基于ＷｅｂＧＩＳ的物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

陳立干　吳紹斌　姜　丹　高　利

摘要:針對用戶遠程查詢以及信息共享的需求,設(shè)計開發(fā)了一種基于WebGIS的物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)。分析了物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理和功能,采用模塊化的設(shè)計思路進行系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計,詳細研究了其關(guān)鍵組成部分的設(shè)計與實現(xiàn)。利用JAVA開發(fā)語言和MapXtreme平臺開發(fā)了基于B/S結(jié)構(gòu)的物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)。應(yīng)用表明,該系統(tǒng)能夠?qū)ξ锪鬈囕v進行實時監(jiān)控,使用戶可以直接在Internet環(huán)境下完成物流車輛信息的查詢。

關(guān)鍵詞:車輛監(jiān)控;WebGIS;B/S結(jié)構(gòu);MapXtreme

中圖分類號:TP274 文獻標識碼:A

Abstract: According to the demand of remote inquiries and information sharing, a logistics vehicle monitoring system was designed. Based on the analyse of the principle and function of vehicle monitoring system, the structure of the system was designed by means of modular programming method, and key modules of the system were discussed in detail. The logistics vehicle monitoring system with Browser/Server architecture was developed by using JAVA programming language and MapXtreme GIS platform. The application of the system indicates that the system can realize real-time monitoring of vehicles and users can get the vehicle information under the internet environment by using the system.

Key words: vehicle monitoring; WebGIS; B/S; MapXtreme

0引言

物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)綜合運用GPS、GIS以及無線通訊技術(shù),能夠?qū)ξ锪鬈囕v進行遠程實時監(jiān)控。傳統(tǒng)的物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)普遍采用C/S模式,要求客戶端安裝專用軟件和電子地圖,導致系統(tǒng)擴展和維護困難,且難以保障電子地圖的安全性。本文作者設(shè)計開發(fā)了一種基于WebGIS的物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用B/S模式,在Web上實現(xiàn)物流車輛信息的發(fā)布?？蛻舳藷o需安裝專用軟件和電子地圖,只需通過互聯(lián)網(wǎng)登錄系統(tǒng),就可以對物流車輛信息進行實時查詢并發(fā)送指揮、調(diào)度等信息。該系統(tǒng)不僅具有訪問范圍廣、操作簡單以及客戶端成本低、免維護等優(yōu)點,還可以最大限度地實現(xiàn)信息共享,有效地彌補了傳統(tǒng)物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)的不足。

1系統(tǒng)功能設(shè)計

物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)的功能應(yīng)滿足各類用戶的需求。企業(yè)用戶則希望通過車輛監(jiān)控系統(tǒng),優(yōu)化車輛的管理調(diào)度。貨物托運者要求利用車輛監(jiān)控系統(tǒng),掌握車輛承運貨物狀態(tài)。根據(jù)各類用戶的需求,基于WebGIS的物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能包括:

(1)用戶信息管理:核對用戶名和密碼,提供權(quán)限認證,允許不同等級的用戶通過互聯(lián)網(wǎng)登陸系統(tǒng)。

(2)物流車輛狀態(tài)監(jiān)控:對車輛的位置、速度等進行實時監(jiān)控;提供車輛防劫、防盜、超速、越界等報警功能;用戶可對車輛進行遠程控制和指揮。

(3)位置信息查詢:實時接受、處理并保存車輛的位置信息,為用戶提供車輛位置信息的在線查詢功能,且支持模糊查詢。

(4)地圖數(shù)據(jù)管理:在Web上實現(xiàn)地圖加載、地圖查詢、圖層管理以及其它常用地圖操作,如地圖縮放、測距、鷹眼、點選擇、矩形選擇等。

(5)歷史軌跡回放:存儲車輛的運行軌跡,并可以根據(jù)用戶指定的回放速度進行歷史軌跡回放。

(6)車輛漫游:受控車輛可以在各個監(jiān)控中心之間漫游。如果需要將車輛漫游到另一個中心,車主只需申請漫游即可;申請漫游時可以預(yù)設(shè)漫游時間,漫游時間一到,系統(tǒng)將自動撤銷漫游。

(7)系統(tǒng)維護:提供用戶信息、車輛信息、地圖信息等的備份和日志管理功能。

2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

車輛監(jiān)控系統(tǒng)主要包括車載終端和監(jiān)控中心,兩者之間通過無線通訊方式傳遞信息。為了在Web上實現(xiàn)系統(tǒng)的功能,在監(jiān)控中心內(nèi)部安裝了WebGIS服務(wù)器和Web服務(wù)器,從而實現(xiàn)傳統(tǒng)物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)的功能擴展。

