车辆精准监管系统解决方案.docx
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车辆精准监管系统解决方案
车辆精准监管解决方案
2020年X月
1.引言1
2.背景3
3.系统总体设计4
1.系统结构4
2.基础设施建设5
2.1.基准站网建设5
2.1.1.基准站网设计原则6
2.1.2.基准站选址6
2.1.3.基准站设计8
2.1.4.基准站基建施工14
2.1.5.基准站设备安装与调试22
2.2.通信网络建设27
2.3.数据中心建设28
3.软件系统建设28
3.1.基准站管理系统28
3.1.1.数据处理28
3.1.2.系统监控29
3.1.3.信息月良务29
3.1.4.网络管理30
3.1.5.用户管理30
3.1.6.其他功能30
3.2.车辆精准监管系统31
3.2.1.企业管理31
3.2.2.设备管理31
3.2.3.车辆管理31
3.2.4.精准监管31
3.2.5.统计分析32
3.2.6.系统管理32
四.项目实施措施32
引言
北斗卫星导航地基增强系统（CORS）是北斗导航卫星系统重要的地而基础设施，利用地而基准站网，借助GNSS差分技术，采用地而移动通信、数字调频广播及卫星转发等通信手段，实现对北斗卫星导航系统空间信号精度和完好性能的增强，提升北斗卫星导航系统的服务质量和竞争优势，解决北斗卫星规模化应用推广和产业化服务中，行业与大众应用对高精度导航定位服务的需求。
图：
北斗地基增强网的系统组成
北斗导航卫星应用于高精度定位服务具有以下优势：
1）基于北斗卫星导航系统的高精度导航应用，高强度加密、安全
可靠;
北斗卫星导航系统是中国拥有自主知识产权的卫星导航定位系统，且己经纳入世界卫星导航定位的服务体系。
该系统采用安全可靠的高强度加密设计，提供北斗时和中国2000大地坐标的时空基准，更适合中国的国防、电力、金融等诸多行业，以及政府和民众的广泛应用。
长期以来，在高精度导航定位领域，核心技术和卫星网络都要依靠国外。
现在，北斗卫星导航系统的应用，将改写这一历史。
2）“北斗”特有的IGS0卫星设计对中国区域进行局部增强，卫星信号更优；
北斗卫星导航系统包含IGS0卫星（倾斜地球同步轨道卫星）对中国区域进行局部增强，克服了卫星系统在高纬度区始终是低仰角的问题，在区域导航位置服务方而更有优势。
3）时间可用性和空间可用性更强；
24小时全天候服务，星座的分布在中国区域更加合理，可视卫星多，卫星高度角大。
因此，基于北斗导航卫星的高精度位置服务产品能够长时间的以低PD0P值进行工作。
4）兼容世界其他卫星导航定位系统；
北斗卫星导航系统与诸如美国的GPS、俄罗斯的格罗纳斯GLONASS以及欧共体的伽利略等世界现有的三大卫星导航系统的兼容与互操作特性，使北斗导航卫星RTK的用户都能享受到卫星导航发展的成果。
5）多星定位更有优势；
随着北斗（BDS）,GPS,GLONASS等卫星导航定位系统的发展与兼容，高精度定位已全而进入多星时代。
地基增强网经过融合北斗卫星导航定位系统后，具备原有的功能外可自由切换定位系统，选择更优质的卫星资源进行定位，提升平台服务能力。
6）独特的功能提供了位置服务的优势；
北斗导航卫星，较美国、俄罗斯等的卫星导航系统，在原有导航、定位和授时三大功能的基础上，增加了位置报告和短报文发射的功能，更满足各种需要位置服务的的要求，可进一步拓宽导航卫星的服务范围，广泛地应用于车辆、人群等，直接进入现代信息服务的领域，发挥其连续、精准、智能服务的优势。
二背景
随着国家信息化程度的提高及计算机网络和通信技术的飞速发展，电子政务、电子商务、数字城市、数字省区和数字地球的工程化和现实化，需要采集多种实时地理空间数据，因此，中国发展CORS系统的紧迫性和必要性越来越突出。
