電力搶修生產車輛GPS調度管理系統(tǒng)的探討

路 瑤

(邯鄲供電公司，河北 邯鄲 056036)

1 概述

GPS/GIS調度管理系統(tǒng)是一套集計算機信息處理技術、網(wǎng)絡通信技術、GPS衛(wèi)星定位技術、地理信息系統(tǒng)、電子地圖等技術于一體的綜合應用系統(tǒng)。

系統(tǒng)可分為指揮調度中心部分和車載GPS終端設備部分。調度中心和GPS終端之間互相傳遞信息，以達到快速定位故障和搶修位置、即時進行調度通信，在最短時間內進行搶修工作，并記錄和管理搶修車輛的調度情況和電力設施運行狀態(tài)。

2 總體思路

2.1 方案概述

系統(tǒng)總體架設結構包括GPS車載終端、中心服務器端和監(jiān)控維護工作站。移動終端和監(jiān)控中心通過GPRS網(wǎng)絡進行雙向的數(shù)據(jù)傳輸。

GPS車載終端設備用來實時接收GPS衛(wèi)星信息，計算車輛當前的位置，并通過GPRS通信模塊回傳到中心服務器上。具備按時間間隔回傳和按行駛距離回傳兩種方式，同時，車載終端還可以接收監(jiān)控中心發(fā)來的文本信息，以及遠程控制的各種指令等。

中心服務器負責GPS位置數(shù)據(jù)和車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)的接收和分發(fā)、駕駛員及車輛等資源信息的管理、GIS地理信息系統(tǒng)管理、歷史記錄的存儲、數(shù)據(jù)分析和存檔等任務。

監(jiān)控維護工作站負責以圖形化的形式顯示車輛實時分布情況、下達業(yè)務指令、查詢各種地物信息、設置系統(tǒng)工作模式等，同時支持BS和CS兩種監(jiān)控工作站。

2.2 系統(tǒng)設計

2.2.1 系統(tǒng)邏輯結構

系統(tǒng)的邏輯結構主要分為四層，分別是用戶層、應用層、數(shù)據(jù)層和技術層。

用戶層實現(xiàn)決策支持各系統(tǒng)的應用操作和表達，直接面向各種不同層次的用戶，設計中盡可能采用流行的瀏覽器模式，使表達風格和操作風格一致。應用層是各子系統(tǒng)功能邏輯組件的集合。由于組件設計獨立于系統(tǒng)，將不同的功能封裝為不同的組件，方便功能的擴展和修改，有利于系統(tǒng)的開發(fā)和維護。數(shù)據(jù)層包括地圖空間屬性數(shù)據(jù)庫、車輛軌跡數(shù)據(jù)庫和其它相關信息數(shù)據(jù)庫等，該層與信息采集和信息接收處理子系統(tǒng)緊密聯(lián)系，支持、實現(xiàn)系統(tǒng)各種既定功能對數(shù)據(jù)的需求。由GPS技術以及GIS等技術構成技術支撐層，使系統(tǒng)在技術層次和應用層次上都能夠達到很好的效果。

圖1 系統(tǒng)邏輯結構圖

2.2.2 通信技術的設計

系統(tǒng)移動終端和監(jiān)控中心通過GPRS網(wǎng)絡進行雙向的數(shù)據(jù)傳輸，包括GPS定位數(shù)據(jù)、車量狀態(tài)信息、調度作業(yè)指令，甚至是圖像和語音等數(shù)據(jù)。GPRS的實時在線特性，使系統(tǒng)無延時，避免輪詢實現(xiàn)同步接收、處理多個終端的數(shù)據(jù)，實時性高。

考慮到系統(tǒng)容量大、終端多而分散、對信息數(shù)據(jù)的處理分析要求高的特點，采用專線接入和專用APN (獲得點名稱， Access Point Name)方案。監(jiān)控中心通過專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行連接，在GGSN (網(wǎng)關支持節(jié)點，Gateway GPRS Supporting Node)與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE (Generic Routing Encapsulation)隧道。當終端傳輸數(shù)據(jù)時，首先進行數(shù)據(jù)TCP/ IP打包，使用PPP (Point to Point Protocol)協(xié)議建立網(wǎng)絡鏈路，通過IP協(xié)議對主站進行尋址，使用TCP協(xié)議來控制數(shù)據(jù)的傳輸。中心系統(tǒng)不間斷監(jiān)聽TCP端口，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)，就立即建立連接并進行接收。

