燃運(yùn)車(chē)輛GPS 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用概述

徐海霞XU Hai-xia

（新疆石河子職業(yè)技術(shù)學(xué)院，石河子 832000）

（Xinjiang Shihezi Vocational Technical College，Shihezi 832000，China）

0 引言

交通運(yùn)輸業(yè)日益蓬勃發(fā)展，機(jī)動(dòng)車(chē)的數(shù)量快速增長(zhǎng)，道路交通壓力不斷增大，車(chē)輛的有效管理問(wèn)題備受關(guān)注。

行政管理部門(mén)都在尋找智能化的手段、嚴(yán)格的措施對(duì)車(chē)輛進(jìn)行有效的管理。這種現(xiàn)象也顯現(xiàn)在生產(chǎn)原料的運(yùn)輸中，越來(lái)越多的企業(yè)要求生產(chǎn)原料的運(yùn)輸按照相應(yīng)的路線(xiàn)和時(shí)間，準(zhǔn)確可靠的到達(dá)目的地，確保對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。

監(jiān)控運(yùn)輸車(chē)輛可以有效減少車(chē)輛事故和提高行車(chē)效率。目前，車(chē)輛GPS 監(jiān)控系統(tǒng)集成許多先進(jìn)的技術(shù)，如衛(wèi)星定位技術(shù)（Global Positioning System，簡(jiǎn)稱(chēng)GPS）、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)（General Packet Radio Service，簡(jiǎn)稱(chēng)GPRS）、地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS）、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化等諸多種手段，通過(guò)以上技術(shù)的綜合運(yùn)用，能實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛的行駛數(shù)據(jù)自動(dòng)收集、傳送、儲(chǔ)存、分析以及備份，對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)行合理的調(diào)配以及實(shí)時(shí)的監(jiān)控[1]。

1 研究背景及意義

石河子天富燃料運(yùn)輸有限公司是石河子市僅有的擁有煤炭經(jīng)營(yíng)運(yùn)輸資質(zhì)的國(guó)有企業(yè)。石河子天富燃料運(yùn)輸有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)為燃運(yùn)公司）成立于2004年7月，注冊(cè)資本1000 萬(wàn)元，燃運(yùn)公司是天富熱電上市公司的子公司。燃運(yùn)公司現(xiàn)有運(yùn)輸車(chē)輛72 臺(tái)，年運(yùn)輸能力70 萬(wàn)噸。

燃運(yùn)公司的主要任務(wù)是確保石河子?xùn)|熱電廠(chǎng)、西熱電廠(chǎng)、南熱電廠(chǎng)、供熱公司燃料的采購(gòu)供應(yīng)運(yùn)輸，淡季儲(chǔ)存煤炭，并逐步壟斷石河子墾區(qū)農(nóng)牧團(tuán)場(chǎng)鍋爐供暖、農(nóng)工生活用煤。

燃運(yùn)公司為保證各電廠(chǎng)用煤需求，穩(wěn)定采購(gòu)和運(yùn)輸南山煤礦（準(zhǔn)南煤）、沙灣寶英煤礦、瑪納斯塔西河煤礦、呼圖璧三縣、托克遜圣雄煤礦、木壘縣凱元煤礦，準(zhǔn)東煤田等煤礦原煤，2015年業(yè)務(wù)計(jì)劃采運(yùn)天池能源公司、圣雄集團(tuán)、神華集團(tuán)等大型煤炭生產(chǎn)基地的原煤。

隨著企業(yè)的發(fā)展，要具備有效的措施才能保障燃煤運(yùn)輸車(chē)輛安全、高效營(yíng)運(yùn)。燃運(yùn)公司由最初幾輛運(yùn)輸車(chē)增長(zhǎng)至現(xiàn)如今的幾十余輛，公司的規(guī)模不斷擴(kuò)大，效益也不斷提高，同時(shí)也帶來(lái)了許多新的問(wèn)題。駕駛員的違章率高達(dá)百分之三十，路橋費(fèi)用、運(yùn)輸車(chē)輛私用率以及車(chē)輛油耗增加，運(yùn)輸公司車(chē)輛管理工作者的工作量也增大很多。

