校车GPS定位系统解决方案.docx
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校车GPS定位系统解决方案
校车GPS定位系统解决方案
1概述
1.1引言
为解决学生上下学路远不便的问题，目前许多学校都添置了校车，专门接送中小学（幼儿园）学生，受到学生家长的欢迎。
但是，由于驾驶人员安全意识参差不齐、管理不规范等原因，带病运行、违章超载的问题较为突出，甚至引发了一些校车交通安全事故，使原本方便孩子上下学的善意，变成了威胁孩子平安出行的新隐患。
校车事故不断引起人们对校园安全问题的广泛关注，也引起人大代表的深度关注。
校车安全管理不能只是“头痛医头、脚痛医脚”，要从本质上管起，从管理体制方面着手结合现代信息化GPS定位技术，行驶记录仪，图像传输系统实时监控来提高校车的安全管理。
1.2项目意义
私营校车往往为了利益而超员超速，再加上学生的自我保护能力较差，很容易发生重大交通事故。
2005年5月28日，汕头市潮南区峡山镇埠头村一辆载着十几名幼儿的幼儿园接送车失控坠入埠头村内溪，造成4名幼儿溺水死亡，1名女教师经抢救无效死亡。
2006年11月21日，黑龙江省双城市周家镇东跃村村民关景全，不具备客车驾驶资格和营运资格却驾驶一辆严重超载（应载26人，实载51名小学生）的中型客车，在前往周家镇中心小学的途中侧翻并坠入河中，造成8名小学生死亡，39人受伤。
2007年5月28日，湖北省麻城市一辆核载9人、实载21人的校车被一辆农用车撞入5米多深的水沟，造成7人死亡、14人受伤……
一件件血淋淋的惨痛教训，使校车运营安全被高度重视。
通过对校车的全程监控监督管理，达到违规违章早发现、早警告、早解决，避免事故发生带来的重大损失。
并对驾驶员的驾驶资质进行严格的审核管理，已经是迫在眉睫的工作。
1.3国内客运车辆监控设备的研究
采用高科技手段进行营运客运车辆的监控管理是当前预防道路交通事故的重要手段，部分省市的客车都要求安装汽车行驶记录仪、车载卫星定位系统（GlobalPositionSystem，简称GPS）或硬盘录像机以便进行监控和管理。
但是，目前市场上通用的汽车行驶记录仪和GPS车载终端和硬盘刻录机是三种不同的产品，三者的功能侧重点也不同。
产品
作用
主要功能
缺陷
汽车
行驶
记录
仪
超速、疲劳驾驶提醒和事故疑点的分析
行驶速度记录和分析
超速提醒
疲劳驾驶提醒
行驶里程统计
事故疑点记录和分析
需要到车上提取行驶记录和事故疑点，无法实现中心实时监控监管的作用。
无法提供位置信息
普通
GPS车载
终端
对车辆行驶轨迹、报警信息实时监控
实时监控
轨迹回放
超速报警
区域报警
路线报警
由于GPS数据提供的间隔为1秒，速度为估算速度。
无法实现国标中对速度、里程和事故疑点的准确记录，无法作为执法依据
硬盘
录像
机
录像，存储
手动、定时、移动侦测录像、时间流设计，实现快速精确的录像资料检索。
防止超载。
监督司乘人员。
价格昂贵，企业负担过重，无法达到普及推广的作用。
图像
GPS车载
终端
（GVR）
具备GPS、行驶记录仪、图像监控、司机IC卡读取、打印机和大容量存储功能。
有效防止超速、超载、疲劳驾驶。
并为监控中心提供实时监控、报警处理和实时调度。
防盗反劫
实时监控
区域报警
超速报警
图像监控
事故疑点远程提取
疲劳驾驶监控
行驶记录仪数据远程设置和提取
远程参数设置
远程车辆控制
历史轨迹回放
全能的车载终端
表1-1主要车载终端产品功能对比
通过上表的分析可以看出，单纯使用汽车行驶记录仪或者GPS车载终端或者硬盘刻录机，由于设计的侧重点不同，都无法完全满足营运客运车辆的监控监管要求。
1.5卫星定位&视频存储&行驶记录仪（3合1）一体机
我公司经过长期对客运市场的调研分析，针对客运车辆的管理要求，研发出卫星定位&视频存储&行驶记录仪（3合1）一体机（简称GVR）。
