环卫路面机务作业车辆智能管理系统解决方案本科论文Word文档格式.docx
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✓统计分析与后台管理，对系统各平台关键信息进行“提炼式”汇总，同时对整个平台后台进行集中管理，保证各个层面上的正常、规范、安全使用。
1.3建设目标
本系统的总体建设目标是：
通过智能化系统的建设，可以实现数据的实时传输和监测，提供全面、完整、及时的机务作业人员、车辆、路面情况、作业环境动态信息，可以实现并进行各种形式的查询、统计和分析评估，找出深层次的问题综合分析，为机务作业管理的综合调度、运行管理、辅助决策、经费计算提供了可靠可信的依据，为作业人员的标准化、规范化作业提供技术保障及改进参考，为各级领导提供管理、考核等决策支持，真正实现机务作业安全、智能、节能、环保、高效作业。
1.4建设原则
Ø
安全可靠性
安全可靠性可分为数据安全可靠性、设备运行安全可靠性、系统对车辆运营的安全可靠性三个方面。
数据安全可靠性要求系统中各项数据在传输过程中采用加密策略、系统用户在登录过程中采用认证策略、各级用户具有鉴权策略。
设备运行安全可靠性要求设备在运行过程中具有良好的容错能力和自我恢复能力，同时在恶劣网络环境下保持优秀通讯质量。
系统对车辆运营的安全可靠性要求设备在安装后，对车辆运行不产生不良影响，如安装位置不对影响驾驶员操作；
各种线路设计不合理导致车辆短路起火；
设备功率过大导致车辆油耗过大以及无法发动等。
统一性
要求系统软硬件中每个子系统之间都按照国际或国内标准进行集成，并保持高度独立性；
要求设备各种接口都按照国际或国内标准进行预留，方便对接以及维护；
统一建设，统一管理，从而达到服务的规范化和管理的高效化。
稳定性
要求前端设备能适应高温、低温、高湿度、长期颠簸、电压变化较大的工作环境并能长期稳定运行。
可拓展性
系统软件的设计采用分层的模块化结构，以达到修改设置灵活、业务扩充迅速，各项功能可根据需求进行扩充，后台系统在车辆增加的情况下，不影响原业务运行可快速方便的进行扩容。
实用性
充分利用现有网络资源和设备资源，根据用户需求定制有特色的监控平台；
操作界面人性化，系统易于使用；
系统维护尽量集中、简单，避免多系统、多方面的维护。
2系统架构设计
2.1系统设计原则
机务作业车辆智能管理系统建设将在“统筹规划、统一标准、联合建设、互联互通、资源共享”的方针指导下，坚持“统一设计、统一维护、逐步完善”的总体建设原则。
本设计方案力求保证整个系统建设具有开放性和标准性、系统性、实用性、可扩展性、技术的先进性和成熟性、经济性以及安全性。
✓开放性和标准性原则
系统采用了开放系统的硬件和基础软件平台。
系统软件提供了数据获取层与应用层的二次开发接口，为应用层系统的维护和升级提供了便利，也为与其他应用系统的整合与数据交换预留了接口。
✓实用性原则
系统的实用性是系统建设的出发点和归宿。
系统建设将紧密结合实际应用情况，旨在实现业务数据信息共享、提高工作效率：
完善的机务作业驾驶员、车辆、作业线路等基础数据，与机务队管理系统数据实现共享，互通；
驾驶员操作行为数据的实时采集；
灵活配置、多维度的统计与查询；
全程视频清晰录像，图片和GPS线路匹配结合；
完备的紧急预案管理及隐患整改跟踪管理；
远程车辆故障管理措施，动态掌握车辆情况；
与机务作业管理相结合，统一平台登录管理。
✓扩展性原则
机务作业车辆数量逐年增加，车况也不断变化，系统充分考虑以后的可扩展性，保证系统对新车辆、新设备的匹配兼容。
✓技术的先进性和成熟性原则
系统在设计理念、技术体系、产品选用等方面保证了技术的先进性和成熟性的统一，可保证满足系统在很长的生命周期内有持续的可维护和可扩展性。
✓界面友好性和易操作性原则
系统界面的整体设计风格新颖，布局合理，简洁明快，方便实用，充分体现服务的特色和“以人为本”的设计思想。
同时，系统提供良好的人机对话界面，显示画面清晰明了，操作简便，尽量减少人工输入数据量，方便操作员的上机操作。
