基于W e b G IS 的车辆监控 信息系统的研究与开发.pdf
文章编号:0451-0712(2004)05-0100-05中图分类号:TP319:U 491文献标识码:B基于W ebGIS的车辆监控信息系统的研究与开发张映雪1,王勇2,应荣华1(1.长沙理工大学公路工程学院长沙市410076;2.中国科学院地理科学与资源研究所北京市100101)摘要:对车辆的监控涉及到大量的数据信息,在分析研究基于W ebGIS的车辆监控信息系统的必要性和可能性的基础上,介绍了系统的设计原则、总体设计和数据库设计;与此同时,在介绍GeoM ediaW ebM ap技术、监控中心和车载终端的基础上,展望了系统的发展前景。关键词:车辆监控;W ebGIS;空间信息技术;监控中心;车载终端;GIS;GPS1研究背景随着人类社会的发展,城市交通问题、环境保护问题、犯罪问题等逐渐成为城市化发展的障碍,尽管各主管部门投入了大量的人力、财力和物力,采取了很多方法和手段去解决上述问题,但由于情况千变万化,采取的方法和手段与当今的先进技术不能有效地结合,往往是缺乏系统的、实时的、长期的监控和管理,使得交通问题和环境问题不能得到有效的根治,犯罪问题不能得到有效的遏制。空间信息技术,特 别 是 在GIS(GeographicalInformationSystem,地 理 信 息 系 统)、GPS(Global PositionSystem,全球定位系统)、RS(Remote Sensing,遥感)、VR(V irtual Reality,虚拟现实)以及计算机图形学等方面的发展和集成,有力地拉近了空间信息与人们生活的距离1,为空间信息化的管理提供了先进的技术和手段,为数据的传输提供了多种途径。采用GIS技术,结合目前国际上最先进的GPS全球卫星定位导航技术,以及计算机网络技术建立一套基于网络的车辆监控系统,可实现对各种车辆大范围、远距离监控,对特殊问题实现快速反应和指挥调度。实践证明基于W ebGIS的车辆监控信息系统可以很好地解决上述城市化问题,适应当今的社会需求。2系统设计211设计原则研发“基于W ebGIS的车辆监控信息系统”主要目的是为了解决由于车辆监控不力而带来的城市化问题,进一步提高对车辆的监管力度,充分利用先进的地理信息技术、网络技术、计算机技术,建立一套车辆监管系统。系统设计和运行必须满足以下要求。(1)先进性:整个系统应该保证先进性,系统所采用的设备与技术应能适应未来软件发展和社会的需要。(2)可扩展性:能够适应不断增加的业务需求,当增加新的前端网点时,无须增加设备或者简单地增加少许部件。(3)开放性:整个网络完全符合国际标准,是一个开放系统,能溶入不同厂商的产品,而不是个别供应商提供的系统。(4)灵活性:系统组网方式灵活,系统功能配置灵活,能充分利用现有资源,能满足不同网点的业务需求,软件功能全面,配置方便。(5)可靠性:组网方案可靠,可根据需要采用备份传输路由。(6)实用性:从用户角度出发,系统能使网点少人值班或无人值守成为可能,充分利用现有资源,尽量降低选购设备成本,使系统具有较高的性能价格比。(7)易管理性:能够动态监控和管理网络上的系统资源和设备。(8)实时性:系统应能够实时地更新数据和发布信息。收稿日期:2004-02-18公路2004年5月第5期H IGHWA YM ay12004No15 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.(9)安全性:系统具有全面的安全措施,确保系统资源使用安全。212总体设计21211系统的主要功能系统基于Internet网络,将监控中心、远程监控终端、数据服务器、无线移动通讯网、GPS车载终端有机地结合在一起,以Internet服务器为核心实现分布式监控。根据车辆监控的实际需求,系统具有以下功能。(1)车辆定位查询功能。调度中心可以根据需要随时了解所有车辆的实时位置,并能在监控中心的电子地图上准确地显示车辆的状态(如位置、速度、方向等)。(2)报警功能。调度中心收到车载终端发来的报警信号,系统自动进行分类处理,以声、光方式提示工作人员,报警的车辆在电子地图上以醒目的方式显示报警状态和报警地点,同时自动记录轨迹、自动录音,工作人员可以根据报警地点周围的车辆分布,用短消息或语音进行指挥调度和警情处理。