公務車輛BDS監控管理系統設計與實現

鄒 浜，王 迪，金玉潔

(1.千尋位置網絡有限公司，上海 200000；2.西南科技大學 城市學院，四川 綿陽 621000)

0 引言

北斗衛星導航系統(BeiDou navigation satellite system，BDS)是我國自行研制并擁有完全自主知識產權的全球衛星導航系統，是繼美國的全球定位系統(global positioning system，GPS)和俄羅斯的格洛納斯衛星導航系統(global navigation satellite system，GLONASS)之后的第3個成熟的衛星導航系統，BDS由3部分組成，分別是空間部分、地面監控部分和用戶接受處理部分，能為全球范圍內的用戶提供全天候和全天時的高精度及高可靠性的授時、定位和導航服務[1]。

目前，各地政府正在大力提倡構建“智慧政務”[2]，而“公務車智能監管”作為“智慧政務”的重要組成部分，迅速成為相關領域的研究熱點。傳統公務車的使用存在公車私用、跨域行駛、費用使用不明朗和監管手段落后等缺點，因此設計出一套技術先進、監管有效和體驗良好的公務車輛監控管理系統成為各地政府的當務之急。

課題組設計與開發的基于BDS的公務車輛監控管理系統具有地理信息系統(geographic information system，GIS)基礎信息功能、資源管理功能、車輛調度功能、運行狀態監控功能、報表分析功能、報警提醒功能、報表分析功能、系統管理功能、計費結算功能和數據拓展接口。

該系統已在四川某市進行了部署和應用，經過一段時間的試運行，能夠有效防止公車私用、費用結算與報銷混亂和公務車行駛區域與申請區域不符等現象的發生，實現車輛申派審批無紙化，從根本上提高公務車輛監管的透明度和有效性。

1 系統組成

系統組成如圖1所示，包括：

1)數據中心。數據中心為系統提供硬件及通信支撐。數據中心具有較高安全性、保密性、隔離性，配備2臺以上高性能服務器，并配置有高性能路由器、高性能防火墻、負載均衡設備、入侵檢測防御軟件、中心交換設備和上網行為管理軟件等設備，提供100 Mbit帶寬(或以上)的運營商專線，確保平臺可以7 d×24 h的連續穩定運行。

2)客服中心。提供客戶服務中心，包含大屏顯示系統、語音呼叫系統、綜合業務處理平臺等，設立統一服務熱線，值班坐席不低于8個，保證7 d×24 h提供客戶業務咨詢、設備報修及投訴等服務。

3)公務車輛監控管理系統平臺軟件。在系統軟件(服務器系統、數據庫、地理信息系統平臺等)支撐下，采用Browser/Server框架[3]，形成多級共享、多車監控、公用性與基礎性結合，能夠動態管理各類車輛的信息，具備車輛錄入、查詢、定位、運行告警、調度管理功能的數據平臺。該平臺還提供外部接口，可與其他外部業務系統進行定制化的數據交換。

4)基于安卓系統[4]的手機APP。手機APP可根據不同的用戶角色和權限，提供申請用車、用車審批、任務下達與執行、還車及評價的完整流程、車輛加油記錄、車輛位置查看、軌跡回放、車輛報警、消息通知等功能。

5)車載終端。在監控車輛上搭載的BDS定位和數據傳輸處理集成終端，具備一定的數據處理能力。車載終端用于實時測定車輛位置、速度、運行情況等信息，并具有終端上傳功能，能夠將其數據上傳至數據中心的服務器。

2 系統總體框架

系統總體框架(如圖2所示)自下而上可分為支撐層、數據層、平臺層、應用層和表現層5個層級。

1)支撐層

支撐層主要為整個系統提供良好的硬件網絡環境和軟件運行環境，同時，BDS地基增強網[5]為BDS終端提供高精度差分服務。支撐層中，硬件網絡環境包括網關、防火墻、路由器、服務器、存儲設備等設備；而軟件運行環境主要包括服務器操作系統、數據庫操作軟件和第三方運行庫等軟件運行環境。

