劉 磊

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津市 300350)

主要應(yīng)用產(chǎn)品技術(shù)為GPS高精度油量監(jiān)控系統(tǒng)及其相關(guān)視頻監(jiān)控、油位器、轉(zhuǎn)速傳感器、卸料傳感器、調(diào)度屏等配套設(shè)備。產(chǎn)品應(yīng)用于項(xiàng)目自卸車(chē)、罐車(chē)、吊車(chē)、泵車(chē)、平地機(jī)、挖掘機(jī)、壓路機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)等，歷經(jīng)5年試應(yīng)用操作嚴(yán)格檢驗(yàn)，不斷創(chuàng)新改進(jìn)，按規(guī)格定制的高精度油位器檢測(cè)技術(shù)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先，檢測(cè)精度高達(dá)99%，加油100～500 L誤差在1～5 L左右，可現(xiàn)場(chǎng)加油/放油檢驗(yàn)效果詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表、中英文PC端監(jiān)控軟件(C/S客戶端、B/S瀏覽器版)、手機(jī)端監(jiān)控軟件(安卓/蘋(píng)果、微信)等產(chǎn)品，同時(shí)秉承開(kāi)放理念，提供各種靜態(tài)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和油量消耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)記錄，便于項(xiàng)目在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備單機(jī)單核考核監(jiān)管。為此，利用對(duì)基于GPS的高精度施工車(chē)輛油量實(shí)時(shí)監(jiān)控分析系統(tǒng)的研究推廣來(lái)提高項(xiàng)目設(shè)備管理水平就顯得尤為必要。

1 GPS原理分析

不同應(yīng)用目的與不同的精度要求，GPS定位原理也各不相同，常用的GPS定位方法有三種，一種是單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位、一種是差分動(dòng)態(tài)定位，另一種是后處理差分動(dòng)態(tài)定位[1]。在基于GPS的高精度施工車(chē)輛油量實(shí)時(shí)監(jiān)控分析系統(tǒng)中，主要應(yīng)用了單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位原理，即用安裝在一個(gè)運(yùn)動(dòng)載體的GPS信號(hào)接收機(jī)，自主檢測(cè)該運(yùn)動(dòng)載體上的實(shí)時(shí)位置，從而描述該運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)行軌跡。這種定位方法主要利用偽距離的測(cè)量值，接收機(jī)上測(cè)量的也是偽距，包括3個(gè)坐標(biāo)分量未知點(diǎn)和1個(gè)接收機(jī)鐘差未知點(diǎn)，也被稱(chēng)為絕對(duì)動(dòng)態(tài)定位。為實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定位，需要至少同時(shí)測(cè)得4顆衛(wèi)星偽距值，基本方程為：

c×τ

(1)

式(1)中：Xu、Yu、Zu表示動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)值在tk時(shí)刻的瞬時(shí)位置；Xj、Yj、Zj表示第j顆GPS衛(wèi)星在運(yùn)行軌道上的瞬時(shí)位置；ρj表示GPS接收機(jī)上測(cè)得接收機(jī)天線和第j顆GPS衛(wèi)星之間的距離；τ表示接收機(jī)鐘差。

2 基于GPS的高精度施工車(chē)輛油量監(jiān)控系統(tǒng)需求分析

目前項(xiàng)目設(shè)備管理中存在的問(wèn)題有調(diào)度效率偏低、設(shè)備利用率有待提升、車(chē)輛及設(shè)備作業(yè)成本高、司機(jī)駕駛行為難以約束、車(chē)輛維護(hù)不及時(shí)、無(wú)法確認(rèn)車(chē)輛行蹤等。

