水務(wù)企業(yè)維搶修車輛全球衛(wèi)星定位調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)

　　摘要：本文系統(tǒng)介紹了加強(qiáng)水務(wù)企業(yè)維搶修車輛管理的必要性，GPS在車輛管理的應(yīng)用可行性，運(yùn)用GPS、GPRS技術(shù)，建設(shè)水務(wù)企業(yè)維搶修車輛GPS調(diào)度。本文以廈門水務(wù)集團(tuán)維搶修車輛全球衛(wèi)星定位調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)為例。

　　關(guān)鍵詞：水務(wù)企業(yè)；維搶修車輛管理；GPS、GPRS技術(shù)；

　　1加強(qiáng)水務(wù)企業(yè)維搶修車輛管理的必要性

　　隨著廈門市城市的發(fā)展，廈門水務(wù)承擔(dān)的市區(qū)和農(nóng)村的供水管網(wǎng)的管理和維護(hù)的范圍越來越廣、任務(wù)越來越重，如何加強(qiáng)對(duì)巡視和維搶修車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，全面掌握全市的搶修維修信息，合理運(yùn)用搶修力量，提高搶修的反應(yīng)速度，從而減少水資源損失，提高服務(wù)質(zhì)量，是廈門水務(wù)面臨的一個(gè)難題。

　　2GPS在車輛管理的應(yīng)用可行性

　　全球定位系統(tǒng)GPS是近年來開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，如果我們能把全球定位系統(tǒng)GPS應(yīng)用在維搶修車輛管理方面，應(yīng)該能加強(qiáng)水務(wù)企業(yè)這方面的管理，下面介紹一下全球定位系統(tǒng)GPS及其應(yīng)用情況。

　　2.1全球定位系統(tǒng)GPS簡(jiǎn)介

　　全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS是美軍70年代初在“子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航定位”技術(shù)上發(fā)展而起的具有全球性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全天候性優(yōu)勢(shì)的導(dǎo)航定位、定時(shí)、測(cè)速系統(tǒng)。GPS由三大子系統(tǒng)構(gòu)成：空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶接收系統(tǒng)。

　　2.2空間衛(wèi)星系統(tǒng)

　　空間衛(wèi)星系統(tǒng)由均勻分布在6個(gè)軌道平面上的24顆高軌道工作衛(wèi)星構(gòu)成，每顆衛(wèi)星每12小時(shí)（恒星時(shí)）沿近圓形軌道繞地球一周，由星載高精度原子鐘（基頻F=10.23MHZ）控制無線電發(fā)射機(jī)在“低噪音窗口”（無線電窗口中，2至8區(qū)間的頻區(qū)天線噪聲最低的一段是空間遙測(cè)及射電干涉測(cè)量優(yōu)先選用頻段）附近發(fā)射L1、L2兩種載波，向全球的用戶接收系統(tǒng)連續(xù)地播發(fā)GPS導(dǎo)航信號(hào)。GPS工作衛(wèi)星組網(wǎng)保障全球任一時(shí)刻、任一地點(diǎn)都可對(duì)4顆以上的衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)（最多可達(dá)11顆），實(shí)現(xiàn)連續(xù)、實(shí)時(shí)地導(dǎo)航和定位。目前，全世界的民用客戶均可不受限制地免費(fèi)使用。

　　2.3地面監(jiān)控系統(tǒng)

　　地面監(jiān)控系統(tǒng)由均勻分布在美國本土和三大洋的美軍基地上的5個(gè)監(jiān)測(cè)站、一個(gè)主控站和三個(gè)注入站構(gòu)成。該系統(tǒng)的功能是：對(duì)空間衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制，并向每顆衛(wèi)星注入更新的導(dǎo)航電文。

　　2.4用戶接收系統(tǒng)

　　用戶接收系統(tǒng)主要由以無線電傳感和計(jì)算機(jī)技術(shù)支撐的GPS衛(wèi)星接收機(jī)和GPS數(shù)據(jù)處理軟件構(gòu)成。

　　2.5GPS接收機(jī)

　　GPS衛(wèi)星接收機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是天線單元和接收單元兩部分。天線單元的主要作用是：當(dāng)GPS衛(wèi)星從地平線上升起時(shí)，能捕獲、跟蹤衛(wèi)星，接收放大GPS信號(hào)。接收單元的主要作用是：記錄GPS信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和濾波處理，還原出GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航電文，解求信號(hào)在站星間的傳播時(shí)間和載波相位差，實(shí)時(shí)地獲得導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)或采用測(cè)后處理的方式，獲得定位、測(cè)速、定時(shí)等數(shù)據(jù)。

