路 瑤

(邯鄲供電公司，河北 邯鄲 056036)

1 概述

GPS/GIS調(diào)度管理系統(tǒng)是一套集計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、GPS衛(wèi)星定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、電子地圖等技術(shù)于一體的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。

系統(tǒng)可分為指揮調(diào)度中心部分和車載GPS終端設(shè)備部分。調(diào)度中心和GPS終端之間互相傳遞信息，以達(dá)到快速定位故障和搶修位置、即時(shí)進(jìn)行調(diào)度通信，在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶修工作，并記錄和管理?yè)屝捃囕v的調(diào)度情況和電力設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)。

2 總體思路

2.1 方案概述

系統(tǒng)總體架設(shè)結(jié)構(gòu)包括GPS車載終端、中心服務(wù)器端和監(jiān)控維護(hù)工作站。移動(dòng)終端和監(jiān)控中心通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)傳輸。

GPS車載終端設(shè)備用來(lái)實(shí)時(shí)接收GPS衛(wèi)星信息，計(jì)算車輛當(dāng)前的位置，并通過(guò)GPRS通信模塊回傳到中心服務(wù)器上。具備按時(shí)間間隔回傳和按行駛距離回傳兩種方式，同時(shí)，車載終端還可以接收監(jiān)控中心發(fā)來(lái)的文本信息，以及遠(yuǎn)程控制的各種指令等。

中心服務(wù)器負(fù)責(zé)GPS位置數(shù)據(jù)和車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)的接收和分發(fā)、駕駛員及車輛等資源信息的管理、GIS地理信息系統(tǒng)管理、歷史記錄的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析和存檔等任務(wù)。

監(jiān)控維護(hù)工作站負(fù)責(zé)以圖形化的形式顯示車輛實(shí)時(shí)分布情況、下達(dá)業(yè)務(wù)指令、查詢各種地物信息、設(shè)置系統(tǒng)工作模式等，同時(shí)支持BS和CS兩種監(jiān)控工作站。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)主要分為四層，分別是用戶層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層和技術(shù)層。

用戶層實(shí)現(xiàn)決策支持各系統(tǒng)的應(yīng)用操作和表達(dá)，直接面向各種不同層次的用戶，設(shè)計(jì)中盡可能采用流行的瀏覽器模式，使表達(dá)風(fēng)格和操作風(fēng)格一致。應(yīng)用層是各子系統(tǒng)功能邏輯組件的集合。由于組件設(shè)計(jì)獨(dú)立于系統(tǒng)，將不同的功能封裝為不同的組件，方便功能的擴(kuò)展和修改，有利于系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)。數(shù)據(jù)層包括地圖空間屬性數(shù)據(jù)庫(kù)、車輛軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)和其它相關(guān)信息數(shù)據(jù)庫(kù)等，該層與信息采集和信息接收處理子系統(tǒng)緊密聯(lián)系，支持、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各種既定功能對(duì)數(shù)據(jù)的需求。由GPS技術(shù)以及GIS等技術(shù)構(gòu)成技術(shù)支撐層，使系統(tǒng)在技術(shù)層次和應(yīng)用層次上都能夠達(dá)到很好的效果。

圖1 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖

2.2.2 通信技術(shù)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)移動(dòng)終端和監(jiān)控中心通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)傳輸，包括GPS定位數(shù)據(jù)、車量狀態(tài)信息、調(diào)度作業(yè)指令，甚至是圖像和語(yǔ)音等數(shù)據(jù)。GPRS的實(shí)時(shí)在線特性，使系統(tǒng)無(wú)延時(shí)，避免輪詢實(shí)現(xiàn)同步接收、處理多個(gè)終端的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)性高。

考慮到系統(tǒng)容量大、終端多而分散、對(duì)信息數(shù)據(jù)的處理分析要求高的特點(diǎn)，采用專線接入和專用APN (獲得點(diǎn)名稱， Access Point Name)方案。監(jiān)控中心通過(guò)專線接入移動(dòng)公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進(jìn)行連接，在GGSN (網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)，Gateway GPRS Supporting Node)與移動(dòng)公司互聯(lián)路由器之間采用GRE (Generic Routing Encapsulation)隧道。當(dāng)終端傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)TCP/ IP打包，使用PPP (Point to Point Protocol)協(xié)議建立網(wǎng)絡(luò)鏈路，通過(guò)IP協(xié)議對(duì)主站進(jìn)行尋址，使用TCP協(xié)議來(lái)控制數(shù)據(jù)的傳輸。中心系統(tǒng)不間斷監(jiān)聽(tīng)TCP端口，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)，就立即建立連接并進(jìn)行接收。

2.2.3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

圖2是系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖，按照工作流描述了各個(gè)模塊之間的邏輯結(jié)構(gòu)。