几年来，国内不同行业己经陆续建立了一些专业性的卫星定位连续运行网络，目前,为满足国民经济建设信息化的需要，一大批城市、省区和行业正在筹划建立类似的连续运行网络系统，一个连续运行参考站网络系统的建设高潮正在到来。
木系统的实现目标是构建一个高精度车载定位系统，通过自建CORS基站、配合高精度车载定位终端和系统平台，实现在预定范
围内的高精度定位。
三.系统总体设计
1.系统结构
车辆精准监管系统（以下简称“系统”）借助自建的北斗地基增强系统实现车辆的高精度位置监管，可提供车辆位置实时监控、历史轨迹回放、电子围栏、车辆行为精准监管等功能。
建设内容分为基础设施建设和软件系统建设两部分。
基础设施建设包含基准站网建设、通信网络建设、数据中心建设三部分；软件系统建设包含基准站管理系统及车辆精准监管系统两部分，系统运行结构如下图所示：
150kn
sw站;
效抵中心
车iM
賀抵中心包含以下两詔分
2.两客一危车編监*中心
n
bCO"站1
图：
车辆精准监管系统结构图
图注：
基准站通过接收卫星定位数据并对其进行解译后，将经过修正的位置信息和RTK信息通过通信网络发送到数据中心，经过数据中心处理后播发出去，车辆设备接收到播发的差分信息后，加上自身获取的卫星定位数据就可求解出自身的高精度位置信息，并将高精度的位置信息回传给数据中心，从而实现高精度定位。
2.基础设施建设
2.1.基准站网建设
基准站网建设主要包括基准站网形设计、基准站选址、基准站结构设计、基准站观测墩设计、土建施工、防护设计、网络设计、设备配置等内容。
2.1.1.基准站网设计原则
根据基准站网的具体要求，建立连续跟踪站，选点时要考虑安全、连续稳定、通信网及交通方便、用电安全方便等。
站址确定前，应对该点的环境干扰、对卫星测量的影响等进行测试，以便进一步确定实际的位置。
这些点选在便于管理、维护、协调机房和解决通信问题的地方。
2.1.2.基准站选址
2.1.2.1.选址原则
基准站选址是CORS整体技术设计的一项重要内容，关系到整个CORS系统是否能良好运行。
CORS基准站选址设计原则如下：
1）远离周边的高大建筑、树、水体、海滩和易积水地带，其距离不小于200m；
2）应有10°以上的地平高度角卫星通视条件；
3）远离电磁干扰区（微波站、无线电发射台、高压线穿越地带等）和雷击区，其距离不小于200m；
4）避开铁路、公路等易产生振动的地点；
5）基准站应避开地质构造不稳定区域:
断层破碎带，易于发生滑坡、沉陷等局部变形的地点（如采矿区、油气开采区、地下水漏斗沉降区等），易受水淹或地下水位变化较大的地点；
6）便于接入公共通信网络；
7）具有稳定、安全可靠的交流电电源。
站址勘选工作程序应符合以下规定：
技术人员根据技术设计进行踏勘，实地按规范要求初选定点位；并绘制点之记和概略地形图，为基准站设计使用；
依据C0RS基准站网，对基准站站址进行初选后，采用GNSSC0RS接收机对实地进行静态观测，采样率为15秒，连续观测24小时，观测数据采用软件及其他GNSS数据质量分析软件进行信噪比、多路径、数据完整性等分析，确认站址环境的多路径、信号干扰、遮挡的情况,并确定该站址是否适合建设连续运行基准站。
实践中，基准站网可能需要经过多次站址选址一--静态测试这样的循环才能最终确定。
在拟建站点位置踏勘、确认楼房建筑结构及其承重能力（承重梁、墙）等，确定最终位置并用油漆标记。
校核高度角和环视情况，绘制环视图；拍摄远近景、东、南、西、北照片；现场绘制点之记。
基准站站址确认后，须和房屋所有人协商、确认基准站机房的安放位置和托管事宜（机房与基准站间距不超过30米）。
基站建成后填写测量标志委托保管书。
2.1.2.3.提交成果
选址结束后，应提交选址、测试报告，内容包插：
