油罐车GPS定位监控系统.docx

1、油罐车GPS定位监控系统油罐车辆智能监控解决方案第一章 需求分析1.1 行业市场简要分析油罐车的运输状况难以实时掌握，在一定程度上制约了企业经营效益的提高。燃油产品的安全运输在石油运输企业管理中一直是倍受关注的问题，在燃油产品的运输中，盗窃、抢劫以及员工的不规范行为给企业带来了不同程度的损失，而普通的计算机系统管理的信息化已经不能解决这个问题，拥有一套可对燃油运输车辆进行实时监控的移动定位系统成为石油运输企业管理中不可或缺的辅助手段。3G/GPS技术的不断进步和发展给石油运输行业的储运管理提供了新的方式，通过GPS技术，可以快速、准确、实时地确定空间位置的三维坐标，极大地缩短了信息源的更新周期

2、。 贝尔科技GPS监控系统很大程度地降低成本，对石油运输企业优化资源配置、提高市场竞争力，将会起到积极的促进作用。油罐汽车进出油口开关监控记录仪，俗称“电子签封”（电子阀门），是专门针对石油运输企业成品油配送过程而开发的一套电子监控管理系统（英文缩写ELS），它与GPS车辆监控系统的集成可有效监控油罐车运输配送作业整个过程，从而规范和监督油品装卸工作各个环节的操作行为，防止违规操作，为运输企业承运信誉提供科学的依据。油罐汽车电子铅封监管系统，实时监测各进、出油口的开、关状态，并利用GPS车载终端以CDMA/GPRS方式，通过公众网将上述信息传入监管中心，对油罐汽车油口工作状态进行实时监控。 油

3、罐汽车GPS与电子铅封监管系统的完美结合，大大提高了石油运输企业的运营工作效率和安全管理水平。第二章 整体解决方案 油罐车辆担负着从油库到加油站等地的油品运输任务，由于其移动的特性，增加了管理的难度。如何保证油罐汽车安全、经济运行，是摆在管理者面前的难题。电子技术的飞速发展，在手段上为解决上述难题提供了可能。油罐车辆卫星定位及电子铅封监管系统，利用先进的全球卫星定位技术实时跟踪油罐汽车位置，电子铅封（两项专利技术产品）实时监测各进、出油口的开、关状态，通过GSM短信方式将上述信息传到监管中心，对油罐汽车进行管理，提高调度指挥效率，有效的防止了中途卸油和“跑私活”等不正常现象，使了油罐汽车的更加

4、安全、经济运行。2.1 设计目标通过对石油油罐车辆的仔细研究，确定以下设计目标：2.1.1遏制偷油对运输过程中普遍存在的偷油问题将GPS监控系统和电子铅封系统有效结合，实时对油罐汽车油口工作状态进行监控。油罐车辆上安装了GPS终端、数据采集器、电子铅封探头等电子铅封设备，电子铅封探头安装在油罐车的进出油口部位，有效配合油口的开关操作，触发信息，并把该信息通过数据线传送给驾驶室内的数据采集器，数据采集器利用GPS终端通过CDMA/GPRS将状态信息传送到监控中心，对油罐汽车油气口工作状态进行全天实时监控。GPS监控系统和电子铅封技术的结合，大大提高了石油、液化气等危险品运输企业的运营工作效率和安

5、全管理水平。2.1.2安全报警对于所有入网的车辆，一旦遇到警情，司机只要按下报警开关，5秒钟左右中心系统就可以收到报警信息，同时中心收到车台自动抓拍的图像并自动启动车内声音监听，迅速了解油灌车内的动静，及时通知各相关部门及时联动处理。另外，当行驶过程中遇到险情或发生交通事故、车辆故障等情况下，可通过车载终端的报警按钮向监控中心求救。2.1.3实时监控建立一套对油灌车进行实时监控调度，统一管理的系统显得尤为重要。GPS及无线通信网络的发展使得利用高科技全面监控油灌车得以实现，能在电子地图上清晰、实时地了解车辆所在位置、显示车辆的速度、以及图象监控等信息，让管理者随时掌控油灌车辆的当前动态。2.1

