燃运车辆GPS 监控系统的设计与应用概述

徐海霞XU Hai-xia

（新疆石河子职业技术学院，石河子 832000）

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

0 引言

交通运输业日益蓬勃发展，机动车的数量快速增长，道路交通压力不断增大，车辆的有效管理问题备受关注。

行政管理部门都在寻找智能化的手段、严格的措施对车辆进行有效的管理。这种现象也显现在生产原料的运输中，越来越多的企业要求生产原料的运输按照相应的路线和时间，准确可靠的到达目的地，确保对运输车辆的实时监控管理。

监控运输车辆可以有效减少车辆事故和提高行车效率。目前，车辆GPS 监控系统集成许多先进的技术，如卫星定位技术（Global Positioning System，简称GPS）、无线网络通讯技术（General Packet Radio Service，简称GPRS）、地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）、数据库技术以及网络运营优化等诸多种手段，通过以上技术的综合运用，能实现对运输车辆的行驶数据自动收集、传送、储存、分析以及备份，对运输车辆进行合理的调配以及实时的监控[1]。

1 研究背景及意义

石河子天富燃料运输有限公司是石河子市仅有的拥有煤炭经营运输资质的国有企业。石河子天富燃料运输有限公司（简称为燃运公司）成立于2004年7月，注册资本1000 万元，燃运公司是天富热电上市公司的子公司。燃运公司现有运输车辆72 台，年运输能力70 万吨。

燃运公司的主要任务是确保石河子东热电厂、西热电厂、南热电厂、供热公司燃料的采购供应运输，淡季储存煤炭，并逐步垄断石河子垦区农牧团场锅炉供暖、农工生活用煤。

燃运公司为保证各电厂用煤需求，稳定采购和运输南山煤矿（准南煤）、沙湾宝英煤矿、玛纳斯塔西河煤矿、呼图璧三县、托克逊圣雄煤矿、木垒县凯元煤矿，准东煤田等煤矿原煤，2015年业务计划采运天池能源公司、圣雄集团、神华集团等大型煤炭生产基地的原煤。

随着企业的发展，要具备有效的措施才能保障燃煤运输车辆安全、高效营运。燃运公司由最初几辆运输车增长至现如今的几十余辆，公司的规模不断扩大，效益也不断提高，同时也带来了许多新的问题。驾驶员的违章率高达百分之三十，路桥费用、运输车辆私用率以及车辆油耗增加，运输公司车辆管理工作者的工作量也增大很多。

如何保证运输车辆安全行驶，降低运输公司运营成本，提高运输公司的管理效益？这些都是迫切需要解决的问题。

石河子地区区域经济的发展要求燃运公司充分发挥运输职能作用。

首先，石河子周边地区丰富的煤炭资源，使得燃运公司的煤炭运输业务变得至关重要。临近石河子垦区的准南煤田重点开发艾维尔沟、呼图壁白杨河、昌吉硫磺沟、玛纳斯塔西河等矿区为近五年的开发重点。在“十二五”期间，将建成年产煤500 万吨的呼图壁白杨河矿区白杨河煤矿，年产煤300 万吨的呼图壁白杨河矿区铁列克矿井等项目。为了保证煤炭运输业务的正常运行，必须提供充足的营运车辆，并配备相应的驾驶人员。

其次，随着农八师和石河子市“十二五规划”经济建设的快速发展及周边的县和地区对电热的强烈需求，今后几年燃运公司煤炭运输任务将会越来越艰巨。2012年天富公司计划耗煤炭约550 万吨，占发电供热成本的70%以上，资金近3.5 亿多元。燃运公司作为煤炭采购运输职能部门，任重而道远。

最后，石河子周边地区煤炭存储与开发、近年生产生活对电热的需求，成为促使燃运公司提高燃煤运输效率和科学管理燃煤运输车辆的原因。为更好地完成任务，燃运公司就必须先解决燃煤运输车辆的现代化管理问题。这些都说明燃运公司配套建成燃运车辆GPS 监控系统是可行的。

燃运公司首先要合理解决在用煤高峰期组织车辆运输并合理调配不同阶段进煤量，避免运输途中倒煤、飞煤、掺假事件的发生。

如何解决这些问题，如何运用现代通信和计算机技术及时掌握运输车辆的实时情况，切实可行地提高运输车辆的利用率，在途车辆监控就变得十分迫切。因而，燃运公司于2008年启动车辆监控系统的实施计划，依靠GPS、GIS和GPRS 和计算机软件开发技术，开发在途跟踪煤炭运输车辆监控系统。

2 国内外研究现状

自从美国放开对GPS 限制精度政策以来，越来越多的国家和地区都把卫星定位技术运用到海、陆、空监控定位等实际应用中。

随着地理信息技术、无线传输技术、网络技术和数据库技术的成熟与发展，移动目标的监控与定位系统已经成为多方面技术于一体的高新技术系统，并且逐步应用到城市公交、出租、公安和运输等各方面。