1）所属行政区划，自然地理、地质概况、交通、通讯、水电等情况；
2）点位的远、近景、东、南、西、北照片；
3）点之记；
4）实地测试数据和结果分析；
5）收集的其他资料。
2.1.2.4.检查
选址结束后，所提交的成果、选址测试报告提交应用开发科技有限公司检查、审核、批准后方可进行基准站基建施工。
2.1.3.基准站设计
2.1.3.1.设计原则
CORS基准站设计原则：
1）基准站为无人值守型；
2）基准站采用单台GNSS接收机方式；
3）在断电情况下，基准站靠UPS及电池组支持24小时以上；
4）基准站实时将GNSS观测数据，通过数据网络传输给数据中心;
5）数据中心通过远程控制方式，设定、控制、检测基准站的运行。
2.1.3.2.结构设计
CORS基准站设计包括基准站设备的选型、连接、网络形式等部分。
各基准站的结构基本上是基于网络终端的，主要设备包扌舌GNSS接收机、不间断电源UPS、通讯链路等。
设备间的连接与通讯是基准站设计中的核心部分，其可靠性和稳定性往往决定了整个系统的性能与可靠性。
根据CORS基准站分布情况，各基准站与数据中心的通讯采用数字电路：
基准站通过交换机接入上述通讯网络。
基准站总体结构如图所zjso
基准站结构示意图
2.1.3.3.通信设计
CORS基准站通信设计：
各个基准站设备与数据中心的通讯是基准站设计中的核心部分，其可靠性和稳定性决定了整个系统的性能与可靠性。
本方案设计采用最新的多通道、多频GNSS接收机，接收机通过自身RJ45接口接入网络直接和数据中心通讯。
各基准站与数据中心都采用网络相连。
通过TCP/IP协议，用IE浏览器直接对接收机进行远程的设置和监控；数据中心通过计算机远程监控软件对基准站服务器进行远程操作，对接收机和其它设备及软件进行远程控制。
2.1.3.4.数据结构和流程设计
1）数据结构
各基准站以设定的时间间隔将观测数据实时传输给系统数据中
心，控制软件可响应系统数据中心的控制命令，对基准站设备进行控制。
基准站数据类型如下表所示。
表中的数据类型可分为两类：
第一类与系统数据中心无关，是基准站利用GNSS接收机、传感器等设备主动采集的数据。
另一类是基准站被动接收的数据，由系统数据中心通过通信网络发来的控制或查询命令，与基准站本身所采集的数据无关。
表：
基准站数据类型一览表
类别
项目
内容
说明
协议
频度
实时采
集数据
观测
数据
观测数据
GNSS观测数据Bl,B2,B3,LI,L2,
C/A,Pl,P2,定位值，DOP值等；气象观测数据
TSIP
1TA
定位结果
定位值B,L,H；pdop,hdop,vdop%
卫星数
1TA
设备
数据
匸机I】作状态
接收机内存情况，天线状况
TSIP
——
UPS工作状态
输入电压，输出电压，电池剩余容量
自定
义
通讯连路状态
通讯速率，调制解调器工作状态
接收的
数据
遥测
指令
主机参数设置
采样间隔，文件的提取与删除等
TSIP
——
参数设置
文件的提取与删除，软件参数设定等
自定
义
查询
命令
参数查询
基准站各设备的查询
2）数据流程
基准站中设备的数据通信协议各不相同，因此利用基准站管理软件进行协议转换，在网络上统一采用TCP/IP协议，数据中心采用TCP/IP协议与各基准站通讯。
经过实践证明，本方式简洁、可靠，
即保证了基准站软件系统的稳定和可靠性，又保证了基准站各项功能的实现。
物理连接与数流程详细说明如下：
a.GNSS接收机的数据经TCP/IP协议接入计算机。
计算机中运行基准站管理软件软件，实时转换成Rinex格式后以文件方式存储观测数据。
基准站管理软件r根据需要开通Socket端口转发G\SS数据，允许客户连接到同一端口，进行实时数据共享。
b.利用基准站管理软件的远程客户端管理程序，在系统数据中心计算机上通过网络控制基准站GNSS接收机。