如何保證運(yùn)輸車(chē)輛安全行駛，降低運(yùn)輸公司運(yùn)營(yíng)成本，提高運(yùn)輸公司的管理效益？這些都是迫切需要解決的問(wèn)題。

石河子地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求燃運(yùn)公司充分發(fā)揮運(yùn)輸職能作用。

首先，石河子周邊地區(qū)豐富的煤炭資源，使得燃運(yùn)公司的煤炭運(yùn)輸業(yè)務(wù)變得至關(guān)重要。臨近石河子墾區(qū)的準(zhǔn)南煤田重點(diǎn)開(kāi)發(fā)艾維爾溝、呼圖壁白楊河、昌吉硫磺溝、瑪納斯塔西河等礦區(qū)為近五年的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。在“十二五”期間，將建成年產(chǎn)煤500 萬(wàn)噸的呼圖壁白楊河礦區(qū)白楊河煤礦，年產(chǎn)煤300 萬(wàn)噸的呼圖壁白楊河礦區(qū)鐵列克礦井等項(xiàng)目。為了保證煤炭運(yùn)輸業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，必須提供充足的營(yíng)運(yùn)車(chē)輛，并配備相應(yīng)的駕駛?cè)藛T。

其次，隨著農(nóng)八師和石河子市“十二五規(guī)劃”經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展及周邊的縣和地區(qū)對(duì)電熱的強(qiáng)烈需求，今后幾年燃運(yùn)公司煤炭運(yùn)輸任務(wù)將會(huì)越來(lái)越艱巨。2012年天富公司計(jì)劃耗煤炭約550 萬(wàn)噸，占發(fā)電供熱成本的70%以上，資金近3.5 億多元。燃運(yùn)公司作為煤炭采購(gòu)運(yùn)輸職能部門(mén)，任重而道遠(yuǎn)。

最后，石河子周邊地區(qū)煤炭存儲(chǔ)與開(kāi)發(fā)、近年生產(chǎn)生活對(duì)電熱的需求，成為促使燃運(yùn)公司提高燃煤運(yùn)輸效率和科學(xué)管理燃煤運(yùn)輸車(chē)輛的原因。為更好地完成任務(wù)，燃運(yùn)公司就必須先解決燃煤運(yùn)輸車(chē)輛的現(xiàn)代化管理問(wèn)題。這些都說(shuō)明燃運(yùn)公司配套建成燃運(yùn)車(chē)輛GPS 監(jiān)控系統(tǒng)是可行的。

燃運(yùn)公司首先要合理解決在用煤高峰期組織車(chē)輛運(yùn)輸并合理調(diào)配不同階段進(jìn)煤量，避免運(yùn)輸途中倒煤、飛煤、摻假事件的發(fā)生。

如何解決這些問(wèn)題，如何運(yùn)用現(xiàn)代通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)及時(shí)掌握運(yùn)輸車(chē)輛的實(shí)時(shí)情況，切實(shí)可行地提高運(yùn)輸車(chē)輛的利用率，在途車(chē)輛監(jiān)控就變得十分迫切。因而，燃運(yùn)公司于2008年啟動(dòng)車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施計(jì)劃，依靠GPS、GIS和GPRS 和計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，開(kāi)發(fā)在途跟蹤煤炭運(yùn)輸車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

自從美國(guó)放開(kāi)對(duì)GPS 限制精度政策以來(lái)，越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)都把衛(wèi)星定位技術(shù)運(yùn)用到海、陸、空監(jiān)控定位等實(shí)際應(yīng)用中。

