系统是集卫星定位系统、地理信息系统及计算机控制系统等高新科技应用于一体, 是提高车辆安全和管理效率的有效途径。该文主要介绍了北斗卫星的车辆监控系统设计, 并对各个功能模块进行了分析, 最后利用百度地图将车辆的定位信息显示在地图上。

关键词：车辆定位监控,北斗卫星,百度地图

参考文献

[1]北斗导航卫星定位系统现状, 发展及应用[C].湛江:中国航海学会航标专业委员会沿海航标学组, 无线电导航学组, 内河航标学组年会暨学术交流会论文集, 2009.

[2]沈武军, 陆远.北斗系统的工作原理以及运用前景[C].上海:中国航海学会航标专业委员会测绘学组学术研讨会学术交流论文集, 2006.

[3]万琪俊.基于北斗导航卫星移动定位系统研究与实现[D].广东:华南理工大学, 2013.

基于北斗的车辆远程监控报警系统 篇8

车辆远程监控报警系统已经广泛应用于公安、消防、医疗急救、金融、交通运输、物流、行政管理等部门,极大地方便了人们的生产、生活。但目前投入市场的车辆远程监控报警系统大多采用GSM+GPS模式实现,即用GPS获取被监控车辆当前位置信息,利用GSM网的通信链路将位置、报警等信息传送至监控中心来实现监控和报警的功能[1,2,3]。这种实现模式受地域限制,在GSM网没有覆盖的地域无法使用,而且随着GSM用户的逐年增加,网络阻塞的情况日益凸现,尤其在节假日网络阻塞更加严重;另外受GPS的限制,在一些保密性较高的的部门不方便使用。也有一些车辆远程监控系统采用短波电台和中继塔作为通信链路,这种手段同样存在地域覆盖不广、信号不稳定、容易被监听干扰等缺陷。因此,目前车辆远程监控系统在应用上受到制约。

北斗一号卫星导航系统是我国自主开发的卫星导航系统,该系统兼有定位、通信、导航、授时四大功能,传输信息属于军用加密级别,服务区域完全覆盖我国疆域,而且已经对民间开放使用。该系统独特的设计思路,使该系统有作为对移动终端进行监控、导航功能的得天独厚的优势,利用该系统即可实现GSM和GPS两系统在车辆远程报警监控应用上的功能[4]。因此,本文基于北斗一号卫星导航系统设计实现了车辆远程监控报警系统。

2 北斗导航定位系统

北斗导航定位系统[5,6,7,8]利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统。该系统由两颗地球静止卫星(80°E和140°E)、一颗在轨备份卫星(110.5°E)、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。 “北斗一号”的覆盖范围是北纬5°～55°,东经70°～140°,其定位精度为20 m。系统能容量540 000户/h。系统主要功能如下:

快速定位 快速确定用户所在地的地理位置,向用户及主管部门提供导航信息。

实时导航 能对用户提供前进距离和方位,实时指示移动用户的行动;并具有紧急情况报警的功能,实现对遇险用户的紧急营救。

短报文通信 用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向简短数字报文通信。

精密授时 中心控制系统定时播发授时信息,为定时用户提供时延修正值。

因此从系统功能、覆盖范围、定位精度、容量等方面衡量,基于北斗实现车辆远程监控报警是很好的解决方案。

3 系统结构与原理

本系统利用北斗卫星作为通信链路,利用北斗用户机作为定位和通信模块,实现车辆位置、报警、控制命令等信息的传送。该系统主要由车载监控终端、报警监控中心、北斗卫星等组成,如图1所示。

3.1 车载监控终端

对不同的用户需求,车载终端可以提供不同的功能,配备也不尽相同,但通常由以下几部分组成:北斗车载设备(包括:北斗用户机OEM板、PC104、液晶屏、信号采集板等)、遥控器、监控报警器等。如图2所示。

北斗用户机OEM板作为车载终端系统的重要组成部分,主要负责定位和通信。

PC104中运行车载终端软件是车载终端的核心部分,完成定位、通信、控制信息发送以及状态显示等所有功能。

在液晶屏上显示道路状况、本车位置、运行状态等信息以及监控中心公布信息。

信号采集板主要负责采集车辆的车门、油箱、发动机等设备的状态信号,并将这些信号实时传送给终端软件;对于不同的车辆信号采集板有不同的接口设计。

监控报警器作为报警装置,设有LED显示灯、扬声器、功能按钮。用报警器的LED指示灯闪亮时的视觉信号和扬声器信号来定义与车载设备间的通信状况与工作状态的信息。可以完成电源欠压指示、布防、解除布防、防劫、解除防劫、报警、解除报警、远程解除、远程熄火等功能。

