基于智能车载终端的车辆调度系统解决方案.docx
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基于智能车载终端的车辆调度系统解决方案
交通运输行业
基于智能车载终端的车辆调度
解决方案
北京国铁华晨通信信息技术有限公司
2013年5月
文件更改记录
版本号
状态
修改内容概要/
引见说明
修订日期
修订人
批准人
1.0
N
新建
2013-5-27
赵子超
赵颂华
1.1
M
根据评审意见修改
2013-6-5
赵子超
赵颂华
注:
初始本版号:
V1.0;每次修订批准后,版本号加“1”;
状态包括:
N——新建,A——增加,M——修改,D——删除。
1总论
1.1概述
物流运输行业是推动国民经济快速发展必不可少的基础产业,但实际工作中,车辆动态信息的实时监控一直未得到解决,信息反馈不及时、不精确、不全面等问题导致了运力的大量浪费与动作成本的居高不下,面对当今客户日益增长的服务需求,以及国外物流企业运用信息技术与快速反应式运作抢滩中国物流市场的冲击,我们中国的运输企业面临着巨大的挑战。
本解决方案通过车载智能终端机整合卫星定位、无线网络传输、视频监控等技术,集合计算机分析、GIS地理信息展示等信息化技术提升现代物流运输企业竞争力,适应物流运输行业提升效率、提高运输安全性、提升客户满意度的需求。
除此以外,结合特定的车辆调度管理算法,本系统还可以推广到露天采矿、出租车等需要车辆密集有效调度管理的行业。
1.2编制依据
1.JT/T794-2011道路运输车辆卫星定位系统车载终端技术要求;
2.JT/T796-2011道路运输车辆卫星定位系统平台技术要求;
3.JT/T808-2011道路运输车辆卫星定位系统终端通讯协议及数据格式;
4.JT/T809-2011道路运输车辆卫星定位系统平台数据交换
5.《信息安全技术信息系统安全等级保护基本要求》(GB/T22239-2008);
6.《计算机软件测试规范》(GBT15532-2008);
7.《信息技术:
系统及软件完整性级别》(GBT18492-2001);
1.3术语
术语
说明
GPS
GlobalPositioningSystem(全球定位系统)的简称
WCDMA
WCDMA是英文WidebandCodeDivisionMultipleAccess(宽带码分多址)的英文简称,是一种第三代无线通讯技术
2需求分析
2.1系统目标
为了满足企业管理的实际需要,适应未来发展,本系统主要确定以下设计目标:
●彻底改变现行落后运营管理和调度模式:
借助车辆动态定位、无线通信及电子地图显示技术,实现对线路运营车辆动态位置的实时监控,从根本上提高调度指挥系统对运营状况的实时掌握与应变能力;
●实现资源的最优化配置:
由于动态监控、实时调度,尤其是区域调度的实现,车辆、人力、站场、工地等生产资源育可能实现最优化配置;
●提高企业效率,有利于实现企业管理现代化。
降低企业运营成本,使企业成本构成更合理;
●实现受控车辆的实时定位显示,同时提供包括位置、方向、时间、速度等车辆定位信息;
●证车辆的定位精度,充分利用车载终端的卫星定位与GIS相结合的技术,保证对车辆定位误差优于+10m
●实现当受控车辆出现非正常情况时的信息报告功能,即当出现道路阻塞、车辆故障、交通事故、报警等情况,调度中心自动显示车辆上发的消息;
●具有强大的信息库查询功能,包括:
运营车的运行状况信息库以及非正常事件记录数据库等;
●充分利用定位技术进行定位,利用当前先进的移动通信、计算机网络通信技术,保证系统稳定可靠地运行;
2.2用户需求分析
一般而言,车辆调度系统涉及的用户分为三个层面包括:
物流运输企业、司机、物流商品客户(商品买卖双方)
2.2.1物流运输企业