c.也可以通过web浏览器直接对各基准站的GXSS接收机进行操作。
d.其他特殊操作利用商业软件实现，不再自行开发软件。
e.由于通信问题而造成的数据传输中断时，接收机仍可正常记录原始数据，待通信恢复后，可将所缺数据传输回系统数据中心。
2.1.3.5.防护设计
电涌是微秒量级的异常大电流脉冲。
它可使电子设备受到瞬态过电的破坏。
随半导体器件的集成化程度的提高，元件间距的减少，半导体的厚度的变薄，使得电子设备受到瞬态过电破坏的可能性越来越大。
如果一个电涌导致的瞬态过电压超过一个电子设备的承受能力，那么这个设备或者被完全破坏，或者寿命大大缩短。
雷电是导致电涌最明显的原因，雷电击中输电线路会导致巨大的经济损失。
每一次电力公司切换负载而引起的电涌都缩短各种计算
机、通讯设备、仪器仪表和PLC的寿命。
另外，大型电机设备、电梯、发电机、空调、制冷设备等也会引发电涌。
UPS也可被电涌摧毁。
建筑物顶部的避雷针在直击雷时可将大部分的放电分流入地，避免建筑物的燃烧和爆炸。
UPS则起到电压严重下降时保障设备正常工作。
二者非常有用，但都不能保护计算机免受电涌的破坏，而且UPS木身集中很多微处理器，也可被涌摧毁。
由于基准站主要设备架设于露天制高点，雷电和电涌防护可以分为电力线、通讯线、射频线、露天设备防护等几方面，具体设计如下：
1）在电力线进入UPS之前，加装电力线电涌防护设备，隔离UPS和电力线。
2）SDH光纤线路进入通讯终端前，加装通讯线（数据线）电涌防护设备。
3）在GNSS和无线通讯的射频线进入主机前，加装电涌防护设备。
4）在户外设备，尤其是GNSS天线附近架设建筑物雷电防护设备。
5）采用公众网络通讯时，数据中心采用硬件防火墙或VPN方式，提高信息安全性。
6）直击雷：
在距离观测墩至少3米处安装高5米镀锌避雷针，接地地阻小于4欧姆。
7）感应雷防护：
在基准站的电源线路上设电源避雷器；在网线接入GXSS接收机端和天线馈线接入端各安装一个电涌避雷器。
8）基准站防雷工作由公司统一安装实施。
2.1.3.6.观测墩设计
C
CL
出績孔
rare
匹
200
屋顶型
图：
屋顶型观测墩设计图
图：
屋顶型观测墩实景图
2.1.4.基准站基建施工
2.1.4.1.基建施工原则
1）观测墩设计为屋顶型、土层型和基岩型；
2）观测墩位于屋顶时，高度应大于1.5m；
3）对于屋顶观测墩，采用膨胀螺栓与房屋主承重结构相连接；
4）观测墩安装强制对中装置，并严格整平，墩内部预留适合线缆进出的管道，起保护线路作用；
5）屋顶观测墩与屋顶面接合处应做防水处理。
6）如改变观测墩的建设要求需编制专项设计，并经批准后实施。
2.1.4.2.基建施工实施步
基准站站基建设工作程序应按照以下步骤进行：
1）在选点工作的基础上完成基准站建筑的整体设计及专项防护设计（如防雷等），提交《基准站基建设计方案》，开工实施。
2）建造观测墩和必要的观测室地基；
3）建筑必要的观测室主体结构；
4）敷设电力线、通讯线等管线；
5）进行设备安装调试及试运行；
6）提交《基准站基建工作报告》、《竣工报告》、基建过程照片。
2.1.4.3.基建施工提交成果
基建工程完成后，应提交以下成果；
1）《CORS基准站设计方案》，包括整体式样、观测墩结构、管线、安防等专项设计，施工方案等。
2）《CORS基准站基建工程报告》，包扌舌施工进度、经费使用、建筑结构图，竣工地形图草图（站周围20m范围）等。
3）《综合防雷工程设计方案》和《雷电防护设备登记表》。
2.1.4.4.观测墩施工方法
基准站建设工作将按照以下步骤进行：
1）在选址工作的基础上完成对基准站建筑式样、风格的整体设计；
2）建造观测墩，安装电力线、通信线等管线；
A.屋顶型观测墩
U2L!
