工程車輛衛(wèi)星監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計與應用

基金項目：2023年廣西高校中青年教師科研基礎能力提升項目“基于多模態(tài)預訓練模型的課堂行為智能分析系統(tǒng)設計與應用研究”（編號：2023KY1158）;2022年廣西職業(yè)教育教學改革研究項目“‘課程思政’視域下高職智慧建筑專業(yè)群‘三教’改革研究與實踐”（編號：GXGZJG2022B051）

作者簡介：范文陽（1991—），講師、工程師，碩士，主要從事計算機科學、信息化教學、職業(yè)教育研究工作。

摘要：為實現(xiàn)工程車輛的統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一運維、統(tǒng)一結算，使車輛管理精細化和透明化，文章提出以先進北斗衛(wèi)星定位等技術為支撐，設計工程車輛衛(wèi)星監(jiān)控管理系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)結構與平臺功能，并結合巴平高速公路工程應用實踐，評述該系統(tǒng)在提升車輛綜合管理水平、實現(xiàn)集約化和規(guī)范化管理及保障車輛交通安全方面取得的成效。

關鍵詞：工程車輛；車輛監(jiān)控；車輛管理；系統(tǒng)設計

中圖分類號：U495

0 引言

國家《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》指出：提升交通運輸數(shù)字化智能化發(fā)展水平技術裝備更加先進，實現(xiàn)北斗系統(tǒng)對交通運輸重點領域全面覆蓋，運輸裝備標準化率大幅提升^［1］。《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》提出，要推進交通基礎設施數(shù)字化、網(wǎng)聯(lián)化，提升交通運輸智慧發(fā)展水平^［2］。

工程車輛作為工程建設的重要機械設備，具有流動性大，覆蓋面廣的特點，多采用基本人力資源控制管理，耗費大量的人力物力，但效果不佳，影響著企業(yè)發(fā)展，且常出現(xiàn)車輛違章、車輛超速、危險駕駛等各項涉及生命財產(chǎn)安全的事故，因此設計一款能夠提高工程車輛監(jiān)控管理的系統(tǒng)十分重要。

1 系統(tǒng)設計目標

本管理系統(tǒng)利用北斗衛(wèi)星定位技術、全球移動通信技術、GIS地理信息處理技術、大數(shù)據(jù)采集和處理技術等先進技術手段完成施工現(xiàn)場用車管理的信息化、可視化管理，實現(xiàn)各工程項目中工程車輛的統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一運維、統(tǒng)一結算，使得公務用車的管理精細化和透明化。目標包括以下四點。

1.1 成本精細控制

通過對工程車輛進行實時的跟蹤定位與狀態(tài)信息采集，對油量、里程和運行路線進行監(jiān)控，防止公車私用、謊報費用等情況；通過對用車的里程數(shù)據(jù)自動采集形成用車費用，作為部門用車結算的準確依據(jù)。

1.2 可視化用車調(diào)度

為了提高工程車輛的使用率、周轉率及利用率，通過北斗衛(wèi)星定位技術，實時更新工程車輛狀態(tài)、位置等情況，通過大數(shù)據(jù)將其傳到調(diào)度，以確保高效快速的提出最佳調(diào)度方案，使調(diào)度的工作量不斷減少^［3］。

1.3 提升用車安全

對車輛、駕駛員的檔案信息以及車輛維修、保養(yǎng)、保險、違章等情況進行管理，實現(xiàn)工程車輛運維的自動提醒、事故車輛的實時定位，及時掌握車輛與駕駛員狀況，確保人身與財產(chǎn)安全。

1.4 提供決策依據(jù)

對工程車輛的里程、油耗、時間、速度、方位、報警等各種大量數(shù)據(jù)進行科學統(tǒng)計，為更高水平的公車管理決策提供強有力的依據(jù)。

2 依托項目概況

本系統(tǒng)設計與實踐依托天峨（黔桂界）至北海高速公路（巴馬至平果段）工程（以下簡稱“巴平高速公路”），其是國家西部陸海新通道及《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2018—2030年）》對接貴州的省際通道“縱10”天峨（黔桂界）至北海高速公路的重要組成部分，是廣西重點建設項目。項目總投資約140.1億元。