系统对用户的操作顺序、输入的数据进行正确性检查，并以显著方式提供错误信息。
数据输出格式美观、易读、适用，具有灵活的输出时间及输出内容的选择性，提供完善的联机帮助。
系统对用户界面进行标准化，提供统一的用户界面，增强了对用户的友好性。
✓可靠性原则
系统保证运行安全可靠、稳定，支持数量众多的客户端并发访问服务器（同一模块或子系统的程序、数据），提供365×
24小时的连续运行，年平均故障时间<
1天，平均故障修复时间<
1小时。
系统各子系统又分别独立，一个子系统有问题不影响其他子系统运行。
✓易维护原则
从硬件平台系统的选择到应用系统的设计都充分考虑系统得以维护性，设计上采用易于维护的系统平台，保证操作简单，维护成本低。
系统维护简易可操作，并将提供详细的系统操作说明。
2.2系统设计思想
本系统集成智能化、电子化、信息化等尖端科技，以海量数据挖掘、3G无线互联与智能远程控制为核心手段，以分析车辆状态、规范驾驶员行为习惯、安全事故责任分析、车辆油耗节能为目的，以“人”、“车”、“路”、“环境”管理理念为环卫机务作业车辆量身定做新一代智能车辆运营管理系统。
2.3系统架构设计
环卫综合管理信息系统中的机务队管理系统在架构设计时已经考虑到了开发的延续性，根据机务队管理系统的整体规划构筑了系统架构、搭建了整体的平台，预留了相关的接口。
这个架构有良好的前瞻性和可扩展性，能够满足机务作业车辆智能管理系统的要求。
随着机务作业车辆智能管理系统需求的进一步明确，我们对机务对管理系统做了一些补充和数据完善。
2.3.1系统物理架构
结合系统总体架构要求与建设目标，系统物理架构设计如下图所示：
系统物理架构图
中如上图所示，整个系统解决方案，由终端设备采集各种数据，计算数据模型以及进行各种处理后，将数据通过无线网络（GSM、CDMA等）传送到云网进行云计算处理，由采控网关通过文件服务器的形式进行分布式存储。
云网的汇总服务模块根据系统的数学模型对数据进行聚集并保存到数据库中。
网站支持各式报表系统方式显示数据，并可以下发控制命令到终端，部分简易故障可以远程排除。
系统实现了非常灵活的网络体系结构，以提供便捷的平台互联性能。
网络结构图
系统支持环卫监视测量仪器以各种连接方式接入，如GPRS、CDMA等。
系统具有良好的硬件扩展性，为以后各种监视测量设备的接入预留了接口，可快速配置完成新设备的网络接入。
2.3.2系统逻辑架构
系统软件逻辑架构设计的目标是：
构建一个合理的、开放的、标准化的、分层的、可扩展的应用软件系统框架。
用户可以根据业务需求分阶段逐步完善和覆盖所有业务领域的应用系统，在统一的应用开发平台上构筑自己的一体化网络应用系统。
系统逻辑架构图如下图所示：
系统逻辑架构图
从系统结构上看，整个系统分为数据采集层、基础数据层、应用服务层和门户表示层四层。
这样架构的优点：
良好的扩展性，方便功能扩充；
灵活的服务器部署方式，对不同规模的系统，可以部署不同数量、性能的服务器，对小型系统，只需一台服务器即可运行所有服务；
支持级联部署，使得系统可以同时部署在各个基地，实现逐级汇报，统一监控。
2.3.3系统特点及技术实现途径
环卫机务作业车辆智能管理系统采用最先进的车联网（IOV）、物联网、成熟的3G通讯技术等，凝聚了多年的研发技术积累，保证了平台的先进性、可行性、扩展性、实用性、自维护性和易用性。
系统集成智能化、电子化、信息化等尖端科技，以海量数据挖掘、3G无线互联与智能远程控制为核心手段，以分析车辆状态、规范驾驶员行为习惯、安全事故责任分析、车辆油耗节能为目的，以“人”、“车”、“路”、“环境”管理理念为车辆运输企业身定做新一代智能车辆运营管理工具。
3系统功能设计
3.1机务队管理系统
环卫子系统包括填埋场管理系统、粪便场管理系统和机务队管理系统，其中填埋场管理系统和粪便场管理系统已在一期实现，二期主要实现机务队管理系统，机务队管理系统的功能结构图如下，包括：
作业管理系统、车辆管理系统、设备管理系统、人员及安全管理系统。
环卫子系统功能结构图
3.1.1作业监管系统
