危险品GPS监控调度系统技术方案2doc.docx
《危险品GPS监控调度系统技术方案2doc.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《危险品GPS监控调度系统技术方案2doc.docx（43页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
危险品GPS监控调度系统技术方案2doc
危险品车辆
GPS监控调度系统技术方案
第一章公司介绍
第二章系统的市场需求分析
随着政府对社会上的危险品的管理的日益加强，危险品车辆GPS监控调度系统也逐渐纳入政府系统工程之一。
利用该车辆调度监控系统对危险品车辆的加强管理，给社会的安全保障提供了科学、合理以及智能化的管理模式，不但使得危险品车辆发生的事故率大大降低，就是在出现事故时也可以通过该系统得能够在第一时间启动如110、119和120等相应的应急系统。
据资料表明，我国现约有超过近10万辆的危险品车辆将逐渐纳入安全管理的日程。
相应的车辆监控调度系统也为车队提供管理的一种依据和手段，使得危险品车得到最合理化的管理，为社会的安全保障体系加了层保险盒。
危险品：
一般是指爆炸品、压缩气体和液化气体、 易燃液体、易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品、 氧化剂和有机过氧化物、 毒害品、 放射性物品和腐蚀品。
针对危险品车辆这种具有特殊性车辆的监控调度，中心系统和移动终端能够主要达到对车辆的严格管理：
1、中心主要考虑设计好车辆的行驶路线、行驶速度和行驶时间等。
线路报警——在路线设计时，一定要设计好，要充分考虑线路的安全性。
尽量避免车辆的行驶路线经过繁华的商业闹市区、居民区和娱乐场所等人员密集的地方以及经常发生堵车或发生交通事故较为频繁的路段。
因此，中心在设置好线路报警后，一旦检测到车辆驶出预先设定的安全区，移动终端自动向中心发出报警信息。
超速报警——在车辆行驶的速度对于一般的车辆都很重要，而危险品车辆的行驶速度就尤为突出，有些高危险品的装载运输在高速行驶下产生的摩擦，从而产生温度积累产生高温危险；再说车辆装载物的危险性，特别是在高速公路上对行驶速度也有很大的限制。
因此在中心有必要对设备进行超速报警设置，从而对车辆的行驶速度进行监控管理。
延时报警——危险品车辆的到达实时性要求一般是较高的，因此充分考虑车辆在完成运输任务的时间合理要求，在中心对设备设置好相应的参数，一旦车辆的行驶时间超过预期设定的时间，移动终端实施延时报警，中心得以重点监控。
车辆调度——车辆调度是为了对车辆的合理化管理、调配和应急处理起着很大的作用。
例如，石油、天然气的运输，俗话说在现代工业国家，这些已经成为一种国家强大的资源支柱。
在海洋上，有许许多多的称为“海上生命线”的航线就是指油轮的航线，到了陆上，以运送石油、天然气的车队也是一样的重要。
因此车辆的合理化调度，对国家工业的发展起着很重要的一个环节。
随着政府部门日益对危险品运输的加强管理，配套的管理系统也就呼之欲出。
这套管理系统就是以下要阐述的“危险品GPS车辆监控调度系统”。
这套系统已经湖北中石油GPS项目、湖南中石油GPS项目、内蒙中石油GPS项目和云南中石化/中石油GPS项目的批量使用,以及全国十几个城市的运用（运用到各种类型的车辆：
出租车、长途客车、私家车、压钞车、集装箱运输车和110联动以及救护车等），技术已经十分成熟。
接下来的章节，主要介绍该系统的中心架构、业务功能、技术运用、设备性能等等。
第三章系统中心架构
3.1系统设计目标
通过对危险品GPS监控调度系统需求的分析和仔细研究，确定以下设计目标：
（1）采用GSM通讯技术的GPRS/SMS业务、GPS全球卫星定位技术、GIS技术、计算机网络和数据库等技术，建立一个以地、县级城市为总控中心、以其他车队为分控中心、可通过互联网接入总控中心的用户终端工作站的综合车辆管理监控控制系统；
