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物流车辆监控系统的研究与设计


西南交通大学 硕士学位论文 物流车辆监控系统的研究与设计 姓名:胡琨鹏 申请学位级别:硕士 专业:计算机应用技术 指导教师:孙林夫 20100601

西南交通大学硕士研究生学位论文

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随着科学技术的发展,物流也向着现代化方向迅速发展。物流现代化不是 指物流设施的现代化,而是指物流管理的科学化,物流车辆的监控是物流现代 化的重要方面。将车辆监控系统用于物流中,能够有效的对物流车辆进行实时 监控、管理和调度,提高物流管理效率,降低管理成本。 车辆监控系统将全球卫星定位技术(GPS)、现代通信技术和地理信息技术 (GIS)综合在一起,通过GPS获取车辆的动态位置信息,实时地通过无线通信 链路传送到监控中心,监控中心在具有地理信息查询功能的电子地图上显示车 辆的运动轨迹。车辆监控系统提高了车辆的使用效率,确保了车辆的安全。 本文以国内某大型汽车制造厂的生产物流为项目背景,首先分析了国内外 对物流车辆监控系统的研究现状,对该汽车制造厂的物流拉动系统配送业务进 行了描述和分析,对车辆监控系统进行了需求分析并建立了系统的功能模型。 然后在此基础上采用基于模块化和分层架构模式进行系统的总体设计和各子
系统的结构设计,给出了一个比较详细的系统设计方案,系统选用车载终端的

GPS进行实时定位,短消息业务将定位数据发送回监控中心,使用MapXtreme 2008作为地图开发平台将定位信息进行图形化展示,实现对车辆的监控。接
着对MapXtreme 2008的相关技术进行了研究。最后本文选择Visual
Studio 2008

和SQL Sel"vel"2005作为开发工具,实现了一个可进行车辆实时监控、无线通

信和配送信息查询等功能的车辆监控系统。 本文的研究成果是开发和实现了物流车辆的监控系统,随着研究和开发的 深入,车辆监控系统将更加完善,更好的为物流管理服务。

关键词:全球卫星定位系统;短消息业务;地理信息系统:MapXtreme;

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ABST RACT

With

the science and technology development,logistics developed more and
not

more modern.Modern logistics is

mean the modern logistics facility modern,

but mean the scientific management of logistics,logistics vehicle monitor is the important fact of construct modern logistics.Vehicle monitor system be applied into logistics vehicle,also
can

effectively real—time monitor,manage

and schedule logistics
cost

can

improve efficiency of logistics management and reduce the

of logistics management. Vehicle

monitor system

integrates

global

posioning

techniques,modern

communication techniques
uses

and

geographic

information techniques.The system

global posioning techniques to get dynamic location information,real—timely

transfer the information to monitoring center,and monitoring center display the target’S moving track in the electronic map
can

which has



powerful geographic

inquiry function.Vehicle monitor system and insure vehicle’S safety. This thesis is based
on a

raise vehicle’S running efficiency

logistics which is belonging to
st it analyzes



big automobile

manufacturing company in this country.1
vehicle monitoring

the current situation of

system

at

home and abroad.2nd the thesis introduces and

analyzes the logistics distribution business of the company,it also analyzes the functional

requirements and establishes the system

functional

model.On the

basis,the thesis adopts the modularization and frame pattern with layers to design the system’frame and the model of vehicle monitoring,it gives


solution of the

system

and

detail

design the

of

vehicle

terminal,communication
vehicle
Short
as

module
GPS

and

monitoring

center.In
to

system,the
center

terminal

sends
Service

location

information
MapXtreme

monitoring

by

Messaging

techniques.,the of the

2008

development

is

used

the

development

platform

electronic map to display the monitor of the target.3rd the thesis also introduce the the related techniques of Studio 2008
as

MapXtreme

2008,In and

the last,the thesis Server 2005
as

uses

Visual

development

platform


SQL

the

database

development too]to implement
of vehicles

system which include the function about visible communication,query
the

monitoring,wireless

information

of

distribution.

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This research develop and implement



vehicle logistics monitoring system,

With

the research and development deepen,the system will be more perfect,and

provide better service to logistics management.

Keywords:GPS;SMS:G I S;MapXtreme;

西南交通大学 学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和 借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于 1.保密口,在

年解密后适用本授权书;

2.不保密面,使用本授权书。
(请在以上方框内打“√")

弋/7

学位论文作者签名:面目乏昆llIliI鸟
19期:

指导老师签名:

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2.o/o.7.5

日期:缈(‘)、7 t厂

西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明

本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下: (1)分析了某汽车企业的供应链物流业务,对车辆监控系统进行了功能性
需求分析和非功能需求分析,并进行了功能建模。

(2)提出了车辆监控系统的总体实现方案,并对车载终端、监控中心通信 服务器模块、监控中心和数据库进行了详细的设计。 (3)对GIS系统中的动态图层的实现、图元闪烁、图元点击事件和图元查 找的相关技术进行了研究,并进行了实现。
(4)采用Visual
Studio.NET

2008和MapXtreme 2008对车辆监控系统进行了

实现。 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所 得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在 文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本
人承担。

学位论文作者签名:耋用互昆J珥J习当
日期:za/o.7.7

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第1章绪
1.1研究背景和意义



物流是物质资料的流动过程,物流管理则是以满足消费者的需求为目的, 将企业在采购、制造、运输、销售等过程中有关市场情况统一起来分析并由此 采取的一种战略措施【l’2】。由于物流对地理空间有较大的依赖性,采用车辆监 控系统建立企业的物流管理系统可以实现企业物流的可视化、实时动态管理
13,43


物流现代化不仅指物流设施、设备等和物流技术达到世界先进水平,而是 指物流组织、物流计划的编制、物流运输方案的选择和经济指标的确定等的科 学化【5】。物流现代化通过降低流通费用、缩短流通时间,可以整合企业价值链、 延伸企业的控制能力,加快企业的资金周转为企业创造新的利润【6,7】。 物流配送是为了满足企业的需要,通过计划和控制等手段,实现原材料和 最终产品在起点与终点以及各个环节之间有效流动的过程【s】。一旦车辆处于配 送过程中,就与企业处于脱离状态,企业很难了解车辆当前位置和行驶数据, 也无法将调度信息实时的下达给车辆,如在第三方物流公司中,货主无法知道 自己的货物当前处于何处,也无法准确预测货物什么时候能到达,而司机也容
易在一个陌生的地区迷失方向,遇到意外情况无法及时通知单位而获得援助,

打乱了原有的配送计划,给企业的经济造成严重的损失。据统计,在日本物流 配送每年因为因此造成的经济损失达到12兆亿日元,德国达到1000亿欧元, 美国达到l 200亿美元【9】。我国的物流企业也存在上述问题,有效控制和管理
物流车辆能大幅减少物流企业的运输成本。
GPS(Global Positioning

System,全球卫星定位系统)在民用范围的发展,

GSM的普及以及GIS技术的日益完善,为车辆监控系统的产生和发展提供了 良好的前提,车辆监控系统融入到物流配送的过程中将成为企业与配送车辆联 系的纽带,企业能在监控中心的电子地图上清晰的观察到所有车辆的位置、速 度、行驶状态是否正常,车辆陷入困境时,能自动或手动向监控中心发送求助 信息,司机、车辆以及货物的安全具有了充分的保障,无论车辆分布在何处, 都能及时接收到来自监控中心的调度命令。同时,车辆监控系统也是降低运营 成本,提高企业效益的途径,在物流行业,一旦某个地区产生货运单据,通过
车辆监控系统能够将单据派发到该地区附近的配送中心,同时获得该地区内本

公司的车辆分布情况,任务立即就可以下达到这些车辆。企业决策者通过车辆 监控系统提供的可视化数据,为做出正确的决策提供有力的支持。车辆监控系
统对企业的牛产管理带来了很大的便利。车辆监控系统将成为企业全过程物流

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管理中不可缺少的组成部分。 美国联邦高速公路委员会在二十世纪六十年代末开始了车辆电子路径制 导系统(ERGS)研究,这也是车辆监控系统的最初模型。车辆监控系统的主要功 能是通过通信技术实时的将车辆的经度、纬度、时间和状态等信息传送给车辆 监控中心,监控中心根据根据车辆的实时状态信息对车辆进行控制和调度, 本文即依托于国内HP汽车有限公司物料拉动系统,结合具体的需求,开 发了一个生产物流可视化车辆监控系统,它是为解决物流车辆运输过程中缺少 透明化管理,车辆管理不善,车辆不能定位跟踪,货物安全得不到保证等一系 列问题,从而实现对物流车辆和货物进行有效监管的信息系统。

1.2国内外发展现状
1.2.1国外研究现状
国外在车辆监控系统技术方面研究起步较早,车辆监控系统是
ITS(Intelligent
Transport

System,智能通系统)的重要组成部分,ITS是在车辆

监控系统的基础上发展起来的,将导航、控制、通信和信息技术应用于交通运 输过程中【l们。二十世纪八十年代,日本和欧洲等发达国家发展了智能交通系统, 从而减少了交通阻塞,提高了车辆运输效率,增加了运输车辆的安全性,提高 了车辆的运行安全系数,对传统的交通运输状况有了很大的改进。日本对ITS 的研究和开发主要围绕车辆信息与通信系统道路支援系统和不停车收费系统。 美国的汽车导航服务结合救助服务系统表现为另一种特色,辅助导航是成立专 门的服务监控中心,监控中心具有功能强大的计算机管理系统并配有通信连接
设备和电子地图,为装有定位设备的车辆提供定位跟踪服务、救助服务、报警 服务、在线语音导航等…J。 二十世纪九十年代,国外对以GPS定位技术为主的定位和导航系统进行

了应用研究,以适应现代智能交通系统对车辆定位与定位技术的要求。目前, 在国外众多车辆监控和导航系统的研究和开发中比较成功的系统有美国
General

Motor公司研究实验室开发的TravTek车辆定位与调度系统;法国雷诺

公司的Carminat车辆定位与调度系统;日本SUMITOMO电子公司研制的
CruiseMate汽车电子导航系统及VICS系统;德国的Ali.Scout系统[12J 41。这 些车辆定位监控系统的共同优点是能提供连续、精确的车辆定位,其稳定性和 可靠性较高。 车辆监控系统在物流行业的应用也比较明显,国外的一些发达国家的物流 企业已经建立了专业的车辆监控系统,美国联合包裹服务公司(UPS)是世界最 著名的物流公司之一,UPS通过全面运用GIS(Geographic
Information System,

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地理信息系统)和GPS技术,能够对每目运送的1 300万个邮件进行电子跟踪,
给企业带来了巨大财富【1 51。

1.2.2国内研究现状
我国的车辆监控应用研究始于二十世纪九十年代,并且经历了一个曲折复 杂的发展过程,当时我国出现了上百家车辆监控系统,但是国内的市场需求并 未形成,商品化的产品很少出现【16,17】。随着定位技术、数据传输技术和地理信
息系统技术的发展和推广,GPS/GSM车载终端的价格从万元左右降到了千元

左右,中国移动的GSM网络技术的成熟,通信延迟问题得到了很好的解决, 国内已经有许多公司研究开发出了GIS产品,北京灵图软件技术有限公司推出 的SmartHand软件产品是在移动设备上提供地理信息服务和位置信息服务,北 京超图开发的地理信息系统开发平台SuperMap等,目前车辆监控系统在国内 发展迅速,我国车辆监控系统市场已经进入了规模发展的时期,市场需求明显,
上海组建了GPS公交定位系统,福建省的公众GPS车辆定位服务系统,在北

京奥运会的时候,北京六万五千多辆出租车都安装上了GPS/GSM车载电话,
在未来几年车辆监控系统将得到更好的发展和应用【18】。 国内将车辆监控系统应用到物流行业的案例有很多,以国内白沙物流为 例,白沙烟草物流公司己启用烟草配送及线路优化系统基于集成了国际上发展