该系统结合GPS定位系统，实现对环卫作业车辆定位和车辆调度管理、作业管理、环境监控管理、应急指挥等功能。
通过抓拍图片，对作业车辆作业效果进行监控并对车辆耗费油量、里程数等数据进行实时的监控和管理，发生异常情况及时报警。
3.1.2车辆管理系统
车辆管理系统主要是指对作业车辆的基本信息、作业参数、作业量、驾驶员信息等进行统计的一个系统。
系统通过对车辆信息统计，来确定车辆是否安全，车辆每个时间段是否在核定范围作业，检查车辆是否有不良记录等等。
调度平台主要通过短信、语音平台来实现快速对垃圾车辆及相关人员进行调配。
系统功能如下：
（1）车辆台帐
车辆台帐管理主要对机务队车辆进行管理，包括车辆基本信息的记录、车辆调度安排、车辆状态的设定、车辆不良记录的查看等。
其中车辆基本信息包括：
车牌号码、识别卡号码、车辆类型、采购时间、进服务区域、作业单位、驾驶人员、管理人员、联系电话、车辆图片等。
（2）建立车辆维护保养信息
主要内容包括：
制定设备车辆维修保养制度，维修保养周期、内容和标准；
车辆有备件和易损件储备，及时更换残旧设备和部件的情况；
作业设备、车辆每班作业后应及时进行清洁的情况。
（3）短信调度平台
通过对车辆的基本信息、优先级、每日作业量及客观情况等因素，及时调整调度方案，并通过短信平台或语音系统告知驾驶员。
（4）调度流程设定
系统根据机务队各部门间的工作流程，制定可配置、可回退的调度流程；
通过系统，可以看到某作业的调度目前流转在哪个部门和各部门的审批情况。
3.1.3设备管理系统
主要分为固定资产管理及物料管理。
固定资产管理，主要从资产属性到使用属性、从采购、使用到维护，进行统一的标准的跟踪控制，以提高资产设备的使用寿命及使用效率，降低管理和维护成本，保障部门正常顺利地运行。
物料管理通过部门范围内库存物料、供应商信息的共享管理，将地理上分散的各个仓库统一为逻辑上的“整体仓库”，实现物料资源的统一调配；
系统提供用户自行定义内部具体业务处理流程，以适应多种物料业务处理的需要；
系统以各部门物料需求的申请为起点，对整个业务流程进行全面的信息化管理和严密的控制。
此处设备管理系统需要与环卫日常工作管理系统中的设备管理子系统进行统一规范设计，并且可以满足上级平台调用设备进行统计分析的需求。
3.1.4人员及安全管理系统
该系统主要包括人员管理、考勤管理、培训管理、应急管理等，记录和统计各岗位的工作人员到岗情况，建立和规范安全管理台帐，提高驾驶员自我保护能力，提升工作的效率和质量。
该系统主要包括人员信息管理、考勤管理，记录和统计各岗位的工作人员到岗情况，建立和规范安全管理台帐，提高驾驶员自我保护能力，提升工作的效率和质量。
（1）人员信息管理
此处的人员信息管理与基础信息管理子系统中的人员信息库统一规范设计，功能上提供对员工的删除、增加和查询功能，并可以对各数据项的具体信息进行修改更新。
该子系统的主要有两个作用，一方面便于对所有机务队人员进行有效的管理；
另一方面，能够结合权限管理，给予不同的人员不同的访问和操作权限。
人员信息库的主要字段有：
员工编号、部门编号、员工姓名、性别、出生日期、工种编号、省市、身份证号码、档案号、婚姻状况、健康状况、录用时间、工作年限、住址、职称、联系电话以及社保缴纳情况等信息。
（2）考勤管理
考勤管理借助现代化的考勤机，实现考勤的信息化。
系统主要包括以下功能模块：
✓系统设置
✧设置考勤制度：
制定职工迟到、旷工或早退的时限。
本模块所设置的参数，将在生成考勤日报中起作用。
✧设置节假日：
可以指定哪些日期是节假日，将在生成考勤日报中起作用。
✧设置请假类别：
可以将所有的各种请假种类预先设置好。
✧设置班次：
跨天三班倒，计小时制加班设置，调班。
✧单位情况设置：
✧组织管理系统（部门情况设置）;
✧设置作息时间表;
✧设置部门班组时间表
✧设置人员考勤情况
✧设置人员排班表;
✓日常考勤管理
✧人员排班管理
✧请假情况登记
✧读取考勤机数据
✧生成日、月报表
✧生成汇总表
✓数据管理
系统能够开放的数据库接口，完善的数据库管理，方便、灵活的数据操纵，直观准确的各种报表。
3.2机务作业车辆智能管理系统平台
