移动智能巡检系统的设计与实现.docx

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研究生毕业论文

（申请工程硕士学位）

论文题目 移动智能巡检系统的设计与实现

作者姓名

学科、专业名称 工程硕士（软件工程领域）

研究方向软件工程

指导教师陈振宇副教授

2013年05月01日

学号：

MP1132111

论文答辩日期：

2013年07月01日

指导教师：

（签字）

移动智能巡检系统的设计与实现

作者：

王寿如

指导教师：

陈振宇副教授

南京大学研究生毕业论文

（申请工程硕士学位）

南京大学软件学院

2013年5月

DesignandImplementationofMobile

IntelligentInspectionSystem

Wang,Shouru

Submittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfor

thedegreeofMasterofEngineering

Supervisedby

ProfessorChen,Zhenyu

SoftwareInstitute

NANJINGUNIVERSITY

Nanjing,China

May,2013

摘要

众所周知高速公路、快速干线对道路安全要求非常严格，微小的事故可能会造成重大影响。

所以对高速公路快速干线及市政道路巡检管理要求也是极为严格。

公路巡检可分为：

道路设施巡检及桥梁隧道巡检。

公路巡检是至关重要的，可是对巡检工作的监督与考核却存在一定困难，智能巡检管理系统将有效解决上述难题。

系统将对各个路段实行监控也大大降低了事故的发生率，避免了有些司机的侥幸心理，同时也对巡检人员进行有效监督管理，能够增强巡检人员的工作积极性，避免漏巡、空岗的情况。

针对公路巡检的现状和存在问题，本论文所研究的智能巡检管理系统包括：

电子标签、巡检器、通讯座（或通讯线）、管理软件等主要部分。

该系统基本原理是在需要巡检的线路上安装一系列代表不同点的智能卡，提前设置好需要巡检的线路、时间等计划，巡检到相应的设备时，巡检人员用手持式巡检器读卡，把代表该点的卡号和时间纪录下来，同时对该点的各种参数和工作状态进行现场采集登记，巡检完成后，巡检器通过通讯器把数据上传给计算机软件处理，就可以对巡检工作进行记录和考核（如漏检、不按时巡检等），同时对巡检的设备情况进行收集和数据分析。

本文设计的移动智能巡检系统可以充分利用3s进行有效的地图管理并可实现地图的缩放、漫游、以及图层管理等功能，在此基础上还能够精确的进行空间分析不仅可以提供给用户丰富的监控点周边信息，还可以给出到达该监控点的最佳方案以方便地为管理人员提供决策参考；同时系统还可以对移动的终端基本信息进行有效的管理，使得在系统中我们能够方便的采用多种方式（地图查询，属性查询等）查询和管理移动终端的信息；本系统将全球定位技术、地理信息系统技术、遥感技术与最新的通讯技术相结合下，做到了不论在室内还是室外都能精确定位。

下端设备实时上传移动终端的位置信息，中心处理根据上传的信息判断监控源是否存在异常，是则通过定制的预案进行报警处理；系统终端还可以根据管理需要可将用户划分成不同级别，最上层是超级管理员。

明确各行政部门职能,分配不同等级的系统使用权限，实现移动终端的分级管理。

不同级别的管理员被

赋予不同的权限。

此外系统还提供扩展的子系统监控方式，如巡检子系统、移动源监控子系统等。

此种应用形式不但可监督巡检员是否及时到位巡检，还可通过管理软件的分析处理使管理者能随时了解公路的实际状况，不断发现可能的事故隐患和薄弱环节，防止相关生产事故的发生，大提高工作效率，并可统计结果制定出具有科学性、针对性和可操作性强的安全生产对策和应急决策方案。

由于公路智能巡检管理系统应用了计算机软件及自动识别等多方面的高新技术，因此巡逻记录无法伪造，从而保证了统计结果的真实性。

该系统为各路段的巡检工作提供了科学的管理依据，可以彻底杜绝因为存在侥幸麻痹心理逃避巡检情况的出现，为现在的高速公路快速干线及市政道路巡检管理提供了新的解决办法。

关键词：

智能巡检系统、公路、交通、计算机

Abstract

Knownforhighway,fasttrunkroadsafetyrequirementsisverystrict,minoraccidentsmayhaveasignificantimpact.Sofasttrunkofhighwaysandcityroadsisalsoverystrictinspectionmanagement.Highwayinspectioncanbedividedinto:

roadfacilitiesinspectionandbridgetunnelinspection.