成熟的网络数据库、GIS中间件、GPS、GPRS通讯技术,结合白沙物流的实
际,开发设计的集烟草配送线路优化、烟草配送和烟草稽查车辆安全监控、烟 草业务可视化分析、烟草电子地图查询为一体的物流综合管理信息系统。该系

统利用GIS强大的地理数据功能来完善物流分析,及时获取直观可视化的第一 手综合管理信息,即可直接合理调配人力、运力资源,求得最佳的送货路线, 又能有效地为综合管理决策提供依据。系统中使用的GPS技术可以实时监控 车辆的位置,根据道路交通状况向车辆发出实时调度指令,实现对车辆进行远 程管理。该系统的运行使白沙物流的信息化建设上了一个新台阶,在规范日常 运作,提升公司形象,打造数字化的垮区域物流企业的进程中起到了巨大的推
动作用[19,20]。物流业的蓬勃发展以及高速公路的快速修建和车辆监控技术应用 的逐步深入,其在物流领域中的应用也会更加广泛和深入,并发挥出更大的作 用。

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1.3本文研究内容与论文结构
1.3.1本文的研究内容
本文依托于四川省制造业信息化研究院主持的国家863计划课题“集团企 业业务协同服务支持集成平台开发与应用"。以HP汽车整车厂物流为研究对
象,基于该厂的供应链管理系统SPS的开发,根据汽车厂物流车辆监控系统的

实际需求,提出了车辆监控系统实现方案,并对车辆监控系统的主要功能进行 了实现。 本文对车辆监控系统框架进行了整体的设计,并以该系统为重点进行了开 发和实现。
主要工作包括:

(1)分析了某汽车企业的供应链物流业务,对车辆监控系统进行了功能性 需求分析和非功能需求分析,并进行了功能建模。 (2)提出了车辆监控系统的总体实现方案,并对车载终端、监控中心通信 服务器模块、监控中心和数据库进行了详细的设计。 (3)对GIS系统中的动态图层的实现、图元闪烁、图元点击事件和图元查 找的相关技术进行了研究,并进行了实现。
(4)采用Visual 实现。
Studio.NET

2008和MapXtreme 2008对车辆监控系统进行了

1.3.2论文结构安排
本论文共分为五章:

第1章首先阐述了车辆监控系统的研究背景和意义,对当前国内外车辆监 控系统的发展现状以及在物流行业中的应用案例进行了简单分析,接着提出了 本文的研究内容,最后对文章的组织结构进行了说明。 第2章说明了项目背景,分析了该物流系统的配送业务,指出了车辆监控
系统在配送业务中运用所起到的作用,并分别对车辆监控系统的车载终端和监 控中心进行了功能性需求分析和功能建模,最后给出了系统的非功能需求。

第3章提出了车辆监控系统整体的设计方案,介绍了车载终端硬件的选
择,数据传输方式的选择和地理信息系统开发平台的选择,并根据整体设计方

案分别对对车载终端、监控中心通信服务器模块和监控中心系统进行了详细设
计以及数据库的设计。 第4章介绍了系统实现所需用到的GIS关键技术,介绍了地图数据组织和

图层处理技术,并对动态图层的实现、图元闪烁、图元点击事件和图元查找的

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相关技术进行了研究,并给出了实现方案和实现代码。
第5章采用Visual
Studio.NET

2008和MapXtreme 2008作为开发工具,对

车载终端、监控中心通信服务器模块和监控中心并详细介绍了系统的实现过

程,并给出了系统的实现界面。 总结与展望:在总结本文主要内容的基础上,考虑到了系统的一些不足之 处和需要注意的地方,并为以后进一步努力的方向进行了探索。

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第2章车辆监控系统需求分析与建模
SPS(Supplies Pull System,物流拉动系统)是面向供应链全面管理的平

台,满足企业精益生产对物流管理的要求,核心业务是实现看板拉动生产和配 送。该项目是由该汽车有限责任公司和四川省制造业信息化研究院共同合作开

发,是国家863计划课题一一集团企业业务协同服务支持集成平台开发与应用
课题的一部分。

2.1项目背景
HP汽车有限责任公司是年产能力近20万辆中型轿车生产企业。公司的整 车组装配套零件仓库库存使用率约为55%,占地面积达2万平方米以上,多达 近500家供货商,现已将配送反应周期控制到了4小时。公司的物流是生产物 流,在对公司的调研过程中发现,随着公司规模不断扩大,管理难度也逐渐增 大,企业信息化软件得到公司领导的充分的重视,其信息化进程也是逐渐的完
善,总共经历了物流部门自行开发、定制开发和实施SAP/ERP系统三个阶段,

实现了供应链全程的网络化和流程化。
JIT(Just In

Time)配送方式不仅减少了原材料和成品库存,并且还缩短

了生产周期,对公司的精益化生产有很大的提升。看板管理是实现JIT的一种
方式,看板信息主要包括生产物品的数量、时间、运往地点等,看板生成后通

知前一道工序组织生产和配送[21-23】。看板管理现在已经在国内许多企业中运
用。

HP公司原有的系统功能不能全面满足企业未来精益生产对物流管理的需
求,为适应该汽车公司多车型、小批量混线生产的模式,物流部门需要提供及 时、准确配送的支持,最适宜采用的看板拉动的供应链物流模式。按照HP公 司安排,委托四川省制造业信息化研究院和西南交通大学CAD工程中心开发 的“HP物流拉动系统(SPS)”项目于2008年5月正式启动,四川省制造业信 息化研究院创建了全国第一个“基于ASP的产业链协作平台”,成果在2000余 家企业应用,具有丰富的信息化开发经验,SPS二期工程于201 O年1月已经 在HP公司正式上线。 HP公司的SPS二期工程应用实施内容主要包括配套发料、成本中心领料、

其它出库、工废料废处理、合格品库出库冲销、不良品退货处理、不良品入库
冲销等功能模块。通过SPS的实施与应用,取消了原有的纸质单据和外挂程序。

供应商通过系统自主创建供货单,实现了供货单格式的统一;供应商通过系统
“一站式购物”,选择要发的货物。物料编码,物料名称,数量,批次号,到

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货时间等信息一应俱全,而且杜绝了手工制单时出现供应商编码、名称、物料 编码及名称与SAP信息不一致的现象;实现了物料从厂家发出至HP汽车制造 厂收货的全程监控,使汽车制造厂能够提前了解到物料的到货情况,提前做好 各项卸货计划和卸货装备的安排工作,提高了办事效率减少了电话催货的频 次,降低了成本,也为物料的在途调控奠定了基础;物料收货、送检、入库、 发料的工作效率提高,避免了人工传递单据时单据遗失现象的产生,使制单的 准确率从98%提升至了100%。由于减少了人工输入填制单据的环节,平均每
天可节约1 80分钟,工人将这些时间充分利用至于原包装的抽查力度上,减少

了内外不一致现象的产生,提升了账物符合率;生产车间和合格品库的工废、 料废的处理废弃原有的纸质流转单据,全部通过SPS系统中的数据流程来完 成,使得管理更规范;实现了与SAP ERP的无缝集成,保证财务人员的相关 账务完整性和顺利月结。 HP物流拉动SPS系统用户可分为两类:第一类用户在汽车制造厂内,包 括完成收货业务、质量检测、库存管理、生产物流配送等业务管理的各类操作 人员以及各级主管领导。第一类用户完成SPS系统的核心业务工作,各个角色 之间业务协作很紧密,第二类为公司汽车零件供应商,第二类用户主要完成相
关单据的提交和业务协作查询HP公司的实时库存和相关通知等,第一类用户

在局域网完成业务操作和信息交互,第二类用户通过互联网访问系统。系统分
为四个子系统,包括供应商子系统、SAP数据交换子系统、制造厂内子系统和 评价子系统。

供应商子系统用于供应商与制造厂的交互功能,包括采购看板和实时库存
查询与回复,主材料发货、质量问题处理与让步接收,售后配件供货看板及供

货管理等;厂内子系统用于管理物料配送全过程,包括主材料从收货到检验、 入库,再到生产配送、成本中心领料、最后到不良品退货等全过程管理;评价 子系统是对SPS系统中的数据量、物料工作过程中的各个环节和对象进行科学
评价;SAP数据交换子系统用于本系统与SAP的数据交换。 SPS系统的功能模块包括看板管理、智能仓储管理、供应商自主管理和系 统集成管理。整合的供应商自主管理与智能仓库为看板管理提供强有力的支 撑:评价分析为整个系统的持续改进提供决策参考。集成系统管理与其他各种 系统接口,为各个功能模块的工作提供支持。通过SPS系统,HP整车厂的物

流业务实现制造厂内部和外部的双重提升。
在HP整车厂SPS系统的规划中,物流车辆监控系统属于制造厂内子系统 的一部分,车辆监控系统的引入对于发展面向供应链的物流增值服务,完善 SPS系统具有深远的意义。 根据HP《SPS系统业务需求分析报告》中提供的资料,SPS是以看板来拉

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动生产,以看板拉动为核心的生产物流实际是三方物流,其业务关系如图2.1 所示,包括生产线、物流仓库和供应商。实现生产物流、采购物流和内部物流
三部份。

图2—1 SPS业务关系

生产物流是在“生产线一物流仓库”之间,采用JIT(Just
实现物流配送的及时性,准确性和线旁堆放的最小化。

In

Time)配送,

采购物流实在“物流一供应商之间",采用JIT送货方式,根据库存变动 拉动供应商实时、及时和持续补充,实现全程优化,对有条件的供应商,实现
物料直接送上工位、JIT看板拉动。

内部物流实现物流作业机械化、标准化、智能化,实现物流高效率、高效
益。 物流车辆的运输一直贯穿于物料配送的全过程,在运输管理过程中,如何 对物流车辆运输过程进行监控,成为提高效率,提升企业竞争力和信息化水平

的关键。通过对HP公司的业务分析,现在的系统中,实现了以看板为核心拉 动生产物流、采购物流和内部物流3大业务,将生产线、物流仓库、供应商连 接起来的物流仓库与供应商之间的持续供货补充系统,但是对于直观了解在途 车辆以及货物跟踪查询等功能还不够完善。由于物流的空间特性,车辆监控系 统的引入非常必要,车辆监控系统中的GIS子系统最明显的吸引力是通过地图
来表现数据,通过把空间要素和相应的属性信息关联起来实现的,对物流管理 的可视化有很大的帮助。HP公司运输过程缺少透明化管理、车辆管理不善等 问题一直困扰着企业。由于物流运输车辆多、运输路线和运输时间的不确定性, 在物流过程中主要存在以下几个方面的问题: (1)要想了解物流车辆的情况,只能通过拨打司机的电话进行查询,这不仅

浪费了许多的人力资源,而且还不能确认信息的真伪,但是不知道物流车辆的 实时位置,无法实现实时的指挥和调度。

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(2)无法了解物流车辆运行的真实情况,运输过程中缺少透明化管理,包括 物流车辆是否超速、司机是否疲劳驾驶和行驶轨迹是否正常等,这对于保证物 流车辆和货物的安全至关重要。
(3)当车辆的行驶轨迹出现可疑或车辆报警时,不能对车辆进行控制,如断 油断电,以保障车辆和货物的安全。 (4)无法估计物流车辆到达目的地的时间,如物料不能及时送到指定地点, 而又没有及时发现,严重的将会影响企业的正常生产,这对企业的损失是巨大

的,由于运输过程中许多客观的因素,及时发现问题,选择替代方案,弥补物
流车辆不能及时到达给企业带来的影响。

2.2物流配送车辆监控业务流程分析
(1)物流配送车辆实时定位主要负责对配送过程中的车辆进行跟踪定位, 车辆实时定位业务流程图如图2.2所示,主要业务包括: >车载终端实时采集车辆空间位置和车辆状态信息。 >车载终端接收到监控中心的实时定位指令后,车载终端按照指令信息, 以指定的时间间隔将经度、纬度、速度以及车辆的实时状态信息发送
到监控中心。

>监控中心读取定位数据并在电子地图上显示车辆位置信息。

图2-2车辆实时定位业务流程图

(2)车辆报警业务主要负责在车辆出现异常状态或出现紧急情况时,自动或
手动向监控中心发送报警信息。报警业务流程图如图2.3所示,主要业务包括: >车辆出现异常状态或紧急情况,车载终端发送报警信息,报警信息包

西南交通大学硕士研究生学位论文 括车辆的经度、纬度和报警类型。

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>监控中心查看报警信息,并根据报警车辆的位置将报警信息在电子地
图上进行显示。

>处理报警信息,发送报警处理状态到车载终端。

图2-3车辆报警业务流程图

(3)监控命令执行业务主要是执行监控中心的命令信息,如定位、断油、断 电等指令,其业务流程图如图2.4所示,主要业务如下:


监控中心向车载终端发送监控指令,指令按照预先规定的格式进行发 送。若指令发送失败,则重新发送。

>车载终端读取指令,并执行指令。


指令执行成功后,发送指令执行情况信息回监控中心,否则监控中心
将间隔一定时间重新发送监控指令。

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图2-4监控命令执行业务流程图

(4)查询业务主要是根据用户的需求,将车辆的经度、纬度、速度、报警信
息展现给监控人员。查询业务流程图如图2—5所示,其主要业务如下: >监控人员在监控中心输入运单号或货物名称。 >监控中心对输入的运单号和货物名称进行查询,判断运单和货物是否 在途。

>若运单或货物在途,提取运单或货物所对应的配送车辆,将配送车辆 的实时位置信息反馈给监控人员;若所查询的运单已经完成或所查询 的货物没有在途,则提示监控人员没有在途信息。

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≤≥>一?

