公務(wù)車輛BDS監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

鄒 浜，王 迪，金玉潔

(1.千尋位置網(wǎng)絡(luò)有限公司，上海 200000；2.西南科技大學(xué) 城市學(xué)院，四川 綿陽 621000)

0 引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou navigation satellite system，BDS)是我國自行研制并擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國的全球定位系統(tǒng)(global positioning system，GPS)和俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(global navigation satellite system，GLONASS)之后的第3個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，BDS由3部分組成，分別是空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接受處理部分，能為全球范圍內(nèi)的用戶提供全天候和全天時的高精度及高可靠性的授時、定位和導(dǎo)航服務(wù)[1]。

目前，各地政府正在大力提倡構(gòu)建“智慧政務(wù)”[2]，而“公務(wù)車智能監(jiān)管”作為“智慧政務(wù)”的重要組成部分，迅速成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點。傳統(tǒng)公務(wù)車的使用存在公車私用、跨域行駛、費用使用不明朗和監(jiān)管手段落后等缺點，因此設(shè)計出一套技術(shù)先進、監(jiān)管有效和體驗良好的公務(wù)車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)成為各地政府的當(dāng)務(wù)之急。

課題組設(shè)計與開發(fā)的基于BDS的公務(wù)車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)具有地理信息系統(tǒng)(geographic information system，GIS)基礎(chǔ)信息功能、資源管理功能、車輛調(diào)度功能、運行狀態(tài)監(jiān)控功能、報表分析功能、報警提醒功能、報表分析功能、系統(tǒng)管理功能、計費結(jié)算功能和數(shù)據(jù)拓展接口。

該系統(tǒng)已在四川某市進行了部署和應(yīng)用，經(jīng)過一段時間的試運行，能夠有效防止公車私用、費用結(jié)算與報銷混亂和公務(wù)車行駛區(qū)域與申請區(qū)域不符等現(xiàn)象的發(fā)生，實現(xiàn)車輛申派審批無紙化，從根本上提高公務(wù)車輛監(jiān)管的透明度和有效性。

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成如圖1所示，包括：

1)數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心為系統(tǒng)提供硬件及通信支撐。數(shù)據(jù)中心具有較高安全性、保密性、隔離性，配備2臺以上高性能服務(wù)器，并配置有高性能路由器、高性能防火墻、負(fù)載均衡設(shè)備、入侵檢測防御軟件、中心交換設(shè)備和上網(wǎng)行為管理軟件等設(shè)備，提供100 Mbit帶寬(或以上)的運營商專線，確保平臺可以7 d×24 h的連續(xù)穩(wěn)定運行。

2)客服中心。提供客戶服務(wù)中心，包含大屏顯示系統(tǒng)、語音呼叫系統(tǒng)、綜合業(yè)務(wù)處理平臺等，設(shè)立統(tǒng)一服務(wù)熱線，值班坐席不低于8個，保證7 d×24 h提供客戶業(yè)務(wù)咨詢、設(shè)備報修及投訴等服務(wù)。

3)公務(wù)車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)平臺軟件。在系統(tǒng)軟件(服務(wù)器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、地理信息系統(tǒng)平臺等)支撐下，采用Browser/Server框架[3]，形成多級共享、多車監(jiān)控、公用性與基礎(chǔ)性結(jié)合，能夠動態(tài)管理各類車輛的信息，具備車輛錄入、查詢、定位、運行告警、調(diào)度管理功能的數(shù)據(jù)平臺。該平臺還提供外部接口，可與其他外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行定制化的數(shù)據(jù)交換。

4)基于安卓系統(tǒng)[4]的手機APP。手機APP可根據(jù)不同的用戶角色和權(quán)限，提供申請用車、用車審批、任務(wù)下達(dá)與執(zhí)行、還車及評價的完整流程、車輛加油記錄、車輛位置查看、軌跡回放、車輛報警、消息通知等功能。

5)車載終端。在監(jiān)控車輛上搭載的BDS定位和數(shù)據(jù)傳輸處理集成終端，具備一定的數(shù)據(jù)處理能力。車載終端用于實時測定車輛位置、速度、運行情況等信息，并具有終端上傳功能，能夠?qū)⑵鋽?shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器。

2 系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)總體框架(如圖2所示)自下而上可分為支撐層、數(shù)據(jù)層、平臺層、應(yīng)用層和表現(xiàn)層5個層級。

1)支撐層

支撐層主要為整個系統(tǒng)提供良好的硬件網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和軟件運行環(huán)境，同時，BDS地基增強網(wǎng)[5]為BDS終端提供高精度差分服務(wù)。支撐層中，硬件網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包括網(wǎng)關(guān)、防火墻、路由器、服務(wù)器、存儲設(shè)備等設(shè)備；而軟件運行環(huán)境主要包括服務(wù)器操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫操作軟件和第三方運行庫等軟件運行環(huán)境。