Highwayinspectioniscrucial,butforaninspectionofthesupervisionandinspectionworkhascertaindifficulty,intelligentinspectionmanagementsystemwilleffectivelysolvetheaboveproblem.Systemwillimplementsmonitoringforeachsectionalsogreatlyreducedtheincidenceofaccidents,andavoidsomedriversflukypsychology,alsoeffectivesupervisionandinspectionpersonnelmanagement,tostrengtheninspectionpersonnel'sworkenthusiasmandavoidmissingcruiseKongGang.

Intelligentinspectionmanagementsystem,including:

electroniclabels,inspectionapparatus,communication（orline）,managementsoftwareandothermajorparts.Basicprincipleofthesystemisinneedofinspectionlineinstalledonaseriesofdifferencesofsmartcard,setupaheadoftimeneedtotheinspectionroute,timeandsoonplan,inspectiontothecorrespondingequipment,handheldinspectioninspectionpersonneltousethereadingcard,therepresentativepointofthecardnumberandthetimetorecorddown,atthesametimethevariousparametersandworkingstatusofpointtoregisterthesitecollection,inspection,afterthecompletionofinspectiondevicebycompassdatatothecomputersoftware,canworkontheinspectionrecordandassessment（suchasleavingout,nottimelyinspection,etc.）,atthesametimeforcheckingtheequipmentofcollectionanddataanalysis.

Thisapplicationformcannotonlywhetherthesupervisionandinspectioninplaceinspectionintime,butalsothroughtheanalysisofmanagementsoftwareprocessingenablemanagerstounderstandtheactualstateofroadsatanytime,constantlyfindpossibleaccidentsandweaklinks,andpreventtherelatedproductionaccident,improvetheworkefficiency,andcanbeastatisticalresultstodevelopascientific,strongpertinenceandoperabilityoftheproductionsafetymeasuresandemergency

decision-makingplan.

Thisdesignofmobileintelligentinspectionsystemcantakeadvantageof3sforeffectivemanagementandenablesmapmapzoom,roaming,andlayermanagementfunctions,onthisbasisalsoenablesaccuratespatialanalysiscannotonlyprovidearichusermonitoringpointsaroundtheinformation,youcanalsoarriveatthemonitoringpointsaregiventhebestsolutiontoeasilyprovidemanagerswithdecisionmaking;whilethesystemcanalsomovetheterminalbasicinformationforeffectivemanagement,makingthesystem,wecaneasilyemployavarietyofways（mapquery,attributequery）queryandmanagemobileterminalinformation;theglobalpositioningsystemtechnology,geographicinformationsystemtechnology,remotesensingtechnologyandthelatestcommunicationtechnologycombinedwiththenext,sothatwhetherindoorsoroutdoorcanbeaccuratelypositioned.Loweruploadedinrealtimeofthemobileterminaldevicelocationinformation,thecentralprocessingcontrolbasedontheuploadedinformationtodeterminewhetherthesourceisabnormal,itisthenconductedthroughacustomalarmprocessingplan;systemmanagementrequiresterminalcanalsobedividedintodifferentlevelsoftheuser,thetopisasuperadministrator.Clearlythefunctionsoftheexecutivedepartments,assigningdifferentlevelsofsystempermissions,hierarchicalmanagementofmobileterminals.Differentlevelsofadministratorsaregivendifferentpermissions.Inadditionthesystemalsoprovidesextendedsubsystemmonitoringmethods,suchasloggingsubsystem,mobilesourcemonitoringsubsystems.

Becausethehighwayintelligentinspectionmanagementsystemappliedaspectsofcomputersoftwareandautomaticrecognitionofnewandhightechnology,sothepatrolrecordcannotbeforged,soastoensuretheauthenticityofthestatisticalresults.Foreachsectionofthesystemofcheckingworkprovidesascientificmanagementbasis,cancompletelyeliminatepsychologicalescapebecauseofaluckyparalysisinspectionsituation.