图2-5查询业务流程图

2.3物流车辆监控系统功能性需求
HP公司要求物流部通过车辆监控系统能掌握配送车辆和货物的实时空间
信息,直观掌握整体配送业务的完成情况,如发车时间、到货时间等,为下一

步配送任务做出合理的计划,提高运输效率。 根据企业现状,将物流车辆监控融入HP的物流过程中,物流管理部需要 对物流运输车辆进行实时监控,实时动态的掌握车辆的实时位置,估算车辆到
达目的时间,并在电子地图上以图形化的形式显示车辆的实时位置,物流车辆

的监控要将GIS与GPS结合起来,在电子地图上显示车辆的实时位置,历史 运动轨迹等。通过对车载终端发送控制命令,对车载终端实现有效的监管。

2.3.1车载终端需求分析
车载终端主要负责为监控中心传输配送车辆的实时信息,车载终端采集物
流配送过程中信息,并且物流过程中的所有信息必须通过车载终端得到,车载 终端也执行监控命令,具备一定的处理能力,通过上述分析,车载终端应该具 备以下几个功能:

(1)车载终端是物流车辆和监控中心进行交互的工具,车载终端应该时刻保
持正常工作才能满足物流配送作业的要求,车载终端应该具备初始化的功能。 (2)车载终端应具备采集物流车辆实时空间信息的功能,包括物流车辆的经

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度、纬度、速度等实时状态信息,为监控中心提供准确的车辆实时信息。 (3)车载终端能发送和接收数据,具备数据传输的功能,保证监控中心和车 载终端的信息交流,实现监控中心对车辆的实时监控。 (4)车载终端应具备报警的功能,在物流配送过程中出现影响配送的紧急情 况时向监控中心报警,车载终端还需要具备执行监控中心的指令,如参数设置、
断油、断电等控制命令。

2.3.2监控中心需求分析
在物流配送的过程中,直观掌握配送任务的完成情况是提高配送效率的关 键,监控中心在物流配送过程中不仅要完成车载终端数据的接收、处理和存储, 还要对配送车辆完成指令的发送。监控中心必须具备以下几个功能:
(1)监控中心系统必须具备可视化的功能,如电子地图的显示以及电子地图

的基本操作功能,监控中心需要通过电子地图的放大或缩小等基本操作了解配 送车辆所在位置的详细信息,通过用户输入相应的地名信息查询相应的地理位 置,监控中心还需要具备对电子地图的编辑功能,实现电子地图的更新。 (2)监控中心应具备与车载终端通信的功能,以实现获取车载终端的实时信
息。 (3)监控中心应具备对车辆实时监控的功能,监控中心根据车载终端传送过

来的监控车辆的纬度和经度在电子地图上实时显示车辆的位置,从而实现车辆 的可视化跟踪。当物流车辆遇到事故或特殊情况时,向监控中心发送报警信息 后,监控中心应及时处理报警信息。
(4)监控中心应具备数据管理的功能,包括基本资料的管理、车辆历史轨迹

的回放、车辆报警数据和系统日志。基本资料管理包括物流车辆、货物和监控 人员等的基本信息,并可以对这些基本信息进行更新;车辆历史轨迹回放是指
监控人员选定某一时间段,对该时间段物流车辆的行驶轨迹进行回放。

(5)监控中心还应具备货物查询功能,对所监控车辆的货物能及时查询,或 者通过货物查询装有该货物的在途车辆的货物详情以及该车辆的实时位置信 息。现有的多数车辆定位系统只是单纯的定位车辆的实时位置,并没有将业务 联系起来,如物流过程中的运单业务,针对这些情况,对于所有的运单,能查
询相关运单的详细情况和完成情况

2.4车辆监控系统用例建模
UML(Unified Modeling Language,统一建模语言)是一种面向对象分析

的一种表示,UML分为静态图和动态图两种,静态图包括组件图、类图、用

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例图、对象图和分配图,动态图包括协作图、状态图、活动图和顺序图[24-26]。 本文选用用例图对监控中心功能模块进行功能建模,用例图表现了角色和用例
之间的关系,图2.6表示了车辆监控系统的功能用例图。

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驾驶员

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t控人员

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譬豫氟

图2-6车辆监控系统功能用例图

2.5其它需求
(1)系统的可靠性和易操作性

系统的可靠性是系统出现异常时,应具有一定的容错能力,保证系统的稳
定运行。该系统的主要对象是厂内的工作人员或者决策者,所以在系统设计和 实施的过程中,应尽可能的使用户界面简单明了,系统操作方便、高效,具有 良好的可操作性。

(2)系统的可扩展性
系统应该适应未来物流发展的要求,方便系统的二次开发。系统的设计要 考虑当前需求和以后的发展,使系统结构具有兼容性和可扩展性。

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第1 5页

(3)系统的可维护性 系统的可维护性是指在不影响系统其它部分的情况下具有修改现有功能
中的缺陷的能力。

2.6本章小结
本章对某汽车物流拉动系统的背景、系统架构和配送业务流程进行了介 绍,对物流配送车辆监控业务流程进行了分析并对车辆监控系统进行了需求分
析,包括功能性需求和非功能性需求。

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第16页

第3章车辆监控系统设计
3.1系统设计目标
车辆监控系统是将车辆的实时位置信息直观的展示,并能向车辆发送控制
指令,系统的设计目标如下:

(1)系统设计要追求实用性和易操作性的统一,结合车辆监控系统的特点 和实际研发条件,选择国内外成熟的设备和实用的开发技术,采用市场上成熟 的技术和产品,操作界面简单明了,系统操作方便简捷。 (2)及时性,监控中心必须要在一定的时间范围内获取车辆的实时定位信
息,及时正确的展现车辆的实时信息。

(3)系统能可靠长时间的连续运行,从系统结构、设计方案等方面综合考 虑,尽可能减少系统故障发生的概率,提高系统的处理能力和运行效率。

3.2车辆监控系统整体架构方案
结合需求分析,提出了车辆监控系统的整体架构方案,如图3一l所示,车 辆监控系统由车载终端、通信网络和监控中心组成,车载终端完成物流车辆实 时定位、报警信息等数据的采集和发送,通信模块完成车载终端和监控中心之 间数据的传输,数据处理模块对数据进行解析后存储在服务器数据库中,监控 中心访问数据库,通过GIS平台显示数据,最终实现相应的监控管理功能。监 控中心完成数据的接收、存储以及物流车辆的可视化监控。

车载终端

监控中心

车辆实

GPS接收机k?时数据

弋\
j,,

存储数据 信息处理控制 模块 数据处理模块

一◆匡

虱 +?L~数据库√
监控▲


存储.,.,.’。/

接收▲

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GIS模块

数据存储

/。数据

GSM通信模 块

●…——一

一一◆

通信模块
●I_——一
----0



f控指令

图3.1车辆监控系统整体架构图

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第1 7页

3.3车辆监控系统物理架构设计
GPS接收机安装在监控车辆上,负责接收卫星定位信息,通过SMS(Short
Message Service,短信息服务)技术和Internet网络将数据传输到监控中心服务 器,由于车辆监控系统的用户对象是HP公司物流部,并且要求系统的响应速

度高,所以服务器端软件采用C/S结构,提高系统的处理能力和运行效率,C/S 结构具有交互能力强,数据安全性好、数据处理能力强和数据处理能力快等优
点【2 71。车辆监控系统的物理架构图如图3.2所示。



监控中心GIS客户端

图3.2车辆监控系统物理架构图

3.4车载终端设计
3.4.1 GPS定位技术综述 GPS是由美国在1 994年建立,具有实时三维导航与定位能力的新一代卫

星导航与定位系统,其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和 全球性的导航服务【2引。GPS主要特点是全天候、全球覆盖、三维定速定时高
精度、快速省时高效率及应用广泛等。GPS系统是由GPS卫星系统、地面监

控系统和GPS信号接收机三部分构成[29-32】。
(1)GPS卫星系统。由24颗卫星组成,其中21颗用于导航,3颗为活动的 备用卫星,均匀分布在六个轨道面上。GPS卫星不断发送回精确的时间和卫星 的位置,GPS接收机同时接收3到1 2颗卫星的信号,从而判断出地面上或接

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第1 8页

近地面的物体位置和它们的移动速度和方向。 (2)地面监控系统。每颗GPS卫星的运动及其轨道参数都是由地面监控系 统所提供的,根据该参数能计算出卫星的位置,地面监控系统同时还监测卫星 设备的工作和对卫星轨道的控制。GPS卫星地面控制站系统包括位于美国科罗 拉多的主控站以及分布全球的三个注入站和五个监测站组成,实现对GPS卫
星运行的监控。

(3)GPS信号接受机利用GPS卫星发送的信号确定卫星在太空中的位置, 并根据无线电波传送的时间来计算它们间的距离,计算出三到四颗卫星的相对 位置后,GPS接收机就可以用三角学来算出自己的位置。 每个GPS卫星在运行时,任一时刻都有一个坐标值来代表其位置所在, 接收机所在的位置坐标为未知值,而太空卫星的讯息在传送过程中,所需耗费
的时间,可由比对卫星时钟与接收机内的时钟计算得到,将此时间差值乘以电

波传送速度(一般定为光速),就可计算出太空卫星与使用者接收机间的距离, 如此就可依三角向量关系来列出一个相关的方程式[33,34】。GPS接收机就是依上 述原理来计算出所在位置的坐标数据,每接收到一颗卫星就可列出一个相关的 方程式,因此在至少收到三颗卫星后,即可计算出平面坐标经纬度值,收到四
颗则加上高程值,五颗以上更可提高准确度。GPS接收机会自动不断地接收卫

星讯息,并实时地计算其所在位置的坐标数据【3
3.4.2NMEA-01

51。

83通信标准协议

由于大部分GPS厂商都采用美国国家海洋电子协会(National Marine
Electronics

Association)带0定的NMEA.01 83通信标准协议,数据的输出采用

ASCII码,NMEA.01 83协议定义的语句非常多,但是常用的的语句只有 SGPGGA、¥GPGSA、¥GPGSV、¥GPRMC、¥GPVTG、¥GPGLL等【36】。GPS接 收机绝大多数采用的是¥GPRMC语句,在对车辆进行定位时,只需要从 NMEA一0l 83V20通信协议信息中挑出RMC记录数据,即只提取定位数据,RMC

数据结构包括标识头、时间、定位状态、纬度、纬度方位、经度、经度方位、 地面速度、地面路线、日期、磁偏角、校验和结束标记【3 71。RMC定位信息格
式为: ¥GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<lO>,<1 1>,<12>宰hh<CR
><LF>