物流运输企业负责对所辖车辆进行管理,同时需要实时了解车辆运行位置及运行状态信息(包括车速、油耗、空车/重载等),并可通过语音、短信等形式对车辆进行调度。
2.2.2司机
司机负责车辆驾驶,需要能够获知实时路况信息、线路导航信息以及周边位置信息(休息站、加油站、修理厂等),同时车载终端通过摄像头监控司机驾驶状态,防止疲劳驾驶。
2.2.3物流商品客户
物流商品客户需要能够实时了解货物在途信息,以便提早安排装车和卸货。
2.3性能需求分析
2.3.1时间需求分析
类型
要求
备注
数据采集时间
在3G网络信号良好的情况下,车载终端返回数据时间不超过2秒
数据处理时间
平台从收到车载终端返回数据到在调度界面展示,时间间隔不大于5秒
2.3.2数据流量需求分析
数据类型
数据量单位(BYTE)
数据量(个/车)
频率
(次/天)
数据量小计
(M/天*车)
备注
车辆坐标及状态
100
10
1440
1.44
图片信息
300000
1
24
7.2
信息查询与发布(上下行)
200000
1
5
1
平台调度指令
70000
1
2
0.14
17秒语音
车队调度指令
70000
1
5
0.35
17秒语音
车间通讯
70000
1
20
1.4
17秒语音
合计
11.53
2.3.3空间需求分析
类型
要求
备注
车辆调度管理系
统所需数据
年均增长量为20GB
按数据流量需求、100辆车测算
2.4界面需求分析
1)界面显示原则:
系统可以在1024*768及以上不同显示模式下平滑切换,切换后整个显示风格和布局不能变化,显示内容自动充填整个屏幕;车载终端应用界面能够自适应常见分辨率。
2)界面兼容原则:
功能界面兼容目前主流WEB客户端浏览器(IE、火狐、360等),在显示时页面功能无异常,界面无错位;
3)界面操作原则:
界面友好、操作方便、帮助手册齐全,按照用户岗位职责为不同用户提供个性化界面,操作界面要直观、简单、贴近实际,界面设计应遵循方便、简洁、美观、一致的原则;
4)菜单显示原则:
用户根据自己的单位、部门、级别和职务的不同,进入系统后可以看到(应用)的功能菜单不同,相同的工作和查询界面可以操作和得到数据信息不同。
2.5信息安全需求分析
对访问用户按照岗位业务进行灵活的权限设计,建立严格的授权机制。
2.6运行环境需求分析
网络环境:
联通WCDMA/GPRS网络、局域网、Internet网络;
服务器操作系统:
Linux/Unix/Windows2003;
数据库:
oracle11g、实时数据库
应用服务器:
OracleWeblogicServer11G/Tomcat5.5及以上;
客户端操作系统:
Linux/WindowsXP/Windows2003/Vista/Win7;
浏览器:
IE浏览器6.0以上。
2.7接口需求分析
需提供相应的软件SDK供不同操作系统(Linux/WindowsXP/Windows2003/Vista/Win7)、不同编程语言(C#/C++/Java)实现的其他系统(如总部集成平台)调用。
2.8其他需求分析
通用性:
在一定程度上适应体制、机构及管理模式的变化;
实用性:
能满足实际工作需要,覆盖现有系统中实际工作需要的功能,并对这些功能作适当调整,使之更为实用和完整;
稳定性:
整套系统运行必须稳定可靠;
灵活性:
系统应具有灵活应变的能力和扩充功能,能够适应今后业务不断发展的需要;
集成性:
遵循基于SOA的技术架构和集成规范,包括数据共享、业务交互、数据集成、功能集成、界面集成等SOA服务规范。
3技术方案
3.1设计原则
1高效性
系统设计充分考虑市场经济原则,充分利用国家通讯网的资源优势、服务优势、安全优势、运营成本优势。
采用先进的WCDMA/GPS技术,使系统结构最优化,成本最低。