項目起點位于河池市大化縣羌圩鄉(xiāng)，路線穿越河池市大化縣、百色市平果市、南寧市馬山縣，整體走向自西北向東南，設洪籌樞紐與都巴高速公路三岔相交，沿線依次經(jīng)過羌圩鄉(xiāng)、黎明鄉(xiāng)、榜圩鎮(zhèn)、鳳梧鄉(xiāng)、共和鄉(xiāng)、永州鎮(zhèn)、舊城鎮(zhèn)、四塘鎮(zhèn)，終點位于平果市四塘鎮(zhèn)，設四塘樞紐與武平高速公路十字相交，同時順接平果至南寧高速公路。

3 系統(tǒng)框架設計

3.1 設計原則

系統(tǒng)設計以技術先進、架構合理、易于維護、高度安全作為基本設計原則，規(guī)劃系統(tǒng)的整體構架^［4］。

3.1.1 技術先進

在嚴格遵循各項技術規(guī)范的基礎上，整個系統(tǒng)從軟件以及硬件方面均采用現(xiàn)今最新技術，做到充分結合行業(yè)新技術、新工藝、新設備、新規(guī)范，將在未來不斷保持技術的先進性。

3.1.2 架構合理

為滿足系統(tǒng)功能并盡可能做到經(jīng)濟適用，系統(tǒng)采用先進技術，有效消除各子系統(tǒng)可能產(chǎn)生的瓶頸，使得各子系統(tǒng)安全、有效、穩(wěn)定的運行，保證系統(tǒng)具有良好的擴展性能^［5］。

3.1.3 易于維護

所設計的系統(tǒng)和采用的產(chǎn)品實用、易操作、易維護，車載終端應當安裝簡單、操作方便、易于維護^［6］。業(yè)務系統(tǒng)各單位基于統(tǒng)一系統(tǒng)，集中部署和維護，各單位無須在后臺投入任何軟硬件資源，僅需在所管轄的車輛上安裝好車載終端設備，開通賬戶便可使用系統(tǒng)。

3.1.4 安全可靠

系統(tǒng)采用必要的安全保護措施，防止病毒感染、黑客攻擊，具有安全性和保密性，符合政務信息系統(tǒng)安全要求。為了確保技術安全性，車載終端定位功能基于北斗衛(wèi)星定位系。

3.2 系統(tǒng)結構

安裝在車輛上的GPS北斗車載終端能實時接收衛(wèi)星信號，并將衛(wèi)星檢測到的經(jīng)度、緯度、時間、方向、速度等信息周期性地投遞到中國通訊基站（后文中稱為基站）。基站將接收到的信息通過Internet網(wǎng)絡進一步轉發(fā)給數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心獲取到信息數(shù)據(jù)后進行運算加工整理供企業(yè)管理人員查看，如圖1所示。

企業(yè)管理人員則通過訪問本系統(tǒng)，實時查看車輛的時間位置信息、制定工作計劃、發(fā)送調(diào)度短信息，實現(xiàn)對車輛的動態(tài)管理。為了保障企業(yè)的信息安全，系統(tǒng)設計過程中采用了一系列的加密措施，保證信息的安全、可靠、私密。