Keywords：

intelligentinspectionsystem,road,transportation,computer

目录

摘要 I

Abstract II

目录 IV

第一章引言 1

1.1项目背景 1

1.2研究目的与意义 1

1.3本文的组织结构 2

第二章3s相关技术 4

2.1GIS（地理信息系统）技术 4

2.2GIS软件 7

2.3GPS无线定位 8

2.4遥感（RS） 11

2.53s技术集成 14

第三章数据采集技术 16

第四章移动智能巡检系统的需求和设计 18

4.1巡检系统的需求调查 18

4.2智能巡检系统的需求分析 20

第五章巡检系统功能模块的实现和测试 26

5.1用户界面设计 26

5.2软件测试 38

5.3系统出错处理 38

5.3.1系统出错信息设计 38

5.3.2异常情况示例 38

第六章移动智能巡检系统操作代码说明 39

第七章系统总结 49

7.1本文背景 49

7.2开发中出现的问题 50

7.3移动巡检系统的未来展望 50

7.3.1多功能化成为亮点 51

732迈向高端巡检管理 52

733参与国际竞争 52

参考文献 54

致谢 56

版权及论文原创性说明 57

第一章引言

1.1项目背景

为了维护道路安全，街道治安有序工作。

巡检人员必须有规律地在道路上巡逻巡视，发现巡检路段车辆，及交通设备正常运作等安全问题，并及时排除和解决。

特别是由原来的定点式防护改为巡逻执勤方式，这种执勤方式，可节省警力，但由于属室外作业，其工作情况难以规范、管理、考核，工作签到记录的考核方法容易产生伪造记录、巡逻不到位、不按制度落实等问题，且历史记录不易保存。

若巡逻巡线工作制度不落实，未能及时发现并排除安全隐患问题，可能由此对公路运输产生较大的影响。

做到全面实现了对道路的电子化监控和巡检人员巡检轨迹的跟踪显示。

切实提高紧急故障处理能力和协调水平，提高对事故隐患的预测水平和控制，因此希望借助电子巡检系统规范的定时按计划的巡逻方式，可以督促行车人员注意安全，交警人员记录巡查情况。

既起到对事故的事前预防，也可以作为事后辅助追查的有效依据。

1.2研究目的与意义

本文正是基于这样的背景，对移动巡检系统技术进行了分析。

旨在通过对目前，城市现代化的步伐越来越快，道路运输系统发展迅速，满足了人们出行及经济发展的需要，但是却增加了道路安全的问题。

此系统是针对解决城市道路交通问题开发的一套科学的，有效的综合管理系统，是保证整个交通网络稳定可靠运行的基础。

现在，移动巡检系统对移动通信线路巡检实行量化、动态管理的现代化手段,对促进光缆线路维护部门实行科学化管理，极大方便了移动公司对移动巡检线路资源的管理。

在美国，自911事件后，政府主导推广了增强型911（E911）系统,旨在让系统通过呼叫中的移动电话对呼叫者进行准确定位，以便及时提供救助。

该服务适用于所有蜂窝系统和宽带个人通信业务，同时还适用于专用移动无线电（SMR）执照持有者。

于此同时，在E911中担任核心角色的SpringPCS在获得批准后开始推行商用移动定位服务。

同时在美国，UWB技术于21世纪初得到了美

国军方开放的认可，基于UWB的短距离精确无线定位商用系统由此进入民间市场，并且得到了很好的应用，是国际上较早开发短距离精确无线定位商用系统的国家之一[周武旸等，2006]o

欧洲方面，自2003年1月1日起，政府便开始推行增强型112（E112）。

与E9U类似，政府希望能够及时的为呼叫者提供准确定位，以便展开救助，欧洲政府还在E112中实现了对个人隐私和信息安全性的保证[Kaveh,2002]。

但是，无线定位的商业应用在欧洲却没有得到很有效的推广。

移动巡检系统技术以及具体巡检系统的介绍，来达到普及移动巡检系统技术以及巡检系统的目的。

本文通过对移动巡检系统系统的介绍，为国内在移动巡检系统技术上相对落后的状况提出了一个发展的参考。

1.3本文的组织结构

本文的组织结构如下：

第一章绪论。

介绍了移动巡检系统技术的概念，描述了当今移动巡检系统技术在国内外的应用状况，并引出问题，说明了目前国内在短距离精确移动巡检系统的应用中还不够成熟，缺乏完整的商用系统。