2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,软硬件支持二次开发。
网站系统、数据库系统和信息通讯枢纽采用标准数据接口,具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力;计算机网络系统适应将来的广域扩展;支持数据分组通讯、支持统一标准的软硬件接口;车辆通信终端智能化多接口结构,适应GPS、监控、调度、报警等技术和管理发展的需要。
3安全性
在与网络的接入界面上,采用专用防火墙系统,防止非法用户的恶意入侵,提供系统总体闭环检测,包括对车辆智能调度系统的闭环检测,实现对整个网络的自检、实时监控和自动故障报警检测以及一定程度的自恢复。
4经济性
系统设计在性能最优的情况下尽量降低成本,追求性价比的最大化;硬件设备的选材基于保证性能、降低价格的原则,在考虑建设投入的同时还必须考虑通讯系统的运营和维护费用;软件系统全部自主开发,便于长期合作,也保证软件系统的经济性;在设备配置上选用服务器、PC机,在系统运行中提供全程本地质量保证。
5稳定性
系统由应用层、通信层、终端用户层组成。
其中应用层中心系统软、硬件在生产及配置上均按照高稳定性、高可靠性的要求进行。
通信层利用国家WCDMA移动通讯网,依托国家公众网等高可靠稳定性。
终端选用高配置、高可靠性模块,完全保证可靠性。
3.2总体框架
本系统采用B/S为主、C/S为辅的架构,包含建立多级客户分中心功能。
系统以中国联通WCDMA网络作为基本通信平台,利用GPS为定位手段,结合相关的汽车电子技术、电子地图和数据库处理技术,可以有效地实现对机动车辆的监控、调度等管理服务功能。
系统由两大部分组成:
(1)调度管理中心;
(2)智能车载终端设备;除此之外,系统还涵盖WCDMA网络、GPS卫星定位系统、数据传输网络等。
本系统的组成框图如下图所示。
图3.1-1系统结构图
3.3系统功能设计
3.3.1车载终端功能
3.3.1.1电子地图与导航
1.支持通过3G/GPRS接收发送语音数据和信令数据,终端支持三种地理位置信息上报方式(定时、定距、定时加定距上回报),同时支持拐点上回报。
2.车辆离开信号盲区时,可以将盲区中未上传到中心的GPS等信息补传到数据中心。
3.支持自定义节点增加、修改、删除和显示。
4.支持自定义线路显示。
5.车载终端可根据车辆行径路线动态搜索和定位指定区域内的物流路线、路线车流量、路线上的加油站(合作加油站)等,并在地图对应位置标示出来。
6.车载终端接收中心路径规划下发:
根据司机的载货定位及期望到达目的地,中心通过路径计算工具,完成起始点到终点的路径规划,并可以通过发送的方式直接将规划路径下发至车载终端,同时也支持,目的地发送,车载终端完成路径计算。
终端支持对查询平台下发的路径信息进行查询。
7.终端支持物流专线设置,可以传输到车辆调度平台上,也可以从平台上获取物流专线信息。
物流专线(起运地至卸货地)的基本信息,包括距离、收费站数量。
8.支持路况信息发布:
整合通过车载终可以发布交通流状态、天气,以及事故、交通管制、占路施工等路面事件信息,面向出行者提供路况信息服务,并可为用户推荐经过优化后的行车线路。
支持查询选定路段的天气信息,通行状况。
9.可以在地图上非常方便的查看终端周边指定范围内车辆信息,并在地图上相应位置标示出来。
可以过滤选择只查看空车信息。
10.可以非常方便的在地图查看指定车辆或车队各车辆的信息,并在地图上相应位置标示出来。
11.在行驶途中,根据交通管理局对道路的规定,有超速、违章等行为及时提醒
12.通过调用车辆调度平台地理编码服务和逆地理编码服务,获取地理信息和位置坐标并将其显示在终端电子地图上。