　　微處理器是GPS接收機(jī)的核心，承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的管理、控制和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理。視屏監(jiān)控器是接收機(jī)與操作者進(jìn)行人機(jī)交流的部件。

　　目前，國際上已推出幾十種測(cè)量用GPS接收機(jī)，各廠商的產(chǎn)品朝著實(shí)用、輕便、易于操作、美觀價(jià)廉的方向發(fā)展。

　　2.6GPS數(shù)據(jù)處理軟件

　　GPS數(shù)據(jù)處理軟件是GPS用戶系統(tǒng)的重要部分，其主要功能是對(duì)GPS接收機(jī)獲取的衛(wèi)星測(cè)量記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行“粗加工”、“預(yù)處理”，并對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行平差計(jì)算、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及分析綜合處理。解得測(cè)站的三維坐標(biāo)，測(cè)體的坐標(biāo)、運(yùn)動(dòng)速度、方向及精確時(shí)刻。

　　2.7GPS定位的基本方法

　　GPS定位采用空間被動(dòng)式測(cè)量原理，即在測(cè)站上安置GPS用戶接收系統(tǒng)，以各種可能的方式接收GPS衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)送的各類信號(hào)，由計(jì)算機(jī)求解站星關(guān)系和測(cè)站的三維坐標(biāo)。

　　由對(duì)GPS信號(hào)觀測(cè)量的不同，GPS定位的基本方法有以下幾種形式：

　　•偽距測(cè)量

　　•載波相位測(cè)量

　　•多普勒測(cè)量

　　•衛(wèi)星射電干涉測(cè)量

　　為了精密定位，一臺(tái)GPS接收機(jī)往往不是單純采用一種測(cè)量方式，而是以某種方式為主，并輔以其他方法。

　　目前，全球定位系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于軍事和民用等眾多領(lǐng)域中。GPS技術(shù)按待定點(diǎn)的狀態(tài)分為靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩大類。靜態(tài)定位是指待定點(diǎn)的位置在觀測(cè)過程中固定不變的，如GPS在大地測(cè)量中的應(yīng)用。動(dòng)態(tài)定位是指待定點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)載體上，在觀測(cè)過程中是變化的，如GPS在車輛、船舶導(dǎo)航中的應(yīng)用。

　　2.8GPS在汽車導(dǎo)航的應(yīng)用

　　三維導(dǎo)航是GPS的首要功能，飛機(jī)、船舶、地面車輛以及步行者都可利用GPS導(dǎo)航接收器進(jìn)行導(dǎo)航。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是在全球定位系統(tǒng)GPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新型技術(shù)。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS導(dǎo)航、自律導(dǎo)航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD—ROM驅(qū)動(dòng)器、LCD顯示器組成。

　　GPS導(dǎo)航是由GPS接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星信號(hào)（三顆以上），求出該點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)、速度、時(shí)間等信息。為提高汽車導(dǎo)航定位精度，通常采用差分GPS技術(shù)。當(dāng)汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而與捕獲不到GPS衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)導(dǎo)入自律導(dǎo)航系統(tǒng)，此時(shí)由車速傳感器檢測(cè)出汽車的行進(jìn)速度，通過微處理單元的數(shù)據(jù)處理，從速度和時(shí)間中直接算出前進(jìn)的距離，陀螺傳感器直接檢測(cè)出前進(jìn)的方向，陀螺儀還能自動(dòng)存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，即使在更換輪胎暫時(shí)停車時(shí)，系統(tǒng)也可以重新設(shè)定。

　　由GPS衛(wèi)星導(dǎo)航和自律導(dǎo)航所測(cè)到的汽車位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)、前進(jìn)的方向都與實(shí)際行駛的路線軌跡存在一定誤差，為修正這兩者的誤差，與地圖上的路線統(tǒng)一，需采用地圖匹配技術(shù)，加一個(gè)地圖匹配電路，對(duì)汽車行駛的路線與電子地圖上道路誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)相關(guān)匹配作自動(dòng)修正，此時(shí)地圖匹配電路是通過微處理單元的整理程序進(jìn)行快速處理，得到汽車在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線。CD-ROM用于存儲(chǔ)道路數(shù)據(jù)等信息，LCD顯示器用于顯示導(dǎo)航的相關(guān)信息。

　　GPS導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無線電通信網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能，這些功能包括：

　　(1)車輛跟蹤

　　利用GPS和電子地圖可以實(shí)時(shí)顯示出車輛的實(shí)際位置，并任意放大、縮小、還原、換圖；可以隨目標(biāo)移動(dòng)，使目標(biāo)始終保持在屏幕上；還可實(shí)現(xiàn)多窗口、多車輛、多屏幕同時(shí)跟蹤。利用該功能可對(duì)車輛進(jìn)行跟蹤。