本产品是在标准汽车行驶记录仪的基础上，扩充了GPS定位和视频存储和GPRS通信功能的新一代车辆位置信息综合服务管理产品。
GVR由主机、传感器、GPS定位模块、GPRS无线通讯模块、视频采集模块、视频存储模块、摄像头、操作键盘、打印机和配线组成，通过通信协议和监控中心进行无线实时数据交互及分析。
编号
接口名称
说明
1
IC卡
驾驶员身份识别
2
USB
支持USB1.1或2.0方式，可以通过USB提取GPS行驶记录一体机数据
3
RS232
DB9针，可以通过计算机提取GPS行驶记录一体机数据
4
打印机
内置式，选配
5
电源
DC9V~DC36V
6
传感器信息输入
速度传感器、刹车、喇叭、左转向灯、右转向灯、远光灯、近光灯、车门、刹车气压等
7
无线通讯接口
GSM/GRPS天线
8
视频接口
1-4路视频采集
9
GPS
GPS天线
10
紧急求助开关
紧急求助报警
11
监听
提供语音监听功能
表1-3GVR一体机对外接口
GVR完全满足GB/T19056-2003的功能和性能要求，在此基础上扩充了GPS实时监控、预警提示、警请上报和远程参数设置、图像实时传输存储和行驶数据提取的功能。
序号
功能
说明
1
记录仪标准功能
汽车行驶记录仪国家标准的所有功能
2
有线无线设置功能
可以通过计算机对设备的参数进行设置，也可以通过无线传输方式对设备参数进行设置
3
监控调度功能
监控中心可以实时对车辆进行监控、调度管理
4
超限报告
可以实现超速限制、疲劳驾驶限制、区域限制、路线限制，车载终端会提醒司机，同时上报监控中心
5
实时拍照功能
可外接1-4路摄像头
6
图像存储功能
可存储视频图像，使监管部门有据可查，完全替代硬盘刻录机且价格有明显优势，便于行业推广。
7
司机管理
通过IC卡对驾驶司机进行管理
8
信息采集功能
监控中心可以远程采集GVR工作数据和状态，也可以通过USB或者计算机采集信息
9
记录打印
通过打印机对记录的数据即时打印
表1-4GVR基本功能简表
采用GVR车载终端，可以通过视频图像随时监视车内的乘客状况，就像每个车辆安排了一个监管人员，避免不负责任的司机超载。
采用GVR车载终端，可以实时监控车辆行驶的位置、速度和方向，当车辆行驶的速度超过路段规定的行驶速度时，立即报警提示，并提醒司机小心驾驶，如果司机不理会超速，交通运管部门可以通过GVR提供的科学的数据给与处罚和警告，避免因超速发生人车事故。
采用GVR车载终端，可以对开车的司机进行运营统计，通过IC卡检查，随时了解当前开车司机的情况。
并根据司机开车的时间计算是否疲劳驾驶，避免因司机疲劳驾驶引起的重大事故的发生。
2系统建设目标
2.1建设目标
●实现对校车的可视化监控管理，确保能对车辆的调派、出车、收车、运行路线及行车安全等进行统一管理。
●在校车运行过程中，根据需要可对客运车辆实施超速监控，随时了解车辆速度情况，杜绝超速现象发生。
●对运行的校车，随时可以提取车内的图像，杜绝超载现象。
●对司机行驶过程全程记录，杜绝疲劳驾驶现象。
●校车接送学生后，对车辆的开关门状态，学生情况进行全程监控，让远程管理人员及时了解车辆运行状态。
●监控中心可接受车辆报警信息，能通过GPS卫星定位确定该车辆的准确位置并显示在电子地图上，及时做出反应，联系相关部门进行救援，增强校车的安全管理功能。
2.2建设原则
校车GVR监控管理平台作用于车辆及车辆相关人员信息的监控与管理。
提供给交通监管部门和教育局应用。
1.统一规划，统一标准，统一组织。
统一规划校车的应用需求，系统采用统一的标准进行管理和执行。
2.网络安全，信息保密，稳定可靠，高效运行。
要把网络安全、信息保密放在首位，确保网络和系统具有稳定性和可靠性、高效性、信息的保密性。
3.整体性，实用性，先进性，经济性。
系统的管理和操作实行严格的权限管理，只有持有一定权限的用户才能访问、监控、实施相应的管理和操作，确保系统信息的安全和运行操作的安全。