13.具备电子地图的信息交互功能,用户点击某个确定的位置,可以显示交互的工具栏、功能菜单等,并可进行数据处理。
14.支持实时轨迹显示
15.支持历史轨迹显示
3.3.1.2报警服务
1.紧急报警
在行驶途中遭遇紧急情况时,驾驶员按报警按钮或开关,车辆调度平台自动接受车辆的报警信号,并联络相关联系人。
2.进出区域提醒
当车辆进出、经过特定区域(如检查站等,特定区域可手工设置)时,系统将及时提醒驾驶员。
3.超时停车报警
当车辆停车时间超过系统设定的时间时,系统会自动提醒驾驶员,并将告警信息传送回车辆调度平台
4.疲劳驾驶报警
车载终端摄像头可按设计好的频率监控司机驾驶状态,在检测到司机疲劳驾驶的情况下,自动发出报警,并将报警信息传送至车辆调度平台
3.3.1.3信息发布与查询
车载终端提供业务扩展功能,物流企业可根据自身特点定制物流业务管理功能,包括物流信息发布、信息查询、装运跟踪等
3.3.1.4数据同步
会员可以将终端上保存的信息同步到车联网服务器端进行备份,只要通过同一账号登录终端即可将服务器端备份的信息恢复到终端上。
3.3.1.5终端远程管理
终端应用可接收车联网平台下发的系统配置数据,在无需重新启动的情况下完成自身参数的更新并按照新的参数进行工作。
3.3.1.6在线升级
系统支持在线升级,可对地图信息、配置信息、及终端软件进行在线升级
3.3.2调度平台功能
车辆调度系统平台主要由接入层、数据层、基础构建层和应用层几部分组成。
接入层负责对车载终端进行鉴权,完成对车载终端回传数据的解析和处理,将车辆地理数据和车辆状态数据分别存储;数据层负责将车辆地理数据和车辆状态数据分别存储在实时数据库和关系数据库,还负责存储地图切片数据以及三种类型数据的关联;基础建构层是系统的基础功能模块,采用SOA架构设计,为业务应用提供基础功能支持,包括数据管理、权限管理、日志管理、界面组件等;车联网平台层是平台的业务功能层,面向最终用户,提供地图位置综合服务、车辆定位与在途实时信息服务、车辆报警服务、路径规划服务、车辆运输管理服务、车辆信息管理服务等。
平台主要业务功能如下:
3.3.2.1GIS地图支撑功能
1.图层控制
可对地图进行放大与缩小、运输距离测算、路径选择、面积量算、周边指定范围区域选择、任意区域选择等功能。
2.基本图形要素
提供的全国二维数字地图需要包含但不限于道路、POI、铁路、轨道交通、植被、面状水系、线状水系等基本图层要素。
3地图支持栅格化,栅格地图提供国家、行政区域、城市、街道等多达17级的不同比例尺地图。
根据不同的比例尺,显示不同的地理位置信息
4.地图中的地理位置具有用户交互性(用户点击某个确定的位置,可以显示地址、电话及其他所要显示的信息,并有交互的工具栏、功能菜单等)
5.提供地图的缩放、平移、漫游、鹰眼、全图、图层叠加等地图预览基本功能。
6.支持屏幕坐标到地图坐标的转换
7.移动目标跟踪
根据输入的移动目标信息,在GIS地图上实时显示该移动目标定位信息
8.提供基于道路、交叉口信息的检索查询功能
9.提供点选查询功能
10.提供矩形、圆、任意多边形等区域空间叠加查询功能
11.提供缓冲区周边范围内信息检索查询功能
12.提供道路信息查询、沿线查询、区域查询、周边查询、最近查询等
13.提供各类属性查询手段,应同时支持汉字、拼音等输入方式,且可进行模糊查询,检索结果可实现信息定位
14.两点间直线距离计算
15.地理编码服务,通过兴趣点及其对应的道路信息和门牌号码构成的参考网络,实现地址描述到地图经纬度位置的转换;
16.逆地理编码服务,将经纬度信息转换为地理信息描述的服务。
地理信息描述可以根据需要制定多种脚本,也可以返回地标信息;
17.根据给定的两个点或多点间的位置寻找两点间最优路径,支持不同的搜索条件,如距离最短、时间最短、费用最少等