(3)实时调度功能。调度中心能够通过短消息或语音对入网的车辆进行合理调度,所有车辆的分布位置和实时运行状况,调度中心能一目了然,尽收眼底。(4)通讯功能。终端用户可以使用车载终端的通话手柄接听或者拨打电话。(5)轨迹记录、回放功能。系统可以将被监控和调度车辆的运行轨迹自动记录下来,并能重复播放,为事后的案情分析或纠纷处理提供可靠的证据。(6)广播服务功能。调度中心可以利用本系统的信息广播功能向入网的车辆发布天气、新闻、通知等信息。(7)多级中心、异地联网功能。基于Internet架构,可以建立多个监控中心,根据权限实现数据信息共享,多级异地联网,协同监控管理。(8)实时监控服务。可以通过远程监控终端或者以浏览器的方式登录,无论身在何处,只要能访问因特网,就可以对车载终端进行监控。(9)覆盖全国的移动监控。可采用遍及全国的GSM?GPRS等通讯网络,轻松实现全国范围内的监控。21212系统构成基于W ebGIS的车辆监控信息系统由3个主要部分构成,即无线通讯部分、监控中心部分和车载终端部分。(1)无线通讯。在车辆和监控中心之间需要通信设备来发送或接收信息。无线通讯手段的选择是监控系统的难点和技术关键。合理的无线通讯方式的选择可以为监控系统的指挥调度、报警处理提供一个稳定、快速的平台。选择基于中国移动通信公司的GSM?GPRS网络或者中国联通通讯公司的CDMA网络,都可以提供稳定、可靠、全国范围内自动漫游、大容量、低成本的解决方案。平常状态下使用短消息作为定位信息和调度、控制的通信手段,通信成本低廉;在车辆报警的情况下,直接通过语音信道进行定位数据的传输,避免短消息堵塞的情况发生。监控中心直接与短消息中心利用DDN专线和TCP?IP协议互联,延时最小,系统容纳的车辆数目只受网络容量的限制。(2)监控中心。监控中心由GPS服务器、数据库服务器、CT I呼叫中心系统、监控工作站、管理工作站、路由器、防火墙、GSM短消息接收专线(DDN)和市内电话中继线等共同组成。监控中心可以分为总中心和分中心。(3)车载终端。车载终端主要由GPS接收模块、GSM通讯模块、车辆控制模块、屏幕等部分组成,主要有车辆定位、与监控中心进行双向通讯、车辆控制等功能。基于W ebGIS的车辆监控信息系统拓扑结构图如图1所示。213数据库设计数据库是系统的核心,是一种可共享的资源2。根据系统的需求以及对海量数据存储与管理的要求,本系统采用分布式与集中式相结合的数据库管理技术,选择了O racle9i作为数据库管理系统,把空间数据与属性数据紧密地结合起来,使各车辆信息能够方便快捷和形象直观地表达,各相关数据实现动态化和实时更新管理。1012004年第5期张映雪等:基于W ebGIS的车辆监控信息系统的研究与开发 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.图1基于W ebGIS的车辆监控信息系统拓扑结构空间数据中所涉及到的城市信息、道路基本信息(如道路位置、车道位置、中央分隔带、中心线位置、交叉点位置、交通信号灯的位置等)、车辆即时信息、车辆所在位置的地域信息等与地理位置有关的空间信息存储在相关的空间信息表中。位置信息和车辆即时信息的来源主要是通过GPS和GIS相结合的方法和手段,进行空间信息采集,然后进行一系列的数据处理,最终形成点、线、面等矢量数据,存储在结构表中空间数据字段中3,4,5。属性数据(道路名称、几何参数、路面状况、交通标志和标线、交通信号等各种参数的状态信息和统计信息等)中的信息是根据用户权限的不同和用户需求的不同而形成不同的内容,最终存储在结构表中属性数据字段中。在空间信息的基础上结合属性信息建立空间拓扑关系,以道路交叉口为节点来定义逻辑规则和逻辑操作。在充分考虑数据的准确性、完整性、唯一性和各模块之间数据共享的基础上,数据库由40余个基本表组成,根据实际情况和数据结构特征,构造出其相应的表1关系。表1是线状道路Road结构表,其中I D是关键字。