（2）系统由控制中心系统、无线通信平台（GSM）、全球卫星定位系统（GPS）、车载设备四部分组成一个全天候、全范围的驾驶员管理和车辆跟踪的综合平台。
（3）系统设计容量3000辆，入网车辆不仅可以是出租车，也可以是运钞车、货车、客运车、油品车等社会车辆。
系统采用分组管理，不同类型的车辆归入不同分组，便于管理。
（4）系统可对注册车辆实施动态跟踪、监控、调度、管理等功能，对于监控车辆，可以在电子地图上显示出来，并保存车辆运行轨迹数据。
（5）保证系统安全的前提下采用国际通用的系统规范和传输协议，能比较容易的实现与其他系统的网络连接和数据共享以及系统扩容。
2.2设计原则
（1）经济高效性。
技术方案设计充分考虑市场经济原则，既有利于车辆的安全方便管理，又有利于降低系统投资成本，特别是运营成本，能够充分考虑总控中心的市场化经营模式；
（2）系统的开放性。
系统设计遵循开放性原则，能够支持多种硬件设备和网络系统，并支持二次开发，如对于大型的车队公司可以建立自己的分控中心；
（3）系统计算机网络可适应将来广域网的扩展。
车辆通信终端智能化多接口结构，适应GPS、报警等业务发展需要；
（4）系统的继承性。
最大限度利用原有部分设备，充分利用已有硬件设备和网络资源；
（5）系统的可扩展性。
对系统终期容量及网络发展设想进行方案设计，实现平滑扩容。
采用智能接口技术，能够满足将来系统向3G等不同无线通信系统平台的平滑过渡，建立一个跨平台的网控中心。
对于不同的通信平台，只需要在总控制中心分别设置一台前置设备进行数据交换即可实现连接。
降低系统维护升级的复杂程度，提高系统更新、维护、升级的效率。
（6）系统安全性。
在互联网络中，防止非法用户享受服务，防止计算机病毒的入侵，总体方案中提出了对车辆智能调度系统的闭环检测及网管方案。
实现对整个网络的实时监控。
软件设计及数据调度中采用纠错冗余技术，保证系统安全及准确性。
（7）系统经济性。
在技术方案中，在性价比最好的情况下尽量做到最低成本。
在考虑终端设备价格同时，还考虑了通讯系统运营费用。
（8）系统高可靠稳定性。
为保证系统能良好运作，在满足各项功能的同时，车载设备、总监控中心软硬件等必须有很高的稳定性和数据的安全和可靠性，充分考虑了中心地区GSM通信条件对本系统的支持状况。
3.3总体方案设计
3.3.1系统网络结构
网络平台的设计：
目前国内无线通信网络主要为GSM、GPRS和CDMA三种方式。
由于系统设计主要是以GSM、GPRS网络为平台进行通信，因此下面主要介绍这2种网络。
随着公共移动通信网络的发展，GSM技术率先起步，技术的成熟使得GSM网的用户数量急剧增大，GSM网络服务质量高及数据业务的开展，虽有实时性差（5秒），但建设投资少、无线盲点极少、用户容量大、车载设备稳定和网络的建设十分的健全和完善，这些原因使其主导了车辆信息服务方面的应用。
接着GPRS技术也逐渐成熟并很快投入运用。
在信息传输速度方面：
一般情况下，采用扩展短消息实体的方式直接连接到短消息中心可提高短消息传输的速度，实际测试结果发现车辆的位置信息从车载设备发送到中心正常时需要3-5秒，在短信中心忙的状态下还达不到这个速度。
一条短信从车台到中心一般要5—7秒，而采用GPRS通信可以达到1条/秒。
在传输费用方面——短消息的收费是按发送短消息的条数计费，一般情况下是0.1元/条，对于大业务量可适当的优惠，或则可以包月。
而GPRS是按照流量计算，价格因地而异。
一般车辆管理方面，可以采用SMS作为通信方式，但对于如危险品运输车、压钞车等，关键时刻需要尽可能准确的位置信息才能正确定位车辆并采取必要的措施，建议采用GPRS传输数据。
GPRS通信模块一旦接通就永远在线，在线时数据的传输速度在1秒以下。
接着GPRS技术的逐渐完善，使得有日益取代GSM网的趋势，但在国内GSM网络几乎覆盖了全国乡镇一级的程度。