系统功能结构图如下，主要包括八大子系统：
基础信息管理子系统、驾驶员行为管理子系统、油耗管理子系统、机务管理子系统、无线视频监控子系统、辅助泊车子系统、远程车辆维护子系统、统计分析管理子系统。
机务作业车辆智能管理系统功能结构图
3.3基础信息子系统
基础信息管理系统旨在健全基础信息管理机制，并通过系统的建设，不断完善相关基础信息，以达到数据统一汇总、共享、快速查找等运用要求。
此处主要是对环卫作业车辆相关信息进行统一的管理，其中包括驾驶员、作业车辆、作业开始、结束及设备信息的管理。
允许其他子系统调用机务作业车辆智能管理系统中车辆及驾驶员数据库，实现数据的互通和同享。
驾驶员身份识别卡的信息包括：
称重时间
卡号
车牌
司机姓名
开车时间
关车时间
车辆状况
……
3.4驾驶员行为管理子系统
车载终端通过采集丰富车辆数据，通过相应数学模型对车辆不良驾驶行为进行模型分析行为管理。
72%的交通事故由认为因素引起，本平台可以有效监管驾驶人员驾驶行为情况。
行为管理主要是系统对车辆的各项行为数据根据一定规则进行处理，得到的一系列数据报告在此展示。
如下图所示，主要包括驾驶评分报告、不规范驾驶明细、不规范驾驶报告、不规范驾驶汇总、车速行为分析和行车记录查询等功能。
下面对各个功能进行详细介绍。
行为管理
3.5.1不良驾驶明细
系统可以统计出每辆车所有不良驾驶行为的在相应选定时间段内总共发生次数与持续时间。
不良驾驶行为明细
同时对于这些车辆可以形成打分报表，以便对相应车辆及驾驶员绩效考核。
车辆打分报表
3.5.2行车记录查询
行车记录查询是指行车记录的详细查询，可以通过该记录查询了解车辆的所有操作明细：
明细：
行车记录查询
3.5油耗管理子系统
油耗管理主要是对系统内车辆油量和油耗的管理。
如下图所示，油耗管理主要包括油耗分析报告、油箱油量曲线、油箱加油报告、油量异常报告、加油信息输入等功能。
油耗管理
油耗对比
3号对比数据：
设备名称
行驶里程
GPS里程
总燃油消耗量
发动机运行时间
DE-BOS统计数据
24.46
24.4
6
1.24
油箱油量监控数据
24.25
69
10号对比数据
188.63
177.11
49
6.41
106
通过上面的对比数据可以看出3号、10号这两天里燃油消耗总量明现异常，我们再来查询油箱油量曲线异常时的数据，见下图：
油箱液位曲线图
通过上面的对比数据可以看出3号、10号这两天里燃油消耗总量明现异常，再查询油箱油量曲线异常时的数据，见下图：
3号车辆异常停车点
10号车辆异常停车点
在3号、10号这个时段内发动机分别运行了0.05小时、0.05小时；
车辆分别行驶里程是0.0458、0.604公里。
通过油量异常变化时间段内的发动机运行时间、车辆行驶里程数据可以看出在3号20点58分、10号21点49分该车明现存在燃油丢失情况，这么短时间内、丢失这么多油量、时间也比较早（晚九点—晚十点之间）同时丢失的位置相差不远，不排除人为原因。
3.6机务管理
3.6.1不良驾驶明细
机务管理是对系统内车辆的维护和保养的管理。
如下图所示，机务管理主要包括车辆状态报告、车辆分析报告、车辆故障报告、维保设置、维保计划和维保场信息等功能。
机务管理
车辆状态报告列出了在用户设置的默认车辆在用户设置的默认时间范围内的活动情况，主要包括分公司、车队、运营线路、车牌号、日期、终端号、GPS里程（Km）、GPS里程偏差（Km）和GPS偏差百分比等信息。
最后活动时间、运行里程、燃油消耗、百公里油耗、车速信号、GPS信号、转速信号、扭矩信号、燃油累计信号、发动机运行时间累计信号、机油压力信号、机油温度、冷却水温度、蓄电池电压、进气温度、进气压力、刹车、离合、缓速器、abs、倒档、加热器、空调、制动蹄片、空滤器为动态可以选择的列。
如下图所示，单车运行分析报告主要是根据车牌号生成该车辆在用户默认设置的时间范围内的单车PDF报告。
车辆分析报告
非正常点开门报告
系统可以实现基于GPS轨迹的历史开门报告，司机在任意地点开门，平台都可以“小车辆”的方式显示出来，谨防司机非正常点开门。
