土石方运输监控系统.docx
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土石方运输监控系统
曹妃甸土石方运输车辆
GPS定位与视频监控
及智能称重计量系统方案
上海禹勋测控科技有限公司
2011-9-12
第一章土石方运输监控系统概述
对于大型土石方工程项目，实时视频监控系统和自动称重计量系统是保证工程顺利进行的必要系统。
1.1实时车辆GPS定位及视频监控系统
大型土石方运输车队是一个车辆多、人员素质相对不高，而且出身背景复杂的一群特殊人群，同时运输队伍组织相对松散，很多都是有个体运输车辆临时组织起来的一支特殊工程退伍，相对于其他行业缺失必要的培训和专业教育，所以如何有效的管理和服务好这样一个特殊的队伍，是一个看起来简单，但是本质上缺失复杂、困难的一项管理工作。
并且运输地点分散，作业距离长，工作面大，这就为有效的管理带来很多困难，因为利用先进技术手段进行辅助管理，减少人为失误和监管不到为以及利用现代技术高效、准确、及时的特点，可以有效的管理和控制突发事件，即使发生事故等其它事情，也能有效的进行分析，保存证据，分析问题起源，对于正确合理的解决问题，改善日常管理提供必要的技术服务。
随着现代无线通讯技术、检测控制技术、数据处理技术以及综合计算机技术的发展，为各个行业的现代化奠定了坚实的基础。
对于土石方运输系统而言，利用先进的无线卫星定位（GPS）技术来有效的管理车辆，实时对车辆的行程、速度、时间等进行监控，可以有效的调度车辆的分布，处理突发时间具有重要意义，同时无线实时视频技术可以让中央监控中心时间的获取路况信息以及车辆内部的信息，对于发生突发事件的证据保存以及驾驶工作人员的日常行为规范和监管具有实时、准确的作用。
同时对于货运车辆太多，管理混乱，司机违规驾驶车辆；盗窃车辆备件以及柴油等行为也有很好的监控作用。
我们的土石方工程项目不但包括运输车辆，还包括开采、装车、运输、计量称重、卸货、摊平等工作现场，也包括车辆维修、停靠，工作人员就餐、休息等活动场所，所以实时的监控这些活动场所同样是非常必要的。
鉴于以上所述，我们有必要在运输车辆安装GPS定位系统以及视频监控系统，位于运输管理中心的中央监控室可以实时监控车辆的运行状态。
同时也需要把开采、爆破、装车工作场地，计量称重、卸货、摊平等工作场地以及工作人员就餐、休息、车辆维修、加油等场所也监控起来，这样可以有效防止各类事故的发生和保存证据，可以有效的及时的管理这些现场，及时发生一些事情，也便于追溯解决。
1.2车辆自动识别计量称重系统
整个土石方项目中由于运输车辆很多，所以工作量的统计就是一个复杂的系统，如果采取人工统计、发单等原始的方式来管理，必然会存在如下一些问题：
1、效率低下，需要大量的现场工作人员，车辆等待时间长
2、准确性差，容易产生出错，也会增加不必要的纠纷
3、后期数据录入慢，由于每天车次多，也会出现录入错误
4、不能实时掌握工程进度以及不能及时协调增减车辆等
5、财务工作量大，不能实时的统计各种数据，不能及时完成运营分析
鉴于以上问题，建立车辆自动称重统计系统时非常必要。
目前随着新的工业控制技术和通讯技术的发展，保证车辆不停车或者在低速行驶中进行车辆自动识别、自动称重以及自动处理后续数据。
通过自动识别车辆称重系统进行处理后，可以有如下的好处：
1、极大的提高效率，降低现场工作人员
2、准确性高、速度快，减少录入误差和各种纠纷
3、数据可以及时传输到财务部分，进行财务核算
4、指挥中心实时了解工程进度，分析各个阶段的问题，及时调整方案，保证工程的进度
5、车辆运输人员以及各个工程队、项目队可以在现场、休息场所以及其它地方实时查询自己的工作量，保证结算的公开公正
第二章实时车载GPS及视频监控系统
2.1系统设计