而GPRS技术虽然更为先进，对用户来说使用成本也更是低的多，但是目前GPRS网络覆盖面不像GSM网络一样的广，因此在网络平台设计时，该系统充分考虑到两者的互补性，使两个网络在不同的环境中能够自行选择通信的方式。
系统架构的具体阐述：
设计的系统采用四级体系结构，系统总体结构如图3.1所示。
即：
地、县级总控中心、各车队分控中心及专控中心（110报警服务中心）、用户终端工作站、以及各车载终端。
其中总控中心是整个系统的总控制中心；各车队分控中心是根据系统要求建设的各车队控制中心，可管理自己分控入网的车辆；各用户终端工作站是针对车辆数目较少，不必建设分控中心的单位可以通过建设终端操作平台，直接接入总控中心或分控中心；车辆是安装车载设备的移动台，与中心系统通讯完成系统功能。
所有的移动台都是通过GSM网络与总控中心通信，通信方式根据不同的车辆类型，可以部分采用GPRS数据通信，为提高系统可靠性利用短消息作为数据通到备份；部分采用SMS作为数据通信。
通讯系统采用省移动GSM网络。
系统的所有数据都是通过总控中心接收、处理和分发，系统与移动网络的唯一接口位于总控制中心，这样可以节约系统建设成本，有利于系统统一管理。
建设方可以统一与当地移动部门沟通，并且整个系统与移动的接口只有一个，也就是说只有一条专线用来做系统发收，相对于各分中心分别接入当地网络的数据处理方式大大节约系统成本。
总控制中心与当地移动公司短信网关和GPRS网关间通过专线接入。
110报警服务中心，接入时可通过互联网接入系统总控中心。
各车队分控中心可根据需要选择通过互联网方式接入。
这样可以降低费用。
单位可选择安装监控调度终端软件通过互联网接入总控中心管理单位车辆。
这样只需要一台PC机，降低系统建设成本。
图3.1系统总体结构图
3.3.2系统管理结构
该系统采用四层网络结构。
包括总控中心、分控（专控）中心、一级用户中心、二级用户中心。
上级中心有控制自己对应的下级中心的车辆的权限。
其网络结构如下图：
图3.2系统总体结构图
总控中心是整个系统的控制中心，总控中心可以控制本系统中任何中心注册的车辆，可以控制各分控中心的权限等。
总控中心提供整个系统唯一对外的通信接口（通信网关），连接短消息服务中心，GPRS接入网关等。
总控中心拥有整个系统唯一的数据中心，统一管理整个系统的注册车辆，管理系统之间的漫游车辆。
分控中心由网管服务器、分控交换机、网管终端、监控终端组成。
这种分控中心主要针对大型车队设计的。
其中网管服务器是分控系统数据保存和管理的平台，分控中心交换机是分控和总控中心之间业务数据交换的软件。
网管终端是分控中心车辆注册和管理的平台。
监控终端是分控中心监控、控制车辆的GIS操作界面。
分控中心可根据需要接入用户中心，用户分中心可以控制所属用户分组的车辆，对其进行监控、调度、发布信息等控制。
分控中心的权限控制在总控中心，总控中心可以控制其可监控的车辆数目、车牌号和连接权限。
接入分控中心的监控终端的权限由分控中心控制。
分控中心在权限上略低于总控中心，总控中心可以控制入网的所有车辆，分控中心只能控制所属分控中心的车辆。
在系统管理方面分控中心是对其分控设备和权限进行管理。
用户中心适用于单位用户，可以组建成自己集团内部的虚拟网络，该中心主要设备是监控终端。
用户中心可以分为两级建设，一级用户中心可以管辖256个二级用户中心。
一级用户中心和二级用户中心物理结构可以上一样的，但是一级用户中心的权限比二级用户中心大。
一级用户中心可以操作二级用户中心的注册车辆。
如对于一个单位车辆，共计500辆，可在总公司建设一个一级用户中心，而总公司下面有一些分公司，各分公司可以监控其中的部分车辆，这样以及用户中心可根据下面分公司的实际情况再划分二级用户中心，二级用户中心的权限由一级中心控制。
3.4核心基础软件的选择
3.4.1操作系统选择
