公务车辆BDS监控管理系统设计与实现

邹 浜，王 迪，金玉洁

(1.千寻位置网络有限公司，上海 200000；2.西南科技大学 城市学院，四川 绵阳 621000)

0 引言

北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system，BDS)是我国自行研制并拥有完全自主知识产权的全球卫星导航系统，是继美国的全球定位系统(global positioning system，GPS)和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(global navigation satellite system，GLONASS)之后的第3个成熟的卫星导航系统，BDS由3部分组成，分别是空间部分、地面监控部分和用户接受处理部分，能为全球范围内的用户提供全天候和全天时的高精度及高可靠性的授时、定位和导航服务[1]。

目前，各地政府正在大力提倡构建“智慧政务”[2]，而“公务车智能监管”作为“智慧政务”的重要组成部分，迅速成为相关领域的研究热点。传统公务车的使用存在公车私用、跨域行驶、费用使用不明朗和监管手段落后等缺点，因此设计出一套技术先进、监管有效和体验良好的公务车辆监控管理系统成为各地政府的当务之急。

课题组设计与开发的基于BDS的公务车辆监控管理系统具有地理信息系统(geographic information system，GIS)基础信息功能、资源管理功能、车辆调度功能、运行状态监控功能、报表分析功能、报警提醒功能、报表分析功能、系统管理功能、计费结算功能和数据拓展接口。

该系统已在四川某市进行了部署和应用，经过一段时间的试运行，能够有效防止公车私用、费用结算与报销混乱和公务车行驶区域与申请区域不符等现象的发生，实现车辆申派审批无纸化，从根本上提高公务车辆监管的透明度和有效性。

1 系统组成

系统组成如图1所示，包括：

1)数据中心。数据中心为系统提供硬件及通信支撑。数据中心具有较高安全性、保密性、隔离性，配备2台以上高性能服务器，并配置有高性能路由器、高性能防火墙、负载均衡设备、入侵检测防御软件、中心交换设备和上网行为管理软件等设备，提供100 Mbit带宽(或以上)的运营商专线，确保平台可以7 d×24 h的连续稳定运行。

2)客服中心。提供客户服务中心，包含大屏显示系统、语音呼叫系统、综合业务处理平台等，设立统一服务热线，值班坐席不低于8个，保证7 d×24 h提供客户业务咨询、设备报修及投诉等服务。

3)公务车辆监控管理系统平台软件。在系统软件(服务器系统、数据库、地理信息系统平台等)支撑下，采用Browser/Server框架[3]，形成多级共享、多车监控、公用性与基础性结合，能够动态管理各类车辆的信息，具备车辆录入、查询、定位、运行告警、调度管理功能的数据平台。该平台还提供外部接口，可与其他外部业务系统进行定制化的数据交换。

4)基于安卓系统[4]的手机APP。手机APP可根据不同的用户角色和权限，提供申请用车、用车审批、任务下达与执行、还车及评价的完整流程、车辆加油记录、车辆位置查看、轨迹回放、车辆报警、消息通知等功能。

5)车载终端。在监控车辆上搭载的BDS定位和数据传输处理集成终端，具备一定的数据处理能力。车载终端用于实时测定车辆位置、速度、运行情况等信息，并具有终端上传功能，能够将其数据上传至数据中心的服务器。

2 系统总体框架

系统总体框架(如图2所示)自下而上可分为支撑层、数据层、平台层、应用层和表现层5个层级。

1)支撑层

支撑层主要为整个系统提供良好的硬件网络环境和软件运行环境，同时，BDS地基增强网[5]为BDS终端提供高精度差分服务。支撑层中，硬件网络环境包括网关、防火墙、路由器、服务器、存储设备等设备；而软件运行环境主要包括服务器操作系统、数据库操作软件和第三方运行库等软件运行环境。

图2 公务车辆BDS监控管理系统的总体框架

2)数据层

数据层主要包含2大部分，分别是系统内部数据资源以及系统外部数据。

系统内部数据资源则包括系统所需的基础地理信息数据、业务专题数据以及元数据库：基础地理信息数据包括系统所需的地形图矢量(或栅格)数据、地图围栏数据以及影像数据；业务专题数据中包括车辆静态信息数据(车牌号、车型和排量基本属性)、车辆动态信息数据(位置、告警和调度等信息)和系统后台信息数据等业务数据；元数据库主要用于存储元数据信息[6]。

外部平台数据主要是和其他系统平台互联互通所产生的数据。

3)平台层

天地图提供了丰富的导航、查询和其他地图基础功能(如视野内检索、全屏、测距等)，天地图还提供定制服务，支持用户使用JavaScript API[8]设置地图底图的样式风格(展现颜色为普通、深色、浅色)以及控制组成地图底图的元素类的显示和隐藏，创建出满足用户特定需求的地图，如通过隐藏某类地图元素，突出展示自己的数据。个性化定制功能同时适用于PC端和手机端全部浏览器。

4)应用层

应用层就是本系统实际业务功能层，是面向最终用户提供的功能集合，实现了报警提醒模块、系统管理模块、车辆调度模块、资源管理模块、计费结算模块、服务器运行状态监控模块、报表分析统计模块、GIS基础信息模块和终端数据接入模块，同时，提供了和外部其他系统的信息交互接口，可以与其他平台进行互联互通。

5)表现层

表现层是整个系统所支持的几个表现形式，包括监控工作站、安卓智能手机和车载BDS终端。

3 系统功能

系统的主要功能如图3所示，包括：

图3 公务车辆BDS监控管理系统的系统功能

1)GIS基础信息功能。GIS基础信息功能主要包括地图浏览、地图切换和搜索查询，地图浏览能够实现地图的放大、缩小、漫游、全图等操作，并提供距离、面积量算等功能。地图切换主要是实现矢量地图和卫星影像地图之间切换。搜索查询则是在地图的搜索框内搜索地名或车辆等信息。

