基于云计算和物联网的煤炭车辆装载运输监控管理系统研究

张起荣+胡如会+代宏伟

摘要：论文描述了煤炭企业在装载和运输过程中出现的一些问题，提出了运用云计算技术和物联网技术解决这个老问题。介绍了云计算平台的煤炭车辆装载运输监控管理系统的体系架构图。并在其基础上详细介绍了应用层、平台层、基础设施层。该系统解决了煤炭企业在装卸和运输途中的管理漏洞，提高了企业的管理水平和管理效率。

关键词：云计算技术；物联网；煤炭企业；车辆装载运输监控管理系统

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）22-0241-03

Abstract： Paper describes some of the problems occurring in coal enterprises during loading and transportation， we proposed the use of cloud computing and internet of things to solve this old problem. It introduces cloud computing platforms of coal vehicle loading and transportation monitoring management system architecture diagram. And on its basis， it details the application layer， the platform layer， the infrastructure layer. The system has solved the coal enterprise management loopholes in the way of loading and unloading and transportation， improving enterprise management level and management efficiency.

Key words： cloud computing technology； networking technology； coal enterprise； loading and transportation vehicle monitoring management system

随着市场竞争的激烈加剧，成本已经成为提高竞争力的一个重要因素。这也是越来越多的煤炭企业开始重视降低成本的一个原因。特别是现在煤炭价格不高，各个企业都迫切的需要降低煤炭的成本。这就需要煤炭企业在管理的各个环节上下功夫，如在内部管理和销售等环节上降低成本。在煤炭企业内部进行管理的软件较多，起到了降低煤炭企业成本的作用。但是对于煤炭的运输环节，各个煤炭企业一直重视度不够。以往总是通过人工管理，成本较高，效率较低，且容易造成人员疲劳而产生装卸和运输管理上的漏洞，给企业带来损失。随着云计算技术和物联网技术的发展，将这些新技术引入到煤炭企业的装卸和运输过程的信息技术开发中，可以解决以前不能完全用信息技术解决的问题，提高了效率，降低了成本，最终使煤炭生产企业受益。

在煤炭车辆的装卸和运输过程中，可以在煤炭车辆上装有射频识别（RFID） 装置和全球定位系统，使得车辆与系统总部始终保持信息交换和通信，从而达到利用物联网在装卸和运输途中进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的功能，实现了煤炭企业在装卸和运输途中的基础网络。

通过云计算平台，可以解决企业自己组建平台时存在购买软件成本高或者自己开发成本高的问题，同时减少了不菲的硬件成本和需要面对不断升级和改造的要求，还有也解决了要面对高额的维护费用等问题，达到了减轻煤炭企业负担的目的。云计算平台还具有运算速度快，效率高等特点，特别适合对煤炭车辆进行监控时处理大量图像问题的需要。因为图像处理本来就是高维数据的问题，对硬件要求比较高。为了实现对运输过程中的煤炭车辆进行实时监控，需要对图像的处理速度快。

1 煤炭车辆装载运输监控管理系统平台建设

通过对煤炭企业的车辆在实际装卸和运输过程中的调查和研究，提出了基于云计算和物联网的煤炭车辆装载运输监控管理系统的体系结构，如图1所示。

图1 基于云计算和物联网的煤炭车辆装载运输监控管理系统的体系结构

从图1可以看出，基于云计算和物联网的煤炭车辆装载运输监控管理系统包含三层，应用层SaaS，平台层PaaS，基础设施层IaaS。通过企业客户端的台式电脑，笔记本，手机，移动手持终端，平板电脑和承运商客户端的台式电脑，笔记本，手机，移动手持终端，平板电脑，分别接入应用层。

2 系统架构

2.1 应用层

应用层设计包括客户管理、提货管理、车辆信息管理、车辆装载管理、车辆运输监控5个子模块。它是根据客户在煤炭车辆装载运输监控管理过程中，需要完成的具体功能而建立起来的模块。

1）客户管理。该模块对购煤客户的相关信息进行采集。包括客户基本信息、客户性质、客户信用。其中客户基本信息又包括客户的单位名称、联系人、电话、地址。客户性质包括事业单位、国有、民营、私营、个人。客户信用是客户及时还款或者预付款情况，根据以前的信用情况进行判断，此次是否给予发货。包括预付款记录、欠款记录、还款记录。

2）提货管理是对客户提货的相关情况进行管理的模块。包括提货单管理、余额管理。提货单管理包括了提货的单位名称、联系人、电话、地址、提货品种、提货数量、提货时间、经手人。余额管理是客户此次提货后剩余货款或者欠款数额，如果是有欠款还要有还款日期及担保人信息。

3）车辆信息管理是对实际运载煤炭的车辆的信息进行采集管理。为购煤客户选择车辆时提供信息，并能够让客户自主选择运输车辆。它包括车辆所属单位信息、车辆类型、车辆载重量、车牌号、车辆司机信息、车辆选择。

4）车辆装载管理包括排队管理、上磅管理、提货单审核、发票管理、领导审核。它是对运煤车辆在运煤场进行装载过程的管理，通过扫描车牌号进行上磅管理，通过电子签名进行提货单审核和领导审核。根据客户的需要，发票可随车带给客户、邮寄客户、客户自领、并且在发票开出后发送邮件通知客户。