数据库服务器和各种处理服务器选择Windows2000server操作系统，监控调度终端、网管终端等操作终端选用的是形象直观、操作方便、广为流行的Windows2000professional操作系统。
3.4.2数据库选择
数据处理与网管服务器等选用MicrosoftSQLServer2000作为主数据库。
该数据库支持分布式管理、数据同步、数据仓库等技术，能够多线程同步存取记录，业界得到广泛应用。
数据处理较少的设备如各种类型终端日志等采用MicrosoftAccess97作为本地数据库。
该数据库是基于单机处理的小型数据库，数据处理能力不是很强，但小巧、灵活，适合于数据量较少的场合。
3.4.3GIS软件选择
实现具有GPS定位功能的监控终端必须采用桌面地图化软件,这点无需论述。
在桌面地图化领域，国内外都有不少产品，但MapInfo公司产品独占鳌头，其在世界范围市场占有率达到50%左右。
选用MapInfo公司的领衔产品MapInfoMapX4.5作为地图开发构件，该软件是通用ActiveX控件，支持各种开发语言，功能强大。
选用MapInfo公司的最新产品MapXtremeServer2.5作为WEB服务器的GIS开发软件。
该软件是基于Internet/Intranet的地图服务器开发软件，应用该软件可以使用户安坐家中就可以通过普通浏览器查看车辆。
第四章系统功能
4.1地理信息功能
4.1.1地图基本操作
地图的基本操作包括：
地图放大、地图缩小、地图选中、地图移动、测距等。
4.1.2地理信息查询
地理信息查询：
点选择、圈选择、矩形选择、精确查询地物、模糊查询地物等。
4.2管理功能
管理功能指使用本系统进行运营时需要具有的整个网络的管理功能。
4.2.1权限管理
权限管理分级别进行管理，主要体现在操作员级别上。
操作员对应于一个总控中心和分控中心，只有总控和分控中心可以增加、删除操作员，配置操作员的权限。
操作员按分组进行管理，各中心设一个总控组，该组的操作员可以操作该中心的所有操作（系统管理员可以控制）。
4.2.2网络管理
中心系统可以显示本中心的网络拓扑图。
在网络拓扑图上可以查看网络设备工作情况。
如果网络关键设备故障，终端设备将声光报警，提醒操作员前往处理。
关键设备采用看门狗技术，当自身检测到异常时，可以自动恢复。
4.2.3安全管理
系统安全性：
各设备使用前必须在网管服务器添加设备，使用时向上层设备登陆，而各设备登陆请求由网管服务器统一处理，这样可以阻止非法设备进入系统。
中心终端设备使用时，必须使用序列号，序列号由总控中心统一分配。
序列号采用先进的加密算法得出，可以标示该序列号允许使用的中心、设备类型等。
车辆密码，当操作员要操作车辆时，需要输入车辆密码。
私家车可以通过改变车辆密码，达到行踪保密的目的。
当车辆报警时，无需密码。
4.3业务功能
业务功能指本系统支持的各项业务内容。
4.3.1车辆地理位置信息查询
车载设备通过GPS模块接收卫星信息，可以提供实时的车辆位置信息。
该信息通过无线通信（GSM/GPRS）手段传回控制中心后在电子地图上显示出来，可以确定车辆的地理位置。
基于车载设备提供的信息整个系统可以提供如下功能：
4.3.2车辆监控
控制中心可以通过监控终端选择监控单车或按特定条件组合的多车，命令发送到车载设备后，车载设备发送自身的位置信息回控制中心。
控制中心监控车辆时可以选择指定车载设备按一定时间间隔或按一定位置间隔发送位置信息回中心。
控制中心在电子地图上显示车辆位置，并可显示车辆行使的轨迹路线。
多个中心可以同时监控一辆车。
中心主动监控车辆，可以根据需要选择：
监控时间、车辆回传数据时间间隔、距离间隔、压缩数据回传。
4.3.3车辆位置查询
控制中心可以选择查看车辆当前的位置信息，此时车载设备发送一条位置信息回控制中心，并显示在电子地图上。
4.3.4实时定位
控制中心可以选择配置车载设备，使其满足特定条件时车载终端主动上报位置数据。
可设定的条件包括：