实时运输车载监控系统是利用现代先进的通讯技术、视频技术以及无线传输技术实现的实时监控定位系统。
该系统主要包括车载监控录像系统、数据传输通讯系统（CDMA/GPRS/GPS）、中心控制管理系统三大部分。
货运物流车载3G视频监控系统，主要由4大部分组成，包括智能GPS卫星定位系统、3G无线视频监控系统、监控系统平台和车载硬件设备。
◆智能GPS卫星定位系统——车载设备通过GPS模块，获取车辆当前的位置信息，包括当前经纬度、当前速度、当前工作速度矢量方位角、当前时间等，
通过配套的监控系统平台，结合GIS电子地图，对车辆进行准确的定位，并对车辆进行一系列的GPS车辆管理和安全监控功能。
这里使用现有的GPS全球定位系统。
◆3G无线视频监控系统——车载设备内置3G模块（WCDMA/EVDO/TD-SCDMA），通过网络实时把车辆状态、视频、声音等信息传至监控中心；同时可获得监控中心的各种命令。
通过3G无线网络将车辆内、外的实时视频、其它信息传输到监控中心，让监控中心能实时了解到车辆内外的现场视频状况，并可对视频进行录像等各种管理。
◆监控系统平台——监控系统平台为整个监控系统的核心。
管理调度：
所有车辆的视频、GPS信息、报警信息、录像管理、用户权限管理等，全部由系统平台来完成操作和管理。
中央监控管理系统主要包括车辆监控管理服务器及相应的监控软件，其主要功能有：
∙接收存储：
服务器接收并存储危险品运输车上无线数字传送器上传的音视频图像和车辆行驶记录仪上相关信息。
∙司机和车辆管理：
服务器通过下载录像机上的资料可以存储和管理危险品运输车辆和驾驶员的信息资料，包括司机、姓名、年龄、驾驶记录、车牌、车型、所属单位等各种相关信息。
这样在对运输车辆进行实时监控时，可以随时调阅驾驶员及车辆的相关信息。
管理人员可以很方便地添加、修改、删除、查询这些资料。
另外管理人员可以通过多种途径，比如通过无线网桥、普通网络等将车载嵌入式主机上录制的音视频数据备份计算机上。
本解决方案中的中心服务器具有联网功能，可以对分布在各地的服务器进行集中管理。
对于备份在服务器上录像资料，可以通过指定时间、车牌号码等条件进行查询。
系统还能通过使用GIS/GPS模块来实现电子地图的精确定位，并能实现全国电子地图的无缝覆盖，提供跨省运输的实时监控。
中心控制室在显示运输车辆视频图像的同时，还能将车辆所在位置GPS定位信息在电子地图上显示出来，当车辆发上紧急事件时，便于相关部门迅速赶赴现场处理
◆前端车载设备——前端车载设备是安装在货车上，设备包含音视频采集模块、音视频编解码模块、GPS数据采集模块和3G传输模块等。
2.2系统构成
前端车载监控系统包括车载主机、监控摄像机、监听头、报警按钮、报警闪灯、车载显示器、GPS、无线路由器等。
1）前视全景摄像机，可安装于车厢内头部前上方位置，对准车前，监看前方路况。
2）前车厢全景摄像机，可安装于驾驶室内前方位置，对着车厢向，监看整个驾驶室内部情况。
3）车厢门摄像机，安装在车厢尾部外，用于监看货厢开关门情况，也可作为倒车后视用。
4）驾驶室安装一个报警开关，方便遇到紧急情况时向监控中心报警、求助。
同时安装一个拾音器监听。
5）车载DVR安装在驾驶室，通过ACC延时控制开关机。
6）车载DVR采用WIFI网络和3G无线网络（3G网络由客户选择网络商）。
7）所有连接头可选用航空接头，摄影机采用全密封防爆摄影机。
。
2.3系统特性
平台传输方式与特性
3G传输网络，支持中国电信（EVDO），中国联通（WCDMA），中国移动（TD-SCDMA）。
WCDMA:
由标准化组织3GPP所制定。
CDMA2000（EV-DO）:
体制是基于IS-95的标准基础上提出的3G标准。
TD-SCDMA:
标准由中国无线通信标准组织CWTS提出。
网络传输特性：
1）、支持双码流（独立的录像码流和网传码流）