圖2 公務車輛BDS監控管理系統的總體框架

2)數據層

數據層主要包含2大部分，分別是系統內部數據資源以及系統外部數據。

系統內部數據資源則包括系統所需的基礎地理信息數據、業務專題數據以及元數據庫：基礎地理信息數據包括系統所需的地形圖矢量(或柵格)數據、地圖圍欄數據以及影像數據；業務專題數據中包括車輛靜態信息數據(車牌號、車型和排量基本屬性)、車輛動態信息數據(位置、告警和調度等信息)和系統后臺信息數據等業務數據；元數據庫主要用于存儲元數據信息[6]。

外部平臺數據主要是和其他系統平臺互聯互通所產生的數據。

3)平臺層

天地圖提供了豐富的導航、查詢和其他地圖基礎功能(如視野內檢索、全屏、測距等)，天地圖還提供定制服務，支持用戶使用JavaScript API[8]設置地圖底圖的樣式風格(展現顏色為普通、深色、淺色)以及控制組成地圖底圖的元素類的顯示和隱藏，創建出滿足用戶特定需求的地圖，如通過隱藏某類地圖元素，突出展示自己的數據。個性化定制功能同時適用于PC端和手機端全部瀏覽器。

4)應用層

應用層就是本系統實際業務功能層，是面向最終用戶提供的功能集合，實現了報警提醒模塊、系統管理模塊、車輛調度模塊、資源管理模塊、計費結算模塊、服務器運行狀態監控模塊、報表分析統計模塊、GIS基礎信息模塊和終端數據接入模塊，同時，提供了和外部其他系統的信息交互接口，可以與其他平臺進行互聯互通。

5)表現層

表現層是整個系統所支持的幾個表現形式，包括監控工作站、安卓智能手機和車載BDS終端。

3 系統功能

系統的主要功能如圖3所示，包括：

圖3 公務車輛BDS監控管理系統的系統功能

1)GIS基礎信息功能。GIS基礎信息功能主要包括地圖瀏覽、地圖切換和搜索查詢，地圖瀏覽能夠實現地圖的放大、縮小、漫游、全圖等操作，并提供距離、面積量算等功能。地圖切換主要是實現矢量地圖和衛星影像地圖之間切換。搜索查詢則是在地圖的搜索框內搜索地名或車輛等信息。

無機氯：漂白粉 、漂白精、三合二 、次氯酸鈉、二氧化氯等。特點是殺菌作用快，但性質不穩定。有機氯：二氯異氰尿酸鈉、三氯異氰尿酸鈉、二氯海因、溴氯海因等。特點是殺菌作用較慢，但性質穩定。酸度越大，效果越好。有機物嚴重影響消毒效果。

2)資源管理功能。主要包括車輛基礎信息的管理(車輛所屬單位、類型、品牌、型號、車牌號、發動機號、購置日期、年審時間、保險等信息)、駕駛員信息管理(駕駛員身份信息管理，包含所屬單位、姓名，性別、出生日期、駕駛證號、健康情況、違章記錄、評價星級等)、單位信息管理(單位名稱、性質、保留車輛信息、管理員信息等)、加油信息管理(加油時間、加油地點、加油量)和車輛維保管理(包括車輛狀況、維修記錄、維修流程、維修組人員管理等)。

3)車輛調度功能。主要包括用車申請、用車審批、還車和服務評價這幾大功能。

4)運行狀態監控。實現對車輛的實時位置監控、車輛實時跟蹤、歷史軌跡回放和電子圍欄監控等功能。

5)報表分析功能。可根據用戶的需要生成各類車輛、人員及業務過程報表，主要包含用油耗/里程統計表、超速報警統計表、車次數統計表和維保費用統計表等。通過用車過程中所產生的數據全面匯總、統計、分析，達到全方位、全過程了解車輛、司機、單位用車信息，為完善留用車輛分配管理方式、駕駛人員管理考核等決策提供數據支持。報表可輸出，支持Word、Excel和PDF格式。