指定时间、指定时间间隔、指定位置（可选择进入该位置或离开该位置上报数据）、指定距离间隔等发送位置信息到控制中心。
对于指定时间回报数据是保存在网管数据库，监控终端可以查询。
对于指定位置回报数据是直接送到监控终端。
4.3.5车载设备主动上报数据（GPRS在线）
车载设备根据初始参数配置，自动向中心发送GPRS数据。
初始参数设置包括移动台在线方式，包括永远在线，用户激活；移动台上线通知，指移动台连接中心后，是否给中心发送通知消息；上报数据参数，包括上报数据的周期，时间，并可以按照不同状态（开车/停车状态）设置数据参数。
4.3.6车辆报警、求助
车辆报警：
防劫报警、防盗报警、开车门报警、主电源断电报警、超速报警、越界报警、进入\离开区域报警，电瓶电压过低报警等。
车辆求助：
医疗求助、道路指引、故障求助、纠纷求助。
手柄上设置求助菜单，在调度屏上设置求助按钮。
必要时，车主可以选择向中心求助。
在监控终端上显示求助信息内容及车辆的位置及车辆资料信息。
中心可以根据需要做相应处理（如监控，监听等）。
防劫报警——紧急情况时，驾驶员启动紧急报警开关，车载设备发送报警信息到总控中心或到车辆注册的分中心，中心收到信息后，立即将该车辆处于重点监控状态，获取最新的车辆信息，经过实时监控和监听等措施进行验警，确定报警后可以在各个控制中心之间进行转警。
线路报警——在路线设计时，一定要设计好，尽量避免车辆的行驶路线经过繁华的商业闹市区、居民区和娱乐场所等人员密集的地方以及经常发生堵车或发生交通事故较为频繁的路段。
因此，中心在线路报警的设置中要充分考虑线路的安全性。
超速报警——在车辆行驶的速度对于一般的车辆都很重要，而危险品车辆的行驶速度就尤为突出，有些高危险品的装载运输在高速行驶下产生的摩擦，从而产生温度积累产生高温危险；再说车辆装载物的危险性，对行驶速度也有很大的限制。
因此在中心有必要对设备进行超速报警设置，从而对车辆的行驶速度进行监控管理。
延时报警——危险品车辆的到达实时性要求一般是较高的，因此充分考虑车辆在完成运输任务的时间合理要求，在中心对设备设置好相应的参数，一旦车辆的行驶时间超过预期设定的时间，移动终端实施延时报警，中心得以重点监控。
4.3.7报警监听
公安局报警服务中心在收到报警或求助信息后可以选择监听该车辆。
监听可通过语音网关与车载设备的手机电话通话来实现，具体的实现方式有两种。
一是中心发起的监听操作：
当车辆处于报警状态时，中心可以发起监听操作，中心的语音网关拨打车载设备的手机，车载电话将自动接听，处于监听状态。
二是车载电话主动发起的监听：
当车辆处于报警状态，而且预先设置成需要车载电话主动发起监听的话，车载设备将主动拨打中心的电话，中心操作人员看到报警信息的同时，摘机就可以进行监听。
监听语音文件保存在语音网关，中心可以在事后查询和回放。
4.3.8远程控制（可选）
总控中心和相应的分控中心（注册地分控中心或漫游地分控中心）在收到报警信息，经过特权用户认证后，可以选择对车辆进行远程控制，包括控制：
（1）油路关闭/开启控制；
（2）点火电源关闭/开启控制。
（3）打开车门/关闭车门
4.3.9车辆调度
车辆调度包括车辆指示、信息发布、信息下载、修改标题、发起竞猜等。
车辆指示指需要移动台应答的调度信息，可以设置成移动台自动应答或司乘人员按键应答，也可以设置是否需要司乘人员输入简单的回应信息。
信息发布指中心可以发布一些广告、气象等信息。
信息下载指下发到移动台后，司乘人员可以用来上发的信息，用于司乘人员主动与中心联系时使用的。
修改标题指修改调度终端显示出来的标题。
总控中心和各分控中心都具有车辆调度的功能。
各控制中心可以采用单车调度、分组调度、分控调度的形式下发调度信息。
各中心还具有区域调度的功能。
当只需要对一定范围内的车辆进行调度的时候，可以先在地图上设定好需要调度的范围，然后再发送调度信息，那么只有这个范围内的车辆可以收到调度信息。
4.3.10车辆导航