遥控器可在远距离遥控监控报警器进入布防、静音布防、解除布防等状态。

车载终端设备的主要功能及工作流程如下:

(1) 布防与解除布防

当车辆停止,车内人员离开车时按下遥控器或监控报警器快速布防或静音布防按钮。北斗车载设备进入布防状态,同时将布防信号通过北斗用户机传送至报警监控中心。终端软件根据信号采集板采集到车辆状态,根据位置信息、车门状态、发动机状态等信息判断车辆是否被盗。如果判断车辆被盗,则将被盗信号传送至监控报警器,报警器根据布防种类(快速或静音)则给出音响或灯光报警信号,同时被盗信号通过北斗用户机传送至报警监控中心。

当需要解除布防时,按下遥控器或监控报警器解除布防按钮,北斗车载设备退出布防状态,同时将解除布防信号通过北斗用户机发送至报警监控中心。

(2) 防劫与解除防劫

当车辆可能遇到劫持威胁时,按下监控报警器的防劫按钮,北斗车载设备进入防劫状态,同时将防劫状态信号发送至报警监控中心。报警监控中心收到信息后,将该车列入重点监控车辆,同时将处理信息回传给北斗车载设备,车载设备将该信息发送至监控报警器,报警器通过LED指示灯的变化或音响效果提示车内人员报警监控中心已经接到防劫报警。车载设备实时定位,并将位置、车速、油量等状态信息实时通过北斗发送至报警监控中心。

当危险消失需要解除防劫状态时,按下解除防劫按钮,北斗车载设备退出防劫状态自动进入监控状态,同时将该信息发送至报警监控中心。车载设备在监控状态时仍然需要实时将位置、车速、油量、速度等状态信息实时通过北斗发送至报警监控中心。

(3) 监控与解除监控

监控与解除监控命令都由报警监控中心发出,监控中心选择需要被监控的车辆,向该车发送监控命令。该车北斗车载设备接到后进入监控状态,并将该信息传送至监控报警器,报警器通过LED指示灯提示车内人员该车已经被监控。北斗用户机开始定位,信号采集板开始收集各种状态信息,并将这些信息实时通过北斗传送至监控中心。

监控中心选择需要解除监控的车辆,向该车发送解除监控命令。北斗车载终端收到后退出监控状态,同时将该状态信息发送至监控报警器,报警器通过LED指示灯的变化提示车内人员该车已经解除监控。北斗用户机停止定位,不再发送位置、状态等信息。当车辆处于布防、防劫、警戒状态时不允许对该车解除监控。

(4) 警戒与解除警戒

当车辆遇险时按下监控报警器的报警按钮,北斗车载设备进入警戒状态,同时将警戒状态信号发送至报警监控中心。报警监控中心收到信息后立即报警或派人解救,同时将处理信息(已经接到报警、已经出警等)实时回传给北斗车载设备,车载设备将该信息发送至监控报警器,报警器通过LED指示灯的变化或音响效果提示车内人员报警监控中心的报警处理进展。车载设备实时定位,并将位置、车速、油量、速度等状态信息实时通过北斗发送至报警监控中心。

当危险消失需要解除警戒状态时,按下解除报警按钮,北斗车载设备退出警戒状态自动进入监控状态,同时将该信息发送至报警监控中心。车载设备在监控状态时仍然需要实时将位置、车速、油量、速度等状态信息实时通过北斗发送至报警监控中心。

(5) 其他警示

根据车辆任务的不同可以设置不同的警示,比较常用的警示功能有:行驶中车门未关闭报警、油量不足报警、超速报警、越界报警等。这些警示通过判断信号采集板采集到的车辆各种设备的状态信息后,给出报警提示,通过监控报警器LED指示灯或音响效果给车内人员发出提示。

3.2 报警监控中心

对不同的用户需求,报警监控中心也可以提供不同的功能,配备也不同。一般报警监控中心主要由北斗指挥机、信息采集服务器、专用服务器、监控大屏幕等设备组成,还可能包括交换机、打印机和不间断电源等外围附属设备。如图3所示。