2.1 国外研究状况

GPS 与GPRS 技术的广泛使用，卫星定位系统、地理信息技术和无线通信技术的相互结合，能够实现对车辆跟踪、监管、导航、信息查询和紧急救助等功能，为了能够提高车辆的运输效益以及合理分配运输资源，许多国家在这方面做了较深入的研究工作。

经过四十多年的发展，美日欧等发达国家基本完成了智能交通系统（Intelligent Transportation System，简称ITS）体系框架，关键技术研发已取得突破性进展，并在重点发展领域大规模应用。ITS 用于解决交通拥堵、交通事故、交通污染等问题，能够增强国际竞争力、成为提升国家安全的战略措施之一。

在世界范围内得到广泛认可与应用的卫星导航定位技术是以美国的GPS 和俄罗斯的GLONASS[2]为代表的。尤其是美国为保持这一领域的垄断地位，一方面取消限制政策，一方面积极改进GPS 系统性能，鼓励私营公司投资GPS 事业，致力于将GPS 导航定位系统提升为国际标准。这些政策很大程度的鼓舞了美国及其他各国大公司开发与应用GPS 产品的信心，同时更推动了GPS 的广泛应用和产业发展。

俄罗斯之外的欧盟各国都在发展自己的全球定位系统，2001年4月5日举行的欧盟交通部长会上批准了已经筹备多年的欧洲伽俐略全球导航定位卫星计划，这标志着伽俐略计划的启动，从此开始自主研发定位系统。就当今的ITS 发展状况而言，欧洲在应用方面的进展介于日本和美国之间。

目前，正在进行Telematic[3]的全面开发，计划在全欧洲建立专门以道路交通为主的无线数据通信网，开发先进的车辆控制系统、电子收费系统、商业车辆运行系统、出行信息服务系统等。

日本ITS 的开发与应用已取得重要进展，车辆信息和通讯系统的覆盖能力可达全国范围，并随时监控公交道路情况和采集信息。日本ITS 体系包括公交支援系统、移动目标导航系统、安全辅助系统、行人诱导系统、紧急车辆救援系统、道路交通管理高效化系统、车辆运营管理系统和交通管理最优化系统。

世界上较早从事智能交通控制技术研究的国家中也包括澳大利亚。澳大利亚的公共运输部门提供所有公共汽车的时刻表、路线、气象和其它的信息。

除此以外，交通部门还研发了主动信号系统，主动信号系统可根据不同条件不同环境而改变速度限制，监测出正在行驶车辆的速度，如果车速太快或太慢，可发送提示信号给行驶车辆的驾驶员。

2.2 国内研究状况

在上世纪九十年代，我国才开始将GPS、GIS 等技术用于车辆的定位和监控今天，GPS 和GIS 技术已经成熟地应用于交通运输、地理矿产、科学研究等各行各业。GPS 和GIS 等技术用于车辆的定位和监控的发展大致可分为三个阶段。

①第一阶段：萌芽阶段（1994年至1998年）。国内已经有少量的公司在研究车辆监控系统的应用与实现。由于当时GPS 信号精度、信号的无线传输等基础技术和硬件问题没有得到解决，加上国内的对车辆监控的需求不大，导致车辆监控系统的成品很少。车辆监控系统大都在大型的科研和特殊企业机构中使用，因而没有得到大范围的普及和使用。

②第二阶段：发展阶段（1999年至2003年）。随着GSM 短消息业务的不断完善和应用，很多开发企业将GSM 技术作为实现车辆监控系统的主要通信手段。2000年，美国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，因而车辆监控系统的两大难题均得到解决。车辆监控系统正处于蓬勃发展阶段。

③第三阶段：繁荣阶段（2004年至今）。国内的汽车消费量激增，加之GPRS 无线通信技术网络的日趋成熟，通信基站逐渐增多，通信技术并且正向新兴的3G 传输技术迈进，基于全球卫星定位技术GPS 的车辆监控系统的应用已经形成了规模。

与此同时，我国自主研制的北斗导航卫星系统[4]于2020年可以形成全球覆盖能力，到时车辆监控系统必定会有翻天覆地的变化和更广阔的发展空间。

现阶段，虽然车辆监控系统已在我国一些领域得到应用，但其功能还不够完善，报警时间延迟较大，传输信息量大时容易造成通信拥塞、信息丢失。

GIS 通常是一种电子地图的展示手段，用于GPS 下行数据点位显示、简单路径分析和地图显示查询等功能。此外，车辆监控系统还存在着对GIS 空间分析功能挖掘不够[5]，如在地图中刷新显示一次全部监控车辆的时间较长等问题。如何完善车辆监控系统的性能和监控质量，提升系统响应时间，仍是需要解决的问题。

[1]袁安存.全球定位系统GPS 原理与应用[M].大连海事大学出版社，2000.

[2]Elliott D.Kaplan,Christopher J.Hegarty.寇艳红译.GPS 原理与应用(第二版)[M].电子工业出版社,2007.

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

[4]赵鹏翔,李卫忠.GIS 与GPS 导论[M].杨凌:西北农林科技大学出版社,2004,8:48-50.