為提升設(shè)備運(yùn)行效率，迫切需要項(xiàng)目管理部門(mén)，運(yùn)用現(xiàn)代化科技手段突破傳統(tǒng)車(chē)輛油量管理的局限性，通過(guò)基于GPS的高精度施工用車(chē)輛油量實(shí)時(shí)監(jiān)控分析系統(tǒng)可提升設(shè)備管理水平、提高設(shè)備使用效率，也可在調(diào)度中心時(shí)刻監(jiān)控所有在線設(shè)備的動(dòng)態(tài)信息，并將監(jiān)控到的信息清楚直觀地顯示在大屏幕上。按照項(xiàng)目部管理需求，該系統(tǒng)的功能目標(biāo)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)具有完善系統(tǒng)的GIS電子地圖功能，實(shí)時(shí)顯示指定車(chē)輛設(shè)備的位置、油耗、狀態(tài)等，將車(chē)輛工作時(shí)間和加油、耗油情況等實(shí)時(shí)記錄發(fā)送到監(jiān)控端設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備的實(shí)時(shí)可視化監(jiān)控和現(xiàn)代化管理。

(2)具有數(shù)據(jù)庫(kù)管理及查詢功能，包括：車(chē)輛行駛路線記錄；車(chē)輛信息添加、刪除、修改；加油情況、耗油情況等，每輛車(chē)信息實(shí)時(shí)向調(diào)度中心發(fā)送，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，形成日志統(tǒng)計(jì)記錄，為單機(jī)單核提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

(3)實(shí)現(xiàn)安全管理，為車(chē)輛行駛提供偏航、超速報(bào)警、狀態(tài)信息反饋等功能，便于調(diào)度中心第一時(shí)間掌握車(chē)輛狀況，并及時(shí)采取有針對(duì)性的處理措施。

3 系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)方案

3.1 設(shè)計(jì)原則

基于GPS的高精度施工車(chē)輛油量實(shí)時(shí)監(jiān)控分析系統(tǒng)，在利用目前國(guó)內(nèi)外車(chē)輛動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，按照項(xiàng)目設(shè)備管理具體需求，擬設(shè)計(jì)以下方案：要充分體現(xiàn)系統(tǒng)集成思想，網(wǎng)絡(luò)也要符合長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃要求，立足一個(gè)較高的起點(diǎn)，保證系統(tǒng)的可拓展性和可伸縮性。同時(shí)具有通訊、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備信息容量及處理能力，并具有一定的前瞻性，為后期軟件、硬件更新預(yù)留出接口，適應(yīng)未來(lái)項(xiàng)目設(shè)備管理信息化、科技化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展需求。因此，需要嚴(yán)格遵循以下原則：

(1)實(shí)用性。實(shí)用性原則保證整個(gè)系統(tǒng)操作方便，多操作平臺(tái)整體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一操作，為便于后期業(yè)務(wù)處理和綜合管理水平的提升提供支撐。

(2)先進(jìn)性。盡量采用比較新穎的高科技技術(shù)，通過(guò)采用比較先進(jìn)的方法和設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)所需的功能既滿足項(xiàng)目管理實(shí)際需求，也具有一定的發(fā)展?jié)摿2]。

(3)可靠性。為保證持續(xù)運(yùn)行的需求，基于GPS的高精度施工車(chē)輛油量實(shí)時(shí)監(jiān)控分析系統(tǒng)必須具有較高的可靠性。在項(xiàng)目設(shè)備管理有需求且經(jīng)濟(jì)效益條件允許范圍中，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方案、技術(shù)保障等方面同時(shí)入手，全面提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

3.2 硬件設(shè)計(jì)

立足GPS技術(shù)，融合GIS技術(shù)、GPRS/GSM無(wú)線設(shè)計(jì)通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛實(shí)時(shí)定位與監(jiān)控。硬件系統(tǒng)主要包括車(chē)載智能終端系統(tǒng)、無(wú)線通訊系統(tǒng)、監(jiān)控中心等。其中車(chē)載智能終端系統(tǒng)主要作用是完成車(chē)輛定位、油耗信息及車(chē)輛行駛狀態(tài)的采集及發(fā)送。無(wú)線通訊技術(shù)是一項(xiàng)交互技術(shù)，為提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、?zhǔn)確性、可靠性，可采用GPRS通訊模式和SMS通訊模式相互結(jié)合的設(shè)計(jì)方法。監(jiān)控中心通過(guò)接收到的信息，對(duì)車(chē)輛信息進(jìn)行處理，并顯示在大屏幕上。