北斗指挥机与车载北斗用户机构成监控指挥网作为本系统的定位和通信链路。

车辆监控服务器与北斗指挥机相连,运行监控软件,实现车辆报警监控的所有功能。

在监控大屏幕上显示车辆监控态势图。

专用服务器与车辆监控服务器组网连接,用来存储车辆运行当前、历史数据和各种与监控相关的数据,并可通过交换机与其他监控中心联网连接构成级联指挥监控网,也可通过网络异地监控。

报警监控中心监控软件主要提供如下功能:

车辆监控 监控中心操作员可任意选择车辆发车监控指令,该车进入监控状态,自动回传位置、速度、油量等信息。

报警服务 实时接收车辆的布防、防劫、警戒、解除等信息,根据报警种类操作员进行相应的处理。

信息发布 给车载监控终端发布中文信息。

GIS系统 提供基本GIS服务功能:地图背景显示、鹰眼显示、地图基本操作(放大、缩小、漫游、量算等)、车辆位置路径匹配等。

远程控制 可以对车辆远程控制:打开、关闭车门锁;断油、断电;布防、撤防等。

操作员管理 值班员、系统管理员和车载监控终端管理系统,不同级别操作员拥有不同的权限,保证系统安全。

轨迹存储与回放 存储监控目标的轨迹和状态信息,需要时可以在电子地图上回放。

4 系统关键技术及实现

4.1 北斗数据通信

北斗系统通信能力有限,每次通信服务能够发送的数据长度为98 B,如果数据量超过98 B则必须分包发送。采取数据压缩技术可以使通信量增大,但是也不能从实质上解决问题。因此,为了提供通信效率,本系统在通信数据结构的设计上遵循了以下原则:

(1) 采用位段技术设计数据结构,极大限度地压缩数据;

(2) 除监控中心发布的信息外,保证每种通信数据长度不超过98 B,避免对数据进行分包;

(3) 对于监控中心发布的中文信息,信息长度可能超过98 B,只对该数据结构设计时进行分包处理。

(4) 对通信数据按内容的紧急程度进行分级,不同级别的通信数据在通信时权限不同,这样在数据结构设计时必须加入级别字段。

北斗系统的定位和通信服务不是连续的,根据用户卡级别不同设定不同的服务间隔。因此,在开发时必须根据申请的用户卡实际服务频度进行定位和通信申请。否则出现超频的情况,会引起通信数据丢失。

4.2 地图道路匹配

北斗系统定位精度为20 m。但是,在车辆行进过程中,偶尔出现的桥梁、涵洞、树林等可能遮挡北斗天线,使北斗用户机暂时不能服务,所以为了使车辆能够准确地标注在所行使的道路上,必须进行地图道路匹配。即当定位误差过大或暂时没有定位数据时,在监控中心的地图上仍然能够看到车辆正确地行驶在道路上,而不是进入道路两侧的居民地中。具体方法如下:

道路匹配的思想是通过车辆北斗定位航迹与GIS电子地图上矢量化的路段进行匹配,寻找车辆当前行使的实际道路,并将当前车辆位置点投影到道路上。通过搜寻并根据推算确定车辆附近位置所能利用的道路,然后将推算的路径和确定道路形状进行比较,相匹配后根据选定的道路按行使路程来确定车辆当前的位置。从而使车辆在电子地图上的显示不至于因定位误差而偏离道路。

当没有定位数据时,则采取辅助定位的方式确定车辆当前的位置。其思想是获取车辆当前行使方向、速度、里程,推算车辆下一定位时刻的位置,这种推算随时间的延长会带来积累误差,但对偶尔出现没有定位数据时的辅助定位手段还是可行的。

5 结 语

本文以北斗一号导航定位系统作为定位和通信链路,设计开发了一套车辆远程监控报警系统,并解决了在开发中遇到的数据结构定义、地图道路匹配等关键技术问题。该系统可在我国境内应用于各种有监控报警需求的移动终端上,不受时间、地域、天气的影响,安装携带方便,有实用推广价值。

摘要：为了解决目前车辆远程监控报警系统存在的地域覆盖不广、信号不稳定、容易被监听和干扰等问题,通过对北斗卫星导航系统功能、通信性能的分析,提出基于北斗实现车辆远程监控报警的解决方案,并且介绍了在开发过程中遇到的数据通信和道路匹配等一些关键技术问题。该系统开发周期短、安装方便,因此具有广阔的应用前景。

关键词：北斗导航定位系统,车辆,远程监控,报警

参考文献

[1]孙克立.卫星定位移动目标监控报警系统[J].公安大学学报:自然科学版,2000,18(2):14-20.