对系统数据库提供备份能力和恢复手段；同时对关键设备和应用采用冗余备份的方式有力保证系统的正常运营。
在网络安全方面，能对内部网络数据以及同外部的交互数据进行保护，能防止非法用户的恶意入侵。
提供系统总体闭环检测及网管方案。
实现对整个网络的自检、实时监控和自动故障报警检测以及一定程度的自恢复。
4.系统成熟性和高可靠性
软件系统应考虑容错、冗余、备份及故障恢复等解决方案，保证系统硬件、软件运行的稳定性。
系统应提供一定的二次开发接口。
信息处理速度及带宽能够充分满足客户请求和响应速度的要求。
5.系统可扩展性
独立通信接口服务和GPS接入服务，保证通信部分和业务部分完全分开，系统要具有良好的可扩展性，可实现平滑扩容；降低系统维护升级的复杂程度。
6.管理运行体制与工程建设同步进行。
在系统建设的同时注重管理运行体制的建立，使网络和系统建成投入运行后，尽快在规范和完善的管理运行体制下产生效益。
2.3技术路线
1、移动通信网络接入的方式采用GPRS通讯方式，短信方式作为补充。
2、采用C/S和BS相结合的应用体系结构，采用当前先进、成熟的技术，开发车辆监控管理综合信息平台系统；
3、采用组件技术，提高系统的灵活性和可扩展性；采用中间件技术，提高系统的可靠性和稳定性；
4、采用信息开放等级划分、权限许可和角色认证的方法，建立系统安全机制；
5、通过规范的接口实现与其他子系统的数据交换和对接。
3系统构成
3.1系统组成
系统由中心监控管理平台系统（简称中心平台）、教育局监管部门应用系统和学校车辆管理应用系统三部分构成。
图3-1交通运输行业GPS监管平台系统组成
●学校接送车辆
安装了GVR车载终端的车辆，该车辆的行驶数据和图像将通过GPRS无线网络发送给GPS监控平台，完成实时监控和车辆管理。
●GPS监控平台
由应用服务器、通讯服务器、数据库服务器和WEB服务器组成。
实现平台的底层应用，为监控管理提供平台支持。
●监管部门管理应用
能够监控调度管理校车的GPS监控调度管理系统。
该系统分析各校内接送车辆平台上传的数据信息，实时监控车辆的运行轨迹，警情分析。
提供全市运输车辆的实时动态信息的各项统计数据。
●远程监控管理
各单位采用B/S监控管理界面，使用互联网浏览器的方式监控管理学校自己的车辆。
3.2中心监控管理平台
中心公共监控管理平台分为数据库服务器、WEB应用服务器、通讯服务器、应用服务器和相应的网络设备以及应用软件组成。
数据库系统是GPS监管平台的信息数据中心，数据库服务器使用DELL6850服务器，2个XEON3.16G中央处理器，4GDDR2内存，5块300G硬盘。
采用Raid5的方式和双机热备份的方式。
系统安装SqlServer数据库，存储不同业务的系统数据，包括车辆基本资料的保存，实时轨迹的保存，历史轨迹的保存、警情资料记录和各种统计报表数据的保存。
通过数据库的权限控制手段，提供其他系统的信息共享。
WEB应用服务器使用DELLPowerEdge2950服务器，采用1个IntelXeonE54102330HZ四核心中央处理器，2GECCDDR2667FB-DIMM内存，2块146GHDD硬盘。
安装WEBServer\WEBGIS\WEB\图像处理业务应用软件。
提供车辆信息维护、网上实时监控、车辆管理、报表统计的功能。
通讯与应用服务器使用DELLPowerEdge2950服务器，采用1个XEONDP2.8G中央处理器，1GDDR2内存，73.4GHDD硬盘。
系统安装公共通信网关接口程序。
提供与运输企业GPS平台的数据通讯。
从而来完接入认证、车辆信息和轨迹信息的实时、稳定的发送和接收工作。
同时，监控管理平台还提供系统监视软件，对系统的整体运行进行闭环检测和审计。
保证平台的安全稳定的运营。
3.3监管中心监控管理终端