　　(2)提供出行路線規(guī)劃和導(dǎo)航

　　提供出行路線規(guī)劃是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的一項(xiàng)重要輔助功能，它包括自動(dòng)線路規(guī)劃和人工線路設(shè)計(jì)。自動(dòng)線路規(guī)劃是由駕駛者確定起點(diǎn)和目的地，由計(jì)算機(jī)軟件按要求自動(dòng)設(shè)計(jì)最佳行駛路線，包括最快的路線、最簡(jiǎn)單的路線、通過高速公路路段次數(shù)最少的路線等的計(jì)算。人工線路設(shè)計(jì)是由駕駛者根據(jù)自己的目的地設(shè)計(jì)起點(diǎn)、終點(diǎn)和途經(jīng)點(diǎn)等，自動(dòng)建立線路庫。線路規(guī)劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設(shè)計(jì)線路，并同時(shí)顯示汽車運(yùn)行路徑和運(yùn)行方法。

　　(3)信息查詢

　　為用戶提供主要物標(biāo)，如旅游景點(diǎn)、賓館、醫(yī)院等數(shù)據(jù)庫，用戶能夠在電子地圖上根據(jù)需要進(jìn)行查詢。查詢資料可以文字、語言及圖象的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時(shí)，監(jiān)測(cè)中心可以利用監(jiān)測(cè)控制臺(tái)對(duì)區(qū)域內(nèi)的任意目標(biāo)所在位置進(jìn)行查詢，車輛信息將以數(shù)字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。

　�。�4）話務(wù)指揮

　　指揮中心可以監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)車輛運(yùn)行狀況，對(duì)被監(jiān)控車輛進(jìn)行合理調(diào)度。指揮中心也可隨時(shí)與被跟蹤目標(biāo)通話，實(shí)行管理。

　�。�5）緊急援助

　　通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對(duì)遇有險(xiǎn)情或發(fā)生事故的車輛進(jìn)行緊急援助。監(jiān)控臺(tái)的電子地圖顯示求助信息和報(bào)警目標(biāo)，規(guī)劃最優(yōu)援助方案，并以報(bào)警聲光提醒值班人員進(jìn)行應(yīng)急處理。

　　3運(yùn)用GPS，加強(qiáng)水務(wù)集團(tuán)維搶修車輛管理的設(shè)想

　　為了加強(qiáng)對(duì)水務(wù)集團(tuán)管網(wǎng)維搶修車輛的管理力度，提高車輛使用效率及出警的準(zhǔn)確性，水務(wù)集團(tuán)有必要采用“GPS車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)”，運(yùn)用GPS，加強(qiáng)水務(wù)集團(tuán)維搶修車輛管理，管理調(diào)度現(xiàn)有維搶修車輛。要求能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)車輛的定位，調(diào)度、追蹤、報(bào)警、接警、防搶、防盜、遠(yuǎn)程控制、歷史軌跡記錄等功能，實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)度車輛。具體要求如下：

　　3.1管理如下維搶修車輛：

　　a)廈門營業(yè)處：11部車輛。

　　b)杏林營業(yè)處：1部車輛。

　　c)海滄營業(yè)處：1部車輛。

　　d)同安營業(yè)處：1部車輛。

　　e)集美營業(yè)處：1部車輛。

　　3.2系統(tǒng)功能：

　　a)能夠?qū)崿F(xiàn)所有車輛的準(zhǔn)確定位。可以同時(shí)對(duì)所有車輛進(jìn)行監(jiān)控管理。

　　b)歷史軌跡查詢及對(duì)保存的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、打印功能。

　　c)能將搶修信息以文字形式準(zhǔn)確、及時(shí)地發(fā)送到指定的車載終端。

　　d)遠(yuǎn)程控制。一旦車輛發(fā)生被搶、被盜、被劫的緊急情況，監(jiān)控中心可以隨時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行斷油、斷電的遠(yuǎn)程控制，防止車輛丟失。

　　e)車輛盜搶防護(hù)。車輛發(fā)生異常情況、人為破壞等報(bào)警信息能及時(shí)傳送至調(diào)度中心。

　　3.3系統(tǒng)硬件

　　a)GPS車載終端應(yīng)能夠具有接受短信功能。

　　b)車載終端應(yīng)具備大容量后備電池。

　　3.4系統(tǒng)軟件

　　a)能夠提供WEB頁面，在公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上，使用IE瀏覽能實(shí)現(xiàn)車輛定位、車輛信息查詢的功能。并能夠提供客戶端軟件的下載。

　　b)應(yīng)能夠提供詳細(xì)電子地圖。系統(tǒng)電子地圖包括區(qū)域、建筑、河流、綠地、政府、醫(yī)院銀行、學(xué)校、鐵路、高速公路和公路各圖層。

　　c)車輛的分級(jí)管理。能夠由系統(tǒng)管理員對(duì)每個(gè)用戶進(jìn)行權(quán)限的管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有車輛的管理。