3.3 監(jiān)控系統(tǒng)功能架構(gòu)

監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)局域網(wǎng)和監(jiān)控中心的服務(wù)器相互連接，從而實(shí)時(shí)獲得服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)，對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)車(chē)載傳感器和PDA終端將測(cè)量油箱數(shù)據(jù)及車(chē)輛行駛數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，便于管理人員實(shí)時(shí)掌握和了解油箱耗油情況和車(chē)輛行駛狀況，實(shí)時(shí)掌握司機(jī)加油點(diǎn)和加油數(shù)量[3]。從實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)油箱油量的情況分析，計(jì)算出耗油率及耗油曲線，獲得車(chē)輛在何時(shí)非正常耗油，從而提升車(chē)輛燃油管理水平，降低設(shè)備使用成本。

3.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.4.1 登陸及設(shè)置

基于GPS的高精度施工用車(chē)輛油量實(shí)時(shí)監(jiān)控分析系統(tǒng)的登陸時(shí)，需正確填寫(xiě)相關(guān)登錄信息，點(diǎn)擊“登陸”進(jìn)入系統(tǒng)主界面(見(jiàn)圖1)。主界面最上面是“菜單欄”、左邊是“功能窗”、右邊是“地圖窗”、下邊是“車(chē)輛窗”?！肮δ艽啊币c(diǎn)擊“+”號(hào)顯示所有的“分組”如“自卸車(chē)”“灑水車(chē)”等。查閱相關(guān)信息中“車(chē)輛窗”的“狀態(tài)”欄可看到設(shè)備(停車(chē)時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間、熄火狀態(tài)等)，“總油量”欄可以看到設(shè)備的油箱當(dāng)前剩余油量升數(shù)；“當(dāng)日里程”欄可以看到設(shè)備當(dāng)日行駛里程；“總里程”欄可以看到設(shè)備安裝GPS后總里程；“速度”欄可以看設(shè)備當(dāng)前速度；“位置”可以看設(shè)備當(dāng)前位置等?！肮δ艽啊笨梢园凑詹煌?lèi)型設(shè)備分組，可以方便查看[4]。設(shè)備加油或者漏油會(huì)有彈出框信息和語(yǔ)音提示顯示在地圖上。

圖1 設(shè)備運(yùn)行及油耗記錄

點(diǎn)擊“菜單欄”第一項(xiàng)“系統(tǒng)”里的“系統(tǒng)設(shè)置”，可進(jìn)入“車(chē)輛監(jiān)控參數(shù)設(shè)置”，切換為第二項(xiàng)“提示框”，在下面選擇需要在地圖上“浮動(dòng)框”顯示的內(nèi)容，常選顯示內(nèi)容(車(chē)牌、位置、速度、狀態(tài)、油量、當(dāng)日里程、總里程等)。

“浮動(dòng)框”顯示相關(guān)內(nèi)容(車(chē)牌、油量、點(diǎn)火時(shí)間、速度、位置、里程、狀態(tài)等)。點(diǎn)擊“菜單欄”第7項(xiàng)“地圖”，選擇其中的“mapabc”地圖，這地圖為谷歌地圖。此設(shè)置適合國(guó)外使用，可以切換為<衛(wèi)星地圖>[5]。