监控中心监控管理终端采用如下配置计算机，酷睿2处理器，1G内存，80G硬盘，17寸宽屏液晶显示器。
安装业务应用软件、网管检测软件、统计分析软件。
3.4远程用户监控管理终端
计算机应采用同监管中心监控管理终端同类型配置的计算机。
各级分中心和远程终端授权管理，只能监控自己管辖范围的企业和车辆信息。
4系统设计方案
4.1系统设计要求
GPS监管平台按照先进、可靠的要求进行设计，充分体现模块化系统集成的设计思想。
采用C/S三层体系和B/S相结合的分布式模型建立。
系统设计在一个较高的起点上充分保证系统的可伸缩性和可扩展性，具备相当的通讯、计算机和网络设备的信息容量和处理能力，并有一定的超前性，软硬件预留接口，便于维护、升级和发展，以适应将来信息化发展的要求。
4.1.1系统的可用性
（1）在本系统的设计过程中，程序的界面要统一，各项基本资料录入界面中涉及到日期的栏目需给出日期下拉列表，如果输入是否选择给出CHECK选项按钮，如果是多选一方式给出RadioButton模式进行指定。
（2）在统计表格中如果存在合计或小计时需对不同栏目进行分色显示。
（3）对于层次性数据需给出树状显示表方便用户选择。
（4）凡是报表需可让用户自行指定格式并能将报表显示的数据导出到Excel与网页中。
（5）程序色调要一致。
（6）帮助文档要确认到每项具体功能，对于不符合程序流程的操作要给出提示指导用户正确操作。
（7）自动提示的信息需给出一个统一的界面进行提示，提示方式要友好。
（8）对网络需求要合理，采用标准的TCP/IP协议进行数据通信，数据传输量适中，对网络需求控制在交通局现有网络的带宽内。
4.1.2系统的可扩展性
（1）在系统方案中按照系统分析、统筹规划的观点对系统终期容量及网络发展设想进行方案设计，中心系统采用叠加式模块升级方式，逐步实现平滑扩容；
（2）采用三层体系结构设计思想，通讯层、业务层、应用层相互独立，降低系统维护升级的复杂程度，提高系统的更新、维护和升级的效率；
（3）软件系统使用先进的网络开发平台，结合模块化和结构化的设计思想，既考虑到当前使用的易用性，更具有适当的超前性。
（4）硬件配置在满足一期系统要求的同时，充分考虑到二期应用的扩展能力。
软件采用分布式处理方式，通讯层软件、业务层软件可以平滑扩容，在二期应用扩展时，系统软件不用另行开发，在增加硬件的基础上平滑扩展。
节省了软件再投入的投资。
4.1.3系统的可开发性
（1）电子地图引擎提供完善丰富的二次开发接口、开发用例和开发工具。
（2）应用软件提供API接口、相应开发工具、资料和源代码，配合技术人员完成业务、流程等的二次开发。
4.1.4系统的开放性
（1）系统有良好的开放式结构的接口，能方便地与其它系统互连。
（2）提供开放型数据库接口、业务流处理接口。
选择分布式、多用户、关系型数据库管理系统，提供较强的安全机制，对数据库进行安全限制。
支持备份与恢复。
公开数据库的结构及详细的数据格式。
（3）通过WEBService和XML的方式开放数据接口，提供基于B/S方式的信息共享方式。
4.1.5系统的高安全性
（1）在与公共网的接入界面上，交通局采用专用防火墙系统，防止非法用户的恶意入侵，提供系统总体闭环检测及网管方案。
满足政府计算机信息安全与保密的有关规定。
（2）系统将提供运营管理监视软件，当系统中关键模块出现工作异常，监视软件都能够及时提示系统维护人员，指明故障原因及时排除隐患。
（3）相关数据操作其中之一发生错误要及时回滚到正确点并对用户给出提示。
（4）在网络断开阶段缓存在本地的数据是可信赖的。
4.1.6系统的高可靠性
（1）系统采用流行、成熟、稳定、先进的WindowsServer2003操作系统、Oracle9i数据库、TCP/IP网络协议构架应用平台。
（2）一期数据库采用Raid5的冗余磁盘阵列技术，保证数据的安全可靠性。