无机氯：漂白粉 、漂白精、三合二 、次氯酸钠、二氧化氯等。特点是杀菌作用快，但性质不稳定。有机氯：二氯异氰尿酸钠、三氯异氰尿酸钠、二氯海因、溴氯海因等。特点是杀菌作用较慢，但性质稳定。酸度越大，效果越好。有机物严重影响消毒效果。

2)资源管理功能。主要包括车辆基础信息的管理(车辆所属单位、类型、品牌、型号、车牌号、发动机号、购置日期、年审时间、保险等信息)、驾驶员信息管理(驾驶员身份信息管理，包含所属单位、姓名，性别、出生日期、驾驶证号、健康情况、违章记录、评价星级等)、单位信息管理(单位名称、性质、保留车辆信息、管理员信息等)、加油信息管理(加油时间、加油地点、加油量)和车辆维保管理(包括车辆状况、维修记录、维修流程、维修组人员管理等)。

3)车辆调度功能。主要包括用车申请、用车审批、还车和服务评价这几大功能。

4)运行状态监控。实现对车辆的实时位置监控、车辆实时跟踪、历史轨迹回放和电子围栏监控等功能。

5)报表分析功能。可根据用户的需要生成各类车辆、人员及业务过程报表，主要包含用油耗/里程统计表、超速报警统计表、车次数统计表和维保费用统计表等。通过用车过程中所产生的数据全面汇总、统计、分析，达到全方位、全过程了解车辆、司机、单位用车信息，为完善留用车辆分配管理方式、驾驶人员管理考核等决策提供数据支持。报表可输出，支持Word、Excel和PDF格式。

6)系统管理功能。系统管理功能主要是对一系列后台数据进行管理，包括用户管理、权限管理、组织机构管理、日志管理、角色管理和终端管理。

7)报警提醒功能。该功能主要对违规停车、车险到期、年审到期和车辆状态产生异常时及时生成报警信息，并在主界面进行提示。

8)计费结算功能。计费结算主要是还车后，系统自动生成对账单，对账单会显示所产生的费用详情，并提供打印功能。

9)扩展数据接口。系统能提供与外部系统数据接口，便于本级车辆监控管理平台与下级车辆监控管理平台、其他执法执勤车辆管理系统、租赁公司等系统连接起来以实现多级数据对接、租赁车辆状态信息监控等功能。系统还在公车主管部门、纪检监察、财政、审计等多单位和车辆使用部门之间实现数据资源共享、互联互通。本平台还向中央和省驻地方垂管单位开放接口，预留事业单位、国有企业单位车辆管理系统接口。

4 系统关键技术

1)伪距差分定位技术[9]。伪距差分定位技术是卫星定位差分技术的一种，当用户终端定位时，通过附近的BDS地基增强站获取详细的改正数据，再对用户终端的坐标进行精确改正，目前的伪距差分定位技术在成熟算法的支持下可以达到亚米级的定位精度。该技术有以下优势：①定位精度具有良好的均匀性，且精度较高；②由于BDS地基增强站在全国范围内已联结成网，因此当某个BDS地基增强站发生故障，系统还可以通过剩余的BDS地基增强站估计空间相关误差，继续为用户提供服务，因此具有良好的可靠性；③只要用户终端身处BDS地基增强网的覆盖范围内，均可以进行有效定位。

2)基于事件驱动的工作流引擎[10]。由于车辆调度中的流程设计是灵活可变的，因此需要用到基于事件驱动的工作流引擎，工作流可以理解为是工作流程的设计模型，良好的工作流可以提供严密的逻辑和规则，同时兼顾流程的适用性。基于事件驱动的工作流引擎则是通过计算机技术，以系统中各事件约定好的规则去定义、执行和管理工作流，是工作流执行过程中的框架，负责处理各项和群体成员之间的信息交互。

3)GIS支撑平台融合技术。本系统融合了四川省某市地理信息资源库和天地图的GIS平台，四川省某市地理信息资源库主要负责各类空间信息的数据处理、标准化入库、资源管理与发布、自动化配图与切片、自动化更新以及数据备份与还原等，可以实现空间信息资源的一站式更新入库、配图、发布与一体化管理。四川省省经济与信息化委员会承诺针对该平台的使用提供外网映射，以满足外网数据调用和融合服务的要求。天地图是采用面向服务的体系构架，整合全省相关的地理空间信息资源形成的一套在线地理信息服务系统。而将二者进行高度融合，既能达到国家标准化要求，又能借助本地信息化资源获取更好的服务。

5 结束语

公务车辆BDS监控管理系统经过一段时间的试运行，得出以下结论：

1)将BDS技术与公务车监控管理相结合，可以有效对公务车辆的位置、行驶轨迹、里程和油耗进行实时监管，有效防止公车私用、费用结算与报销混乱和公务车行驶区域与申请区域不符等现象的发生；

2)BDS与其他卫星导航系统融合后可以提升城市峡谷环境中的定位可靠性和定位精度；

3)将伪距差分定位技术应用于公务车辆监控管理系统中，配合高精度电子地图，能达到车道级定位精度，这是传统导航技术所做不到的；

4)高精度电子地图目前尚未完善，成为制约车道级定位精度实现的重要因素；

5)系统在试运行期间，政府的公务车费用开销同比减少38.6 %，负责公务车申派、审批、调度的管理人员减少了50 %，且所有的申派、审批、调度和监管流程均实现了无纸化和信息化，有效节省了政府资源并提高了管理效率，具有一定的推广价值。