400
屋顶型
图：
屋顶型观测墩设计图
施工方法如下:
1）观测墩基座内部钢筋与房屋主承重结构钢筋焊接，结合部分应不少于lOOmmo观测墩基座高出屋顶而尺寸为1000X1000X500mm。
2）将直径为50mm的无缝不锈钢管或PVC管套在主支柱钢笼外（安装时尽量保持钢管的竖直度）；根据GPS信号线设计的走线路线在基座的侧面或后面预埋PVC线管（管内直径为5cm,拐弯处用两弯角为135度的接合头拼接成直角弯或用钝角接合头，并在线管内预留装信号线用的牵拉线）。
3）用洗干净的河沙和石块与水泥兑成C30标号的混凝土进行浇筑，主支柱的顶部水平地安装上归心盘。
4）观测墩基座拆模后的保养：
观测墩浇铸完成待混凝土完全凝固，48小时后拆模，养生采用薄膜法养生。
5）待混凝土基木定位后，用玻璃棉对支柱外面和外装饰钢筒的内侧进行隔热处理。
6）安装观测墩外装饰。
外装饰采用两个半圆柱形不锈钢片焊接成一筒形构件组成（尺寸以设计为准），各构件的焊接处要用玻璃胶密封；外装饰套在支柱外。
7）观测墩至机房的走线管道为50mm的硬质镀锌管。
沿观测墩和机房方向布设镀锌管，布设时应注意整洁美观，不破坏原建筑物的整体美观。
8）在观测墩南lm处的承重墙上安装避雷针。
避雷针高2.5m,采用①16不锈钢圆钢或①25镀锌钢管。
避雷针与办公楼接地网相连，接地电阻值应W10Q。
9）观测墩基座完全干燥好后，使用与楼顶相同的防水材料做好楼顶防水；根据设计对基座进行外装饰。
B.土层型观测墩
水准标志
图：
土层观测墩设计图
土层观测墩采用钢筋混凝土现场浇铸施工，混凝土浇铸过程中的水泥、沙子、石子、规格及配比见表9-1。
灌制混凝土标石所用材料应符合下列要求：
采用的水泥标号应不低于425#。
制作不受冻融影响的混凝土标石，应优先采用矿渣和火山灰质水泥，不得使用粉煤灰水泥。
制作受冻融影响的混凝土标石，宜使用普通硅酸盐水泥；
石子采用级配合格的5~40mm的天然卵石或坚硬碎石，不宜采用同一尺寸的石子；
沙子采用0.15〜3mm粒径的中砂，含泥量不得超过3%；
水须采用清洁的淡水，硫酸盐含量不得超过1%;
外加剂可根据施工环境选用，如早强剂、减水剂、引气剂等，其
质量应符合相应规定，不得使用含氯盐的外加剂。
表：
每立方米混凝土制作材料用量表
骨料种类
级配粒径
mm
水
水泥
砂
石
配合比例
重量
（kg）
重量
（kg）
重量（kg）
重量
（kg）
体积
（m3）
体积（m‘）
体积（m‘）
体积（n?
