工程車輛衛(wèi)星監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

基金項(xiàng)目：2023年廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目“基于多模態(tài)預(yù)訓(xùn)練模型的課堂行為智能分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究”（編號(hào)：2023KY1158）;2022年廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)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(shí)踐”（編號(hào)：GXGZJG2022B051）

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

摘要：為實(shí)現(xiàn)工程車輛的統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一運(yùn)維、統(tǒng)一結(jié)算，使車輛管理精細(xì)化和透明化，文章提出以先進(jìn)北斗衛(wèi)星定位等技術(shù)為支撐，設(shè)計(jì)工程車輛衛(wèi)星監(jiān)控管理系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與平臺(tái)功能，并結(jié)合巴平高速公路工程應(yīng)用實(shí)踐，評(píng)述該系統(tǒng)在提升車輛綜合管理水平、實(shí)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(guān)鍵詞：工程車輛；車輛監(jiān)控；車輛管理；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U495

0 引言

國家《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》指出：提升交通運(yùn)輸數(shù)字化智能化發(fā)展水平技術(shù)裝備更加先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)北斗系統(tǒng)對(duì)交通運(yùn)輸重點(diǎn)領(lǐng)域全面覆蓋，運(yùn)輸裝備標(biāo)準(zhǔn)化率大幅提升^［1］?！秶揖C合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》提出，要推進(jìn)交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、網(wǎng)聯(lián)化，提升交通運(yùn)輸智慧發(fā)展水平^［2］。

工程車輛作為工程建設(shè)的重要機(jī)械設(shè)備，具有流動(dòng)性大，覆蓋面廣的特點(diǎn)，多采用基本人力資源控制管理，耗費(fèi)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(xiǎn)駕駛等各項(xiàng)涉及生命財(cái)產(chǎn)安全的事故，因此設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)目標(biāo)

本管理系統(tǒng)利用北斗衛(wèi)星定位技術(shù)、全球移動(dòng)通信技術(shù)、GIS地理信息處理技術(shù)、大數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段完成施工現(xiàn)場(chǎng)用車管理的信息化、可視化管理，實(shí)現(xiàn)各工程項(xiàng)目中工程車輛的統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一運(yùn)維、統(tǒng)一結(jié)算，使得公務(wù)用車的管理精細(xì)化和透明化。目標(biāo)包括以下四點(diǎn)。

1.1 成本精細(xì)控制

通過對(duì)工程車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤定位與狀態(tài)信息采集，對(duì)油量、里程和運(yùn)行路線進(jìn)行監(jiān)控，防止公車私用、謊報(bào)費(fèi)用等情況；通過對(duì)用車的里程數(shù)據(jù)自動(dòng)采集形成用車費(fèi)用，作為部門用車結(jié)算的準(zhǔn)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(zhuǎn)率及利用率，通過北斗衛(wèi)星定位技術(shù)，實(shí)時(shí)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(duì)車輛、駕駛員的檔案信息以及車輛維修、保養(yǎng)、保險(xiǎn)、違章等情況進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)工程車輛運(yùn)維的自動(dòng)提醒、事故車輛的實(shí)時(shí)定位，及時(shí)掌握車輛與駕駛員狀況，確保人身與財(cái)產(chǎn)安全。

1.4 提供決策依據(jù)

對(duì)工程車輛的里程、油耗、時(shí)間、速度、方位、報(bào)警等各種大量數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)計(jì)，為更高水平的公車管理決策提供強(qiáng)有力的依據(jù)。

2 依托項(xiàng)目概況

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)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(duì)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(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。項(xiàng)目總投資約140.1億元。

項(xiàng)目起點(diǎn)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(shè)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(diǎn)位于平果市四塘鎮(zhèn)，設(shè)四塘樞紐與武平高速公路十字相交，同時(shí)順接平果至南寧高速公路。

3 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)以技術(shù)先進(jìn)、架構(gòu)合理、易于維護(hù)、高度安全作為基本設(shè)計(jì)原則，規(guī)劃系統(tǒng)的整體構(gòu)架^［4］。

3.1.1 技術(shù)先進(jìn)