2.1系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了保證系統(tǒng)升級、維護的效率,采用模塊化的設(shè)計思路進行物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。系統(tǒng)主要由以下模塊組成。圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

(1)定位模塊。作為系統(tǒng)定位模塊的車載終端主要用于接收GPS定位信息,并通過無線通訊方式向監(jiān)控中心發(fā)送。同時接受并處理從監(jiān)控中心傳來的指揮、調(diào)度等信息。

(2)通訊模塊。通訊模塊包括通訊服務(wù)器以及通訊接口。它的主要功能是實現(xiàn)監(jiān)控中心與車載終端的雙向信息傳遞。

(3)存儲模塊。存儲模塊中含有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。用于創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)信息存儲以及顯示模塊和定位模塊之間的信息中轉(zhuǎn)功能。

(4)顯示模塊。顯示模塊包括Web服務(wù)器、WebGIS服務(wù)器。主要用于開發(fā)WebGIS,將定位信息顯示在電子地圖上,并以Web網(wǎng)頁的形式返回給用戶,是系統(tǒng)的重要組成部分。

2.2系統(tǒng)工作原理

物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流主要分為兩部分:監(jiān)控中心與車載終端之間,監(jiān)控中心與瀏覽器之間(如圖1所示)。車載終端到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)流主要是受控車輛的定位信息。車載終端接收GPS衛(wèi)星信號,計算出受控車輛的定位信息,通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)將定位信息發(fā)往監(jiān)控中心的通信服務(wù)器,通信服務(wù)器對定位數(shù)據(jù)進行解析后,將其存入后臺的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。監(jiān)控中心到車載終端的數(shù)據(jù)流是監(jiān)控中心發(fā)給受控車輛的指揮、調(diào)度等信息。監(jiān)控中心的通訊服務(wù)器負責將該信息經(jīng)由無線通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給相應(yīng)的受控車輛。

瀏覽器到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)流是用戶的請求信息,這可能是普通的Web服務(wù)請求,也可能是Web地圖服務(wù)請求。用戶還可以通過瀏覽器向受控車輛發(fā)送指揮、調(diào)度等信息。該信息通過監(jiān)控中心的通信服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)往車載終端。監(jiān)控中心到瀏覽器的數(shù)據(jù)流是服務(wù)器對用戶請求的響應(yīng)信息,Web服務(wù)器將各種響應(yīng)信息(如返回的地圖數(shù)據(jù)以及車輛的定位信息等)封裝在Web頁面中返回給用戶。

3系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其實現(xiàn)

由于顯示定位信息和行駛軌跡的電子地圖通常是矢量格式的,普通的瀏覽器大都無法識別[1]。因此,需要利用WebGIS服務(wù)器開發(fā)出WebGIS,使返回到客戶端的電子地圖是柵格格式的圖像,才能夠在Web上實現(xiàn)車輛位置、軌跡等信息的發(fā)布。由此可見,WebGIS的開發(fā)是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。

3.1WebGIS開發(fā)語言及相關(guān)軟件的選擇

為了使基于WebGIS的物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)具有跨平臺性、動態(tài)性、安全性以及操作簡單等特點,以Java作為開發(fā)語言[2],選擇MapInfo公司的MapXtreme for Java軟件作為WebGIS服務(wù)器,它是100%的Java產(chǎn)品[3],該軟件提供的Java類可直接用來實現(xiàn)各種地圖操作,從而簡化了編程過程,縮短了開發(fā)周期。而且,MapXtreme for Java軟件集成了Web服務(wù)器——Tomcat。Tomcat是Servlet/JSP容器,具有配置方便、功能強大、開放性等特點,可用于處理HTML頁面、Servlet和JSP,以實現(xiàn)系統(tǒng)的開發(fā)要求。

3.2WebGIS的實現(xiàn)

WebGIS的實現(xiàn)過程就是Web應(yīng)用程序的發(fā)布過程。Web應(yīng)用程序的創(chuàng)建采用MVC設(shè)計模式。MVC強制性地使應(yīng)用程序的輸入、處理和輸出分開,體現(xiàn)了軟件設(shè)計的模塊化思想。MVC具備三個核心部件:控制器、模型和視圖,分別對應(yīng)于程序的輸入、處理和輸出。WebGIS的軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

