基于GIS與車(chē)載稱(chēng)重技術(shù)的垃圾車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)

摘要：垃圾車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)是集GIS技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)量技術(shù)于一體，結(jié)合軟硬件編程及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的對(duì)垃圾車(chē)營(yíng)運(yùn)狀況實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管的綜合性監(jiān)控管理系統(tǒng)。根據(jù)城市環(huán)衛(wèi)垃圾車(chē)營(yíng)運(yùn)的實(shí)際情況，在車(chē)輛GPS在線(xiàn)監(jiān)控的基礎(chǔ)上，加入了車(chē)輛稱(chēng)重計(jì)量模塊，提出了基于車(chē)載稱(chēng)重的GIS監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，將監(jiān)控系統(tǒng)細(xì)分為三個(gè)部分進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的核心在于將車(chē)輛的載重?cái)?shù)據(jù)同GPS數(shù)據(jù)捆綁集中發(fā)回，最終通過(guò)Google Map將實(shí)際車(chē)輛的營(yíng)運(yùn)情況進(jìn)行同步顯示。

關(guān)鍵詞：GIS；垃圾車(chē)監(jiān)控；車(chē)載稱(chēng)重技術(shù)；通信；Google Map

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）10-2482-03

本文針對(duì)目前城市環(huán)衛(wèi)垃圾車(chē)在營(yíng)運(yùn)過(guò)程中存在的超速、超載、垃圾隨意拋灑等問(wèn)題提出了一種基于GIS技術(shù)與車(chē)輛計(jì)量稱(chēng)重技術(shù)相結(jié)合的新型解決方案。本方案以采用車(chē)載稱(chēng)重技術(shù)、GPS導(dǎo)航定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)的車(chē)載終端設(shè)備作為垃圾車(chē)營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)采集源，利用無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)實(shí)時(shí)采集終端定期發(fā)回的數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果最終存儲(chǔ)于應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)中。在客戶(hù)端監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)上，采用目前應(yīng)用較為廣泛的Google Map作為電子地圖引擎，實(shí)時(shí)地展示出正在營(yíng)運(yùn)的垃圾車(chē)的載重、速度、方位等數(shù)據(jù)信息，以滿(mǎn)足監(jiān)控中心實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度車(chē)輛營(yíng)運(yùn)情況的需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾車(chē)裝載情況及路線(xiàn)行駛情況的跟蹤監(jiān)控。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)：

1） 實(shí)時(shí)采集垃圾車(chē)稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)；

2） 實(shí)時(shí)采集垃圾車(chē)行駛點(diǎn)位信息；

3） 進(jìn)行垃圾車(chē)行駛路線(xiàn)信息回放；

4） 垃圾車(chē)報(bào)警數(shù)據(jù)監(jiān)控；

5） 垃圾收集源點(diǎn)垃圾量統(tǒng)計(jì)；

最終從杜絕垃圾車(chē)超速、超載、垃圾運(yùn)輸途中隨便拋灑現(xiàn)象。

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，將垃圾車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)分為三個(gè)部分，由車(chē)載終端設(shè)備、通信服務(wù)平臺(tái)、客戶(hù)端監(jiān)控系統(tǒng)三部分組成，系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.1車(chē)載終端設(shè)備設(shè)計(jì)

終端設(shè)備主要由車(chē)載GPS數(shù)據(jù)采集裝置、車(chē)載稱(chēng)重裝置、數(shù)據(jù)控制采集單元、顯示終端組成，通過(guò)下位機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)、車(chē)輛GPS定位數(shù)據(jù)的定期采集與打包處理，是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

1.2通信服務(wù)平臺(tái)

車(chē)載終端通信通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，完成采集數(shù)據(jù)的發(fā)送及上位機(jī)程序指令的接收與發(fā)送。

服務(wù)平臺(tái)還包括通訊服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，用于實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備數(shù)據(jù)的接收、處理和存儲(chǔ)。當(dāng)接收到終端傳回的數(shù)據(jù)時(shí)，首先由通訊服務(wù)器上的處理程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，再將采集到的車(chē)輛、路線(xiàn)等信息存儲(chǔ)到位于數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)中，為客戶(hù)端監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)用提供支持。

1.3客戶(hù)端監(jiān)控程序設(shè)計(jì)

客戶(hù)端監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

1） 車(chē)輛、從業(yè)人員、行駛路線(xiàn)等基本信息的維護(hù)；

2） 垃圾車(chē)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)在電子地圖中的實(shí)時(shí)顯示及軌跡回放；