3基于W ebGIS的监控中心和车载终端311W ebGIS技术31111GeoM ediaW ebM ap实现原理6,7表1线状道路Road结构表字段名称字段类型长度说明I D长整型唯一I DName文本50名称Geometry空间数据Geometry2sk空间数据内部索引字段BLOCKNUMBER长整型分块索引号Type长整型分类编码SubType整型子类编码L I NESTYLE2I D长整型线型COLOR长整型线色Longitude单精度经度Latitude单精度纬度ClassSIZE整型线宽Position文本50位置系统电子地图是采用美国I N TERGRA PH公司 的GeoM edia W ebM ap来 实 现,GeoM ediaW ebM ap是I N TERGRA PH公司倾力推出的新一代GIS软件,该软件融入了崭新的OpenGIS思想,采用分布式结构,以HTML为应用层协议标准,以通用的浏览器为客户端软件,通过M icrosoft A ctiveServer Pages(微软开发的服务器端脚本环境),客户端浏览器向服务器提出申请,所有的程序都将在服务器端执行。GeoM ediaW ebM ap以W indow s为基础设计,运用超图空间数据仓库的技术,可直接访问201 公路 2004年第5期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.工业数据库中的地理信息,发布动态的GIS页面,提供国际标准矢量地图A ctiveCGM的发布、检索、放大、缩小、漫游、动态视窗等功能。因此,用户在保证安全、稳定的基础上可通过客户端进行地理信息的发布、浏览、查询、分析,实现真正意义的W eb上的GIS。其数据的流图如图2所示。图2GeoM ediaW eb Map的数据流图31112GeoM ediaW ebM ap的技术特点(1)多数据源的无缝集成:GeoM edia W ebM ap利用了地理数据服务器和超图空间数据仓库技术,秉承了多源数据无缝集成的新思路,可直接访问并发布多种格式的GIS数据,无需转换。这些多源数据包括M GE、FRAMM E和CAD文件,以及A rcV iewshapefiles、A rc?Infocoverages、M ap Info和O racle、SQL Server、A ccess数据等。(2)先 进 的 数 据 库 管 理 方 式:GeoM ediaW ebM ap的全部数据都可以由大型商用数据库系统托管。数据标准采用M icrosoft、O racle、Sybase等数据库标准,用户投资建立的GIS数据库与其他系统可以进行真正的数据共享和交流,从而大大提高数据的共享和利用效率。(3)矢量图形的动态更新:GeoM edia W ebM ap发布的图形方式是国际标准的开放式矢量数据格式A ctiveCGM,动态地发布矢量图形,这样传送数据量小、速度快,便于用户及时获取数据。(4)较强的空间分析功能:GeoM edia W ebM ap还提供各种基于Server的分析组件,用户在客户端只需通过浏览器就可以进行各种专业GIS分析。(5)强大的二次开发环境:使用最新的OL E?COM开发技术,用户利用任何一种常用网络开发工具:Java Script、VB Script、FrontPage和A ctiveX等即可完成开发目的,基于控件的开发模式简单、方便,易于使用,开发周期短,开发出的应用软件功能强大。312监控中心监控中心是车辆监控信息系统的枢纽:该中心以DDN专线的形式连接到中国移动(联通)通信公司的短信机房(SM SC),负责短消息的接收和发送:当该中心接收到车载终端发送来的短消息后进行分类,并根据所属单位向下派发到相应的监控工作站或是分监控中心;同时监控终端可以通过GPS服务器向车载终端发送调度和控制指令。监控中心采用C?S结构组成星型局域网,内部100M的速度足可以应付监控调度所需要的数据流。监控中心需要如下服务器:(1)GPS服务器;(2)W EB服务器;(3)数据服务器;(4)防火墙服务器;(5)地图服务器;(6)录音服务器。基于W ebGIS的车辆监控信息系统监控中心拓扑图见图3所示。313车载终端车载终端包括了车载和车控两大部分,车载部分包括GPS天线、GPS接收机、GSM模块、接口控制电路,车控部分包括中央门锁、点火控制、油路控制等控制电路、报警器。车载终端主要完成定位信息、车辆信息、货物信息、报警信息的发送以及导航信息、配货信息、调度信息、公用信息的接收,是车主和监控系统联系的关键设备。