(1)控制器(Controller)—輸入?？刂破鞯淖饔檬墙邮苡脩舻恼埱?如用戶信息修改、地圖操作以及對車輛的指揮調(diào)度命令等),將模型與視圖匹配在一起,共同完成用戶的請求。控制器是通過Sevlet程序?qū)崿F(xiàn)的。Servlet程序在本系統(tǒng)中有兩個作用:一是識別WebGIS地圖集的各種狀態(tài)(例如,地圖中心位置、地圖視野等)。二是接受并轉(zhuǎn)發(fā)客戶請求。Servlet是一個特殊的Java類,在這個類中至少要實現(xiàn)doGet或者doPost函數(shù)[4],將接受到的用戶請求轉(zhuǎn)發(fā)給JavaBean。Servlet程序是運用MapXtreme for Java中提供的類編寫的。例如,使用語句myMap=new MapJ()創(chuàng)建Web地圖對象。

(2)模型(Model)—處理。模型實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫通信,存儲實際的業(yè)務(wù)邏輯和狀態(tài)的功能。即模型知道用什么規(guī)則來得到和更新狀態(tài),并通知視圖改變。模型是通過JavaBean程序?qū)崿F(xiàn)的。JavaBean是具體的和公共的且具有無參數(shù)的構(gòu)造器的Java類。在本系統(tǒng)中,JavaBean程序用于對用戶的請求進行處理。例如,當用戶通過JSP程序顯示的網(wǎng)頁鏈接按鈕提交定位請求時,Servlet接受用戶的定位請求,并根據(jù)請求的類型調(diào)用相應(yīng)的JavaBean,將定位車輛的相關(guān)信息(如定位時間)寫入定位數(shù)據(jù)庫。經(jīng)過定位后臺處理,數(shù)據(jù)庫獲得定位結(jié)果。Servlet再次調(diào)用相應(yīng)的JavaBean,從定位數(shù)據(jù)庫中提取定位結(jié)果,并顯示于電子地圖上。讀寫數(shù)據(jù)庫的操作由JavaBean調(diào)用JDBC驅(qū)動軟件提供的Java類實現(xiàn)。

(3)視圖(View)—輸出。視圖向用戶提供可視化的操作界面,主要包括在Web上顯示車輛位置、軌跡以及用戶進行地圖操作的結(jié)果,是通過JSP程序?qū)崿F(xiàn)的。JSP是在普通瀏覽器可以識別的HTML語言中嵌入了Java代碼的一個腳本,其中Java代碼用來生成在Web上點擊的鏈接按鈕[5],發(fā)送用戶請求,并顯示點擊鏈接的結(jié)果。例如setZoom()、setCenter()、showHideOverview()、refreshOverviewMap()、CompositeRender(),分別用來生成設(shè)置視野、設(shè)置中心、顯示隱藏鷹眼、刷新鷹眼以及顯示軌跡按鈕。點擊某一按鈕后,控制器Servlet調(diào)用相應(yīng)的JavaBean進行處理,用戶便可以通過JSP程序的運行在Web上看到處理后的結(jié)果。

4結(jié)論

本文作者開發(fā)的基于WebGIS的物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)以MapXtreme for Java作為WebGIS服務(wù)器,采用MVC模式,集成JSP技術(shù)、servlet技術(shù)、JavaBean技術(shù),結(jié)合GPS、GIS技術(shù)實現(xiàn)車輛監(jiān)控,并在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)車輛信息發(fā)布。實踐證明,它實現(xiàn)了預(yù)期的功能要求。對于開發(fā)者來說,這種方法開發(fā)周期相對較短、成本較低;對于系統(tǒng)本身來說,可以實現(xiàn)系統(tǒng)跨平臺性、安全性且易于維護;對于用戶來說,可以實現(xiàn)更廣泛的訪問范圍、更簡單的操作并得到更友好的、動態(tài)的頁面。

參考文獻:

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[3] Mapinfo公司. MapXtreme Java Edition 4.8開發(fā)者指南[EB／OL]. (2009-01-15)[2009-02-25]. http:／／reference.mapinfo.com／software／mapxtreme_java／english／4_8_1／dev_guide／MapXtremeJava48_DG_CHS.pdf.

[4] Bryan Basham, Kathy Sierra, Bert Bates. Head First(Servlet & JSP TM)[M]. 北京:中國電力出版社,2007:15-99.

[5] Patrick Niemeyer, Jonathan Knudsen. Learning Java[M]. 北京:中國電力出版社,2001:4-125.