在嚴(yán)格遵循各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，整個(gè)系統(tǒng)從軟件以及硬件方面均采用現(xiàn)今最新技術(shù)，做到充分結(jié)合行業(yè)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新規(guī)范，將在未來不斷保持技術(shù)的先進(jìn)性。

3.1.2 架構(gòu)合理

為滿足系統(tǒng)功能并盡可能做到經(jīng)濟(jì)適用，系統(tǒng)采用先進(jìn)技術(shù)，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(yùn)行，保證系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性能^［5］。

3.1.3 易于維護(hù)

所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)和采用的產(chǎn)品實(shí)用、易操作、易維護(hù)，車載終端應(yīng)當(dāng)安裝簡單、操作方便、易于維護(hù)^［6］。業(yè)務(wù)系統(tǒng)各單位基于統(tǒng)一系統(tǒng)，集中部署和維護(hù)，各單位無須在后臺(tái)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(shè)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(hù)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(wù)信息系統(tǒng)安全要求。為了確保技術(shù)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(jié)構(gòu)

安裝在車輛上的GPS北斗車載終端能實(shí)時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，并將衛(wèi)星檢測(cè)到的經(jīng)度、緯度、時(shí)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）?；緦⒔邮盏降男畔⑼ㄟ^Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步轉(zhuǎn)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(jìn)行運(yùn)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(shí)時(shí)查看車輛的時(shí)間位置信息、制定工作計(jì)劃、發(fā)送調(diào)度短信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的動(dòng)態(tài)管理。為了保障企業(yè)的信息安全，系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(tái)功能

平臺(tái)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(gè)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(duì)公司中具體車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)獲取到車輛的當(dāng)前位置，行駛狀態(tài)等信息，主要包括以下6個(gè)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(shí)監(jiān)控多輛車的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

（3）區(qū)域監(jiān)控：同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控多個(gè)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(shí)時(shí)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(duì)車載終端進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置。

（6）整體分析：展示詳細(xì)的車輛和監(jiān)控的信息，包括車輛運(yùn)行狀況（單位對(duì)比分析）、車輛運(yùn)行狀況（按單位進(jìn)行分析）、不定位分析、報(bào)警分析等。

3.3.2 查詢中心

（1）報(bào)表查詢：包括14項(xiàng)相關(guān)信息查詢，分別為：歷史軌跡、歷史位置、里程統(tǒng)計(jì)（d）、里程分析（分）、上下線統(tǒng)計(jì)分析、ACC統(tǒng)計(jì)分析、車輛離線明細(xì)、油耗分析、行車統(tǒng)計(jì)分析、停車統(tǒng)計(jì)分析、提醒統(tǒng)計(jì)、企業(yè)報(bào)警統(tǒng)計(jì)分析、車輛報(bào)警統(tǒng)計(jì)分析、司機(jī)報(bào)警統(tǒng)計(jì)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(dòng)安全：以圖畫的方式更直觀地展現(xiàn)車輛主動(dòng)安全數(shù)據(jù)。主要有：

①安全總覽：直觀地體現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)。

②安全看板：詳細(xì)體現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)，可導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

③安全回放：可勾選相應(yīng)車輛進(jìn)行全面查看。

④安全報(bào)表：按項(xiàng)目報(bào)表查看相應(yīng)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(duì)信息、車輛信息、終端設(shè)備信息、駕駛員信息。

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

（3）標(biāo)注管理：用戶通過此功能可在地圖上對(duì)關(guān)注地點(diǎn)添加標(biāo)注，并對(duì)標(biāo)注信息進(jìn)行管理。

（4）區(qū)域管理：用來維護(hù)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(hù)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(diǎn)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(xiǎn)、道路運(yùn)輸證和行駛證，有助于車輛的維護(hù)。

（7）費(fèi)用管理：錄入車輛各費(fèi)用，統(tǒng)計(jì)管理分析車輛的費(fèi)用，有助于用戶對(duì)車輛費(fèi)用的了解，方便修改和管理。

（8）APP管理：針對(duì)本系統(tǒng)對(duì)應(yīng)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(guān)消息。