二期系统要求双机热备的方式，以便系统出现问题时，系统能自动进行切换，并对数据库进行备份；在多个用户并发访问的情况下，系统具有较高的稳定性。
4.1.7系统的标准性
系统的开发符合国际标准、国家标准及行业标准，要求制定开放标准及接口，保证与相关系统的连接。
4.1.8系统的规范性
本系统开发严格遵照国家软件工程规范进行，根据开发进度及时提供有关开发文档，包括软件需求说明书、数据要求说明书、系统设计说明书、数据库设计说明书、测试计划、用户手册、模块开发卷宗、测试分析报告、系统维护手册、操作手册、系统安装手册。
4.1.9系统的易用性
（1）中心系统设计上应充分考虑到产品的易用性，系统应有完善灵活的权限管理机制，系统管理员可以根据使用系统的不同角色对用户进行权限分配，日常维护工作简单，操作灵活，界面直观。
用户在操作时不需要或很少需要计算机专业的技能。
（2）在开发过程中，将遵循如下原则：
☐将所有录入菜单放在一个页面中，方便选择。
☐将所有查询菜单放在一个页面中，方便查询。
☐将报表菜单放在同一页面中，方便生成。
4.1.10系统的实用性
科学合理的利用交通局现有硬件、软件、网络、数据等资源，降低开发成本。
4.2系统功能设计
4.2.1数据的远程采集和设置
☐采集当前驾驶员信息：
获得当前驾驶员代码及驾驶证号码、连续行驶累计时间和车辆累计行驶里程。
☐采集指定时刻GPS行驶记录一体机记录数据：
采集指定时刻行驶记录数据，数据内容包括驾驶员代码、机动车驾驶证号码、采集数据的时间、行驶速度、车辆当时的位置经纬度。
☐采集事故疑点：
停车前20秒内GPS行驶记录仪内所有行驶记录数据，数据包括驾驶员代码、机动车驾驶证号码，当时的行驶位置、速度、制动状态、连续驾驶累计时间、车辆累计行驶里程、车辆特征系数等信息。
☐采集车辆指定时间段内的行驶里程和车辆总累计行驶里程。
☐远程设置和采集超速限制。
☐远程设置和采集疲劳驾驶和休息时间限制。
☐远程设置和采集车辆特征系数。
☐远程提取视频图像
☐本地存储视频图像
4.2.2电子地图
4.2.2.1电子地图系统概述
电子地理信息系统（GIS）是近十几年来发展起来的一门综合应用系统科学,他能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来,并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象,CAD技术、遥感技术、GPS技术、INTERNET、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体,利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、编辑、显示、转换、分析和输出地理图形及属性数据。
这样,就可以根据用户的实际需要将这些信息图文并茂地输出给用户,便于用户系统分析及综合决策。
GIS地理信息系统在国土资源、金融税务、公安交通、邮电通讯、水利电力、政府部门等方面有着广泛的应用,并在城市管理信息系统（综合、地下管线、配电、小区物业、电力配备、有线电视收费、消防、公安综合、110报警指挥、交通、电缆输配、供电调度、房地产经营、电信配线、旧房改造等），农林业管理信息系统（林业、土地适宜性评测、农业决策、土地规划、地质水质模拟等），环境管理信息系统（环境决策、地形仿真、动植物生态保护、综合、区域等）及油田规划、公路交通、沙漠治理等方面有着成功的先例。
在中国GIS的应用早已渗透到各个行业,是现代化管理必不可少的手段。
GPS指挥系统工程是现代化的可视化的指挥系统,有必要实时地显示监控指挥目标的地理位置以及随时查询有关目标的地理信息并能进行综合分析,为快速有效地组织、管理、协调、指挥提供科学的依据和现代化手段。
4.2.2.2指挥系统电子地图的内容
根据本系统的特殊性需求,电子地图中不同地理要素以不同的标准及详略程度表示。