圖2 公務(wù)車輛BDS監(jiān)控管理系統(tǒng)的總體框架

2)數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要包含2大部分，分別是系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)資源以及系統(tǒng)外部數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)資源則包括系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)以及元數(shù)據(jù)庫：基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)所需的地形圖矢量(或柵格)數(shù)據(jù)、地圖圍欄數(shù)據(jù)以及影像數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)中包括車輛靜態(tài)信息數(shù)據(jù)(車牌號、車型和排量基本屬性)、車輛動態(tài)信息數(shù)據(jù)(位置、告警和調(diào)度等信息)和系統(tǒng)后臺信息數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；元數(shù)據(jù)庫主要用于存儲元數(shù)據(jù)信息[6]。

外部平臺數(shù)據(jù)主要是和其他系統(tǒng)平臺互聯(lián)互通所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

3)平臺層

天地圖提供了豐富的導(dǎo)航、查詢和其他地圖基礎(chǔ)功能(如視野內(nèi)檢索、全屏、測距等)，天地圖還提供定制服務(wù)，支持用戶使用JavaScript API[8]設(shè)置地圖底圖的樣式風(fēng)格(展現(xiàn)顏色為普通、深色、淺色)以及控制組成地圖底圖的元素類的顯示和隱藏，創(chuàng)建出滿足用戶特定需求的地圖，如通過隱藏某類地圖元素，突出展示自己的數(shù)據(jù)。個性化定制功能同時適用于PC端和手機端全部瀏覽器。

4)應(yīng)用層

應(yīng)用層就是本系統(tǒng)實際業(yè)務(wù)功能層，是面向最終用戶提供的功能集合，實現(xiàn)了報警提醒模塊、系統(tǒng)管理模塊、車輛調(diào)度模塊、資源管理模塊、計費結(jié)算模塊、服務(wù)器運行狀態(tài)監(jiān)控模塊、報表分析統(tǒng)計模塊、GIS基礎(chǔ)信息模塊和終端數(shù)據(jù)接入模塊，同時，提供了和外部其他系統(tǒng)的信息交互接口，可以與其他平臺進行互聯(lián)互通。

5)表現(xiàn)層

表現(xiàn)層是整個系統(tǒng)所支持的幾個表現(xiàn)形式，包括監(jiān)控工作站、安卓智能手機和車載BDS終端。

3 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)的主要功能如圖3所示，包括：

圖3 公務(wù)車輛BDS監(jiān)控管理系統(tǒng)的系統(tǒng)功能

1)GIS基礎(chǔ)信息功能。GIS基礎(chǔ)信息功能主要包括地圖瀏覽、地圖切換和搜索查詢，地圖瀏覽能夠?qū)崿F(xiàn)地圖的放大、縮小、漫游、全圖等操作，并提供距離、面積量算等功能。地圖切換主要是實現(xiàn)矢量地圖和衛(wèi)星影像地圖之間切換。搜索查詢則是在地圖的搜索框內(nèi)搜索地名或車輛等信息。

無機氯：漂白粉 、漂白精、三合二 、次氯酸鈉、二氧化氯等。特點是殺菌作用快，但性質(zhì)不穩(wěn)定。有機氯：二氯異氰尿酸鈉、三氯異氰尿酸鈉、二氯海因、溴氯海因等。特點是殺菌作用較慢，但性質(zhì)穩(wěn)定。酸度越大，效果越好。有機物嚴(yán)重影響消毒效果。

2)資源管理功能。主要包括車輛基礎(chǔ)信息的管理(車輛所屬單位、類型、品牌、型號、車牌號、發(fā)動機號、購置日期、年審時間、保險等信息)、駕駛員信息管理(駕駛員身份信息管理，包含所屬單位、姓名，性別、出生日期、駕駛證號、健康情況、違章記錄、評價星級等)、單位信息管理(單位名稱、性質(zhì)、保留車輛信息、管理員信息等)、加油信息管理(加油時間、加油地點、加油量)和車輛維保管理(包括車輛狀況、維修記錄、維修流程、維修組人員管理等)。

3)車輛調(diào)度功能。主要包括用車申請、用車審批、還車和服務(wù)評價這幾大功能。

4)運行狀態(tài)監(jiān)控。實現(xiàn)對車輛的實時位置監(jiān)控、車輛實時跟蹤、歷史軌跡回放和電子圍欄監(jiān)控等功能。

5)報表分析功能。可根據(jù)用戶的需要生成各類車輛、人員及業(yè)務(wù)過程報表，主要包含用油耗/里程統(tǒng)計表、超速報警統(tǒng)計表、車次數(shù)統(tǒng)計表和維保費用統(tǒng)計表等。通過用車過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)全面匯總、統(tǒng)計、分析，達(dá)到全方位、全過程了解車輛、司機、單位用車信息，為完善留用車輛分配管理方式、駕駛?cè)藛T管理考核等決策提供數(shù)據(jù)支持。報表可輸出，支持Word、Excel和PDF格式。

6)系統(tǒng)管理功能。系統(tǒng)管理功能主要是對一系列后臺數(shù)據(jù)進行管理，包括用戶管理、權(quán)限管理、組織機構(gòu)管理、日志管理、角色管理和終端管理。