18.自有图层管理服务,为业务系统提供相关地理数据的元数据管理,包括自有图层及图层中信息点的添加、删除、修改、层级显示范围管理、对图层属性的分组管理、用户自有新增图层数量无上限限制、新增图层中包含图元数量和类别无上限限制。
3.3.2.2地图位置综合服务
1.在地图中显示所选车辆的基本信息(载重、轴数等),空车/重车、所属运输公司/车主、信誉、联系方式等。
2.支持路况信息发布,整合交通流状态、天气,以及事故、交通管制、占路施工等路面事件信息,面向出行者提供路况信息服务,包括路况信息数据源接入、数据处理、CDMA/GPRS协议发布、用户鉴权和用户请求处理;
3.支持路况分析,基于车载终端的路况信息采集,应用地图匹配、路径推测等相关计算模型进行处理,使得运输车位置数据和城市道路在时间和空间上关联,最终获得运输车所经过矿区道路的车辆行驶速度以及道路的行车旅行时间等交通拥堵信息。
3.3.2.3车辆定位与在途实时监控
1.车辆定位与查询服务
车载终端按照配置表(可维护)的配置要求,通过3G/2G网络上传车辆信息至后台系统,后台系统实时保存这些数据,并提供多种方式查看车辆当前和历史的运输信息。
提供多种方式例如定时、定位查询车辆当前和历史的运输信息,包括当前车辆运行状态信息以及车辆历史运行轨迹、状态的查询和回放;
后台系统能及时发现异常并自动提醒。
查询权限:
查询用户可以是企业或者个人,每个企业的所能查询的车辆仅限于该企业所属车辆。
实时信息:
地图上可即时显示查询对象车辆(复数),单击地图上车辆即可看到车速、行驶时间、油量、位置等信息。
车辆定位:
通过地图服务平台提供通过车载终端(GPS或北斗)得到经纬度位置的定位服务。
车队车辆批量定位服务:
通过地图服务批量定位车队车辆运行情况;
数字地图监控:
通过电子地图查看车辆位置、车辆实时运行轨迹。
历史轨迹回放:
通过电子地图回放车辆运行轨迹和关键点情况。
货物追踪:
集成货物追踪窗口,用车牌号、单据编号等追踪货物的流向信息。
区域车辆查询:
查询在地图上指定区域内的所有满足条件的车辆信息。
区域空车查询:
框选方式查询选定地区内的空车数量,以及空车列表;
区域重车查询:
框选方式查询选定地区内的重车数量,以及重车列表;
实时路况查询:
在地图上查询实时道路状况(包括道路拥堵情况、维修情况等)
2.车辆在途实时监控信息服务
装卸货点的坐标标注。
为方便驾驶人员、运输企业、货主对于车辆、货物的可视化跟踪与管理需求,系统应提供通过手机短信、手机应用、邮件等方式提供车辆的状态、货物状态通知、现场装货回传、在途跟单回传、卸货签收回传等服务。
此服务可由用户选配置通知方式如:
手机短信、手机应用、邮件回复等当方式。
手机短息方式需由用户提供手机号码。
邮件方式需由用户提供电子邮箱地址。
具体业务流程如下:
Ø现场装货回传
车辆分配装货任务后,在车辆进行装货时由操作人员触发“现场装货信息“。
Ø货物状态通知
系统实时监控货物状态,根据用户设置通知方式,当货物运输状态发生改变时,录入上一级状态信息。
以用户设置的通知方式告知相关人员。
Ø在途跟单回传
车辆装货完成后按照选择路线开始运输,此时进入“在途跟单”状态,运送货物车辆每到一站将会发送所到之站的详细运输信息给系统中心。
系统中心通过用户设置通知方式告知相关人员。
Ø卸货签收
当货物运送终点并签收时,由运送货物人员录入货物送达状态。
货物签收人员录入货物成功签收。
两者皆已改变状态时发送“货物已签收”通知。
3.3.2.4车辆报警服务
为物流公司车辆提供在线实时提醒与安全报警服务,包括:
紧急报警:
在行驶途中遭遇紧急情况时,驾驶员按报警按钮或开关中心自动接受车辆的报警信号,并联络相关联系人。
进出区域提醒与报警(电子围栏):
当车辆进出、经过特定区域(如煤场、检查站等)时,系统将及时提醒驾驶员。