5）车辆运输监控是对运煤车辆在运煤途中的状况进行实时监控管理。该模块是利用物联网技术达到实时监控的目的，是应用层的重点模块。包括信息发送、煤车定位跟踪、煤车历史轨迹、监控查看、预警功能。信息发送包括人工信息发送和自动信息发送。煤车定位追踪包括煤车位置追踪、煤车车况信息追踪、煤车定点定位追踪。煤车定位追踪能够实时把煤车运行到哪里显示在地图上，并且能够把煤车的方向，运行速度标示在地图上，并且具有放大、缩小等功能。煤车历史轨迹可以查询每辆车在需要查询的时间段内的历史轨迹，并且可在地图上弹出个对话框显示其方向、速度、图片等。监控查看包括历史视频查看、实时视频查看。历史视频查看可以对煤车所有时间段的视频进行播放查看。实时视频查看则是可以在线实时查看任意车辆的运输情况的视频。

预警功能包括预警提醒、风险提醒、警情处理、违规车辆信息。预警提醒包括不按照规定路线行驶的预警提示；没有按照规定时间到达预定运输地点的预警提示；发现半路卸煤、偷煤、换煤的预警提示；煤车超速预警；司机疲劳驾驶预警。风险提醒是煤车进入高风险区进行的风险提醒。警情处理是对煤车进行预警提醒后由工作人员准确及时的进行沟通处理。违规车辆信息是对没有按照规定的时间、地点进行运输的车辆和运输途中煤的质量、重量发生变化的车辆信息进行记录，包括车牌号、司机姓名、联系电话、违规原因等。

2.2 平台层

分为系统卸载、系统计费、系统管理、用户管理、使用管理、版本更新、权限管理7个模块。它是根据使用该系统的不同客户需要，进行系统和软件维护。

1）系统卸载是提供系统服务的功能，可进行卸载或重载安装。包括有系统安装、系统下载、系统卸载、系统查障功能，对各个功能的使用有文字描述进行帮助。

2）系统计费是对使用该系统的用户根据其实际使用时间进行相关的计算收费，并对使用不同时长的客户有不同的折扣优惠，并在规定的期限给客户账户发送邮件以核对计费数额。

3）系统管理是对使用该系统的用户进行用户注册、用户登录、用户注销、用户退出等功能。用户注册是使用该系统的用户进行注册登记，包括用户单位名称、地址、联系电话、用户账户、用户账户密码。用户登录是用户通过注册的用户账户和密码进行登录，以能运行该软件。用户注销是用户不再使用该系统后进行相关信息的注销。用户退出是用户登录运行该系统结束后进行退出，以便下次需要时再次登录该系统。

4）用户管理是对使用该系统的不同的用户进行管理，如煤炭企业用户管理、煤炭运输企业用户管理、煤炭车辆司机用户管理，这样三种用户进行管理。分别包括企业名称、地址、联系电话、煤炭种类；企业名称、地址、联系电话、信用和商誉、运输车辆类型、以往运输的煤炭企业；姓名、性别、电话、车辆类型、开运输车时间、是否有不良开车记录。

5）使用管理是对该系统在使用过程中用户产生的问题进行总结和归类，以便以后可以根据客户的需要进一步对系统进行改造和升级。它包括使用信息次数、系统评价、系统问题。系统评价分为好、一般、差三个等级。系统问题又分为功能模块设计是否合理、系统运行是否良好、收费是否合理。

6）版本更新是针对不同煤炭企业使用不同的版本。不同的版本在细节上会有不同，并且根据实际煤炭企业的需要可以不断的更新版本。模块包括煤炭企业类型、版本类型、版本种类。煤炭企业类型包括特大型企业、大型企业、中型企业、小型企业、微型企业。版本类型包括特大型企业版本、大型企业版本、中型企业版本、小型企业版本、微型企业版本。版本种类根据具体开发版本的时间设为不同的版本名称。版本更新模块包括版本上传、版本下载、版本在线更新。版本上传是新版本可上传到该模块。版本下载是用户点击需要的版本可下载到指定的下载地址上。版本在线更新是用户可以在在线的状态下更新其所需要的版本。

7）权限管理是对不同使用权限的用户进行管理。如煤炭企业用户、运输煤炭企业用户、购煤用户等分别具有系统不同的使用权限。如购煤用户只能监控到负责运煤的车辆的运输监控，无法看到其他客户运煤车辆的运输情况。它分为用户类型、用户权限。

2.3 基础设施层

分为计费信息、资源管理、数据管理3模块。其中数据管理模块需要较好的硬件支持，客户不需要自己配置实现这些功能的硬件，只需要使用该层就可实现这两个功能。它是对使用该系统不同企业进行管理和满足不同企业对监控和数据处理的要求。

1）计费信息是对不同使用系统用户的详细使用情况进行计费管理。主要包括企业类型、企业名称、企业联系电话、企业地址、企业历史记录、企业当前计费记录、企业付款情况、联络记录。企业类型包括特大型企业、大型企业、中型企业、小型企业。企业历史记录包括企业是否曾经使用过云网络，使用多少次，多少时间，收费情况，使用哪个版本。企业当前计费记录是该企业现在租用云网络的情况，使用了多少分钟，哪个版本，收费是多少。企业付款情况包括企业是否及时付款，是否有欠款，欠款是否达到预警线。联络记录是根据企业以往历史使用云网络付款情况，决定是否通过人工沟通及时进行感情联络，了解系统存在的问题并及时更新以满足客户的需要。

2）资源管理，对不同的使用系统的企业进行不同的管理服务，对该项功能设置不同的查看和修改权限。对不满足继续使用该系统的企业可以暂停系统服务。

3）数据管理。对使用该系统的各个用户产生的所有数据根据日期进行保存、查看、修改和删除。各个用户单独拥有使用权限，其他人不能进行查看和修改。

参考文献：

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