2）、适合窄带传输和无线传输，3G和2G网络自适应
3）、支持无线网络环境下传输CIF格式的视频流
4）、支持远程网络实时监视及实时录像
5）、支持双向音频传输，可通过网络进行双向语音对讲或语言广播
6）、支持无线视频传输码流自动调整，达到最佳传输效果
7）、可支持WIFI无线传输、无线浏览视频或视频下载等
注：
实际3G传输效果和当地3G网络环境及运营商的建设程度相关
2.4系统整体平台构成
安维无线3G视频管理平台是对所有车载设备和使用用户进行实时监控、远程操作的综合管理平台。
管理平台是整个立体化、智能化视频监控和GPS位置监控管理系统的核心，系统采用C/S架构（服务器/客户端），稳定可靠。
GPS管理功能包括车辆实时跟踪、报警中心、地理信息管理、历史行程跟踪、车管中心等。
视频监控功能包括视频实时浏览监控和报警视频提示、录像存储下载和回放分析、用户设置和管理、设备管理、系统管理、报警接入等。
平台架构
✧平台采用C/S方式架构，使用主流数据库，平台依托组件实现视频监控和录像回放。
平台软件的设计具有实用性、兼容性、扩容性、可靠性等基本的网络管理要求。
✧平台具有报警自动连接功能，无线网络中断后再复通功能，接入平台下的所有设备能够自动连接到监控系统并正常工作。
✧客户端软件具有良好的操作界面，并具有视频窗口、GIS地图窗口、设备列表分组、云台控制窗口、录像回放窗口、设备管理窗口等辅助界面。
✧客户端软件支持语音对讲、多车广播功能。
日志查询、报表支持等。
✧通过平台完成设备、用户注册管理；报警信息、控制信令转发；设备、用户配置管理等。
✧远程实时监控，电子地图实时跟踪并监控，录像回放、远程录像下载、车辆历史数据回放。
2）、ANV无线3G监控管理平台（MVS）
✧实时视频：
即时的视频浏览，支持多画面同时浏览，车辆位置信息、设备状态、GPS地图展现等
✧GIS电子地图：
支持Google、MapInfo等主流地图显示，任选多车显示，辅以4画面小窗口监控视频，关注车辆位置信息的同时，还可对重点的车辆的视频进行实时监控。
✧录像回放：
包括GPS历史轨迹下载回放、设备录像下载回放等
✧日志管理：
设置上下线、视频丢失、GPS异常等各种车辆报警的日志查询；车辆详细信息查询等；
实时运输车载监控系统跟目前应用较广泛的GPS系统相比，车载监控系统不仅能跟踪记录车辆的地理位置，还能对货运车辆的运行状况和工作人员的工作进行全过程监控和录像，防止司机违规操作；还可以在运输过程中，因为一些原因产生纠纷索赔时能出示有效的证据；监督司机和工作人员在树立公司良好形象等维护公司和客户的利益。
借助3G无线监控系统，管理人员和司机能够通过网络实时了解货运车辆运行的地理位置、运行状态，给客户提供更优质更便捷的服务，提升运输企业的竞争力。
货运行业管理的目标：
1）降低成本、提高服务水平；
2）能够及时、准确、全面的掌握运输车辆的信息；
3）对运输车辆实现实时监控调度；
4）将货运企业优化资源配置、提高市场竞争力，有着积极的促进作用。
2.5系统架构图
实时车辆GPS车载监控系统及视频监控系统结构
系统结构如图
2.6整个系统的主要设备及组成
运输车辆端
安装GPS定位组件，红外线摄像机，图像监控无线数据采集组件。
中间通讯协议采用3G公网完成。
红外线摄像头
GPS定位及无线视频通讯组件
中央监控室
视频服务器及GPS定位服务器，实现视频的监视、GPS定位以及各种信息的处理。
集中显示信息的大型显示屏。
中央控制室监视车辆GPS信息和视频信息
大型视频监视器
远程监视
个人计算机和互联网服务器。
通过互联网络，各个终端都可以根据授权权限通过互联网络浏览视频及车辆信息。
远端计算机浏览GPS车辆信息和视频资料
第三章智能无线射频车辆自动识别称重系统
3.1智能识别称重系统综述