6、.4严控超速油灌运输车辆一般都有限速行驶的规定，并且运输中不能随意停车。监控中心可以预先设定限制速度，当车辆的行驶速度超过或者小于规定的阈值时，将自动发出报警信息。以便监控中心采取措施，提醒驾驶员注意速度或者要求驾驶员汇报情况。2.1.5违规路线为了加强油灌运输车辆的管理，一般要求车辆行驶在限定路线、特定区域活动，并且运输途中不能随意停车。监控中心可能预先设定限制的路线及行驶区域范围，一旦油灌车辆驶出限定的范围，监控中心将自动发出相应报警信息，并转换成语音及文本信息及时提醒司机注意等信息。中心可以根据实际情况采取措施。2.1.6轨迹回放一旦油灌运输车出现意外事故，利用GPS车载能够在第一时间赶

7、到事故发生现场，减少事故带来损失的最低损失。通过行业GPS车载终端能够进行轨迹回放功能，了解到车辆在过去某段时间行驶的轨迹信息点，这些信息能为事故查询、责任鉴定等提供有力的证据。2.1.7扩展功能系统设计有多个扩展接口，方便进行扩展。根据需要系统可以把数据送到交通台、公安局、运管处等相关部门，实现资源共享。系统采用模块化设计，可以方便兼容其他厂家终端，提供公平竞争的机会。2.1.8报表统计系统具有数据统计分析功能，辅助事故分析，事故情况有据可查。监控中心可通过对车辆历史数据的统计分析，得到相应报表。如统计驾驶员驾驶时间、驾驶任务完成情况、违规次数、事故次数等，从而制定出切实可行的高效的油罐车行

8、车方案；同时可对油罐车的运行和消耗进行数据统计，从而做到科学的管理和监控，节约开支，提高油罐车的行车效率和安全性，使油罐车更好地完成任务。2.1.9分级管理本系统可以在管理公司总部建立一个总监控中心，同时可以在异地的分公司或客户处建立不同的分监控中心；总中心控制所有的车辆，每个分中心只能监控到自已被分配的车辆；实现数据信息共享，多级异地联网协同监控管理。2.2 设计原则2.2.1经济高效性经济高效性。技术方案设计充分考虑市场经济原则，既有利于车辆的安全方便管理，又有利于降低系统投资成本，特别是运营成本，能够充分考虑总控中心的市场化经营模式。2.2.2系统开放性系统的开放性。系统设计遵循开放性原

9、则，能够支持多种硬件设备和网络系统，并支持二次开发。2.2.3系统继承性系统的继承性。最大限度利用原有部分设备，充分利用已有硬件设备和网络资源。2.2.4系统扩展性系统的可扩展性。对系统终期容量及网络发展设想进行方案设计，实现平滑扩容。采用智能接口技术，能够满足系统向3G等不同无线通信系统平台的平滑过渡，建立一个跨平台的网控中心。对于不同的通信平台，只需要在总控制中心分别设置一台前置设备进行数据交换即可实现连接。降低系统维护升级的复杂程度，提高系统更新、维护、升级的效率。2.2.6系统经济性系统经济性。在技术方案中，在性价比最好的情况下尽量做到最低成本。在考虑终端设备价格同时，还考虑了通讯系统

10、运营费用。2.2.7系统稳定性系统高可靠稳定性。为保证系统能良好运作，在满足各项功能的同时，车载设备、总监控中心软硬件等必须有很高的稳定性和数据的安全和可靠性，充分考虑了CDMA/GPRS通信条件对本系统的支持状况。2.2.8系统高容量系统容量是按照单系统10000辆的容量进行设计，能够满足入网油罐车辆，也可以兼容是客运车、货车、私家车等其他社会车辆，增加收入。系统采用分组管理，不同类型的车辆归入不同分组，便于管理。 2.3 系统总体架构2.3.1系统构成油罐汽车卫星定位及电子铅封监管系统主要由全球卫星定位系统和电子铅封系统构成，通过CDMA/GPRS网络实现实时无线传递油罐汽车位置和油口状态