RMC数据的具体信息如表3.1所示。

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表3-1 RMC数据结构描述

第1 9页

数据1 数据2 数据3 数据4 数据5 数据6 数据7 数据8 数据9 数据1 0 数据1 数据1


UTC时间,用hhmmss(时分秒)表示
定位状态,“A”为有效定位,“V”为无效定位 纬度ddmm.mmmm(度分)格式

纬度半球:N为北半球,s为南半球
经度ddmm.mmmm(度分)格式

经度半球:E为东经,w为西经
地面速率 地面航向 UTC日期 磁偏角 磁偏角方向,E为东,W为西 模式指示:A=自主定位,D=差分,E=估算,N=数据无效





3.4.3车载终端工作原理
车载终端包括GPS模块、信息处理控制模块和GSM通信模块等,其硬件
结构图如图3.3所示。

串口1

串口

图3-3车载终端硬件结构图

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第20页

GPS模块由天线和接收单元两部分构成,天线的作用是接收放大GPS信
号,接收单元的主要作用是记录GPS信号,实时的获得定位、测速和定时等

数据;信息处理模块是车载终端的核心部分,该模块包括CPU、存储器和I/O 接口等,主要功能是进行信息处理和控制模块各部分执行相应的操作;GSM 通信模块负责车载终端和监控中心的通信,包括车载终端将定位数据传送到监 控中心和将监控中心的调度指令传送到车载终端。 信息处理控制模块通过串口1读取GPS数据,将车辆监控系统中需要的 车辆经纬度、速度和时间信息从RMC数据结构中提取出来,为了便于操作以 及简化软件的操作,将提取出来的数据按照一定的格式进行封装。GSM模块 从串口2读取封装好的数据,最后将封装好的信息用GSM模块发送出去。 GSM通信模块将接收到的GPS定位信息以短信格式按一定的时间间隔向 监控中心服务器发送数据,运用GSM规定的AT指令集的开发方式,AT指令 集是GSM模块的底层指令,AT指令集是从数据终端设备向终端适配器发送。 常用的几个GSM AT指令【38】如下: (1)AT+CSCA:设置短消息服务中心地址。 (2)AT+CMGR:读取GSM模块中的短消息。 (3)AT+CMGW..向GSM模块写入短消息。
(4)AT+CMGS:发送短消息。

(5)AT+GMGD:从GSM模块中删除短消息。

3.4.4车载终端硬件选择
市场上已经有许多GPS车载终端产品将三种模块集成到一起,在市场上
可以直接购买,减少了用户对硬件系统的开发,本系统选用奥航GPS车载终

端,由GPS接收模块、中心控制模块和通讯模块模块组成[39】。配置部件包括
主机、GPS天线、GSM天线,报警按钮、油路电路继电器、监听麦克风、显

示屏、采集器和遥控器。
(1)通讯模块:负责与监控中的数据交换,接收中心发送的指令,发送GPS 信息及车辆信息到监控中心,承载网络是中国移动GSM。 (2)GPS接收模块:由GPS天线部份和GPS数据处理模块,接收GPS卫星 发送的卫星报文,进行计算处理,解算出当前GPS天线所在地理位置。定位 精度在小于1 O米。

(3)车载终端中心控制模块:解析中心发给终端的指令并做出相应的反应。 对GPS接收模块发送的GPS信息以及车辆状态信息进行打包,控制通讯模块 通过短消息发送定位信息到监控中心。并且该产品可以连接8路外部数字信号

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输入,用于检测车门,点火,刹车,转向灯,原车防盗触发,手动报警按钮以
及货柜箱封签等,1路5V/1 000mA电源输出,1个全双工异步串口,可以连接

通话手柄,语音报读器和显示器,采集器,摄像头以及用户自定义的外设。可 以对车辆实施跟踪,监听,通话,调度。中心和终端构成一个虚拟集群通信网, 可以获取远程图像,采集油箱油量和环境温度,并支持语音报读,浏览监控中 心下发的调度信息等。适用于物流过程中的车辆监控、车辆调度和防盗等应用, 提高行车效率,保证用车安全,节约行车成本。
奥航GPS车载终端主要特点如下: >接口丰富,配置灵活,宽电压设计。

>软硬件多重可靠性设计,保证车辆永远在线。
>外部设备智能供电,减少汽车电能消耗。

>静态动态漂移滤波处理,提高定位的准确性和有效性。
奥航GPS车载终端主要功能如下包括定位跟踪功能、紧急报警功能和管 理功能。定位跟踪功能就是车载终端可以按预先设定的时间间隔向监控中心报

告车辆位置和状态;紧急报警包括手动报警、电源报警、天线报警、温度报警
和油量报警等;管理功能包括点名功能、超速提示、里程提示、车门检测、信 息浏览和断油断电等功能。 用车载终端获取到GPS数据后,先通过GPS车载终端的信息处理模块解 析数据,封装GPS数据,并将GPS数据返回给监控中心。监控中心要向车载

终端发送指令,必须要有一套固定的指令格式,该产品的主要指令格式及描述
如表3.2所示。 表3-2指令格式描述表

指令

描述

初始 化设 置

begi n+密码

初始化设置,回到出厂状态,初始密码是1 23456,设置成

功将回复短信begi



ok

密码 设置

password+lEl密码+ 空格+新密码

修改密码,设置成功将回复短信passwo rd

ok

授权

admin+密码+空格+

如果设定授权成功,设备将回复短信admin

ok

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号码 设置 授权手机号码

第22页

自动

t,I木宰s宰奉木n+密码

如发送t030s005n+密码”到设备,它将每隔30秒发送一次
定位信息,一共发送5次, ?表示不限次数,取消定位则

连续
定位

向车载终端发送notn+密码

报警 功能

low

battery+经纬度

低电报警,当车载终端的电压接近3.7V的时候它将每隔3
分钟发送短信信息“low battery+.经纬度”至授权号码

Power

alarm+经纬 度

断电报警,车载终端将每隔3分钟发送短信信息“Power alarm+经纬度”至授权号码

help

me+经纬度

紧急报警,按下报警按钮持续3秒,设备将会每隔3分钟
发送短信“help me+经纬度”给授权号码


speed+速度!+经纬 度

超速报警,监控中心发送speed+密码+空格+速度,当速度
超过设定值将回复短信,取消超速报警只需发送nospeed+

密码

断油 断电

stop+密码

车载终端接受指令后,直接对车辆执行油路断开操作,并 回复Stop engine Succeed

恢复 油电

resume+密码

车载终端接受指令后,直接对车辆执行油路断开操作,并 回复Resume
engine Succeed

3.5监控中心通信服务器模块设计
监控中心通信服务器包括与车载端的通信模块和数据解析模块。通信模块
通过GSM网络接收从车载端传来的GPS数据或向车载端发送命令;数据解析 模块将从车载终端传送来的数据按照封装格式对数据进行解析。

3.5.1数据传输技术选择
车辆监控系统中用到的数据传输技术丰要是SMS(Short Messaging
Service.

西南交通大学硕士研究生学位论文 短消息服务)和GPRS(General Packet 对这两种通信技术做了比较。
Radio

第23页

Service,通用无线分组业务)。以下

(1)SMS数据传输优缺点 GSM是一种起源于欧洲的移动通信技术标准,是第二代移动通信技术, 其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准【401。GSM提供 语音业务、SMS和数据业务等功能【411。SMS是最早的短消息业务,也是现在 普及率最高的一种短消息业务。这种短消息可以是文本的,SMS以简单方便的 使用功能受到大众的欢迎。GSM标准中定义的点.点短消息服务使得短消息能 在移动台和短消息服务中心之间传递。短消息占用的是信令通道,当移动设备 在占线的情况下仍然可以接收短信,当移动设备不在服务区或关机时,向移动 设备发送的短消息会暂时存储在短消息中心,当移动设备回到服务区或开机 时,GSM系统会通知短消息中心重新发送该短消息,移动设备就会接收到该 消息[42-44】。GSM基站和通讯网络覆盖我国大部分道路及偏远山区,为车辆监 控系统提供了最大的网络覆盖范围。但是在通信高峰期,短信通道存在堵塞延 迟的问题,目前这种短消息的长度被限定在140字节之内,而且短信服务是按
条收费。

(2)GPRS数据传输优缺点 GPRS是在GSM网络基础上增加实体而实现的,提供端到端的无线IP连 接,它将数据以数据包的形式在网络中传输。GPRS具有永远在线的优点,按 流量计费,计费方式更加合理,由于GPRS的网络层采用IP技术,能实现与 IP网络无缝连接,GPRS传输速率最高为171.2kbps[4 51。但是使用GPRS传输
数据会发生丢包现象,并且无法与语音业务同时使用,由于GPRS网络是在 GSM网络上叠加设备实现的,因此GPRS覆盖范围小于GSM网络。在城市中 GPRS覆盖状况好,但在山区和高速公路上覆盖较差。 本文结合现有的开发设备和开发技术,并且从以上优缺点的分析,选用 SMS作为数据传输手段。

3.5.2通信模块
通信模块的基本功能是实现车载终端和监控中心通过GSM网络进行通 信,通信数据包括车载终端的报警信息、GPS数据、车载终端的监控命令等。 在验证了车载终端的数据后,通信模块根据信息类型对不同的数据做出不同的 处理。

西南交通大学硕士研究生学位论文 3.5.2.1数据接收

第24页

在传输数据前,先要对数据进行解析封装,时序图描述了对象之间如何交 互以及消息的传递处理【18圳】。图3-4表示了车载端向服务器发送数据的时序
图。

图3-4车载终端向服务器发送数据序列图

车辆监控端与服务器端的通信采用GSM网络实现,车载端向服务器端发 送数据的详细流程如下:

(1)监控中心服务器通过连接GSM Modem,设置好当地短消息服务中心,并
向车载终端发送指令。

(2)车载终端根据服务器SIM号向监控中心服务器发送数据。
(3)监控中心服务器将短信数据读出,并对短信数据进行解析处理,获取。

(4)服务器端验证车载终端的数据是否合法,如果合法就就对数据进行解析
处理,否则忽略数据。判断数据是否合法包括车载终端是否在服务器中登记注 册,如果没有则忽略数据。 (5)解析处理数据。按照车载端数据的封装格式对获取的短消息数据进行解 析处理。 (6)将验证通过的数据存入数据库。 3.5.2.2数据发送

监控人员向车载端发送监控命令的时序图如图3.5所示,通信模块将解析
后的命令发送到车载终端,并从车载终端将确认信息返回监控中心。

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第25页

囤囤
l:发送命令

匡囤
2:将命令{ ≠入数据库
一_r

3:查询新命令

图3—5监控人员向车载端发送控制命令时序图

监控中心向车载终端发送控制命令消息的详细流程如下:
(1)监控人员向车载终端发送命令消息。

(2)将命令消息按照格式进行封装,并将封装好的命令消息存入数据库中。 (3)服务器程序通过定时器查看数据库中是否有新的命令数据,如果有新 的数据,则通过通信模块将命令信息发送到车载终端。 (4)车载终端执行命令后,向监控中心返回命令执行确认消息。
3.5.2.3GSM Modem

GSM Modem(调制解调器)是利用SIM卡发送短信的硬件设备,通过串口

或USB接口与计算机相连,与服务器之间的通信采用串口通信的方式146-48】。
串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议。大多数计算机包含两个基于

RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议;串口通信协议也
可以用于获取远程采集设备的数据。串口按位(bit)发送和接收字节。尽管比 按字节(byte)的并行通信慢,但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用 另一根线接收数据【491。接收通过GSM Modem传过来的数据需要用到串口读取

数据,监控中心发送数据也要用到串口进行发送。在.NET框架下有一个串口 通信类(System.IO.Ports),该类封装了串口通信的方法,在串口通信前,先要

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第26页

对串口通信进行初始化,包括通信串口名、波特率和校验方式,并打开串口。 然后通过SerialPort类下的Write()函数和Read()函数进行数据的发送和读取。 在本次研究过程中,对北京人大金仓信息技术有限公司的GSM Modem进 行了研究。使用时通过串口口与计算机相连,还附带了SDK二次开发包,其 中提供了操作GSM Modem的函数,封装在dllforvc.dll动态库中,减轻了程序 的开发工作。其中主要的函数如下:
(1)GSMModemGetSnlnfoNew0函数获取GSM Modem注册需要的信息,参