3） 垃圾報(bào)警信息的判斷、處理顯示；

4） 相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)表的生成。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在車(chē)載稱(chēng)重方面，稱(chēng)重傳感器、控制器的設(shè)計(jì)及重量計(jì)算方法是車(chē)輛超重精準(zhǔn)度的關(guān)鍵，根據(jù)金屬材料的彈性形變特點(diǎn)，利用車(chē)輛橋殼受力發(fā)生形變引起稱(chēng)重傳感器彈性體產(chǎn)生變形的原理，將其產(chǎn)生的與重量成正比的電信號(hào)經(jīng)算法處理轉(zhuǎn)換為重量數(shù)據(jù)[1]；在車(chē)輛實(shí)時(shí)定位監(jiān)控方面，精確定位、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸和地理信息系統(tǒng)是密不可分的三個(gè)組成部分。GPS終端能夠連續(xù)、實(shí)時(shí)地提供車(chē)輛的位置、速度和時(shí)間等信息，因此車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)的精確定位功能可以依靠GPS來(lái)實(shí)現(xiàn)；網(wǎng)絡(luò)傳輸上，利用覆蓋面廣，通信費(fèi)用低的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)（GSM）作為定位終端和監(jiān)控中心之間提供通信通道；地理信息系統(tǒng)（GIS）以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，能夠提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息，因此車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)將基于地理信息系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建。

系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案如下：

1） 在垃圾車(chē)底部安裝稱(chēng)重傳感器，采集垃圾車(chē)裝運(yùn)重量。

2） 車(chē)載稱(chēng)重控制器接收傳感器信號(hào)，產(chǎn)生稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)營(yíng)運(yùn)商網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控中心傳輸。如果發(fā)生超載超速現(xiàn)象，車(chē)載稱(chēng)重裝置，實(shí)時(shí)報(bào)警。

3） 采用無(wú)線(xiàn)通訊（GPRS、CDMA、3G等）傳輸。

4） 安裝GPS定位模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)輛行駛路線(xiàn)。

5） 在管理單位設(shè)置監(jiān)控中心，接收并處理垃圾車(chē)稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)、報(bào)警信息、行駛路線(xiàn)，具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、智能分析及查詢(xún)功能。

2.1終端設(shè)備

采用動(dòng)態(tài)稱(chēng)重技術(shù)，在盡量不改變車(chē)輛自身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將稱(chēng)重傳感組件、車(chē)載GPS等終端設(shè)備安裝在垃圾車(chē)的后橋殼上，在車(chē)輛行駛時(shí)，車(chē)橋?qū)⑹艿接沈?qū)動(dòng)輪傳來(lái)的各種反力、作用力和力矩，導(dǎo)致形變發(fā)生，繼而引起稱(chēng)重傳感器彈性體產(chǎn)生變形，輸出與重量成正比的電信號(hào)，經(jīng)處理后最終將電信號(hào)還原為重量數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)將與GPS終端產(chǎn)生的行駛數(shù)據(jù)一起被定期采集。

2.2通訊服務(wù)平臺(tái)

為解決因車(chē)載通信設(shè)備增加及客戶(hù)端應(yīng)用系統(tǒng)需求的增加而引起的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度增加、網(wǎng)絡(luò)傳輸速率下降及數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩缘葐?wèn)題，系統(tǒng)考慮為通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)置VPN專(zhuān)網(wǎng)，以保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性與傳輸效率。

在服務(wù)器方面，通訊服務(wù)器實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的分發(fā)、動(dòng)態(tài)地圖服務(wù)的加載等功能。服務(wù)器端的應(yīng)用程序主要用于設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，接收和處理下位機(jī)發(fā)回的數(shù)據(jù)，并將處理完的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)車(chē)輛監(jiān)控的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采用定期讀取的方式，在實(shí)現(xiàn)上需要設(shè)置一個(gè)timer定時(shí)器，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，每隔數(shù)秒執(zhí)行一次數(shù)據(jù)采集及處理程序，將發(fā)回的稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)、車(chē)輛速度、經(jīng)緯度、時(shí)間等信息寫(xiě)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.3客戶(hù)端程序

3 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)目前城市垃圾車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)的需求，運(yùn)用GIS技術(shù)及稱(chēng)重計(jì)量技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于Google Map的垃圾車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，為現(xiàn)代城市垃圾車(chē)的營(yíng)運(yùn)監(jiān)管提供了良好的解決方案。但由于對(duì)車(chē)載稱(chēng)重技術(shù)目前尚在起步階段，加上車(chē)輛在行駛過(guò)程中的重量變化會(huì)受到路況、車(chē)速等諸多因素的影響，因此本系統(tǒng)的還需要在稱(chēng)重精準(zhǔn)度方面做進(jìn)一步的提升，使系統(tǒng)能夠有效地對(duì)車(chē)輛實(shí)施監(jiān)控，更加廣泛應(yīng)用于車(chē)輛調(diào)度、物流運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)。

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