车辆开门报告（车辆开门地点以“小车”方式显示）
3.6.2绿区使用率
车辆分析报表可以统计出转速-负荷对比表（绿区使用率）。
当车辆行驶一段时间后，如果车辆行驶长时间处于E区，说明该车发动机输出功率与其所运营线路较为匹配。
转速-负荷率对比表
如果车辆长时行驶在A区，A区为低转速低负荷区，油耗过剩，即发动机动力过剩，存在“大马拉小车”现象。
3.7无线视频监控子系统
通过无线视频传输，实现对作业人员作业行为状况，路面作业效果的监控，作业车辆油箱状况，并对部分路面整体情况进行监控，实现监控管理职能。
系统通过在车辆上安装的车载摄像头，将车辆实时运行及作业情况通过CDMA3G方式传回监控中心，中心可通过系统实时监控车辆情况，并可根据实际需求，回访，抓拍，查询视频图像或者图片，实现了真正意义上的实时作业监控。
同时，本地进行实时存储，保证录像可以追溯。
无线车载视频监控架构图
前端功能
✧支持四路CIF实时上传，通过3G无线网络可将车内、前门、后门、车前方路况、驾驶员操作、投币机等图像传输至后台管理系统；
✧利用先进的视频压缩技术以及无线通信技术，能够适应超低带宽下的视频传输，画面清晰流畅，杜绝马赛克；
✧每路画面独立传输，用户可以自主选择打开或关闭某一路图像；
✧3G单卡四路同传每路8-10帧，3G双卡四路同传每路10-15帧，3G单卡单路20-25帧；
✧以下为某项目中事故发生过程分析，我们采用逐帧播放的方式：
车载视频平台软件架构图
3.8辅助泊车/电源子系统
由于机务作业车辆体积大，视野不开阔，同时，作业路面情况复杂，倒车泊位一直是广大司机头疼的问题，再有经验的司机也有过刮碰经历。
因而，结合我们车载视频监控系统和超声波探测器，可以实现构建基于后视摄像头的可视泊车系统。
泊车时，车后和前方视频都可以自动切换，辅以超声波探测器，该系统可更加直观和安全可靠的辅助倒车。
同时，完成电源（GPS、车载视频、车载数据终端、泊车辅助装置）统一管理。
常开机（汽车发动/熄火则设备启动/停止）、延时关机（汽车熄火后设备过设定时间后关机）、定时开关机（设备在设定时间段内启动）。
三种模式根据需求选择，可降低设备运行能耗、延长设备使用寿命
3.9远程车辆维护子系统
车载终端一旦采集到车辆故障（如发动机DM故障码），终端会实时语音报警；
同时车载终端会将这些故障信息发送到管理平台，管理平台予以记录，部分严重故障平台实时语音报警。
车辆故障平台记录
部分严重故障或不良驾驶行为实时报警
3.10统计分析管理子系统
统计分析系统子系统主要是对各子系统收集的基础信息进行分类统计查询，生成各类报表。
系统能自动生成设计好的运行日（月）报表、定期阶段报告和事件报告。
查询内容主要包含历史数据查询和报表查询两大功能，可根据使用者的权限实时显示各类相关信息，查询历史数据，生成各类统计报表。
系统提供多种格式的报表类型，包括：
表格、柱状图、饼状图、曲线分析等。
日报告
日报告明细
月报告
日志
驾驶行为柱状图
4主要硬件设备选型
4.1无线车载视频设备
4.1.1车载硬盘录像机
项目
明细
性能说明
视频
编码格式
H.264
视频输入
4路视频输入，BNC母头/航空头（可根据需求定制），75欧匹配阻抗
1路AV视频输入，科技多媒体视频输入，如DVD等
视频输出
1路视频输出，接显示屏或模拟输出/OSD控制。
或同时输出4路摄像机的4合1视频，或其中一路，或输出外界的AV视频（可叠加广告等媒体信息）。
分辨率
CIF、D1可选
帧率
CIF分辨率：
2~25fps可调；
D1分辨率：
2~13fps可调
码率
典型码率：
单卡实时流CIF分辨率16kbps~900kbps，D1分辨率64kbps~900kbps
双卡实时流CIF分辨率16kbps~1.6Mbps，D1分辨率64kbps~1.6Mbps
存储流CIF分辨率16kbps~1.5Mbps，D1分辨率64kbps~3Mbps
音频
ADPCM、AM
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