数device为通信端口,baudrate为通讯波特率,当参数为null时,都由系统默
认检测。 (2)GSMModemlnitNew()函数用于初始化GSM Modem,该函数需要6个

参数,包括通信端口号、通讯波特率、初始化命令、通讯字符集、是否进行软 件握手和授权号。 (3)GSMModemSMSsend()函数用于发送手机短信,需要6个参数,包括短 信中心号码、短信息编码格式、短信内容、短信内容长度、接收短信号码和状
态报告。

(4)GSMModemSMSReadAll()函数,该函数取得所有的短信息,返回短信的 格式为电话号码1 f短信内容1 II电话号码21短信内容21l,该函数具有一个参数,
标识是否对读取后的短信进行处理,0表示删除,l表示不做处理。 3.5.2.4详细设计

图3.6对通信模块类进行了设计,类TransData完成了通信模块中数据的
发送和接收,将接收到的数据存入数据库中,或将数据库中的数据发送出去,

都需要对数据库的访问,因此类TransData还要依赖于数据库访问类 ADOdatabase类和ADOitem类,另外TransData类还要依赖于用于收发短信的 GSM类和数据处理模块。

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第27页

TrJnsdata

-a|armcoum
-opstate

*GetHeadO +OnReceJveCA'S0 +onP.eceweCMD0 +SendSrns0 *ReceweSms0 +tlmeoutRe∞Iv?0 +setHeadO

+parseReceweData0
+LlstenGPS0

+L#“m删1

AI’o;tem .-cmd ADodatabue
-s仃connectton 。Sell -strerror -sTz'||tmeoul

GSM -devtce -baud憎te

+msennc.!、】v()booI +saveorupd=eO bool +delete()bool

+GSMModi:nllnltN删()bool
+GSMMod鲫1GccSnlnfoNe、“)stung

吼conn()smng
+,sopen()bool +setconnstr0

,'-GSMModemGetDevlce()sin“g

+search0
+close()

obJed

+GSMModemGetBaudme0
+GSMModemRelease()

string

+gethst()幽ect
+getsmgle()ob∞t

+setXimeomO
+geterrorO strmg +geUtemc.otmt(1 Im

+GSMModernGctErrorMs90=nng +GSMModemSMSsend()booI

4-(;SMModemSMSReadAll(1咖rig

图3-6通信模块类图

对于接收车载终端的数据时,TransData类首先运行ListenGPS()函数监听
是否有新的数据到达,ListenGPS()函数主要用定时器实现,定时对GSM Modem

中的SIM卡中的信息进行读取,一旦有数据,就触发OnReceive()函数,并在
OnReceive0函数中调用ReceiveSms()函数,ReceiveSms()函数则调用数据处理 模块中的数据解析函数,将获取的数据存入数据库中。

向车载终端发送数据时,TransData类运行Listencmd0函数监听监控中心
是否有新的命令到达数据库,Listencmd0函数也是使用定时器实现,定时对数

据库中的控制命令表进行读取,如果有新的命令则触发OnReceiveCMD()函数,
调用SendSMS0函数向车载终端发送数据。 GSM类封装了对GSM Modem的操作,该类的具体描述如下:
class

GSMO


public static extern bool

GSMModemlnitNew0;//初始化并连接gsm modem GSMModemGetSnlnfoNew0;//获取新的标识号码

public static extern string

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public static extern string public static extern string public static extern void public static extern void public static extern bool public static extern bool

第28页

GSMModemGetDevice0;//获取当前通讯端口

GSMModemGetBaudrate0;//获取当前通讯波特率

GSMModemRelease();//断开连接并释放内存空间 GSMModemRelease();//取得错误信息 GSMModemSMSsend0;//发送短信息

GSMModemSMSsend();//接收短信息



3.5.3数据处理模块
数据处理模块是用来处理在车载终端和监控中心之间传输的各种数据,要 能正确解析各种的数据,必须要对数据采用规定数据的封装格式,数据包括短 信数据、车载终端的GPS数据、报警信息和监控中心发送给车载终端的命令 数据。短信数据的封装格式为:电话号码1 I短信内容1¨电话号码2I短信内容
2ll,对短信数据的解析后获得电话号码和相应的数据。其它数据的封装都采用

数据起始标识和数据内容的封装格式,如表3.2所示,由于数据的格式有多种, 将多种数据采用不同的数据起始标识。
表3-3数据格式表

I数据起始标识I

数据内容



对于车载终端上传上来的数据主要有GPS数据,报警信息和命令执行状 态信息。这三种数据经过解析后分别存入各自的数据库表中,由于这三种数据 的数据起始标识不同,可以根据数据起始标识的前三个字母进行判断数据类 型,根据数据类型采用不同的数据解析方法并将数据存入数据库中。 车载终端将需要发送的GPS数据经过信息处理模块解析封装后发送给监 控中心,其定位数据格式如表3.4所示,定位数据采用分隔符“,’’进行分隔, 监控中心服务器数据处理模块将数据按照封装格式进行解析,并将解析后的数
据存入数据库的车辆位置信息表中。
表3-4 GPS数据格式

报警信息的数据格式如表3.5所示,报警数据采用分隔符“,"进行分隔, 监控中心对数据解析后,将数据存入报警信息表中。

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?医五五五
表3-5报警信息数据格式

命令执行状态信息的数据格式如表3-6所示,监控中心对数据进行解析后
将状态存入监控命令表中。 表3-6命令执行状态信息数据格式

对于监控中心向车载终端发送的命令消息,根据命令类型将数据进行封装 并存入数据库中,当发送命令时,从数据库中读取对应命令信息,通过通信模 块进行控制命令信息的发送。


3.6监控中心设计
3.6.1 G l

S系统开发方式

地理信息系统是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影,它 是反映人们赖以生存的现实世界的现状与变迁的各类空间数据及描述这些空 间数据特性的属性【501。地理信息系统可分为工具型地理信息系统和应用型地理 信息系统,工具型地理信息系统是指GIS工具软件包,具有空间数据输入、存 储、处理、分析和输出等基本功能;应用型地理信息系统是根据用户的需求和 应用目的而设计的一种解决一类或多类实际应用问题的地理信息系统,包括专 题地理信息系统和区域综合地理信息系统。地理信息系统的开发方式主要有如
下三种‘51】: (1)独立开发 利用高级程序语言,如Visual
C++、Visual

Basic等,从空间数据的采集

编辑到数据处理分析及结果输出,所有的算法都由开发者独立设计,而不依赖 于地理信息系统的工具软件。虽然这种开发方式无需购买任何地理信息系统的

工具软件,但对于开发者的能力要求较高,会耗费很大的时间和财力。
(2)单纯二次开发

基于GIS平台软件上进行应用系统开发,大多数GIS开发平台都提供了二
次开发的脚本语言,如ESRI公司的Arc View提供了Avenue语言,Mapinfo 公司的Maplnfo Professional提供的MapBasic语言等。用户完全借助于这种语

言进行系统开发。这种开发方式以原GIS软件为开发平台,需要用户专门学习
这种语言,所开发的系统不能脱离GIS平台软件,是解释执行的,效率不搞。

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(3)集成二次开发 由于大多数GIS软件供应商都提供了商业化的GIS组件,如MapObjects 和MapX等,开发者利用.NET,Delphi和PowerBuilder等软件开发平台结合GIS 组件来实现GIS的基本功能,这种开发方式称为集成二次开发。 由于独立开发难度较大,单纯二次开发的语言限制,因此集成二次开发将
成为开发的主流,它不仅可以充分利用GIS工具软件对空间数据库的管理和分 析功能,而且又可以利用其它开发语言具有的高效、方便编程的优点,大大提

高了系统的开发效率,所开发出的应用程序具有更好的外观效果,更强大的数
据库功能。 3.6.2G I

S平台的选择

GIS系统开发已进入专业化,商业化的阶段,而且随着GIS系统技术的发
展,GIS系统不断涌现。应用比较广泛的有以下几种[52-55]:

(1)Maplnfo公司的Maplnfo系列 Maplnfo是美国Maplnfo公司的桌面地理信息系统软件,是一种信息地图 化、数据可视化的桌面解决方案。具有小型、灵活、简单的特点和数据可视化 功能,数据的统计分析能力强,容易生成各种专题图,支持关系数据库管理数
据,数据与地图能有机的结合,界面友好。但它的空间分析能力不强,适合于 中小型用户的GIS开发。Maplnfo提供了二次开发语言MapBasic和MapXtreme、 MapX开发组件。 (2)ESRI公司ArcGIS系列 ESRI公司提供的ArcGIS产品是世界上最完整最完整的GIS系统,具有强

大的数据处理、分析和共享能力,利用ArcSDE数据存取和管理空间数据,实 现数据的唯一性和安全性,ArcGIS采用COM体系结构,非常容易实现与其它 系统的集成,模块化和可伸缩的特性为构造系统时提供更大的灵活性,但是价 格比较高,数据库的维护要求较高,由于ArcGIS稳定性强、扩充性强等特点, 一般应用于大中型企业。ArcGIS提供了Arclnfo、网络服务平台ArclMS和
MapObjects开发组件。 (3)武汉中地公司的MapGIS平台 MapGIS是由中国地质大学信息工程学院所开发,是一款国产地理信息系 统软件平台,高性能的空间数据库管理、海量无缝图库管理、实用网络分析功 能,方便二次开发,支持C++、VB、Delphi、.NET等集成开发环境。 综合上述几种GIS平台的对比,对开发方法的设计和开发平台的选择上,

既要满足满足当前用户功能的需求,开发成本低,又要考虑系统升级和功能扩

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充。ArcGIS功能强大,但是使用复杂,产品价格高。Maplnfo空间分析能力不 高,但是性价比较高,针对本文的研究对象以及现有的开发技术综合考虑,选
择Maplnfo公司的MapXtreme 2008开发组件进行开发。 MapXtreme 2008是Maplnfo公司主推的Windows软件开发工具包,具

有.NET开发经验的开发人员使用该工具可以创建功能强大的位置增强型桌 面和客户机/服务器应用程序。开发人员可在这个SDK中使用熟悉的.NET 编程语言开发应用程序,在桌面和Web部署之间共享和重用代码,使用标准 协议访问大量数据源中的数据以及更多其它功能。MapXtreme 2008的这些功
能均可通过MapXtreme 2008的对象模型实现,该对象模型是在.NET上开发 的完全受管代码API。MapXtreme 2008的构建基础是.NET框架,MapXtreme

使用了.NET框架包括的功能,形成一套综合性的对象模型。使用类似的代码, 可以开发既能在桌面又能在Web上部署的应用程序。图3—8说明了MapXtreme
2008体系结构。

敦据 引擎 .会话 .选择集 .读,写 .连接 .查找 .表达式

地图绘制
.图层

.主题图 .标注 .图例 .工具

几何体空问 .地图圈元 .分析工具 .对象处理

样式 .组合 .常用样式 .矢量和位圈 符号 永久化 .数据加载器 .xml工作空同 光栅 .光栅和网格 .完全访问APl

图3-8

MapXt

reme

2008体系结构m



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第32页

3.6.3监控中心系统结构设计
GIS系统开发采用三层架构,分别是数据访问层、业务逻辑层和表示层, 将系统界面、业务逻辑和数据访问分开,易于系统的开发和维护。
(1)表示层。表示层封装了服务和访问系统客户端的所有表现逻辑,表示层

的职责是实现与用户交互,即接受用户输入和向用户呈现信息。表示层包括界 面和表示逻辑,表示逻辑就是根据用户的输入进行简单的逻辑判断。 (2)业务逻辑层。业务逻辑层至关重要,是整个系统的核心。集中了系统的
业务逻辑的处理和控制,针对具体问题的操作,对数据访问层和数据业务逻辑