）
180
300
600
1226
0.6：
1:
2.2：
4.09
碎石
5〜40
（0.18
）
（0.30）
（0.44）
（0.82）
0.6：
1：
1.47：
2.73
170
285
672
1248
0.6：
1:
2.36：
4.38
卵石
5〜40
（0.17
（0.28）
（0.45）
（0.83）
0.6：
1：
1.61：
2.96
注：
表中配合比适用中砂，当采用细砂或粗砂时，水和水泥用量相应增加或减少17kg和10kgo当采用5〜40mm粒径的碎石或卵石,应将水和水泥用量各增加10%,砂、石用量不变。
混凝土施工要求：
调制混凝土，须先将砂、石洗净，浇灌标石时，须逐层充分捣固。
气温在0°C以下时，必须加入防冻剂，拆模时间不得少于24h,否则不准施工。
1）观测墩的柱体采用①20mm螺纹钢筋，基座钢筋骨架采用①12mm螺纹钢筋、裹筋采用①8mm普通钢筋。
施工时在距两端100mm处，分别向内弯成门形弯，足筋下端300mm处向外弯成匚形弯。
2）采用土模建造基座的方法，选择土质结实的地区，挖掘基座土模，两条土模边与东西向平行。
土模的四边与底而平整且土模底面处于水平状态。
根据陕西省最大冻土层深度和设计要求的基座深按图纸进行基坑挖掘。
基座建造时底层应夯实并铺地瓜石后浇注，浇铸混凝土至基座深度的一半，充分捣固后放入捆
扎好的基座钢筋骨架，在基座中心垂直安置捆扎好的观测墩柱体钢筋骨架，将柱体钢筋骨架底部与基座钢筋骨架捆扎一起，浇灌混凝土至基座顶面，充分捣固并使混凝土顶面处于水平状
O
3）观测墩柱体建造。
在基座中心逐层垂直安置观测墩柱体模型板，柱体模型板现场浇铸，浇灌混凝土并充分捣固。
在距地面120mm处，预留水准点预留孔，孔内径为40mm。
4）观测墩管线埋设。
观测墩现场浇铸选择硬质PVC管，混凝土浇灌至地面下0.2m时，在观测墩外壁预埋直径为80mm的硬质
PVC管道。
PVC管内预留超出管口的2根细钢丝，供安装电缆和检修线路用。
要求根据墩高和便于观测室走向，安置适合长度的PVC管。
5）管线沟布设。
观测墩至机房的走线管道为80mm的硬质PVC管,管线埋设于地面500mm以下，并在拐角处设置检查口。
6）按照观测墩设计图安装避雷针，避雷针采用①16不锈钢圆钢或①25不锈钢钢管，接地电阻值应W10Q。
接地体应符合下述规定：
a.垂直接地体使用L50X50X5mm热镀锌角钢，长度为2500mm。
水平接地体使用L40X4mm热镀锌扁钢，焊接成2000X6000mm的长方形。
b.接地体在土壤中的埋设深度不小于0.5m。
接地体应远离由于砖窑、烟道等高温影响使土壤电阻率升高的地方。
在高土壤电阻率地区，接地体埋于较深的低电阻率土壤中。
接地体距建筑物出入口或人行道不应小于3mo
c.接地装置其连接应采用焊接，并在焊接处作防腐处理。
7）土层型观测墩在回填土埋设观测墩时，观测墩与地而结合四周做100mm的隔振槽，内填粗砂，避免震动带来的影响。
8）观测墩拆模后的保养：
观测墩浇铸完成待混凝土完全凝固，48小时后拆模。
拆模后进行回填土边填边压实并与地面平整，养生采用薄膜法养生。
9）强制对中器安装。
在观测墩顶部安装强制对中器。
在安置强制对中器时使用调基平台反复调整，使强制对中器处于完全水平状态。
强制对中器不得与观测墩内钢筋相连。
10）防水。
观测墩自下而上现场浇铸，强制对中器为不锈钢材质，外涂防水涂料。
观测墩建造的照片：
埋设观测墩时利用照相机拍摄观测墩坑照片、基座建造及钢筋骨架捆扎照片、观测墩整饰后照片、观测墩埋设位置远景照片（全景和东、南、西、北远景照片），拍摄的照片应明确反映以下内容：
观测墩柱体坑照片：
拍摄时应在坑边及底部布置刻度尺，并能反映出基坑的形状、宽度和深度尺寸。
座建造后照片：
浇注好地层混凝土，捆扎好所有的钢筋骨架后拍照。
应能反映出基座建造后的尺寸、形状以及钢筋骨架是否正确。
测墩整饰后照片：
应能反映出柱体整饰是否规范，外装饰是否规
则，周围填土是否充足以及是否清除干净（近景）。
观测墩埋设位置照片：
应能反映出观测墩埋设位置的地貌（包括
一张全景和四张远景照片）。
C.基岩型观测墩
1）按基岩施工图，开凿1X1米，深大于0.6米的基岩基坑（不算风化层），在坑底打4一5个直径为50-6Omm,深大于0.5米的钎洞；
2）预埋直径为20mm的罗纹钢，使其露出坑底约0・5米；
3）对基岩坑进行喷浆，支模板，按要求浇注混凝土.
4）其他施工方法同土层型观测墩
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