7)報警提醒功能。該功能主要對違規(guī)停車、車險到期、年審到期和車輛狀態(tài)產(chǎn)生異常時及時生成報警信息，并在主界面進行提示。

8)計費結(jié)算功能。計費結(jié)算主要是還車后，系統(tǒng)自動生成對賬單，對賬單會顯示所產(chǎn)生的費用詳情，并提供打印功能。

9)擴展數(shù)據(jù)接口。系統(tǒng)能提供與外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口，便于本級車輛監(jiān)控管理平臺與下級車輛監(jiān)控管理平臺、其他執(zhí)法執(zhí)勤車輛管理系統(tǒng)、租賃公司等系統(tǒng)連接起來以實現(xiàn)多級數(shù)據(jù)對接、租賃車輛狀態(tài)信息監(jiān)控等功能。系統(tǒng)還在公車主管部門、紀(jì)檢監(jiān)察、財政、審計等多單位和車輛使用部門之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享、互聯(lián)互通。本平臺還向中央和省駐地方垂管單位開放接口，預(yù)留事業(yè)單位、國有企業(yè)單位車輛管理系統(tǒng)接口。

4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1)偽距差分定位技術(shù)[9]。偽距差分定位技術(shù)是衛(wèi)星定位差分技術(shù)的一種，當(dāng)用戶終端定位時，通過附近的BDS地基增強站獲取詳細(xì)的改正數(shù)據(jù)，再對用戶終端的坐標(biāo)進行精確改正，目前的偽距差分定位技術(shù)在成熟算法的支持下可以達(dá)到亞米級的定位精度。該技術(shù)有以下優(yōu)勢：①定位精度具有良好的均勻性，且精度較高；②由于BDS地基增強站在全國范圍內(nèi)已聯(lián)結(jié)成網(wǎng)，因此當(dāng)某個BDS地基增強站發(fā)生故障，系統(tǒng)還可以通過剩余的BDS地基增強站估計空間相關(guān)誤差，繼續(xù)為用戶提供服務(wù)，因此具有良好的可靠性；③只要用戶終端身處BDS地基增強網(wǎng)的覆蓋范圍內(nèi)，均可以進行有效定位。

2)基于事件驅(qū)動的工作流引擎[10]。由于車輛調(diào)度中的流程設(shè)計是靈活可變的，因此需要用到基于事件驅(qū)動的工作流引擎，工作流可以理解為是工作流程的設(shè)計模型，良好的工作流可以提供嚴(yán)密的邏輯和規(guī)則，同時兼顧流程的適用性?；谑录?qū)動的工作流引擎則是通過計算機技術(shù)，以系統(tǒng)中各事件約定好的規(guī)則去定義、執(zhí)行和管理工作流，是工作流執(zhí)行過程中的框架，負(fù)責(zé)處理各項和群體成員之間的信息交互。

3)GIS支撐平臺融合技術(shù)。本系統(tǒng)融合了四川省某市地理信息資源庫和天地圖的GIS平臺，四川省某市地理信息資源庫主要負(fù)責(zé)各類空間信息的數(shù)據(jù)處理、標(biāo)準(zhǔn)化入庫、資源管理與發(fā)布、自動化配圖與切片、自動化更新以及數(shù)據(jù)備份與還原等，可以實現(xiàn)空間信息資源的一站式更新入庫、配圖、發(fā)布與一體化管理。四川省省經(jīng)濟與信息化委員會承諾針對該平臺的使用提供外網(wǎng)映射，以滿足外網(wǎng)數(shù)據(jù)調(diào)用和融合服務(wù)的要求。天地圖是采用面向服務(wù)的體系構(gòu)架，整合全省相關(guān)的地理空間信息資源形成的一套在線地理信息服務(wù)系統(tǒng)。而將二者進行高度融合，既能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)化要求，又能借助本地信息化資源獲取更好的服務(wù)。

5 結(jié)束語

公務(wù)車輛BDS監(jiān)控管理系統(tǒng)經(jīng)過一段時間的試運行，得出以下結(jié)論：

1)將BDS技術(shù)與公務(wù)車監(jiān)控管理相結(jié)合，可以有效對公務(wù)車輛的位置、行駛軌跡、里程和油耗進行實時監(jiān)管，有效防止公車私用、費用結(jié)算與報銷混亂和公務(wù)車行駛區(qū)域與申請區(qū)域不符等現(xiàn)象的發(fā)生；

2)BDS與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)融合后可以提升城市峽谷環(huán)境中的定位可靠性和定位精度；

3)將偽距差分定位技術(shù)應(yīng)用于公務(wù)車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)中，配合高精度電子地圖，能達(dá)到車道級定位精度，這是傳統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)所做不到的；

4)高精度電子地圖目前尚未完善，成為制約車道級定位精度實現(xiàn)的重要因素；

5)系統(tǒng)在試運行期間，政府的公務(wù)車費用開銷同比減少38.6 %，負(fù)責(zé)公務(wù)車申派、審批、調(diào)度的管理人員減少了50 %，且所有的申派、審批、調(diào)度和監(jiān)管流程均實現(xiàn)了無紙化和信息化，有效節(jié)省了政府資源并提高了管理效率，具有一定的推廣價值。