的处理。将来自表示层的请求传递给数据访问层,并且将从数据访问层获得的
结果返回给表示层。

(3)数据访问层。数据访问层中一般不会出现业务逻辑,要保证数据访问层 中函数功能的原子性,实现从数据库获取数据、操作数据的功能。比如
SqlHelper类。 3.6.4 G I

S系统功能设计

根据项目背景以及物流拉动系统的业务需求,将GIS技术应用于物流管理

中,车辆监控是在GIS的基础上完成的,还有一些功能是为了系统的安全运行
所必须的,设计出了GIS系统的功能结构,分为三大模块,如图3-9所示。

车辆监控模块主要对物流车辆进行实时监控、车辆的实时位置显示是从数 据库中所获得的车辆实时位置的经纬度,在电子地图上标出该点的位置,并间 隔一定的时间进行刷新;历史轨迹的回放可以通过选定一个时间段,对车辆的
历史轨迹进行回放;报警信息处理是当车辆向监控中心报警时,可以查询报警

信息,包括报警类型、报警车辆和报警位置等信息,并对报警信息进行处理; 当在电子地图上实时监控车辆时,点击该点可以显示车上货物的信息以及车辆 的实时信息或通过货物名称查询装载有该货物的车辆。发送命令是对车载终端 发送控制命令信息。电子地图的操作包括地图的放大、缩小、图层的控制、地
图漫游以及地图查询。通过电子地图的基本操作可以了解监控车辆所在位置的 详细情况或了解更大区域或全局的整体情况。

数据管理包括地图更新、图层管理以及车辆基本信息管理。地图更新是指
由于地理信息不断在变化,要适时更换地图;图层管理是增加新的图层或修改

图层;车辆基本信息管理是对车辆基本信息的维护,要及时更新增加的车辆。 系统管理是管理用户基本权限以及系统日志等。

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第33页

———-T———了———__———1———]■———丁—一r—]



罔‘



㈨冈刚冈闰阎图阿问冈冈


困困团圈困
图3-0 GIs系统功能结构图

3.6.5数据库设计
车辆监控系统中的数据分为地图数据和系统相关业务数据,其中地图数据 的空间数据存储在Maplnfo自定义的各个文件中,属性数据存储在关系数据库 中,空间数据和属性数据通过一定的索引机制联系。而车辆定位数据和系统相 关业务数据存储在关系数据库中。系统中所选用的是Maplnfo公司的
MapXtreme2008, l、地图数据 本系统仅以四川省的电子地图数据为例,主要是四川.GST、省界.TAB、 省界.DAT、省界.ID、县.TAB、县.DAT、县.ID、公路.TAB、公路.DAT、公路.ID、 Maplnfo采用的是属性数据和空间数据分开存储。

地物.TAB、地物.DAT、地物.ID、地物.MAP等。地图数据以文件的形式存储。 2、业务数据库设计 数据库的设计是根据实际运行所需要的信息来设计数据库,建立数据模
型,数据模型有三个要素组成:数据结构,数据操作和数据的约束条件【5n57】。

在车辆监控系统中最重要的是车辆位置状态信息表和用户信息表,在考虑数据 库表设计的同时还要考虑数据库表之间的关系,通过数据库表关联查询的方法

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第34页

获取数据。系统的业务数据存储在关系数据库中,主要包含的数据库表有:车 辆信息表、物料基本信息表、车辆位置信息表、运单表、物料需求单表、报警 信息表、监控命令表和用于系统管理的用户表、用户组表、系统功能表和操作
日志表。数据库表的逻辑结构设计如下。表3.7车辆信息表和表3.8物料基本 信息表是基础信息表。 表3—7车辆信息表
车辆信息表(carBasiclnfor) 宇段名
CarID

字段描述
车牌号 车型 车辆颜色 驾驶员名字 驾驶员电话 车辆单位 SIM号

数据类型
Varchar(1 0) Varchar(1 01 Varchar(1 0) Varchar(20) Varchar(1 3) Varchar(1 00) Varchar(131

备注 【主键PK】 描述车载重量

CarType CarColor

DriverName
DriverPhone CarOweil

手机号

SIM

终端设备号

表3-8物料基本信息表

物料基本信息表(tb—base—MaterialInfor) 字段名
MaterialID MaterialName MaterialPrice
Unit

字段描述 物料代码 物料名称 物料价格 计量单位 单位质量 物料体积 备注

数据类型
Varchar(3 6) Varchar(40) Varchar(30) Varchar(4)
Int Int

备注 [主键PK】

个、只、箱等 单位:千克 单位:立方米

MassPerUnit
VolumPerUnit Detail

Varchar(5 00)

表3-9车辆位置信息表记录了物流车辆的GPS定位数据,从车载终端传送

过来的GPS数据都存储在该表中。

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表3-9车辆位置信息表

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车辆位置信息表(Positionlnfor) 字段名
Position——Num SIM Posite——Time
Latitude

字段描述 车辆位置信息记录 SIM号 定位时间 纬度 经度 车辆速度 是否允许定位 数据接收时间

数据类型 Varchar(3 6) Varchar(1 3)
DateTime

备注 [主键PK]

Number(13,10) Number(13,10) Varchar(6) Varchar(1)
DateTime

Longtitude

Speed
Is Posite

Receive—.Time

表3.1 0运单表和表3.1l物料需求单表记录了车辆运输的货物情况,以便 于直观了解在途货物情况。
表3-1 0运单表

运单表(yundanlnfor) 字段名
Yundan—.ID

字段描述 运单号 发货日期 发货地点 车牌号 目的地 运单操作员 运单状态 备注

数据类型 Varchar(36)
DateTime

备注 [主键PK】

Send——Time From
CarID To

Varchar(5 0) Varchar(1 O) Varchar(50) Varchar(20) Varchar(1) Varchar(1 00)

Yundan——Operator Yundan—.State Detail

表3-11物料需求单表

物料需求单表(Needlnfor) 字段名
Need
ID

字段描述 物料需求单号

数据类型 Varchar(36)

备注 【主键PK】

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MaterialID

第36页

物料代码 物料数量 备注

Varchar(36)
Int

Material——Num
Detail

Varchar(1 oo)

表3.1 2报警信息表记录了车载终端向监控中心发送的报警信息,表3.1 3

监控命令表记录了监控中心向车载端发送监控命令信息。
表3-1 2报警信息表

报警信息表(Alarmlnfor) 字段名
Alarmln——ID Alarm—.name Alarm——Time
CarID

字段描述 报警信息记录号 报警名称 报警时间 车牌号 处理状态 用户ID 处理时间 经度 纬度

数据类型 Varehar(36) Varchar(20)
DateTime

备注 [主键PK】

Varchar(1 0) Varchar(1) Varchar(20)
DateTime

AlarmDeal——State
Operator_ID

Deal——Time
Longtitude Latitude

Number(13,10) Number(13,10)

表3-1 3监控命令表

监控命令表(Cmd) 字段名
C:md CarID ID

字段描述 记录号 车牌号 命令名称 监控命令短信 命令完成状态 命令时间 用户ID

数据类型 Varchar(36) Varchar(1 01 Varchar(20) Varchar(1 40) Varchar(1)
DateTime

备注 [主键PK】

Cmd—.name

Cmd—.SMS
Cmd——State Cmd——Time
Operator_ID

Verchar(20)

表3.14用户表、表3.1 5用户组表、表3.1 6系统功能表和表3.1 7操作日
K——

志表是为了保证系统能安全稳定的运行。
11-

"●

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表3'--1 4用户表

第37页

用户表(Userlnfo) 字段名
USeT ID

字段描述
用户ID 用户组ID 用户名 密码

数据类型 Varchar(20) Varchar(20) Varehar(20) Varchar(30)

备注 【主键PK】

Usergr——ID

User——Name
Password

表3-1 5用户组表

用户组表(UserGroup) 字段名
Group——ID

字段描述 用户组ID 用户组名 系统功能ID

数据类型 Varchar(20) Varchar(30) Varchar(1 O、

备注 【主键PK】

Group——Name
Function——ID

表3-1 6系统功能表

系统功能表(UserFunction) 宇段名
Function——ID

字段描述 系统功能ID 权限名 权限描述

数据类型 Varchar(1 01 Varchar(30) Varchar(1 oo)

备注 [主键PK】

Function——Name
Function.—Descr

表3-1 7操作日志表

日志表(Log) 字段名
Log——ID User ID

字段描述 日志ID 用户ID 操作时间 操作详情

数据类型 Varchar(20) Varchar(20)
DateTime

备注 【主键PK]

Operate——Time
Operate—.Detail

Varchar(200)

各数据表的逻辑关系如图3.1 0所示。

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系统功能表
PK

用户组表

操作日志表
PK

系统功鳆ID 权限名 权限描述 用户组名 系统功能ID

FKl

用户ID 操作时间 操作详情 操作结果

监控命令表
PK

报警信息表

FKl

车牌号 命令名称 命令时间 监控命令短信 命令完成状态

i砸
用户表

PK

报警时间
FKl

车牌号 处理状态 用户ID 报警处理时间 纬度 经度

胍1艄。
车辆信息表
PK

FK2

FK2

用户ID

运单表
PK

车辆型号

车辆位置信息表
PK

发货日期
发货地点
FKl

车辆颜色 驾驶员名字

车辆付詈信息记录号

车牌号 目的地

驾驶员电话 车辆所属单位
SIM号

S蹦号
定位时间 纬度 经度 车辆速度

运单操作员
运单状态 备注

i弦i
物料基本信息表
物料需求单表
PK

是否允许定位 数据接收时间

物料名称 物料描述 物料价格

FKl FK2

运单号 物料代码 物料数量 备注

基本计量单位
物料重量

物料体积
备注

图3-10数据库模型图

3.7本章小结
本章对车载终端、通信模块和监控中心进行了设计,提出了车辆监控系统 整体的设计方案,并对各种技术的应用进行了分析,最后对各模块进行了详细 的功能设计,并对数据库进行了详细设计,为系统的实现打下了基础。

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第39页

第4章基于Ma pXt r eme的G I S技术研究
4.1地图数据组织
Maplnfo电子地图最重要的两个概念是图层和图元。每个可用的地图表示

的Maplnfo表都能在地图上作为图层显示,一个Maplnfo电子地图可能包含很 多的图层,而每一层包含了地图的不同部分,地图信息就是由图层的一层一层 叠加组成的。图元是表中的行,图层中的一个元素,有四种基本的图元样式: 区域对象,覆盖给定地区的封闭对象;点对象,表示单个数据位置;线对象, 覆盖给定距离的开放对象;文本对象,描述地图对象或其它对象文本。 在Maplnfo中每张地图被称为一个图层或被称为表。每个Maplnfo表由两 部分最重要的内容构成:空间对象和属性。Maplnfo实现了图形对象及属性数 据一对一联系,从而能够完成图形数据和属性数据的双向查询。为了实现基于 属性信息的快速查询,Maplnfo支持针对属性字段建立索引。Maplnfo以文件 的方式,将上述的不同信息存放到不同的文件中以共同组成一个完整的图层。 每个图层存储包括以下几个基本文件【5 3】: (1)属性数据表结构文件.TAB。该文件定义了表的结构,用于保存表的字 段名称及字段类型等。这是一个数据文件格式的小文本文件。 (2)空间数据文件.MAP。.MAP文件用来存放图形数据,包括几何图形,颜
色和坐标信息等。

(3)属性数据文件.DAT。该文件用来存放地图对象的属性数据。 (4)交叉索引文件.ID。用于保存地图对象与属性记录之间一一对应的关系。 该文件是空间对象的定位表。 (5)索引文件.IND。保存基于属性字段建立起来的索引关系,如果用户取
消了对任何字段的索引,则Maplnfo会自动删除该文件。

本系统的地图采用Maplnfo格式的地图,Maplnfo格式的地图是由许多图 层叠加在一起的,如省界图层、公路图层、地物图层等的叠加。系统将地图封
装只用gst格式的主文件,当需要更新地图时,只需将Maplnfo格式的电子地 图拷贝到Map文件夹下,系统会自动识别gst格式的地图文件。