它的主要功能如下:(1)确定车辆当前位置与当前状态,定时或定距离将数据发送到监控中心;(2)实现信息的双向传输功能;(3)语音通信;(4)实现人机交互功能;(5)数据存储功能;(6)动态修改参数设置;(7)防劫报警;(8)抢答功能;(9)应答功能;(10)求助功能;(11)自检功能。4结语“基于W ebGIS的车辆监控信息系统”的应用将给相应的行业主管部门带来一个强有力的、数据化的、动态的车辆管理工具,它将促使车辆的管理朝着集成化和智能化的方向发展。同时,该系统的使用,有利于加强车辆管理、规范车辆运行,提高信息化、城市化的管理水平;并可为交通信息部门提供及时的交通状况信息、出行参考信息。它将深入城市居民用户,广泛服务于我们生活的各个方面。参考文献:1李德仁,等 1 论空间信息与移动通信的集成应用J.武汉大学学报,2002,27(1).3012004年第5期张映雪等:基于W ebGIS的车辆监控信息系统的研究与开发 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.图3基于W ebGIS的车辆监控信息系统监控中心拓扑图2王勇,龚德俊.工程数据库、OOP和组件技术在项目质量管理中的应用J.交通与计算机,2003(1).3CHEN T,SH I BA SA KI R1A V ersatile AR Type 3DM obile GIS Based on I mage N avigation Technology1System s,M an,and Cybernetics1IEEESM C 99Conference Proceedings1199914GoodchildM F1Spatial analysts and GIS practitioners.Geograph syst,200015GetisA1A n Introduction to Spatial analysis and GIS1Geograph syst,200116边馥苓 1GIS地理信息系统原理和方法M.北京:测绘出版社,1996.7陈俊,宫鹏 1 实用地理信息系统成功地理信息系统的建设与管理M.北京:科学出版社,1999.Research and Development of VehicleM on itor InformationSystem Based on W ebGISZHANG Ying-xue1,WANG Yong2,YING Rong-hua1(11Road Engineering Institute of Changsha U nivercity of Science and Technology,Changsha 410076,China;21Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research,CAS,Beijing 100101,China)Abstract:M onitoring vehicle needs a lot of geographic and attribute information1In this paper,thedesign principle,the w hole design,and the database design based on the needs and possibility of theresearch and development of vehicle monitor information systemare introduced based on W ebGIS1M eanw hile,the GeoM edia W ebM ap technology,monitored control center and vehicle carry term inal areexplained,last,the prospect of the system is discussed1Key W ords:W ebGIS;vehicle monitor;spatial information technology;monitored control center;vehicle carry term inal;GIS;GPS401 公路 2004年第5期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.