2.2.3 系統(tǒng)軟件結構

圖2是系統(tǒng)軟件結構圖，按照工作流描述了各個模塊之間的邏輯結構。

圖2 系統(tǒng)軟件結構圖

GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的前臺部分包括車輛監(jiān)控管理工作站、系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護工作站和WEB客戶端，安裝在監(jiān)控坐席上，管理人員通過人機交互界面實現(xiàn)對系統(tǒng)的管理和控制。

GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的后臺部分包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、業(yè)務邏輯處理系統(tǒng)、通信服務模塊和定位信息處理模塊等軟件部分，安裝在服務器上，程序在后臺運行，對于使用者是不可見的。

應急系統(tǒng)接口是專門針對電力公司網(wǎng)絡安全的需求，由于GPS系統(tǒng)所在網(wǎng)絡與電力應急系統(tǒng)網(wǎng)絡是完全隔離的，通過強隔離設備實現(xiàn)與應急指揮系統(tǒng)的單向數(shù)據(jù)傳輸。

GPS車載終端設備上集成了一套嵌入式軟件，通過該軟件獲取車載終端設備的工作狀態(tài)信息及GPS定位數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)與指揮調度中心的數(shù)據(jù)交換。

2.2.4 系統(tǒng)功能設計

(1)指揮調度功能

指揮調度功能是指調度人員可以隨時查詢應急搶修車的相關信息并發(fā)送調度指令進行調度操作。具體包括搶修車輛的位置查詢、自動檢索故障位置最近的車輛、對搶修車輛進行遠程控制、讀取和設置車載終端參數(shù)、派發(fā)調度指令及其他服務信息、車載終端緊急報警和故障報警、車輛歷史軌跡回放等功能。還可以通過擴展軟件和硬件的功能，實現(xiàn)自動智能調度、工作超時報警、超速報警、遠程控制車輛等功能。

(2)車輛管理業(yè)務功能

車輛管理業(yè)務功能提供對搶修車輛信息、搶修人員信息的管理和查詢，并提供報表分析功能，可以針對各種數(shù)據(jù)生成相應的統(tǒng)計圖表，以便于為調度人員進行決策提供輔助的依據(jù)。

(3)GIS地理信息系統(tǒng)功能

GIS地理信息子系統(tǒng)用于顯示各種地圖數(shù)據(jù)，使得監(jiān)控調度系統(tǒng)可以采用圖形化的界面操作，來直接反映總體的營運情況。

(4)通信服務功能

通信服務子系統(tǒng)負責處理監(jiān)控調度中心軟件與車載終端之間的數(shù)據(jù)交換，完成對車輛的調度、定位與監(jiān)控以及相關附加業(yè)務信息的下發(fā)，實現(xiàn)與車載設備各種通信數(shù)據(jù)的高效傳輸。

(5)GPS車載終端設備

車載終端的主機部分包括了無線通信模塊和GPS定位模塊。GPS定位模塊通過解算衛(wèi)星信號獲得當前的三維坐標以及速度、方向、時間等信息，并發(fā)送給無線通信模塊。無線通信模塊將車載終端的GPS定位信息傳遞到監(jiān)控調度中心。

2.2.5 系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性

為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調度中心軟件應采用模塊化設計，模塊之間通過專門的數(shù)據(jù)層來進行數(shù)據(jù)交換。使用專門的監(jiān)視線程來負責監(jiān)督數(shù)據(jù)融合處理等關鍵的處理線程的執(zhí)行狀態(tài)。此外，系統(tǒng)可以方便實現(xiàn)自動記錄故障日志，為事后分析提供依據(jù)。對于電源失效等硬件外來突發(fā)事件，采取相應措施來保證整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)和處理的可恢復性。車載終端可支持多IP，保證系統(tǒng)通信的穩(wěn)定性。

在安全性方面，為了保證電力網(wǎng)絡的安全， GPS系統(tǒng)自成一個網(wǎng)絡體系，通過網(wǎng)閘再與電力網(wǎng)對接。

3 結論

GPS/GIS調度管理系統(tǒng)的設計具有先進性、可靠性、擴展性、易用性和保密性，實現(xiàn)上考慮了系統(tǒng)建設的經濟性，并充分結合電力系統(tǒng)搶修業(yè)務流程進行功能設計。該系統(tǒng)的應用能夠保障電力公司在緊急事件的處理過程中，快速、及時、準確、直觀、全面地收集到相關信息，為領導提供輔助決策信息，加強了指揮和控制的力度，提高了工作的效率。

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