4.2图层处理研究
(1)图层处理相关类【5
3J

在MapXtreme 2008中,与图层密切相关的类包括Feature类、Table类、

FeatureLayer类、Catalog类和Tablelnfo类,其中Feature类表示图元,Table
类表示表,FeatureLayer类表示图层,Catalog类是数据访问模型的管理器,

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第40页

Tablelnfo类表示现有表的信息和元数据。Feature类和Table类在
Maplnfo.Mapping命名空间下,FeatureLayer类、Catalog类和Tablelnfo类在 Maplnfo.Data命名空间下。

Feature类包括MI—key、MI—style和obj三个属性,key描述Feature的关 键字列;style描述Feature的样式列;obj描述几何体列,包括给定的区域、 位置和距离。获取相关图元信息可以通过多种方法将图元返回到 FeatureCollections,如使用选择工具选择或通过搜索这些满足特定标准集合的 工具。对图元的修改可以使用Update方法、UpdateFeature方法或InsertFeature
方法完成。

Table类是Feature集合的一种类型,是所有数据访问的基本单元,Table 的Column对象标识了表、图元或图元集合中一列的属性,并标识了列名称、 数据类型、宽度以及其它属性。
FeatureLayer类是从Table显示Features的图层,是FeatureLayers集合的

一种类型,每个地图对象包含了Layers类表示的FeatureLayers的集合,集合 中的顺序是绘制图层的顺序,集合类的方法包括Add、Insert、Move和Delete, 将图层添加到电子地图中需要使用map对象的Layers属性进行添加。 Catalog类保存在会话中打开的表的列表,表可以从目录中打开、创建和
关闭,通过Maplnfo.ADO.NET数据提供程序公开。访问表和结果集通过此接 口控制。

Tablelnfo类包含关于现有表的信息和元数据的类,包括表中列的编号、 名称和数据类型等。Tablelnfo类用于打开表并新建表,也可用于检索关于打开
表的信息。

(2)数据访问类 MapXtreme提供了发布SQL命令的机制,该命令使用ADO.NET从表返
回记录集,Maplnfo ADO,NET数据提供程序是以此方式访问.NET应用程序中

数据的一种机制,Maplnfo ADO.NET数据提供方访问数据的主要接口和类如
下:

MIConnection类表示到Catalog的连接,连接提供了发布SQL命令和获取
结果的起点,表要在打开或创建之后才能访问,打开后可以将名称与表关联。

Session类创建并初始化Catalog,可通过Session.Current.Catalog属性来访问
Catalog。MIConnection.Open方法用Catalog属性来获取对Catalog的引用, MIConnection.Close方法将对Catalog的内部引用设置为空。 MICommand类提供了必要的接口来在Maplnfo数据提供方上执行SQL命 令,MICommand创建MIDataReader和MIScrollableReader实例,分别通过

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ExexuteReader和ExecuteScrollableReader方法来获取数据。

第41页

MIDataReader从执行的SQL语句返回数据,提供了只读的访问,要创建
MIDataReader,必须调用MICommand对象的ExexuteReader方法,而不是直接 调用构造函数。

4.3图元查找
图元查找是在电子地图上查询地名,道路等图元的位置信息,当用户输入

相应的地名或道路名称时,在电子地图上显示该信息,MapXtreme实现地物查 询的方式有很多种,本文选用Search方法来实现图元的查询,以查找道路为 例,其相关实现代码如下所示。
private void

button6一Click(obj

ect sender,EventArgs

e)

string

str=this。searchBox.Text.ToString();//获取文本框中查询字符
si=

Maplnfo.Data.Searchlnfo

Maplnfo.Data.SearchlnfoFactory.SearchWhere(”NAME=¨’+str+¨”’); MapInfo.Data.IResultSetFeatureCollection
feaure=

Maplnfo.Engine.Session.Current.Catalog.Search(”道路”,si);

//在道路图层上查找该图元
if(feaure.Count==1)

mapControl 1.M印.Center=new MapInfo.Geometry.DPoint

(feaure[0].Geometry.Centroid.x,feaure[0].Geometry.Centroid.y);

//缩放到选择图元范围 }
else

{ this.mapControll.Map.SetView(feaure.Envelope);

((SimpleInterior)Maplnfo.Engine.Session.Current.Selections.DefaultSelection .Style.AreaStyle.Interior).BackColor=System.Drawing.Color.Red; ((SimpleInterior)Maplnfo.Engine.Session.Current.Selections.DefaultSelection. Style.AreaStyle.Interior).ForeColor=System.Drawing.Color.Green;

//设置高亮显示的样式

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第42页

在查询字符串输入的过程中使用了文本框的自动完成提示功能,当用户在 文本框中输入一个字符时,自动显示下拉列表,空格键将触发整个列表,当下 拉列表第一次显示时,下拉列表的内容根据用户输入内容进行筛选,在下拉列 表中仅显示包含用户所输入内容的列表项,如果没有列表可匹配,将隐藏下拉 列表。当用户选择下拉列表框中的内容将会自动插入文本框中。要实现文本框 的自动完成功能,先要设定文本框的AutoCompleteModc属性为Suggest, Autocompletesonrce属性为CustomSourcc.如果查找道路图元信息,实现的方 法是用户输入信息触发文本框字符改变事件,再根据输入的字符查找道路图层 中的道路的起始字符与其匹配的信息,并返回该信息集合,并将该集台作为下 拉框的数据源,实现界面如图4.1所示。其实现代码如下所示。
地图壹淘

鹿l

图4-t文本框自动完成功能实现界面

//文本框内文本改变触发事件
private void

RoadSearchBox—TextChanged(objcot

sender,EventArgs e)

this textBox2 AutoCompleteCustomSource

AddRa口ge(getIist(t his

textBox2

Text)

Ⅳ添加下拉框数据集

//根据文本框字符prefixText获取道路图层的道路名称的数据集

西南交通大学硕士研究生学位论文 string[]getlist(string prefixText)

第43页

private

IList<string>ls=new

List<string>();
si

Maplnfo.Data.Searchlnfo

=Maplnfo.Data.SearchlnfoFactory.SearchWhere(”NAME ”%’’’);//空间查询条件
Maplnfo.Data.IResultSetFeatureCollection
feaure

like’什+prefixText+

=Maplnfo.Engine.Session.Current.Catalog.Search(”道路tt



si);

//在道路图层中执行查询条件si
foreach(Maplnfo.Data.Feature
f in

feaure)

ls.Add(f[”name”】.ToStringO);

num=ls.Count;

string[】road=new string[num];

……//将链表1s中的数据存入数组road中
return road;

4.4图元闪烁
图元闪烁是为了以醒目的方式提醒监控者,如车辆报警信息的显示,图元 闪烁的实现原理是使用定时器,改变图元的颜色,本文用DisplayAlarmPoint 函数实现,具体实现代码如下所示,将定时器的时间间隔设为2000毫秒,并 在时间触发函数中加入该函数即可实现图元的闪烁。
private void

DisplayAlarmPoint()



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Maplnfo.Data.SpatialSchemaXY miSpS=new Maplnfo.Data.SpatialSchemaXY0; if(AlarmPointDisplayCount%2==0)

//A1armPointDisplayCount;g兰全局变量,记录报警信息显示次数

miSpS.DefaultStyle=new

Maplnfo.Styles.SimpleVectorPointStyle(34,Color.Yellow,1 5); )
else


mi SpS.DefaultStyle=new

Maplnfo.Styles.SimpleVectorPointStyle(34,Color.Red,1 5);

AlarmPointDisplayCount++;

4.5

图元点 击事件
在车辆实时监控的过程中,需要查询监控车辆的车辆信息以及货物信息,

当电子地图上有多个监控车辆时,可以通过鼠标点击电子地图上某个车辆的图 标来查询所需的信息,当用工具栏中的选择按钮来选择车辆时,其实现的关键 代码如下所示,Tools—Used()i函数是选择工具的事件触发函数

private void

Tools—Used(object sender,Maplnfo.Tools.ToolUsedEventArgs e)

switch(e.ToolName)

case”Select”:

this.Getlnfo(this);
break;

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第45页

private void

Getlnfo(object sender)//根据所选图元获取相关信息

Maplnfo.Mapping.FeatureLayer
mapControl

lyr=

1.Map.Layers[”myTable”]as

Maplnfo.Mapping.FeatureLayer; Maplnfo.Data.IResultSetFeatureCollection
rsfc=

Maplnfo.Engine.Session.Current.Selections.DefaultSelection[1yr.Table];
//表 if(rsfc.Count==1)

foreach(Maplnfo.Data.Feature

f in

rsfc)//feature行

BindGrid(f[”CarID”】.ToString());

//获取车牌号绑定车辆信息以及货物信息GridView

Maplnfo.Engine.Session.Current.Selections.DefaultSelection.Clear();

4.6动态图层
在车辆监控系统中,车辆的实时位置信息是通过生成动态的车辆监控图层 实现的,每一个监控车辆作为一个图元在地图上显示,当监控车辆的实时位置 信息改变时,通过定时器重新生成相应的图层即可实现车辆的实时显示;车辆 的历史轨迹回放也可以先通过从数据库中找出历史轨迹点,然后将找出的历史 轨迹点生成动态图层,显示在电子地图上。车辆监控实现的流程图如图4.2所
不。

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第46页

唐 匣 度 麈
I生成轨迹回放动态I I.生成实时监控动态|


竺墨


一相 一



竺墨

客户端显示

图4-2车辆监控具体实现流程图

本文中临时图层的生成及显示用DisplayCusPoint()i函数实现,具体实现代
码如下:
private void

DisplayCusPoint()

Maplnfo.Engine.Session.Current.Catalog.CloseTable(”myTable”); Maplnfo.Data.MIConnection
Connection=new

Maplnfo.Data.MIConnection(); Connection.Open(); Maplnfo.Data.SpatialSchemaXY miSpS=new

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Maplnfo.Data.SpatialSehemaXY0; Maplnfo.Geometry.CoordSysFactory miCF Maplnfo.Geometry.CoordSysFactory();
miSpS.XColumn=”longtitude¨; miSpS.YColumn=”latitude”;
BitmapPointStyle bStyle=new
2 new

第47页

BitmapPointStyle(”TRUC一64.BMP”);
bStyle.PointSize=Convert.ToIntl bStyle.NativeSize=true;

//电子地图上车辆图标

6(64);//设置图标样式

bStyle.Attributes=StyleAttributes.PointAttributes.BaseAll;

bStyle.SetApplyAll();
miSpS.DefaultStyle=bStyle;

miSpS.CoordSys=mapControll.Map.GetDisplayC00rdSys(); //获取地图坐标系 Maplnfo.Data.TablelnfoServer
ti=new

Maplnfo.Data.TablelnfoSe.rver(”myTable”);//创建表myTable ti.ConnectString=ADOdatabase.GetconnstrO; //数据库连接字符串

ti.Query=”……”;//查询车辆实时或历史的经度和纬度
ti.SpatialSchema


miSpS;

ti.Toolkit=Maplnfo.Data.ServerToolkit.Odbc; ti.CacheSettings.CacheType=Maplnfo.Data.CacheOption.Off; Maplnfo.Data.Table
tbl=

Maplnfo.Engine.Session.Current.Catalog.OpenTable(ti); mapControll.Map.Layers.Add(new Maplnfo.Mapping.FeatureLayer(tbl)); )

4.7本章小结
本章研究了MapXtreme地图数据的组织,以及图层处理的一些编程接口,
并对图元查找、图元闪烁、图元事件触发和动态图层的实现进行了详细介绍,

并给出了实现的关键代码,为后文GIS系统的实现打下了基础。

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第48页

第5章车辆监控系统实现
本章在前面设计的基础上,对系统的功能进行了实现,包括车载终端、监 控中心通信服务器模块、电子地图的基本操作和车辆监控功能的实现。并给出 了主要的代码以及实现界面。