11、信息。全球卫星定位系统以互联网为骨架，将监控中心、远程监控终端、数据服务器、无线移动通讯网、GPS车载终端有机地结合在一起，以互联网服务器为核心实现分布式多级监控，具有“经济、实用、性能价格比高、可伸缩性强”的优点。电子铅封部分采用先进的信息钮（TM）数码自动识别技术和现场单总线技术，专门为油罐汽车设计，对每个进、出油口进行编号，通过数据采集器实时采集其开、关状态信号，通过卫星定位车载装置上的GSM通讯模块，与汽车地理位置信息一同无线传输到监控中心，实时显示各油罐汽车进、出油口的开、关状态，并可对一些违规操作报警。电子铅封采用信息钮（TM）对各进、出进行唯一编号，1,000,000,000个不

12、重复，各油口地址具有唯一性。从结构上，针对油罐汽车特点专门设计，在油口的盖、帽和门等可动部件上，安装无源数码信息钮，只有数据采集器采集到对应的数码信息时，才能确定数据有效，同时做到防爆、防水、防油、抗震要求。如果采用微动开关、磁性开关或光电开关等检测油口状态，将有可能通过短路等方式作弊，违归操作。电子铅封可重复使用，从长远看，比传统铅封更加经济。油罐车辆属于危险品特种车辆，要求“0区本质安全型防爆”，在产品的设计中，从电路设计到探头材料的选择，充分考虑安全因素，经过多次实验、修改，电子铅封已或本质安全防爆合格证。使系统适应油罐车辆运行中的全天候特殊环境要求。2.3.2系统网络结构系统网络采用多

13、级体系结构，即：总公司总控中心、各分公司分控中心及专控中心等、以及各GPS车载终端和电子铅封设备。其中总控中心是整个系统的总控制中心；各分公司分控中心是根据系统要求建设的各地市或车队控制中心，可管理自己分控入网的车辆；各用户终端工作站是针对车辆数目较少，不必建设分控中心的单位可以通过建设终端操作平台，直接接入总控中心或分控中心；车辆是安装车载设备的移动台，与中心系统通讯完成系统功能。全国所有的移动台都是通过CDMA/GPRS网络与总控中心通信，为提高系统可靠性利用短消息作为数据通到备份。通讯系统采用GPRS/CDMA网络。系统的所有数据都是通过总控中心接收、处理和分发，系统与移动网络的唯一接口

14、位于总控制中心，这样可以节约系统建设成本，有利于系统统一管理。整个系统与CDMA/GPRS网络的接口只有一个，也就是说只有一条专线用来做系统发收，相对于各分中心分别接入当地网络的数据处理方式大大节约系统成本。单位可选择安装监控调度终端软件通过互联网接入总控中心管理单位车辆。这样只需要一台PC机，降低系统建设成本。系统网络结构如下图所示。2.3.3系统总控中心结构总控中心结构图如下：1) 系统总控中心功能总控中心是整个系统的控制中心，总控中心可以控制本系统中任何中心注册的车辆，可以控制各分控中心的权限等。总控中心提供整个系统唯一对外的通信接口（通信服务器），CDMA/GPRS接入网关等。总控中心

15、拥有整个系统唯一的数据中心，统一管理整个系统的注册车辆。总控中心从功能上划分，可以划分为4个主要组成部分：通信系统、数据库管理子系统、终端操作平台、客户接入系统，另外，此系统已经包括了对图像拍照功能。通信服务器负责整个系统与车载设备的通信，直接与车载终端通过GPRS/CDMA使用TCP/IP进行通信。系统短信接入采用比较成熟的技术，即通过专线直接接入短信中心，控制中心的短信前置机与短信中心的短信网关进行通信，进行数据收发。只要系统具备一个互联网IP地址即可，目前整个GPRS/CDMA网络支持从GPRS/CDMA终端与互联网的通信，此种方式接入比较简单。数据库管理部分是系统数据库的核心管理部分，