　　3.5系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的初步設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)采用C/S三層結(jié)構(gòu)，以中心控制服務(wù)器為核心，各客戶平臺(tái)通過服務(wù)器相互協(xié)作。該結(jié)構(gòu)可以保證客戶平臺(tái)軟件能快速響應(yīng)GPS數(shù)據(jù)，縮短實(shí)時(shí)顯示的時(shí)間，適合系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)、Internet運(yùn)行及在投影系統(tǒng)控制服務(wù)器上運(yùn)行基于瀏覽器的監(jiān)控終端軟件即可以保證機(jī)動(dòng)警力定位布控（GPS）系統(tǒng)能夠自適應(yīng)投影系統(tǒng)的大分辨率顯示。

　　系統(tǒng)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將車輛信息反饋給該系統(tǒng)。該系統(tǒng)再以中心控制服務(wù)器為中心，各客戶平臺(tái)相互協(xié)作，對(duì)反饋來的車輛信息進(jìn)行處理來完成車輛定位、監(jiān)控等功能。通過該系統(tǒng)可以很方便地查詢車輛位置狀況、對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、查詢車輛歷史紀(jì)錄、向客戶提供信息服務(wù)。

　　其中中心控制服務(wù)器不但負(fù)責(zé)各平臺(tái)管理控制、還對(duì)數(shù)據(jù)流向進(jìn)行調(diào)度、同步顯示，可很方便的查看系統(tǒng)運(yùn)行狀況。各客戶平臺(tái)是面向各個(gè)客戶的，客戶可在無論何時(shí)何地快速查詢車輛信息、監(jiān)控車輛。

　　3.5.1網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)構(gòu)架分為兩層：上層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、下層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

　　上層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：主要提供WEB服務(wù)器通過DDN專線與本地ISP連接、移動(dòng)局短消息管理中心專線接入以及無線數(shù)據(jù)引擎與移動(dòng)局短消息管理中心接入。包括Internet網(wǎng)、移動(dòng)局DDN專線、無線通訊網(wǎng)等。

　　下層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：主要提供信息接收處理服務(wù)中心與各平臺(tái)信息傳輸?shù)墓δ�。主要是公司�?nèi)局域網(wǎng)。

　　3.5.2軟件系統(tǒng)分為：

　　服務(wù)器：主要負(fù)責(zé)各類信息的分發(fā)、跟蹤處理、對(duì)各工作站進(jìn)行作業(yè)管理、調(diào)度等功能。

　　 短消息管理服務(wù)器：主要負(fù)責(zé)短消息發(fā)送與接收，管理各通道及其發(fā)送模式。

　　 管理平臺(tái)：包括除接警、處警外的所有權(quán)限操作。

　　 錄入平臺(tái)：負(fù)責(zé)車輛信息錄入、操作員錄入配置、短信通道錄入配置。

　　 報(bào)警平臺(tái)：對(duì)車輛發(fā)來的報(bào)警進(jìn)行處理、監(jiān)控。

　　 接警平臺(tái)：只能顯示所有車輛發(fā)來的報(bào)警，但不能對(duì)其進(jìn)行處理。

　　 處警平臺(tái)：只對(duì)車輛發(fā)來報(bào)警進(jìn)行處理。無權(quán)知道所有車輛報(bào)警信息。

　　 系統(tǒng)平臺(tái)：管理各平臺(tái)操作信息，對(duì)平臺(tái)信息處理過程進(jìn)行監(jiān)控。

　　 監(jiān)控平臺(tái)：只能對(duì)車輛進(jìn)行查詢位置、實(shí)時(shí)監(jiān)控等基本操作。

　　各平臺(tái)與服務(wù)器關(guān)系結(jié)構(gòu)圖（圖1）如下：(包括網(wǎng)絡(luò)架構(gòu))

　　　4結(jié)束語

　　全球定位系統(tǒng)GPS是近年來開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，其全球性、全能性、全天候性的導(dǎo)航定位、定時(shí)、測(cè)速優(yōu)勢(shì)必然會(huì)在諸多領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用，相信能在水務(wù)企業(yè)發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，為水務(wù)企業(yè)加強(qiáng)維搶修車輛管理貢獻(xiàn)力量�！