圖2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的前臺(tái)部分包括車輛監(jiān)控管理工作站、系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(hù)工作站和WEB客戶端，安裝在監(jiān)控坐席上，管理人員通過(guò)人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的管理和控制。

GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)部分包括數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)邏輯處理系統(tǒng)、通信服務(wù)模塊和定位信息處理模塊等軟件部分，安裝在服務(wù)器上，程序在后臺(tái)運(yùn)行，對(duì)于使用者是不可見(jiàn)的。

應(yīng)急系統(tǒng)接口是專門針對(duì)電力公司網(wǎng)絡(luò)安全的需求，由于GPS系統(tǒng)所在網(wǎng)絡(luò)與電力應(yīng)急系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是完全隔離的，通過(guò)強(qiáng)隔離設(shè)備實(shí)現(xiàn)與應(yīng)急指揮系統(tǒng)的單向數(shù)據(jù)傳輸。

GPS車載終端設(shè)備上集成了一套嵌入式軟件，通過(guò)該軟件獲取車載終端設(shè)備的工作狀態(tài)信息及GPS定位數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)與指揮調(diào)度中心的數(shù)據(jù)交換。

2.2.4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

(1)指揮調(diào)度功能

指揮調(diào)度功能是指調(diào)度人員可以隨時(shí)查詢應(yīng)急搶修車的相關(guān)信息并發(fā)送調(diào)度指令進(jìn)行調(diào)度操作。具體包括搶修車輛的位置查詢、自動(dòng)檢索故障位置最近的車輛、對(duì)搶修車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、讀取和設(shè)置車載終端參數(shù)、派發(fā)調(diào)度指令及其他服務(wù)信息、車載終端緊急報(bào)警和故障報(bào)警、車輛歷史軌跡回放等功能。還可以通過(guò)擴(kuò)展軟件和硬件的功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能調(diào)度、工作超時(shí)報(bào)警、超速報(bào)警、遠(yuǎn)程控制車輛等功能。

(2)車輛管理業(yè)務(wù)功能

車輛管理業(yè)務(wù)功能提供對(duì)搶修車輛信息、搶修人員信息的管理和查詢，并提供報(bào)表分析功能，可以針對(duì)各種數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)圖表，以便于為調(diào)度人員進(jìn)行決策提供輔助的依據(jù)。

(3)GIS地理信息系統(tǒng)功能

GIS地理信息子系統(tǒng)用于顯示各種地圖數(shù)據(jù)，使得監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)可以采用圖形化的界面操作，來(lái)直接反映總體的營(yíng)運(yùn)情況。

(4)通信服務(wù)功能

通信服務(wù)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理監(jiān)控調(diào)度中心軟件與車載終端之間的數(shù)據(jù)交換，完成對(duì)車輛的調(diào)度、定位與監(jiān)控以及相關(guān)附加業(yè)務(wù)信息的下發(fā)，實(shí)現(xiàn)與車載設(shè)備各種通信數(shù)據(jù)的高效傳輸。

(5)GPS車載終端設(shè)備

車載終端的主機(jī)部分包括了無(wú)線通信模塊和GPS定位模塊。GPS定位模塊通過(guò)解算衛(wèi)星信號(hào)獲得當(dāng)前的三維坐標(biāo)以及速度、方向、時(shí)間等信息，并發(fā)送給無(wú)線通信模塊。無(wú)線通信模塊將車載終端的GPS定位信息傳遞到監(jiān)控調(diào)度中心。

2.2.5 系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性

為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調(diào)度中心軟件應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)，模塊之間通過(guò)專門的數(shù)據(jù)層來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。使用專門的監(jiān)視線程來(lái)負(fù)責(zé)監(jiān)督數(shù)據(jù)融合處理等關(guān)鍵的處理線程的執(zhí)行狀態(tài)。此外，系統(tǒng)可以方便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄故障日志，為事后分析提供依據(jù)。對(duì)于電源失效等硬件外來(lái)突發(fā)事件，采取相應(yīng)措施來(lái)保證整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和處理的可恢復(fù)性。車載終端可支持多IP，保證系統(tǒng)通信的穩(wěn)定性。

在安全性方面，為了保證電力網(wǎng)絡(luò)的安全， GPS系統(tǒng)自成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系，通過(guò)網(wǎng)閘再與電力網(wǎng)對(duì)接。

3 結(jié)論

GPS/GIS調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有先進(jìn)性、可靠性、擴(kuò)展性、易用性和保密性，實(shí)現(xiàn)上考慮了系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，并充分結(jié)合電力系統(tǒng)搶修業(yè)務(wù)流程進(jìn)行功能設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠保障電力公司在緊急事件的處理過(guò)程中，快速、及時(shí)、準(zhǔn)確、直觀、全面地收集到相關(guān)信息，為領(lǐng)導(dǎo)提供輔助決策信息，加強(qiáng)了指揮和控制的力度，提高了工作的效率。

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