一直以来，电子衡器称重管理都是煤炭、水泥、冶金、化工以及所有需要电子磅计量行业中的难题。
磅房常常远离管理部门，司磅人员的工作得不到有效监控，而且每天大量的手工填单和计算工作极易发生错误和人为舞弊现象。
这些问题的存在，久而久之，日积月累下来都将给企业带来巨大的经济损失。
因此对于按照重量计费的大型土石方运输工程而言，如何有效、快速地进行称重，并且智能的管理称重数据，提高工作效率，提高企业信息化管理水平，是必不可少的智能设备之一。
汽车衡全自动智能称重系统是集远距离RFID技术、车号自动识别系统、自动语音指挥系统、称重图像即时抓拍系统、红绿灯控制系统、红外防作弊系统、道闸控制系统、远程监管系统、与第三方应用软件接口的中间件于一身的无人值守式的称重系统。
在称重的整个过程里做到计量数据自动可靠采集、自动判别、自动指挥、自动处理、自动控制，最大限度的降低人工操作所带来的弊端和工作强度，提高了系统的一体化、信息化、自动化程度。
对于管理部门，可以通过系统中的汇总报表了解当前的生产及物流状况；对于财务结算部门，则可以拿到清晰又准确的结算报表；对于运输车辆可以实时的查询运输记录。
这些报表数据是随时可以查阅的，因此它也加强了管理上的一致性，缩短了决策者对生产的响应时间，提高了管理效率，降低了运行成本，促进了企业信息化管理。
3.2系统设计原则
3.2.1系统的可靠性
本系统是一套7*24小时不间断运行的系统，且工作环境常常极端恶劣，保证系统稳定可靠的运行是首先要考虑的。
本系统设计遵循24小时不间断运行原则；进行周到的电磁干扰防护与静电防护；采用模块化设计，且各个模块之间的连接简单、一致；数据通讯采用国际标准，差错控制严谨；控制机的内部电源进行DC/DC隔离，提高产品的抗干扰能力和系统的稳定性；并且能够很快的排除故障恢复正常运行。
3.2.2系统的安全性
系统要采用严格的分级管理技术，操作口令和智能卡验证网络权限设计，双重认证，有效地避免非法越级操作，各级的管理通过客户的要求来定义；
对于所有的数据文件都有保护措施，对于数据的建立、修改、删除以及查询都应有授权，以防止对数据的非法操作；对于原始数据的修改及删除均有日志文件进行记录以便日后核查。
3.2.3硬件设备要求
高可靠性设计：
产品设计要遵循24小时不间断运行原则；进行周到的电磁干扰防护与静电防护；采用模块化设计，且各个模块之间的连接简单、一致；数据通讯采用国际标准，差错控制严谨；控制机的内部电源进行DC/DC隔离，提高产品的抗干扰能力和系统的稳定性；
∙环境适应性强：
产品要选用工业级器件，适应恶劣、复杂的工作环境；结构件结实牢固；使用寿命不低于五年，防锈、防爆处理完善；通风、散热、抗震、防潮措施严密有效，系统能支持三级防雷功能，能对感应雷也很好的防御能力；
∙设备质量可靠：
设备采购、制造、检测、安装调试都遵循严格的质量管理与控制要求；
系统硬件设备模块化设计采用分布系统，便于以后子系统增加和功能的增加，计算机设备的各种资源保留充分的余量；软件的设计采用子系统和功能的模块化，子系统和功能的增加只是模块的增加；系统的设计保证以后因技术调整和通道口的增加而不进行大规模的调整。
硬件设备模块化设计，降低维护成本并保障维护的及时可靠；软件的设计采用功能模块化设计，便于各个子系统和子功能的维护，程序结构清晰明了。
3.3系统架构图
智能无线射频车辆自动识别称重系统主要包括如下几个部分：
◆无线射频车辆自动识别子系统，完成后车辆的自动识别
◆红外检测系统，确认车辆准确进入称重地秤上，保证称重的准确
◆视频牌照系统，记录车辆称重过程，保证准确计量和预防作弊
◆自动道闸开放系统，保证车辆有序通行
◆大型LED显示屏和语音播报系统，及时显示车辆信息和称重结果
◆载重结算票据打印系统，运输人员利用IC卡自行打印结算票据