（9）服務(wù)管理：可管理普通終端接入服務(wù)、部標(biāo)808上報(bào)服務(wù)、部標(biāo)809接入服務(wù)、部標(biāo)809上報(bào)服務(wù)、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)上報(bào)服務(wù)。

（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(gè)企業(yè)，提高效率。

（11）安裝證明：上傳證明是否安裝對(duì)應(yīng)的終端，進(jìn)行管理和維護(hù)。

（12）終端升級(jí)：對(duì)終端進(jìn)行批量升級(jí)。

3.3.4 系統(tǒng)中心

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

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

（3）賬號(hào)管理：完成系統(tǒng)中用戶的新增、刪除、修改等，同時(shí)完成用戶權(quán)限的分配，包含查看車輛，菜單，以及相關(guān)報(bào)表權(quán)限的分配。

（4）日志查詢：用戶可根據(jù)日志類型、時(shí)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(dāng)前本賬號(hào)以下級(jí)用戶賬號(hào)的在線情況。

3.3.5 大數(shù)據(jù)中心

（1）運(yùn)營儀表盤：顯示平臺(tái)整體運(yùn)營情況。

（2）大屏展示：分為組合大屏、運(yùn)營儀表盤、主動(dòng)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(bào)警設(shè)置等。

4 應(yīng)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(xiàng)目部投入使用，共計(jì)526臺(tái)施工運(yùn)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(yīng)用，通過自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能，實(shí)時(shí)定位記錄等功能，在違章報(bào)警、實(shí)時(shí)定位、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)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(bào)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(tái)次同比明顯下降。巴平高速公路一分部施工期間，施工運(yùn)輸車輛超速行為頻率上升的勢(shì)頭得到了遏制并顯著降低，由每月191臺(tái)次降低至13臺(tái)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(tái)次降低至8臺(tái)次；分心駕駛行為由71臺(tái)次降低至15臺(tái)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(shí)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(diǎn)。為促進(jìn)落實(shí)“三規(guī)一限”管理要求，在排查疑似車輛違章地點(diǎn)和加強(qiáng)車輛過程控制中，系統(tǒng)提供行車風(fēng)險(xiǎn)管控手段，能夠規(guī)范駕駛行為，實(shí)現(xiàn)安全行車，減少交通事故^［7］。項(xiàng)目通過系統(tǒng)平臺(tái)的管理應(yīng)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(tái)通過對(duì)526臺(tái)工程車輛進(jìn)出站時(shí)間記錄、行車區(qū)域、路線跟蹤，路線行駛時(shí)長匯總，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(bào)備離崗情況，項(xiàng)目整體工作效率較以往提高5%。油量監(jiān)控及非法點(diǎn)火監(jiān)控功能的啟用，使得工程車輛燃料丟失風(fēng)險(xiǎn)降到最低，同時(shí)降低了工程項(xiàng)目作業(yè)人員管理難度，對(duì)駕駛員行為的有效約束也進(jìn)一步提升了工程車輛利用率，對(duì)于施工項(xiàng)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(qiáng)了公司對(duì)車輛的精細(xì)化、科學(xué)化管理，極大提升了車輛的綜合管理水平。

4.3 實(shí)現(xiàn)車輛集約化和規(guī)范化管理

項(xiàng)目施工車輛通行便道普遍存在路況惡劣，易發(fā)生自然災(zāi)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(dá)及攝像頭可實(shí)現(xiàn)障礙物測(cè)距報(bào)警、車身姿態(tài)監(jiān)控、危險(xiǎn)狀態(tài)報(bào)警等功能，提升駕駛員風(fēng)險(xiǎn)識(shí)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(xiǎn)便道行車風(fēng)險(xiǎn)，確保作業(yè)安全。系統(tǒng)實(shí)施前，若發(fā)生事故，需要現(xiàn)場(chǎng)人員主動(dòng)報(bào)備，無法第一時(shí)間進(jìn)行有效地處理；系統(tǒng)使用后，管理人員化被動(dòng)為主動(dòng)，能夠及時(shí)獲得信息，進(jìn)行有效處置，同時(shí)有效降低了崗位人員配備，減少人力資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了車輛集約化和規(guī)范化管理。

5 結(jié)語

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

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收稿日期：2023-04-10