隨著地理信息技術(shù)、無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的成熟與發(fā)展，移動(dòng)目標(biāo)的監(jiān)控與定位系統(tǒng)已經(jīng)成為多方面技術(shù)于一體的高新技術(shù)系統(tǒng)，并且逐步應(yīng)用到城市公交、出租、公安和運(yùn)輸?shù)雀鞣矫妗?/p>

2.1 國(guó)外研究狀況

GPS 與GPRS 技術(shù)的廣泛使用，衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的相互結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車(chē)輛跟蹤、監(jiān)管、導(dǎo)航、信息查詢(xún)和緊急救助等功能，為了能夠提高車(chē)輛的運(yùn)輸效益以及合理分配運(yùn)輸資源，許多國(guó)家在這方面做了較深入的研究工作。

經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)展，美日歐等發(fā)達(dá)國(guó)家基本完成了智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，簡(jiǎn)稱(chēng)ITS）體系框架，關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)已取得突破性進(jìn)展，并在重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。ITS 用于解決交通擁堵、交通事故、交通污染等問(wèn)題，能夠增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、成為提升國(guó)家安全的戰(zhàn)略措施之一。

在世界范圍內(nèi)得到廣泛認(rèn)可與應(yīng)用的衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)是以美國(guó)的GPS 和俄羅斯的GLONASS[2]為代表的。尤其是美國(guó)為保持這一領(lǐng)域的壟斷地位，一方面取消限制政策，一方面積極改進(jìn)GPS 系統(tǒng)性能，鼓勵(lì)私營(yíng)公司投資GPS 事業(yè)，致力于將GPS 導(dǎo)航定位系統(tǒng)提升為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這些政策很大程度的鼓舞了美國(guó)及其他各國(guó)大公司開(kāi)發(fā)與應(yīng)用GPS 產(chǎn)品的信心，同時(shí)更推動(dòng)了GPS 的廣泛應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

俄羅斯之外的歐盟各國(guó)都在發(fā)展自己的全球定位系統(tǒng)，2001年4月5日舉行的歐盟交通部長(zhǎng)會(huì)上批準(zhǔn)了已經(jīng)籌備多年的歐洲伽俐略全球?qū)Ш蕉ㄎ恍l(wèi)星計(jì)劃，這標(biāo)志著伽俐略計(jì)劃的啟動(dòng)，從此開(kāi)始自主研發(fā)定位系統(tǒng)。就當(dāng)今的ITS 發(fā)展?fàn)顩r而言，歐洲在應(yīng)用方面的進(jìn)展介于日本和美國(guó)之間。

目前，正在進(jìn)行Telematic[3]的全面開(kāi)發(fā)，計(jì)劃在全歐洲建立專(zhuān)門(mén)以道路交通為主的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，開(kāi)發(fā)先進(jìn)的車(chē)輛控制系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、商業(yè)車(chē)輛運(yùn)行系統(tǒng)、出行信息服務(wù)系統(tǒng)等。

日本ITS 的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用已取得重要進(jìn)展，車(chē)輛信息和通訊系統(tǒng)的覆蓋能力可達(dá)全國(guó)范圍，并隨時(shí)監(jiān)控公交道路情況和采集信息。日本ITS 體系包括公交支援系統(tǒng)、移動(dòng)目標(biāo)導(dǎo)航系統(tǒng)、安全輔助系統(tǒng)、行人誘導(dǎo)系統(tǒng)、緊急車(chē)輛救援系統(tǒng)、道路交通管理高效化系統(tǒng)、車(chē)輛運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)和交通管理最優(yōu)化系統(tǒng)。

世界上較早從事智能交通控制技術(shù)研究的國(guó)家中也包括澳大利亞。澳大利亞的公共運(yùn)輸部門(mén)提供所有公共汽車(chē)的時(shí)刻表、路線(xiàn)、氣象和其它的信息。