◆管理中心实时查看称重数据和现场视频
◆财务部门无缝实时获取称重数据，用于财务结算
◆每个有授权的人员通过互联网实时查询运输情况，不同的授权查询范围不同
本称重系统按照三个称重系统，一个备用系统来配置
三个正常使用
备用称重
称重系统整体架构图
视频抓拍
红外对射检测
LED显示
地感
语音播报
无线射频天线
◆
◆
◆
◆
◆
◆功能作用说明:
3.4、系统设计简介
本系统功能要满足企业对计量车辆运输情况进行严格控制，有效记录人员、车辆通行信息，拍照和视频监控等功能。
做到计量系统的真正无人值守。
本系统采用先进的无线射频识别技术和先进的西门子PLC控制系统，对整个称重进行自动控制和后续数据处理。
设置一个计量运输车辆调度中心。
该中心可设置在办公室，需要连接到厂区网络。
该中心配备一套发卡系统，计量运输车辆司机必须领到由计量运输车辆调度中心的发卡系统写入特定的信息的RFID卡，才可以开始计量运输工作。
计量运输程序如下：
1.运输车辆车进卸货区
2.运输货车进入称重区。
地磅入口设置一个道闸，其作用是当地磅上无车，满载货车进入地磅称重计量等待区满足开启条件时，开闸；
3.在地磅出口设置1个RFID天线、1个道闸、1套车牌识别系统，其作用是当地磅完成称重程序后，车牌识别系统对比车辆车牌与RFID卡记录车牌是否正确，正确则调出车辆空车重量计算本次车辆实际装载重量、RFID天线写入车辆称重信息、称重时间、同时把车辆称重信息回传至中央服务器，进行后续数据处理（如ERP、自动计量打印系统等）并写入标识位，再开闸放行。
4、运输车辆卸货后可以到联网地点打印运载土石方重量票据，也可以每天集中打印。
5、如果称重失败，那么行驶到备用区重新称重计量。
视频监控系统可以观察运输车辆整个厂区的运输情况，方便监控，车辆进出通道时全部进行拍照和录像监控，保证夜间拍照效果。
整体系统示意图
称重系统示意图
3.5系统软件的主要功能
∙适用于中文Win2000/2003/XP等操作平台；
∙功能菜单全中文显示。
安装及操作简便，易于使用；
∙提供多种称重方式（分为手动方式[标准称重、简单称重、直接称重]、自动方式）；
∙数据库强大，数据库选用SQL-Server支持大量存储及查询；
∙能通过串口同步显示秤台重量；
∙系统可以通过射频标签卡为载体，预置车辆的相关信息，包括车号、皮重、所属单位、司机、联系方法等，通过远距离阅读器自动感应标签卡中信息，自动调用车辆信息，安全可靠；
∙系统通过红外光幕在称重时自动检测秤台两端是否完全上秤，杜绝了称重司机想通过压边作弊；
∙系统通过流程全程管理，可杜绝称重司机称重后返回加装舞弊现象；
∙可实现称重数据和瞬间抓拍图象同步保存（也可以全天候录像，但对称重电脑要求比较高），方便企事业领导任何时候调用查询，杜绝磅房操作人员与称重司机串通，大车过毛，小车回皮；
∙智能语音提示，车辆在压边挡着红外或称重时，不同情况语音做不同的提示。
称重完成后会自动播报车牌号码以及重量；
∙PLC控制整个系统，安全稳定，故障率低
∙灵活的码单及报表
∙软件可以由用户自已制作码单及报表格式，也可以导出到EXCEL格式、文本格式、XML格式中由客户自由编辑
∙强大的查询功能
①按时间查询
系统可以按年、月、日或不同的时间段来查询所有的称重数据
②按车号、货物名称等查询称重数据
系统支持对各司磅点工作情况的查询。
系统可以按不同车号、货物名称等来查询所有的称重数据，并生成各种报表
∙数据安全，管理严密
系统分三级操作权限，系统管理员、管理员及操作员。
每个功能的权限灵活分配，可由系统管理员自行分配管理员及操作员的使用权限
∙数据远程传输
数据可通过局域网或广域网进行数据传输，方便企业管理人员查询、汇总
3.6硬件参数概述以及在系统中的应用
3.6.1远距离自动识别系统
1、产品概述