[2]姜木霖,董作民,陈晓青.车辆监控导航系统中的应用技术[J].湖北汽车工业学院学报,2000,14(3):42-46.

[3]何秀凤,顾学康,魏纳新.卫星导航系统的新进展及其在舰船上的应用[J].舰船科学技术,2003,6(5):72-77.

[4]杨军,曹冲.我国北斗卫星导航系统应用需求及效益分析[J].武汉大学学报:信息科学版,2004,29(9):775-778.

[5]成方林,冯林强,张翼飞.“北斗”导航系统在海洋水文气象监测系统中的应用[J].海洋技术,2004,23(3):70-73.

[6]胡彦华,章新川,马孝魁,等.北斗卫星在陕南雨量监测系统中的应用[J].西北水力发电,2004,20(Z1):66-69.

[7]吕伟,朱建军.北斗卫星导航系统发展综述[J].地矿测绘,2007,23(3):29-32.

[8]刘传润.北斗卫星导航系统的功能原理与前景展望[J].中国水运,2008,8(1):165-166.

[9]雷昌友,蒋英,史东华.北斗卫星通信在水情自动测报系统中的研究与应用[J].水力水电快报,2005,26(21):26-28.

[10]张习国,刘健.基于北斗导航系统的移动监控管理系统研究[J].武汉理工大学学报:信息与管理工程版,2005,27(5):63-65.

车辆监控服务 篇9

车辆监控系统作为智能交通系统的一部分, 在社会生活生产过程中, 也受到越来越多的重视和应用。随着应用需求的提高, GPS应用系统的发展趋势在向着大规模和跨行业的方向发展, 协议兼容信息共享成为趋势, 建立一个面向服务的分布式异构性、开放式GIS实时监控系统, 成为当前的主要发展方向[1]。但由于目前车载终端尚未形成统一开放的工业标准, 现有的车辆监控系统往往是针对某种特有的车载终端进行设计。这使得车辆监控系统之间无法互通和兼容, 而且车辆监控系统的使用寿命受制于车载终端, 进而受制于其供应商, 使得运维人员在操作使用上也十分不方便。一旦现有车载终端无法满足用户需求, 更换原有系统终端等硬件将导致后台车辆监控系统也无法使用, 这既增加了维护成本, 也造成用户投资的浪费。

1 总体设计与工作原理

通过对市场上流行的GPS车载终端进行充分的调研和分析后, 本文设计了一种通用的高性能车辆GIS实时监控系统, 不改动原有已投资设备, 就可以方便的将各种车载设备纳入该监控系统, 实现无差别的处理不同车载终端的信息数据和下达控制命令。相对于传统的监控系统, 本系统从与车载终端的高耦合中解放出来, 忽略不同终端协议之间的差别, 实现了数据共享和统一管理。

车辆监控系统的整体结构采用浏览器/服务器 (B/S) 模式, 将车辆监控系统结构划分为服务器端和GIS监控前端两部分 (其中服务器端又划分为通信网关和计算服务) 。这有效的保证了数据处理和显示逻辑的分离, 提高了可维护性、可重用性和扩展性。为了保证监控系统处理能力满足性能需求, 监控系统对关键模块采用负载均衡集群设计[2]:将单一服务器的数据处理压力均衡地分解到多个服务器上, 避免单个服务器造成性能瓶颈, 同时也提高了监控系统的稳定性和可伸缩性。该系统物理架构如图1所示。

车辆监控系统通过网络与各车载终端保持连接, 并根据需要对不同编号的车载终端进行定制管理, 从而实现按需管理和权限管理。

从总体来看, 各车载终端自动将自身车辆数据打包上传, 并响应监控系统的特定控制指令上传反馈信息;通信网关则接收车载台上传的数据, 并负责适配各类型车载终端的通信协议, 再执行上传数据及控制指令的转发功能;计算服务负责数据的处理和存储工作;GIS监控前端负责界面显示及相关人机交互[3]。