16、并负责总控制中心整个系统的接入和维护。客户端和互联网接入部分是总控制中心对子级控制中心的唯一接口，分控中心通过互联网网关转发到总控制中心的数据，这样把总控制中心内网的设备与分控等其它系统设备有效的隔离，保证了总控制中心运行的稳定性。总控中心中通信子系统、数据库管理子系统与分控互联网接入部分的设备建议设在专用机房内，与操作平台分开，设专人管理。终端平台可设在监控大厅内，可完成系统日常的一般车载设备管理和监控控制操作。2) 各分控中心该系统采用四层网络结构。包括总控中心、分控(专控)中心、一级用户中心、二级用户中心。上级中心有控制自己对应的下级中心的车辆的权限。总控中心是整个系统的控制中心，可以控

17、制本系统中任何中心注册的车辆，可以控制各分公司分控中心的权限等。总控中心提供整个系统唯一对外的通信接口（通信网关），连接短消息服务中心，CDMA/GPRS接入网关等。总控中心拥有整个系统唯一的数据中心，统一管理整个系统的注册车辆，管理系统之间的漫游车辆。分控中心由网管服务器、分控交换机、网管终端、监控终端组成。其中网管服务器是分控系统数据保存和管理的平台，分控中心交换机是分控和总控中心之间业务数据交换的软件。网管终端是分控中心车辆注册和管理的平台。监控终端是分控中心监控、控制车辆的GIS操作界面。分控中心可根据需要接入用户中心，用户分中心可以控制所属用户分组的车辆，对其进行监控、调度、发布信息

18、等控制。分控中心的权限控制在总控中心，总控中心可以控制其可监控的车辆数目、车牌号和连接权限。接入分控中心的监控终端的权限由分控中心控制。分控中心在权限上略低于总控中心，监控总中心可以控制入网的所有车辆，分控中心只能控制所属分控中心的车辆。在系统管理方面分控中心是对其分控设备和权限进行管理。用户中心适用于单位用户，可以组建成自己集团内部的虚拟网络，该中心主要设备是监控终端。用户中心可以分为两级建设，一级用户中心可以管辖256个二级用户中心。一级用户中心和二级用户中心物理结构可以上一样的，但是一级用户中心的权限比二级用户中心大。一级用户中心可以操作二级用户中心的注册车辆。如对于一个单位车辆，共计5

19、00辆，可在总公司建设一个一级用户中心，而总公司下面有一些分公司，各分公司可以监控其中的部分车辆，这样以及用户中心可根据下面分公司的实际情况再划分二级用户中心，二级用户中心的权限由一级中心控制。2.4 系统分控/用户中心2.4.1 各分控中心各分控中心主要由监控客户端组成。分控中心可根据需要接入用户中心，用户分中心可以控制所属用户分组的车辆，对其进行监控、调度、发布信息等控制。分控中心的权限控制在总控中心，总控中心可以控制其可监控的车辆数目、车牌号和连接权限。接入分控中心的监控终端的权限由分控中心控制。分控中心在权限上略低于总控中心，总控中心可以控制入网的所有车辆，分控中心只能控制所属分控中心

20、的车辆。在系统管理方面分控中心是对其分控设备和权限进行管理。 2.8 贝尔科技解决方案优势2.8.1协议任意选择对于CDMA/GPRS车载设备，车载终端可以采用TCP协议或UDP协议，两种方式比较如下：协议数据流量通信费用可靠性TCP协议较大，TCP协议与UDP协议的数据流量比大约为3：2较高较好UDP协议较小较低一般GPS车载终端可以实现监控中心无线配置，可以根据需要和车辆不同随时选择通讯方式。2.8.2安全分级的用户管理系统总控中心具有对所有入网用户操作的权力；各分控中心具有本中心内所有入网用户操作的权力；各分组（即用户中心）只具有对本组入网用户操作的权力。根据入网车辆的类型不同和实际运营

21、的需要，各中心可以根据车辆类型、特定车队（或分组）、某一入网用户进行操作。2.8.3综合一体化网络管理油罐车GPS监控调度系统是一个包括有线/无线、局域/广域、公用/专用、地面/卫星网络的综合服务系统。由于其功能特殊性和网络复杂性，很难直接应用为专门网络定义的专用协议。但系统的管理主要是根据国际标准化组织（ISO）定义的网络管理的五个功能域的管理方法来实现的。（1）失效管理。系统提供每天对车台进行诊断，以及时发现入网用户的车载设备的工作情况是否正常，并自动生成日报表；（2）安全管理。系统提供二级验证，即设备连接的验证和操作员操作的验证。对所有的网络控制中心设备，在其启动前，均需到网管服务器进行