在车载电话上有车辆导航的菜单，司机只要按一下该菜单，就能把当前位置点发到中心，并能自动接通中心的电话，司机告诉中心的值班人员要到达的目的地后，中心就可以根据当前点及目的地利用最短路径算法选择一条比较短的路径，并把路径信息发送车载设备的LCD上，司机在驾驶的时候就可以参看该方案。
4.3.11车辆轨迹数据保存、回放
控制中心保存车辆的所有监控和报警数据，可以选择在任意时间查询任意车辆的轨迹回放数据。
轨迹回放时可以选择回放速度，回放时间，是否显示轨迹等。
车载设备保存一定时间的黑匣子数据，中心可以选择查询保存在车载设备的数据。
第五章系统总控中心
5.1总控中心网络结构
总控中心是整个系统的控制中心，总控中心可以控制本系统中任何中心注册的车辆，可以控制各分控中心的权限等。
总控中心提供整个系统唯一对外的通信接口（通信网关），连接短消息服务中心，GPRS接入网关等。
总控中心拥有整个系统唯一的数据中心，统一管理整个系统的注册车辆。
总控中心结构图如下：
图5.1总控中心系统结构图
总控中心从功能上划分，可以划分为4个主要组成部分：
通信子系统、数据库管理子系统、终端操作平台、分控和WEB接入系统。
通信子系统的主要设备包括中心交换机、通信网关、短信前置机和GPRS前置机。
通信子系统负责整个系统与车载设备的通信，其中GPRS前置机通过GPRS网络直接与车载终端通过TCP/IP进行通信。
短信前置机是在车载设备GPRS不在线的情况下，系统下行数据的备份数据通道。
系统短信接入采用比较成熟的技术，即通过专线直接接入短信中心，控制中心的短信前置机与短信中心的短信网关进行通信，进行数据收发。
GPRS接入目前各地网络建设情况不同，一般情况下，移动公司的GPRS网络支持以下两种接入方式：
GPRS内网IP地址
DDN
方案一直连GPRS网关
公网IP地址
DDN
方案二通过INTERNET接入GPRS网络
其中接入方式一数据直接从GPRS网络内部走，不通过其他网络，受干扰和影响较小，数据传输可靠性高，一般情况下建议采用方案一。
如果当地的情况无法实现直接接入，也可采用方案二，采用方案二，在系统建设时不用于当地的移动公司协商，只要系统具备一个互联网IP地址即可，目前整个GPRS网络支持从移动GPRS终端与互联网的通信，此种方式接入比较简单，但是因为移动公司与互联网网络运营上不是统一网络，个别情况下会出现不明原因的无法互连互通。
数据库管理部分是系统数据库的核心管理部分，并负责总控制中心整个系统的接入和维护。
分控和互联网接入部分是总控制中心对子级控制中心的唯一接口，分控中心通过互联网网关转发到总控制中心的数据，这样把总控制中心内网的设备与分控等其它系统设备有效的隔离，保证了总控制中心运行的稳定性。
总控中心中通信子系统、数据库管理子系统与分控／互联网接入部分的设备建议设在专用机房内，与操作平台分开，设专人管理。
终端平台可设在监控大厅内，可完成系统日常的一般车载设备管理和监控控制操作。
5.2总控中心设备功能
5.2.1网管服务器
（1）设备管理
网管服务器对系统中所有设备进行登录验证，这些设备包括监控终端、调度终端、网管终端、语音网关、交换机、业务服务器和信息服务器等。
设备登录时，需要验证设备ID和系统口令，系统禁止同一设备重复登录。
（2）操作员管理
监控终端、调度终端和网管终端在设备登录成功后，还需进行操作员登录才能对系统进行操作。
操作员登录时，需要验证操作员ID和口令，系统不允许一个终端设备有多个操作员同时登录，也不允许一个操作员登录多个设备。
（3）配置管理
系统配置主要是对移动台的参数配置，这些操作都在网管终端上进行。
网管服务器收集所有网管终端的操作，进行协调，然后统一下发给移动台。
（4）计费管理
系统以月为单位对每个移动台进行计费，从各移动台余额中扣除。
用户应提前缴纳一定的费用，一旦移动台欠费，该移动台除了报警以外的各种业务功能将被关闭。
网管服务
升级会员 