3.3 平臺功能

平臺包含監(jiān)控中心、查詢中心、管理中心、系統(tǒng)中心、大數(shù)據(jù)中心、其他功能等六個大功能模塊，如圖2所示。

3.3.1 監(jiān)控中心

監(jiān)控人員通過該功能，完成對公司中具體車輛的實時監(jiān)控，及時獲取到車輛的當前位置，行駛狀態(tài)等信息，主要包括以下6個方面：

（1）歷史軌跡：監(jiān)控人員通過該功能，可查詢車輛的歷史定位數(shù)據(jù)。

（2）分組監(jiān)控：同時監(jiān)控多輛車的實時狀態(tài)。

（3）區(qū)域監(jiān)控：同時實時監(jiān)控多個區(qū)域內(nèi)的車輛。

（4）視頻監(jiān)控：播放符合1077、1078協(xié)議的視頻終端的實時視頻和歷史視頻。

（5）指令下發(fā)：監(jiān)控人員可通過此功能對車載終端進行相應設置。

（6）整體分析：展示詳細的車輛和監(jiān)控的信息，包括車輛運行狀況（單位對比分析）、車輛運行狀況（按單位進行分析）、不定位分析、報警分析等。

3.3.2 查詢中心

（1）報表查詢：包括14項相關信息查詢，分別為：歷史軌跡、歷史位置、里程統(tǒng)計（d）、里程分析（分）、上下線統(tǒng)計分析、ACC統(tǒng)計分析、車輛離線明細、油耗分析、行車統(tǒng)計分析、停車統(tǒng)計分析、提醒統(tǒng)計、企業(yè)報警統(tǒng)計分析、車輛報警統(tǒng)計分析、司機報警統(tǒng)計分析。

（2）照片查詢：監(jiān)控人員可通過此功能查詢車輛終端已成功上傳的照片。

（3）主動安全：以圖畫的方式更直觀地展現(xiàn)車輛主動安全數(shù)據(jù)。主要有：

①安全總覽：直觀地體現(xiàn)報警數(shù)據(jù)。

②安全看板：詳細體現(xiàn)報警數(shù)據(jù)，可導出數(shù)據(jù)。

③安全回放：可勾選相應車輛進行全面查看。

④安全報表：按項目報表查看相應車輛數(shù)據(jù)。

3.3.3 管理中心

（1）信息管理：界面包含4類信息，車隊信息、車輛信息、終端設備信息、駕駛員信息。

（2）車輛管理：用戶可通過此功能設置車載終端的信號線數(shù)據(jù)、油量數(shù)據(jù)、車輛圖標，便于用戶通過本系統(tǒng)直觀查看車輛相關數(shù)據(jù)狀態(tài)。

（3）標注管理：用戶通過此功能可在地圖上對關注地點添加標注，并對標注信息進行管理。

（4）區(qū)域管理：用來維護系統(tǒng)中所有區(qū)域，有圓形，矩形、多邊形、線形。

（5）規(guī)則管理：用來維護系統(tǒng)中所有規(guī)則和規(guī)則分配。包括：拍照規(guī)則、疲勞規(guī)則、區(qū)域規(guī)則、超速規(guī)則、道路限速規(guī)則、路線站點規(guī)則、路線路段規(guī)則、停車規(guī)則、短信離線規(guī)則。