远距离RFID射频识别系统是一种集计算机技术、信息采集处理技术、无线数据传输技术、网络数据通讯技术、机械电子自动控制技术等多学科综合应用为一体的自动化控制产品。
该系统产品是通过对远距离移动、静止目标进行非接触式信息采集处理，实现对各类物体、设备、车辆和人员在不同状态（移动、静止）下的自动识别，从而实现目标的自动化管理。
2、系统组成
系统产品由软件系统和硬件系统组成，其中软件系统包括应用软件和嵌入式软件两部分组成，用于完成信息采集、识别、加工及其传输，由这两部分软件共同支撑着整个系统的运行，并演绎出各种不同的应用系统。
硬件系统由内置发射天线、外置接收天线、阅读器和射频卡组成，用于完成信息采集和识别，从而实现预设的系统功能和信息化管理目标。
3、产品性能
∙识别距离不小于5米，识别距离2～10米可调
∙能可靠识别静态或60Km/h的高速移动目标（包括人、车、物等）
∙可同时识别多张不同号码的射频卡
∙无对人体伤害电磁污染
∙识别区域无方向性、无盲区
∙信号穿透力和绕射力强
∙信息的安全性和保密性能高
∙集成度高、兼容性好、通信简单快捷
∙性价比高，便于安装和维护
4、在系统中的应用
用户需要有统一人员管理识别标签，企业可对经常作过衡的车辆发放固定标签，标签中写入详细的车辆信息（比如车牌号、所属单位、车辆自重等），临时车辆称重前需要凭相关单据申请临时标签（或切回到人工称重方式），持有标签的车辆称重时，在距离接收天线范围内，天线会接收到标签发出的低频信息，系统自动将标签中的内容调出，无须磅房操作人员输入信息，实现了无人职守称重的第一步。
5、射频卡（又称电子标签）
电子标签分为固定式和临时式又防拆标签和卡座标签两种。
长期过往称重的车辆发放固定式电子标签，将标签授权后贴到车的前挡风玻璃上。
固定式电子车牌为防拆标签，是车辆的唯一身份证，揭开则损坏。
这样可有效防止交换车辆信息的作弊模式，如套牌车、张冠李戴（小车过毛大车过皮）等等。
临时式电子车牌为外部临时车辆用的一种辅助识别形式，是具有卡座，可插拔的模式。
因本系统对称得前后都有摄像机抓拍车牌图片，第一次抓拍后识别出车辆车牌将其写入车辆卡上，第二次抓拍则将识别出来的车牌与上一次抓拍识别出来的车牌进行一个比对，这样就可杜约交换卡（小车过毛大车过皮）作弊的可能，增加了系统的防舞弊功能。
3.6.2彩色摄像机
1、产品概述
型号：
SCC-131AP或其他型号
技术指标：
1/3"CCD，数字式480线，0.5Lux，AC24VDC12V数字信号处理，可适应多种光照条件背光补偿，自动追踪白平衡/手动。
2、在系统中的应用
本套系统配备摄像头，分别安装在厂区出入口、装载区出入口、汽车衡两端和中间，摄像头和系统软件同步影象，即在摄像头监控范围内的车辆过衡情况，系统软件可以实时观测到，当车辆上衡稳定后，系统自动称重、瞬间把前车牌、车厢、尾厢的三组图片和称重记录同时保存，日后调用记录查询的同时把当时称重的图片一并调用。
方便管理人员对称重车辆的审核和对称重车辆的监督。
3.6.3红外车辆分离器（又称“光栅”）
1、产品概述
一套完整的红外车辆分离器包括：
发射器和接收器：
发射器内置线性排列的高能量发光元件，接收器内置与发射器数量相同的接收元件，发射器和接受器的对应光电元件依次按顺序同步触发，检测光路是否导通，当汽车通过扫描区域时，部分或全部光束被遮挡，因而被检测出。
控制器：
为发射器和接收器提供电源，读取并处理发射器/接收器的同步扫描信号，同时检测光幕工作状态，提供多种输出信号，如：
继电器输出、串口输出、模拟量输出。
电缆线：
连接发射器/接收器与控制器的接插电缆，一般长度为10-15m
2、在系统中的应用
本系统分别在汽车衡两端安装一套
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