3.4.2 軌跡回放

點(diǎn)擊“功能窗”或者“車(chē)輛窗”選定一個(gè)需要回放軌跡的設(shè)備，在地圖的最下方和車(chē)輛窗的最上方處會(huì)出現(xiàn)，軌跡回放的時(shí)間設(shè)置，點(diǎn)擊“回放”。軌跡回放是判斷是否漏油的最關(guān)鍵步驟，選擇設(shè)備以及設(shè)定時(shí)間回放軌跡后，地圖的最上方會(huì)出現(xiàn)油量消耗曲線作為參考，可以看到加油升數(shù)和漏油升數(shù)，還要?jiǎng)?wù)必記得點(diǎn)擊最下面的車(chē)輛窗的“GPS時(shí)間”升序排序，然后結(jié)合查看車(chē)輛窗里的“當(dāng)日里程”和“總油量”的變化進(jìn)行分析判斷[6]。軌跡回放的這些記錄，點(diǎn)火狀態(tài)下是30 s左右記錄一條信息(熄火狀態(tài)下是60 s左右一條信息)發(fā)送回服務(wù)器，如果沒(méi)有信號(hào)或信號(hào)非常不好就會(huì)在有信號(hào)時(shí)“補(bǔ)發(fā)數(shù)據(jù)”回服務(wù)器，補(bǔ)發(fā)數(shù)據(jù)會(huì)使記錄時(shí)間次序不對(duì)，所以也會(huì)有產(chǎn)生漏油或加油的可能，但是可以通過(guò)記錄查看排除。

3.4.3 報(bào)表

點(diǎn)擊“菜單欄”第8項(xiàng)的“報(bào)表”選擇“登陸后臺(tái)報(bào)表(新版)”進(jìn)入報(bào)表。進(jìn)入報(bào)表登陸窗口須正確填寫(xiě)帳戶及密碼。選擇其中“油耗報(bào)表”中的“加油報(bào)表”或“漏油報(bào)表”，選擇相關(guān)車(chē)輛，設(shè)定時(shí)間點(diǎn)擊“查詢”。點(diǎn)擊“查詢”按鈕右邊的圖標(biāo)可以導(dǎo)出EXCEL表格再處理。其他報(bào)表以此類(lèi)推[7]。

4 效益分析

通過(guò)采用基于GPS的高精度施工車(chē)輛油量實(shí)時(shí)監(jiān)控分析系統(tǒng)的研究，有效杜絕了司機(jī)私自處理設(shè)備燃油行為，提高設(shè)備管理效率，有效降低了管理人員數(shù)據(jù)記錄統(tǒng)計(jì)量、調(diào)度工作量等帶來(lái)的工作量，提高了設(shè)備使用效率。安裝此系統(tǒng)之后，較原來(lái)的車(chē)輛使用率和調(diào)度效率，可提高30%左右。建立完善的GPS設(shè)備管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目設(shè)備管理的高效性和單機(jī)單核的及時(shí)準(zhǔn)確性，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目對(duì)車(chē)輛設(shè)備和司機(jī)的有效統(tǒng)一管理。實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)辦公，通過(guò)手機(jī)登陸系統(tǒng)，就可以對(duì)項(xiàng)目設(shè)備情況全面監(jiān)控[8]。加油統(tǒng)計(jì)、漏油統(tǒng)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)，實(shí)時(shí)了解設(shè)備油量及工作情況(見(jiàn)圖2)。

漏油報(bào)警及時(shí)提醒管理人員和低油位報(bào)警提醒加油。停車(chē)點(diǎn)火報(bào)警精細(xì)控制油耗和偏離設(shè)防范圍報(bào)警。也可以實(shí)現(xiàn)里程統(tǒng)計(jì)和軌跡回放。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)踐，分析了基于GPS的高精度施工車(chē)輛油量實(shí)時(shí)監(jiān)控分析系統(tǒng)，結(jié)果表明，在工程項(xiàng)目車(chē)輛管理中，通過(guò)構(gòu)建該系統(tǒng)，可對(duì)車(chē)輛油耗情況、運(yùn)行情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而獲知行駛狀態(tài)，為實(shí)現(xiàn)科技化管理、網(wǎng)絡(luò)化管理、一體化管理等實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)降低油耗，提升項(xiàng)目設(shè)備管理水平等方面皆有非常重要的意義，符合現(xiàn)代化管理的要求，值得大范圍推廣應(yīng)用。

圖2 車(chē)輛漏油統(tǒng)計(jì)圖