第二章3s相关技术。

介绍了GIS,GPS与RS三种目前运用的相关技术，并说明了各自的特点与使用场合，及在本系统中的应用。

第三章数据采集技术。

本系统中所有数据的采集工作和集合。

第四章移动智能巡检系统的需求和设计。

首先分析了移动智能巡检系统的市场需求，接着介绍移动智能巡检系统设计当中的组成以及相关事项。

第五章巡检系统功能模块的实现和测试。

主要介绍移动智能巡检系统各功能模块是如何实现的，包括：

用户界面设计，以及设计概述。

系统中出错处理、出错信息设计、异常情况示例等相关操作问题的图示。

最后对该系统进行相关的测试。

第六章移动智能巡检系统操作代码说明。

对操作系统，管理系统应用的所用到的相关代码进行说明。

第七章系统总结。

通过对软件进行测试，发现问题所在，并对开发中出现的问题进行梳理。

致谢及展望。

对论文期间所做工作进行了总结，分析下一步的工作，并对移

动巡检系统的未来作了一个展望。

参考文献。

对论文中所参考引用的期刊论文进行罗列梳理。

第二章3s相关技术

地理信息系统（GIS）与全球定位系统（GPS）、遥感系统（RS）合称3s系统。

本方案提出了以地理信息系统GIS为基础，以GPS定位系统为终端,配合带有矢量化电子地图的终端数据采集软件和后台处理软件，并通过RS遥感系统传输信息，应用在智能巡检系统数据采集传输工作中的一种新思路。

”移动智能巡检系统”的方案，同时也拓展了3s在道路监察、管理的相关领域应用的思路,如在以地理信息为基础的道路监察，城区规划设计、道路安全实时空间数据采集和道路巡检等工作中，重点解决道路安全空间数据实时信息的采集、更新（地图修正）问题和日常检查维护问题，为道路安全信息化建设提供指导性解决方案，对促进管理现代化和决策的科学化都具有重要意义。

2.1GIS（地理信息系统）技术

地理信息系统（GIS,GeographicInformationSystem）是一门综合性学科，结合地理学与地图学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，现在也有称GIS为“地理信息科学”（GeographicInformationScience）o地理信息系统的组成主要包括以下几个方面：

GIS属于信息系统的一类，不同在于它能运作和处理地理参照数据。

地理参照数据描述地球表面（包括大气层和较浅的地表下空间）空间要素的位置和属性，在GIS中的两种地理数据成分：

空间数据，与空间要素几何特性有关；属性数据，提供空间要素的信息。

地理信息系统（GIS）是一种具有信息系统空间专业形式的数据管理系统。

在严格的意义上，这是一个具有集中、存储、操作、和显示地理参考信息的计算机系统。

例如，根据在数据库中的位置对数据进行识别。

实习者通常也认为整个GIS系统包括操作人员以及输入系统的数据。

地理信息系统（GIS）技术能够应用于科学调查、资源管理、财产管理、发展规划、绘图和路线规划。

例如，一个地理信息系统（GIS）能使应急计划者在自然灾害的情况下较易地计算出应急反应时间，或利用GIS系统来发现那些需要保护不受污染的湿地。

GIS中使用的技术：

各种信息来源，如果能将你所在州的降雨和你所在县上空的照片联系起来，就可以判断出哪块湿地在一年的某些时候会干涸。

一个GIS系统就能够进行这样的分析，它能够将不同来源的信息以不同的形式应用。

对于源数据的基本要求是确定变量的位置。

位置可能由经度、纬度和海拔的x,y,z坐标来标注，或是由其他地理编码系统比如ZIP码，又或是高速公路英里标志来表示。

任何可以定位存放的变量都能被反馈到GISo一些政府机构和非政府组织正在生产制作能够直接访问GIS的计算机数据库。

可以将地图中不同类型的数据格式输入GISoGIS系统同时能将不是地图形式的数字信息转换可识别利用的形式。

例如，通过分析由遥感生成的数字卫星图像，可以生成一个与地图类似的有关植被覆盖的数字信息层。

同样，人口调查或水文表格数据也可在GIS系统中被转换成作为主题信息层的地图形式。

GIS数据以数字数据的形式表现了现实世界客观对象（公路、土地利用、海拔）。

现实世界客观对象可被划分为二个抽象概念：

离散对象（如房屋）和连续的对象领域（如降雨量或海拔）。

这二种抽象体在GIS系统中存储数据主要的二种方法为：

栅格（网格）和矢量。

栅格（网格）数据由存放唯一值存储单元的行和列组成。

它与栅格（网格）图像是类似的，除了使用合适的颜色之外，各个单元记录的数值也可能是一个分类组（例如土地使用状况）、一个连续的值（例如降雨量）或是当数据不是可用时记录的一个空值。

栅格数据集的分辨率取决于地面单位的网格宽度。

通常存储单元代表地面的方形区域，但也可以用来代表其它形状。

栅格数据既可以用来代表一块区域，也可以用来表示一个实物。

矢量数据利用了几何图形例如点、线（一系列点坐标），或是面（形状决定于线）来表现