本系统可以应用于各种不同的车载平台之上, 为更广泛的用户群体提供公共服务, 而不仅局限于某一个行业或者某一个公司, 用户群可以包括出租车、公交车、运钞车、客货运车和私家车等等。而且为了适应不同用户的个性需求, 监控系统允许用户根据自身需要订制个性化功能集。相对于传统的监控平台, 本系统在需要面向跨行业、大规模的应用领域, 在响应性能、稳定性、安全性、可用性以及功能可扩展性方面都有着更优秀的表现。

2 系统模块设计

2.1 通信网关

作为车辆监控系统的重要组成部分, 通信网关模块的主要职责为异构协议适配和数据实时通信。通信网关可安装在任何具有固定IP地址的Internet计算机上。

车载终端所发送的消息会通过无线服务提供商转发给Internet中的通信网关, 通信网关中的监听器一旦接收到消息, 便会创建新的线程来对消息进行协议适配和通信转发。同理, 来自监控系统的下行命令则通过通信网关转换为私有协议发送至对应的车载终端[4]。

可以说通信网关架构设计和通用协议设计是保证车辆监控系统高性能、开放性和通用性的基石。

2.1.1 架构设计

在通信网关中, 任何私有协议都是以插件的方式注册到适配接口之中。当有新类型的车载终端通信协议出现时, 只需将该协议与通用协议的映射关系、处理方式等封装为标准插件, 便可以热部署到现有通信网关中。整个过程不会对系统带来任何代码变更。

为了避免协议匹配过程成为系统的性能瓶颈。本系统对协议匹配中关键的私有协议到通用协议的映射做了性能优化。由于在相对较长的时间内, 私有协议的数量是固定, 其与通用协议之间的映射关系也是固定的, 所以本文将映射关系以散列表的方式缓存在内存之中, 这既避免了不必要的I/O操作, 也使协议匹配变得条理高效。

2.1.2 通用协议设计

制定一套通信协议需要综合考虑准确性、高效性、可靠性和可扩展性等要求, 以及整个监控系统的总体设计需要。

本系统的通信协议主要分为两种通信机制, 分别是问讯式和主动上传式。问讯式是由监控系统发起, 发送指令给车载终端, 即由监控系统发起数据传输请求, 车载终端应答。主动上传式是指由车载终端发起, 主动传送信息给监控系统, 该方式又分为两种, 一种需要监控系统应答, 使车载终端停止此次数据发送;另一种主要是车载终端上传的定位及基本车辆状态信息, 无需监控系统作出应答。

在设计通信协议帧结构时采用分层的思想, 将车辆监控系统的通信协议理解为应用层协议, 通过传输层TCP/IP协议传送出去。最底层用来界定车辆监控协议和其他应用层协议的区别, 通过数据报的头尾来标识;第二层标识车载终端类型及编号;第三层用来标识属于某个具体命令;第四层为信息的载体。由于不同类型车载终端数据信息的差异性, 信息体中还需引入更多的变量字段用于标注每一类子信息。通用协议中数据帧的格式如图3。

在制定数据传输格式时没有加入校验字段, 这是因为TCP协议已经提供了很完善的差错检验/重传机制, 没有必要再加入帧校验字段。

2.2 计算服务

计算服务是整个车辆监控系统的“头脑”。它负责着系统中全部的逻辑判断、流程控制、数据分析和辅助决策。为了方便灵活的增添新功能, 节省开发和维护成本, 计算服务的设计从逻辑上分为业务子模块和支撑子模块。其中支撑子模块提供了与系统维护功能、业务支撑功能和底层技术的二次封装, 它是计算服务功能扩展的基础。业务子模块则包含了需求分析得到的所有业务功能。其逻辑架构图如图4。

计算服务中的业务功能只依赖于支撑子模块, 其之间互不依赖, 独立存在。这样可以做到独立部署、灵活配置, 方便的进行新业务扩展。计算服务目前所具有的主要业务功能如下:

(1) 车辆登记管理模块:本模块负责维护监控系统所监管车辆的基本信息, 并支持批量数据导入导出。车辆基本信息是车辆监控的数据基础, 也是整个监控系统的数据基础。本模块多用在监控系统现场实施时原始数据导入或者监控车辆信息变更时使用。

(2) 车辆监控调度模块:这是监控系统的核心模块。它集中了车辆监控、报警处理、调度管理等相关子功能。在本模块中, 可以维护监控系统支持的调度信息以及报警信息。同时, 本模块负责响应车载终端发送的监控、报警、调度反馈信息, 持久化到数据库中的同时通知GIS监控前端进行地图刷新。