除此以外，交通部門(mén)還研發(fā)了主動(dòng)信號(hào)系統(tǒng)，主動(dòng)信號(hào)系統(tǒng)可根據(jù)不同條件不同環(huán)境而改變速度限制，監(jiān)測(cè)出正在行駛車(chē)輛的速度，如果車(chē)速太快或太慢，可發(fā)送提示信號(hào)給行駛車(chē)輛的駕駛員。

2.2 國(guó)內(nèi)研究狀況

在上世紀(jì)九十年代，我國(guó)才開(kāi)始將GPS、GIS 等技術(shù)用于車(chē)輛的定位和監(jiān)控今天，GPS 和GIS 技術(shù)已經(jīng)成熟地應(yīng)用于交通運(yùn)輸、地理礦產(chǎn)、科學(xué)研究等各行各業(yè)。GPS 和GIS 等技術(shù)用于車(chē)輛的定位和監(jiān)控的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段。

①第一階段：萌芽階段（1994年至1998年）。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有少量的公司在研究車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)。由于當(dāng)時(shí)GPS 信號(hào)精度、信號(hào)的無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)然A(chǔ)技術(shù)和硬件問(wèn)題沒(méi)有得到解決，加上國(guó)內(nèi)的對(duì)車(chē)輛監(jiān)控的需求不大，導(dǎo)致車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)的成品很少。車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)大都在大型的科研和特殊企業(yè)機(jī)構(gòu)中使用，因而沒(méi)有得到大范圍的普及和使用。

②第二階段：發(fā)展階段（1999年至2003年）。隨著GSM 短消息業(yè)務(wù)的不斷完善和應(yīng)用，很多開(kāi)發(fā)企業(yè)將GSM 技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)的主要通信手段。2000年，美國(guó)政府公布并撤消了限制定位精度的SA 政策，GPS定位精度有所提高，因而車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)的兩大難題均得到解決。車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)正處于蓬勃發(fā)展階段。

③第三階段：繁榮階段（2004年至今）。國(guó)內(nèi)的汽車(chē)消費(fèi)量激增，加之GPRS 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的日趨成熟，通信基站逐漸增多，通信技術(shù)并且正向新興的3G 傳輸技術(shù)邁進(jìn)，基于全球衛(wèi)星定位技術(shù)GPS 的車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)形成了規(guī)模。

與此同時(shí)，我國(guó)自主研制的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)[4]于2020年可以形成全球覆蓋能力，到時(shí)車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)必定會(huì)有翻天覆地的變化和更廣闊的發(fā)展空間。

現(xiàn)階段，雖然車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)已在我國(guó)一些領(lǐng)域得到應(yīng)用，但其功能還不夠完善，報(bào)警時(shí)間延遲較大，傳輸信息量大時(shí)容易造成通信擁塞、信息丟失。

GIS 通常是一種電子地圖的展示手段，用于GPS 下行數(shù)據(jù)點(diǎn)位顯示、簡(jiǎn)單路徑分析和地圖顯示查詢(xún)等功能。此外，車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)還存在著對(duì)GIS 空間分析功能挖掘不夠[5]，如在地圖中刷新顯示一次全部監(jiān)控車(chē)輛的時(shí)間較長(zhǎng)等問(wèn)題。如何完善車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)的性能和監(jiān)控質(zhì)量，提升系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，仍是需要解決的問(wèn)題。

[1]袁安存.全球定位系統(tǒng)GPS 原理與應(yīng)用[M].大連海事大學(xué)出版社，2000.

[2]Elliott D.Kaplan,Christopher J.Hegarty.寇艷紅譯.GPS 原理與應(yīng)用(第二版)[M].電子工業(yè)出版社,2007.

[3]Roy Ascott,Edward A.Shanken.Telematic Embrace [M].University of California Press,2003,4.

[4]趙鵬翔,李衛(wèi)忠.GIS 與GPS 導(dǎo)論[M].楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社,2004,8:48-50.