（6）提醒管理：提醒車輛保養(yǎng)、車輛年檢、駕照年檢、車輛保險、道路運輸證和行駛證，有助于車輛的維護。

（7）費用管理：錄入車輛各費用，統(tǒng)計管理分析車輛的費用，有助于用戶對車輛費用的了解，方便修改和管理。

（8）APP管理：針對本系統(tǒng)對應APP消息管理，可以向APP發(fā)送“消息盒子”和“公司公告”，APP就能收到和查看相關消息。

（9）服務管理：可管理普通終端接入服務、部標808上報服務、部標809接入服務、部標809上報服務、數(shù)據(jù)中轉上報服務。

（10）查崗企業(yè)：信息以簡潔明了的方式展現(xiàn)在表格中，方便查崗各個企業(yè)，提高效率。

（11）安裝證明：上傳證明是否安裝對應的終端，進行管理和維護。

（12）終端升級：對終端進行批量升級。

3.3.4 系統(tǒng)中心

（1）系統(tǒng)設置：用戶可通過此功能設置系統(tǒng)信息，包括翻譯信息設置、APP信息設置。

（2）公司設置：用戶可通過此功能設置系統(tǒng)公司信息，包括公司信息設置、公司偏好設置、登錄界面定制、加載界面定制、手機客戶端定制。

（3）賬號管理：完成系統(tǒng)中用戶的新增、刪除、修改等，同時完成用戶權限的分配，包含查看車輛，菜單，以及相關報表權限的分配。

（4）日志查詢：用戶可根據(jù)日志類型、時間、操作用戶等條件查詢系統(tǒng)的操作日志。

（5）在線用戶：通過此功能，用戶可查看當前本賬號以下級用戶賬號的在線情況。

3.3.5 大數(shù)據(jù)中心

（1）運營儀表盤：顯示平臺整體運營情況。

（2）大屏展示：分為組合大屏、運營儀表盤、主動安全視頻、單車違規(guī)分析、公司違規(guī)分析、違規(guī)駕駛排名表、地理分布圖七大部分。

其他功能以及車輛報警設置等。

4 應用與成效

該車輛衛(wèi)星監(jiān)控管理系統(tǒng)于2022年在廣西路橋巴平高速公路項目部投入使用，共計526臺施工運輸車輛安裝北斗衛(wèi)星位置信息監(jiān)控系統(tǒng)，全面投入應用，通過自動統(tǒng)計功能，實時定位記錄等功能，在違章報警、實時定位、風險預警等方面都取得了較好的成效。

4.1 保障車輛交通安全

超速報警提示功能可有效減少駕駛員的違章超速行為，使超速違章車輛臺次同比明顯下降。巴平高速公路一分部施工期間，施工運輸車輛超速行為頻率上升的勢頭得到了遏制并顯著降低，由每月191臺次降低至13臺次；超速違章車輛占比由36.3%降低至2.5%；疲勞駕駛行為次數(shù)由56臺次降低至8臺次；分心駕駛行為由71臺次降低至15臺次，違章駕駛占比由13.5%降至2.8%，違章駕駛員占比由10.6%降至1.5%。同時通過軌跡回放功能，能夠具體定位到違章發(fā)生的具體路徑地點。為促進落實“三規(guī)一限”管理要求，在排查疑似車輛違章地點和加強車輛過程控制中，系統(tǒng)提供行車風險管控手段，能夠規(guī)范駕駛行為，實現(xiàn)安全行車，減少交通事故^［7］。項目通過系統(tǒng)平臺的管理應用，顯著提升了駕駛員違規(guī)行為查處效率，有效保障車輛交通安全。

4.2 提升車輛綜合管理水平。

平臺通過對526臺工程車輛進出站時間記錄、行車區(qū)域、路線跟蹤，路線行駛時長匯總，實現(xiàn)對駕駛員作業(yè)全過程的監(jiān)督管理，有效杜絕駕駛員窩工、未經(jīng)報備離崗情況，項目整體工作效率較以往提高5%。油量監(jiān)控及非法點火監(jiān)控功能的啟用，使得工程車輛燃料丟失風險降到最低，同時降低了工程項目作業(yè)人員管理難度，對駕駛員行為的有效約束也進一步提升了工程車輛利用率，對于施工項目管理起到降本增效的良好效果^［7］。通過安裝車載定位系統(tǒng)，增強了公司對車輛的精細化、科學化管理，極大提升了車輛的綜合管理水平。

4.3 實現(xiàn)車輛集約化和規(guī)范化管理

項目施工車輛通行便道普遍存在路況惡劣，易發(fā)生自然災害情況，給安全行車帶來較大挑戰(zhàn)。在安全保障功能方面，安裝在工程車輛四周的激光雷達及攝像頭可實現(xiàn)障礙物測距報警、車身姿態(tài)監(jiān)控、危險狀態(tài)報警等功能，提升駕駛員風險識別及處置效率，使車輛故障率降低23.5%，較大程度降低了危險便道行車風險，確保作業(yè)安全。系統(tǒng)實施前，若發(fā)生事故，需要現(xiàn)場人員主動報備，無法第一時間進行有效地處理；系統(tǒng)使用后，管理人員化被動為主動，能夠及時獲得信息，進行有效處置，同時有效降低了崗位人員配備，減少人力資源浪費，實現(xiàn)了車輛集約化和規(guī)范化管理。

5 結語

工程車輛衛(wèi)星監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計與開發(fā)，極大提升了車輛綜合管理水平、實現(xiàn)集約化和規(guī)范化管理，提高行車過程的動態(tài)監(jiān)管能力，保障行車安全，降低事故發(fā)生率，使項目安全生產(chǎn)管理水平得到了進一步提升，值得廣大項目運用與借鑒。在后續(xù)工作中將進一步擴大系統(tǒng)的使用面，以期更多項目、車輛都能實現(xiàn)信息化管理。

參考文獻

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收稿日期：2023-04-10