车辆监控调度模块的设计采用了很好的封装性, 对于不同下发命令的处理区别就是实现不同参数的传递, 完成与车载终端的通信。以设定车载终端的限制区域 (亦称电子围栏) 为例, 详细介绍其工作流程如图5。

(3) 信息发布模块:维护发布信息的类型、内容, 设置信息发布方式。

(4) 历史数据管理:本模块负责维护车辆历史监控调度信息, 支持复杂查询, 精确查询和模糊查询。对一组有相同特征的历史数据, 可以做简单的分析统计, 例如重现指定车辆在某一个时间段的行驶轨迹, 计算某一个区域在指定时间段的车辆个数等。

(5) 交通态势分析:根据用户设置的分析参数, 统计数据并以动态交通流图谱、统计图、报告等方式直观的展示出来。

(6) 用户和权限管理模块:本模块负责维护监控系统用户信息, 以及相应的权限信息。只有监控系统管理员拥有本模块的操作权限。

除了采用负载均衡集群方式部署来提升性能之外, 计算服务在设计时还对频繁访问、关联较多并且变化较少的数据类型进行了分析提取, 将其纳入预先加载的缓存之中, 以达到提升系统执行效率的目的。经测试, 预加载缓存策略虽然使服务启动时间有所延长, 但其使关键业务的执行效率有明显提升。

2.3 GIS监控前端

随着Ajax富客户端技术的日益成熟和盛行, B/S结构服务应用弥补了原有瘦客户端方式人机交互方面上的劣势, 带来了全新的Web使用体验[5]。

Ajax与传统Web应用的不同之处在于服务应答的异步性。Ajax在客户端和服务端之间引入了中间层———Ajax引擎 (AjaxEngine) , 将客户端的页面剥离为数据层、控制层和表现层:浏览器中的各类数据被组织成一棵DOM树;针对操作触发的各种事件, 利用JavaScript处理DOM数据并依据XHT-ML和CSS规范进行界面的绘制。所有与服务端的通讯都被集中提交给XmlHttpRequest对象处理。该对象可以使用JavaScript通过专用线程向服务器提出请求并处理响应, 而不阻塞用户交互。这种异步通讯机制是Ajax模型的核心。这种特性决定了它适用于需要与服务端频繁交互, 操作即时响应要求高的环境。

而GIS监控前端所需的即时交互响应、与服务器频繁通信以及GML或图片方式传输数据, 都表明引入Ajax等富客户端技术是极其合适的。借用目前流行的开源Ajax框架, 不仅可以很方便的实现富客户端功能, 而且增强了页面的整体协调性和可定制性。

2.4 车载终端

本系统支持目前市场上绝大部分广泛使用的车载终端。这些车载终端的基本结构为GPS模块和通讯模块两部分, GPS模块负责采集GPS信号, 通讯模块负责与GPS平台进行通讯。根据车载终端的功能不同还包含LCD显示模块、通话手柄、图像采集器 (摄像头) 和各类专用传感器[6]。

其工作原理为:安装在车辆上的车载终端根据收到的卫星信息计算出车辆的当前位置, 通讯模块从GPS模块输出的信号中提取所需要的位置、速度和时间信息, 结合车辆身份和车辆状态等信息形成数据包, 然后通过GPRS/CDMA网络, 基于TCP/IP协议上传到监控系统中的通信网关。

3 结论

本文所设计的通用车辆监控系统较传统的C/S车辆监控系统有着通用性强、性能优异、易于操作、扩展和维护等显著优势。系统将分层式模块化设计思想贯穿于整个设计过程, 保证了系统功能的灵活性和可扩展性;而负载均衡集群技术的引入则使得性能可以得到较好的伸缩。为此本系统既可以用作跨领域、跨行业的综合性监控系统, 也可以作为特定行业的定制监控软件, 满足了不同层次用户的需求。

摘要：针对目前监控软件的现状, 提出了一种基于WebGIS、支持多种车载终端的车辆监控系统设计方案。系统采用分层模块化设计思想, 对关键模块进行了架构设计和瓶颈问题的性能优化。系统设计灵活、可扩展性强, 适用于大规模、跨行业使用, 具有很好的应用前景。

关键词：监控系统,WebGIS,架构设计,集群,Ajax

参考文献

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