地图投影选择经纬度投影（Longitude/Latitude）并按GPS信号进行校准,归于WGS-84投影系统。
电子地图的分层内容为:
☐基本地理要素注记（行政区域名称、居民点名称、水域及河流名称等）
☐公安网点（公安厅、公安局、交警队、派出所等）
☐城市街区，地理标记及重要建筑物
☐居民点分布
☐重要单位分布（政府机关、金融机构）
☐铁路
☐公路网
☐桥梁、城市发展规划图
☐水系
以上各图层均需录入其对应的属性数据，对于指挥中心有密切关系的地图要素更要完备。
4.2.2.3电子地图开发显示软件功能
本系统电子矢量地图软件采用Mapbar地图数据引擎，加上我公司开发的部分，在Windows98/2000/XP平台下工作。
通过计算机同时既可在监视器上显示，也可在大屏幕显示器上显示，又可以在4×4电视墙上显示。
电子地图的有关功能如下：
☐地图基本操作
⏹放大地图：
放大功能实现对地图的版面的放大，减小地图显示的视野，以方便用户的查看需要。
⏹缩小地图：
缩小功能实现对地图的版面的缩小，增大地图显示的视野，以方便用户的查看需要。
⏹自由缩放：
通过鼠标的拖动，对地图进行平滑缩放。
⏹地图漫游：
当地图的大小超出显示区域时，用漫游功能来移动地图，以便看到地图的其他部分。
⏹地图移动：
可对地图向上，向下，向左，向右移动一段距离。
⏹重置中心：
点击地图，该点将变为地图中心显示。
⏹测量距离：
测距功能用来测量地图上点与点之间的距离。
⏹测量面积：
可以测量划定区域的面积。
⏹测量角度：
可以测量地图中线段的角度。
⏹分层显示（图层控制）：
随着图形缩放比例的不同，显示不同详细程度的地图内容，避免屏幕显示过密不利观察，使屏幕承载度趋于合理。
⏹向控制模块发送地图信息：
包括可以向报警处理软件发送用户选择的位置坐标，用户选择的区域坐标等信息。
⏹地物信息查询：
鼠标选择一点，选择出该位置各层次的建筑物信息，路面信息，区域信息等。
⏹地图打印：
打印地图。
⏹输出图片：
可以将当前的地图窗口输出到BMP或者JPEG图片中存储。
☐导航图支持
提供导航图（概略图）支持，其主要功能是在醒目位置显示一个当前地图的全图，在该图中显示当前视野显示的位置。
用户可以在导航图中选择快速移动地图到该位置。
☐地图的放大显示功能
当鼠标选中一个位置，在另一个窗口显示该位置附近的放大信息，地图的放大倍数可选择。
该功能可以关闭和打开。
☐最佳路径分析
当鼠标选中道路中的起始位置和终止位置，可以自动分析出两点间的最短路径，并醒目的标记出选择的路径信息。
☐轨迹显示要求
本系统需要与GPS紧密结合，因此需要显示车辆的行驶轨迹。
轨迹的显示要素包括：
⏹车牌号：
显示轨迹的车辆的车牌号。
⏹车号：
车号用于区分轨迹隶属的车辆，当删除车辆是，输入车号即删除该车号的所有轨迹。
其为隐含要素。
⏹经纬度：
车辆轨迹的地理坐标。
⏹地理位置：
通过经纬度查询出来的地图中的对应表识，如**街，**路等。
⏹速度：
车辆行驶的速度。
⏹角度：
车辆行驶的方向。
⏹状态：
车辆当前的状态，如报警状态、正常状态等。
不同状态采用不同的颜色显示。
⏹时间：
当前轨迹的时间。
该信息为隐含要素，当选择一个轨迹点时，可以显示该轨迹点的车号，车牌号，时间，方向和速度等信息。
⏹业务数据：
对于有特殊要求的应用，还可以显示业务相关信息。
☐轨迹显示相关操作
轨迹显示相关操作包括轨迹显示、轨迹删除、地图平移显示轨迹、地图缩放显示轨迹、轨迹校正。
轨迹显示包括数据显示和地图直观显示，就是不但要将传来的轨迹数据显示在地图上，还要能够看到具体的数据，如经纬度、方向、速度等。
地图直观显示包括轨迹点、轨迹连线、车牌号码，其中轨迹点的颜色、大小、是否显示可以动态修改；轨迹连线的形式（实线、虚线）、粗细、颜色、是否显示可以动态修改；以及车牌号码的颜色、是否显示等都能够动态修改。
轨迹删除功能
升级会员 