偏离路线报警:
当车辆行驶时偏离设定的行驶路线时,系统自动提醒货主、驾驶员。
违章提醒:
当车辆发生违章行为时,系统也将及时提醒驾驶员安全、规范驾驶。
超时停车报警:
当车辆停车时间超过系统设定的时间时,系统会自动提醒驾驶员。
超速报警:
当车辆的行驶速度超过设定的速度(比如60公里/小时)时,系统会自动提醒驾驶员规范行驶。
保险到期提醒:
在车辆保险到期前,及时提醒运输公司和车队,防止保险逾期。
证照到期提醒:
在车辆或驾驶员的证照到期前,及时提醒运输公司和车队,防止证照逾期。
滞留报警。
当车辆滞留在特定区域时,及时提醒驾驶员防止延误货物运输。
终端故障报警:
当终端发生故障时,终端通过自检及时发现故障并通知后台系统。
终端欠压报警:
当终端发生欠压时,终端及时发现并通知后台系统。
区域路况拥堵报警:
根据区域内的煤车辆进行路况拥堵报警;
3.3.2.5路径规划与交通信息服务
基于车载终端的GPS或北斗定位作为信息采集来源,经过数据过滤、融合等一些的复杂运算,完成路况情况的分析,并以短信和语音的方式对运输车辆进行路况信息服务,合理诱导车辆行驶,GIS平台支持如下路况相关功能:
1.支持路况信息采集及分析
基于车载终端的路况信息采集,应用地图匹配、路径推测等相关计算模型进行处理,使得运输车位置数据和城市道路在时间和空间上关联,最终获得运输车所经过道路的车辆行驶速度以及道路的行车旅行时间等交通拥堵信息。
2.支持路况信息发布
整合交通流状态、天气,以及事故、交通管制、占路施工等路面事件信息,面向出行者提供路况信息服务,并可为用户推荐经过优化后的行车线路。
3.支持路况历史数据管理
将动态交通信息以数据库形式进行备份,并可对历史数据进行数据挖掘,以及充当临时数据源。
4.交通路况信息查询
查询选定路段的路况信息,车辆数量,车辆平均时速;修路信息、封路信息、拥堵信息、交通事故信息;
5.道路沿线天气信息
查询选定路段的天气信息,通行状况
6.周边POI搜索
根据车载终端对吃/喝/玩/乐/住/行信息服务的需求,通过地图搜索服务,实现关键字查询、周边查询、行政区域查询、拉框查询和缓冲区查询。
3.3.2.6车辆运输管理服务
平台向各车辆发送/下达运输调度信息,驾驶员可以反馈或主动请求调度信息。
针对回程车辆,平台提供回程配货信息调度服务,避免空车返程途中空载,驾驶员通过按调度应答按钮及时反馈。
运输信息调度:
平台向各车辆发送运输调度信息;驾驶员反馈或主动请求调度信息。
回程车辆调度:
针对回程车辆,平台为各运输企业和驾驶员提供回程信息调度服务,避免空车返程途中空载,驾驶员按调度应答按钮可以及时反馈。
调度任务管理:
实现对工作任务按区域、类别和终端组别的分类管理以及任务定制与配发,集成相关业务数据,包括发运商名称、货物类型、装载量、运达地址、出发时间等。
道路调度:
根据道路拥堵状况,调度车辆分流;
事故调度:
调度救援车辆及时到达,调度道路上的其他车辆分流到其他道路;
气象调度:
根据道路的气象信息,调度车辆;
管制调度:
根据道路管理部门、交通管理部门的道路管制信息及时调度车辆绕行,避免不必要的道路拥堵,煤炭运输车辆的运行效率;
分级调度:
通过运用物联网技术,打造数字化营运智能管理多级系统。
成功建立一套完整的三级管理监控平台:
一级:
总调度中心,总部可以监控和调度所有车辆。
二级:
分调度中心,分公司管理区域内的车辆。
三级:
终端用户:
物流商品客户可以通过网上查车方式、调度监控单车辆
运力统计:
根据服务平台车载终端接入情况、信息部/运输公司车辆运行状况信息,可完成对对接入车队数量、上线车辆数量、空载车辆数量、满载车辆数量、实时在线车辆数据
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