6)系統管理功能。系統管理功能主要是對一系列后臺數據進行管理，包括用戶管理、權限管理、組織機構管理、日志管理、角色管理和終端管理。

7)報警提醒功能。該功能主要對違規停車、車險到期、年審到期和車輛狀態產生異常時及時生成報警信息，并在主界面進行提示。

8)計費結算功能。計費結算主要是還車后，系統自動生成對賬單，對賬單會顯示所產生的費用詳情，并提供打印功能。

9)擴展數據接口。系統能提供與外部系統數據接口，便于本級車輛監控管理平臺與下級車輛監控管理平臺、其他執法執勤車輛管理系統、租賃公司等系統連接起來以實現多級數據對接、租賃車輛狀態信息監控等功能。系統還在公車主管部門、紀檢監察、財政、審計等多單位和車輛使用部門之間實現數據資源共享、互聯互通。本平臺還向中央和省駐地方垂管單位開放接口，預留事業單位、國有企業單位車輛管理系統接口。

4 系統關鍵技術

1)偽距差分定位技術[9]。偽距差分定位技術是衛星定位差分技術的一種，當用戶終端定位時，通過附近的BDS地基增強站獲取詳細的改正數據，再對用戶終端的坐標進行精確改正，目前的偽距差分定位技術在成熟算法的支持下可以達到亞米級的定位精度。該技術有以下優勢：①定位精度具有良好的均勻性，且精度較高；②由于BDS地基增強站在全國范圍內已聯結成網，因此當某個BDS地基增強站發生故障，系統還可以通過剩余的BDS地基增強站估計空間相關誤差，繼續為用戶提供服務，因此具有良好的可靠性；③只要用戶終端身處BDS地基增強網的覆蓋范圍內，均可以進行有效定位。

2)基于事件驅動的工作流引擎[10]。由于車輛調度中的流程設計是靈活可變的，因此需要用到基于事件驅動的工作流引擎，工作流可以理解為是工作流程的設計模型，良好的工作流可以提供嚴密的邏輯和規則，同時兼顧流程的適用性。基于事件驅動的工作流引擎則是通過計算機技術，以系統中各事件約定好的規則去定義、執行和管理工作流，是工作流執行過程中的框架，負責處理各項和群體成員之間的信息交互。

3)GIS支撐平臺融合技術。本系統融合了四川省某市地理信息資源庫和天地圖的GIS平臺，四川省某市地理信息資源庫主要負責各類空間信息的數據處理、標準化入庫、資源管理與發布、自動化配圖與切片、自動化更新以及數據備份與還原等，可以實現空間信息資源的一站式更新入庫、配圖、發布與一體化管理。四川省省經濟與信息化委員會承諾針對該平臺的使用提供外網映射，以滿足外網數據調用和融合服務的要求。天地圖是采用面向服務的體系構架，整合全省相關的地理空間信息資源形成的一套在線地理信息服務系統。而將二者進行高度融合，既能達到國家標準化要求，又能借助本地信息化資源獲取更好的服務。

5 結束語

公務車輛BDS監控管理系統經過一段時間的試運行，得出以下結論：

1)將BDS技術與公務車監控管理相結合，可以有效對公務車輛的位置、行駛軌跡、里程和油耗進行實時監管，有效防止公車私用、費用結算與報銷混亂和公務車行駛區域與申請區域不符等現象的發生；

2)BDS與其他衛星導航系統融合后可以提升城市峽谷環境中的定位可靠性和定位精度；

3)將偽距差分定位技術應用于公務車輛監控管理系統中，配合高精度電子地圖，能達到車道級定位精度，這是傳統導航技術所做不到的；

4)高精度電子地圖目前尚未完善，成為制約車道級定位精度實現的重要因素；

5)系統在試運行期間，政府的公務車費用開銷同比減少38.6 %，負責公務車申派、審批、調度的管理人員減少了50 %，且所有的申派、審批、調度和監管流程均實現了無紙化和信息化，有效節省了政府資源并提高了管理效率，具有一定的推廣價值。