5.1系统开发环境选择
(1)开发工具。系统以WindowsXP作为系统的开发平台,采用Visual
Studio.NET

2008进行程序设计,编程语言使用C群语言,使用面向对象的设计
Server 2005。

思想,数据库采用SQL

(2)GIS平台的选择。Maplnfo平台中有两种开发工具,一种是MapX控件,
另一种是MapXtreme。由于MapXtreme的构架是面向对象的,本文选择了 MapXtreme 2008作为GIS开发工具。

5.2监控中心通信服务器模块的实现
5.2.1通信模块实现
在通信模块中最重要的就是接收数据和发送数据,类TransData中的接收
数据ReceiveData0"甬数主要代码如下:
Public void

ReceiveSms()

if(GSM.GSMModemlnitNew(device,baudrate,null,null,false, sn)==false) 1/初始化GSM Modem

MessageBox.Show(”设备连接失败!”+ GMS.GSMModemGetErrorMs90,”提示”, MessageBoxButtons.OK);
return;

string

SMSContent=GMS.GSMModemSMSReadAll(1);//接收短信

……//解析SMSContent存入数据库

西南交通大学硕士研究生学位论文 类TransData中的发送数据SendSms()函数主要代码如下:
Public void

第49页

SendSms(string

phone,string

content)

……//判断手机号或短信内容是否为空,若为空则报错 ……//初始化GSM Modem
//发送短信 if(GSM.GSMModemSMSsend(null,8,content, Encoding.Default.GetByteCount(content),phone,false)==true)

MessageBox.Show(”短信发送成功!”, ”提示”,MessageBoxButtons.OK);
else

MessageBox.Show(”短信发送失败!”+GSM.GSMModemGetErrorMsg(),

’’提示¨,MessageBoxButtons.OK);

5.2.2数据处理模块实现
数据处理模块包含数据的解析和封装。获取到车载终端的短信数据,要通
过DealSMS0函数对短信按照GSM Modem中规定的短信格式对数据进行解 析。 DealSMS(string ReceiveData)

string

content=ReceiveData.Replace(”1ll’,”111);

string[]str_sp=content.Split(’I.);//进行分离 for(int i=O;i<str—sp.Length;i=i+2)

string string

Phone—NO=str—sp【i];
content=str_sp[i+l】;

……//对短信数据content进行解析,并将SIM号和对应 的数据存入数据库中

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第50页

GPS数据解析方法函数的主要代码如下所示:
Public void

DealGPSdata(String GPSdata)



//按照GPS数据的封装格式对数据进行解析
string[]sl=GPSdata.Split(’,’);
string string

state=sl【0];//定位状态
time=sl【1];//时间

string latitude=s 1[2];//纬度 string

10ngtitude=s1[3】;//经度 l[4];//速度

string speed=s

……//将数据分别存入数据库中



5.3监控中心的实现
5.3.1电子地图操作功能模块实现
1、地图的加载。MapXtreme2008中用MapControl控件加载地图,只要从
Visual

Studio.NET工具箱中拖放到窗体上即可,MapControl位于窗体后,就可

以执行多种操作,包括地图加载、清除地图、图层控件和创建主题图。

2、电子地图基本操作功能。在MapXtreme2008地图服务器中有地图基本
操作的控件,只需用户添加即可。其具体界面如图5.1所示。地图工具可分为 四类:View工具、Select 7-具、Add工具和Custom工具。

~&&孑≥罨霹i:p~一●聊
图5-1地图操作工具栏

(1)选择按钮。点击该按钮后,在地图上选择位于由这些工具定形的几何对

象之内的点,该按钮属于Select工具系列。 (2)放大和缩小。在工具栏中选择放大或缩小按钮,用户用鼠标在地图上 点击,地图将以该点为中心,进行放大或缩小显示,放大和缩小属于View工 具系列,将地图的视图直接更改为正在使用的工具。 (3)图层控件。点击图层控件会弹出对话框,如图5.2所示,用于显示构成
当前地图的所有图层和图层属性的状态,这些属性包括可视、可编辑、可选择

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和自动标注。

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圈5-2围屡对话框

(4)居中按钮。点击地图后,地图以该点为中心显示,并且保持比例尺不变 居中按钮也属于View工具系列。 (5)矩形选择按钮和圆形选择按钮,通过矩形或圆形选择地图的区域,属于 Select工具系列 (6)矩形添加按钮和圆形添加按钮,当地图处于可编辑状态时,可以在地图 上添加矩形和圆形的几何形状,这两种按钮属于ADD工具系列。 (7)平移按钮。点击地图后可以拖动地图,在显示窗口显示,并且比例不变, 平移按钮属于¥elcot工具系列。 MapToolBar控件将多个地图工具控件组合为单个操作,可以通过 MapToolBar的集合编辑器窗口添加地图基本操作所需要的按钮,并确定按钮 的类型,如图5.3所示。

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图5-3 MapTooIBa r集合编辑器

5 3

2车辆实时监控
车辆的实时监控用定时器定时从数据库中读取可监控车辆最近的一条定

位记录.并将定位数据展现在电子地图上,所有的可被监控车辆都将显示在地 图上,可监控车辆的车牌号绑定在树形控件上,当用户树形控件上的车辆或者 点击地图上的选择按钮点击某个车辆后,该车辆将居中显示,并且可以查看该 车的运单信息、车辆位置信息和驾驶员信息,在监控过程中,每隔两分钟读取 数据库中的车辆实时定位信息,以获取车辆最新的位置信息。用户登陆后的初 始化界面如图5-4所示,通过该界面能够了解所有可监控车辆实时位置信息。 如果需要了解某个车辆的位置信息时,则点击树形控件上的具体车辆,相应车 辆将会居中显示。

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囤5-4监控车辆的实现界面



3,3车辆历史轨迹回放
车辆历史轨迹的回放可以查看车辆所走的历史路径,可以查看车辆是吾在

正常的行驶轨迹里,其实现流程和车辆实时监控类似,在点击车辆历史轨迹回 放标签后,输入车牌号,再选择回放的时间段,从数据库里读出经纬度坐标。 如果输入时问早于数据库中的起始时间,则从数据库选定车辆的第一条记录开 始;如果输入时间晚于数据库中的结束时间,则回放轨迹到数据库中选定车辆 的最后一条记录;如果开始时间介于数据库中的时间段之间,则从数据库中时 间最接近的那一条记录开始,到晟接近结束时间的那一条记录为止,并根据这 些记录在电子地图上显示车辆的历史轨迹,其实现界面如图5—5所示。

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图5-5车辆历史轨迹回放实现界面 5 3

4地图查询
在本系统中只要是地图图层中标注的地理信息都可查询出来,在文本框中

输入相应的道路名称或地名名称.文本框自动完成提示功能匹配用户的输入, 当点击查询按钮后,相应的道路或地名将会加亮显示,其实现界面如图5-6所
示。

图5-6地固查询功能实现界面

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5 3

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5报警信息查询
物流车辆报警主要是指配送车辆在配送过程中遇到突发事件,影响了配送

任务的完成而向监控中心发出报警信息,让监控中心可以及时做出决策.以尽 量避免送货延迟等现象。在监控中心以图标闪烁的形式提醒值班人员注意,同 时在系统中显示该车辆的资料。在本系统中点击报警信息查询按钮后进入报警 信息查询界面,报警车辆将以圆点闪烁显示,报警车辆在报警信息栏中显示, 包括车牌号、驾驶员姓名、电话、报警类型、时间和车辆经纬度信息。点击查 看按钮,相应车辆将停止闪烁并居中显示,点击处理按钮后,将向车载终端发 送报警处理确认消息,该车辆将从地图上消失。其实现界面如图5.7所示。

图5—7报警信息查询实现界面

5 3

6运单查询
根据运单号查询车辆的实时位置信息、货物信息以及驾驶员信息,估计运

单完成时间,当输入的运单号不存在或已经完成,则提示用户。输入运单号后, 根据车辆位置信息表、运单表、物料需求表、物料基本表,进行关联查询,获 取车辆的车牌号后得到车辆的实时位置信息,其实现界面如图5-8所示。

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囱5-8运单查询实现界面
5 3

7货物查询
货物查询分为两种,一种是查询某个车辆上的货物信息,直接选择地图工

具栏中的选择按钮,然后在地图上点击所要查询的车辆,在地图下面的车内运 输货物栏中显示货物详细信息。 另外一种是在货物查询框中选择所要查询的货物,根据货物查询哪些车上 具有该货物,在电子地图上查看所选择的货物在哪些车上,由于查询出的车辆 可能不只一个,可以通过工具栏中的选择按钮,分别点击相应车辆,以获取车 辆具体的货物信息,以此来判断货物的在途数量以及所选货物到达时间,如查 询货物车窗,可以发现有两辆车具有该货物,在电子地图上就显示这两辆车的 地理位置,并通过点击各个车辆,查看货物的信息,其实现界面如图5-9所示:

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图5-9根据货袖查询车辆实现界面 5

4本章小结
本章对车俩监控系统进行了实现,介绍了实现的具体流程以及实现的关键

代码,并给出了实现界面。

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总结与展望
伴随着物流业的蓬勃发展,物流企业对车辆和货物的即时信息越来越关 心。综合运用GPS、SMS和GIS技术可以向用户提供综合化的服务,也是物 流公司信息化的一个组成部分,是一项非常有发展前途的领域。 本文的主要工作体现在以下几个方面: (1)分析了某汽车企业的供应链物流业务,对车辆监控系统进行了功能性 需求分析和非功能需求分析,并进行了功能建模。 (2)提出了车辆监控系统的总体实现方案,并对车载终端、监控中心通信 服务器模块、监控中心和数据库进行了详细的设计。 (3)对GIS系统中的动态图层的实现、图元闪烁、图元点击事件和图元查 找的相关技术进行了研究,并进行了实现。
(4)采用Visual
Studio.NET

2008和MapXtreme 2008对车辆监控系统进行了

实现。 系统还不够完善,需要进一步的修改和扩展,在下一步的工作中可以从以 下几个方面对系统进行完善:
一、利用Oracle Spatial管理地理数据

地理数据库主要包括地理空间数据和属性数据。本系统中对空间数据的管 理采用文件管理方式,这种方式虽然简单,但不利于数据的更新和维护,在以 后的研究过程中可以选用专门的空间数据管理系统进行管理,如Oracle
等。 二、地图匹配的应用
Spatial

由于GPS定位误差及电子地图本身精度等因素的影响,将GPS定位信息 直接示在电子地图上时会常出现与车辆正常行驶在道路上的实际情况不符。为
了将GPS定位结果与电子地图匹配,提高定位精度及改善视觉效果,用电子 地图的道路网信息及附属相关信息对定位结果进行纠正,将定位点拉回到路

面,应用地图匹配技术可以有效地解决这个问题。
三、决策支持功能

利用实时信息为物流配送提供车辆实时调度和配送计划制定等决策支持
功能。

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在论文即将完成之际,谨向研究生学习阶段给予我培养教育、关心指导和 帮助支持的老师、同学、同事、朋友和家人致以最诚挚的感谢。 衷心感谢导师孙林夫教授,孙老师在我学习和研究工作中给予大力支持和 悉心指导,并给了我参加科研项目实践的机会,提高了我的综合能力,为今后 的工作和研究打下了坚实的基础。孙老师广博的学识、敏锐的洞察力、严谨的 治学态度和兢兢业业的工作作风无不让我深深佩服;另外,孙老师在生活上也 给了我很多关心和帮助,在这里我要向孙老师表示衷心的感谢和祝福。 在研究生学习期间,我一直得到了赵慧娟教授、周荣辉教授、唐慧佳教授、 王淑营老师、韩敏老师的谆谆教导和大力帮助,在此向各位老师表达深深的敬
意和衷心的感谢!

最后,我要深深的感谢我的父母,感谢他们多年来对我的关心和鼓励。正 是他们的关心和鼓励,使我有了克服困难的力量和前进的动力。

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第60页

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西南交通大学硕士研究生学位论文

第62页

攻读硕士学位期间发表的论文及主研项目
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物流车辆监控系统的研究与设计
作者: 学位授予单位: 胡琨鹏 西南交通大学

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y1687604.aspx


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