22、身份验证，只有合法的设备采允许接入；（3）性能管理。系统实时地采集网络的数据流量，收集所有监控的车辆，显示所有在线的操作员和各操作终端。（4）计费管理。系统采集所有收发的信息，记录不同的分控中心、不同的用户中心的信息量，并以报表的方式提供给管理员。（5）配置管理。车载信息处理终端、专用网络各设备、信息服务中心各设备参数均可由管理中心进行设置，全网用户参数按用户中心、专控中心、分控中心、总控中心进行同步。2.8.4车载终端自动检测系统当使用者需要检测车载设备时，可选择手柄上的自检菜单，车载终端自动向中心发送测试数据，同时中心会向车载终端发送检测结果信息。最后，检测信息将在手柄上显示。2.8.5车

23、载终端语音播报车载终端可以把中心下发的调度信息通过语音的形式播报出来,最大限度地保证车辆行驶安全。第三章 系统功能3.1特色功能3.1.1 稳定可靠的报警机制报警可通过CDMA/GPRS网络传回中心，当网络堵塞时可通过短消息方式向中心报告警情，当短消息堵塞时可通过TDMF的后备方式向中心发送报警信息。3.1.2低功耗技术采用了低功耗技术的蓝斯车台可以将主机静态功耗降到60mA以下，为同类产品中最低。3.1.3 盲区补传功能监控过程中如果进入GSM盲区，将数据自动保存在车载黑匣子中，一旦进入服务区，车载终端将自动向中心补传盲区数据；3.1.4 高度智能化车台经过学习各种车台的报警模式以后可以兼容

24、各种防盗报警器，甚至高档车的原车报警器。3.1.5车载用户的私密功能为了更好的保护用户的隐私，用户可以通过手柄上的监控权限菜单选项，选择是否允许监控，对于一些用户，也可以禁止此项设置。3.1.6 电子围栏技术网络控制中心可以为车辆预先设定各种条件的电子围栏（定区域、定路线等），一旦车辆驶离围栏，将自动向中心报警。3.1.7 流量统计技术系统自动对每辆车的CDMA/GPRS流量进行统计，并可以设置一个阀值，当超过该数值时，系统会自动提醒坐席人员。这样才不会流量超标，造成经济损失。3.1.8系统可定制性用户可以自己改变终端主界面的布局；同时系统还提供了大量可设置的参数让用户能改变终端的运行状态，不

25、同的用户可以根据自己的需求进行配置。3.1.9系统二次开发系统提供客户二次开发的接口，可以根据自己的需要进行二次开发。3.2基本功能3.2.1 管理功能管理功能指使用本系统进行运营时需要具有的整个网络的管理功能。 权限管理权限管理分级别进行管理，主要体现在操作员级别上。操作员对应于一个总控中心和分控中心，只有总控和分控中心可以增加、删除操作员，配置操作员的权限。操作员按分组进行管理，各中心设一个总控组，该组的操作员可以操作该中心的所有操作（系统管理员可以控制）。安全管理系统安全性：各设备使用前必须在网管服务器添加设备，使用时向上层设备登陆，而各设备登陆请求由网管服务器统一处理，这样可以阻止非法

26、设备进入系统。中心终端设备使用时，必须使用序列号，序列号由总控中心统一分配。序列号采用先进的加密算法得出，可以标示该序列号允许使用的中心、设备类型等。客户端密码，当操作员要操作车辆时，需要输入密码登录客户端。3.2.2 地理信息功能地图的基本操作包括：地图放大、地图缩小、地图选中、地图移动、测距等。地理信息查询：点选择、圈选择、矩形选择、精确查询地物、模糊查询地物等。3.2.3 位置查询及油囗状态查询车载设备通过GPS模块接收卫星信息，可以提供实时的车辆位置信息以及当前的油口状态信息。该信息通过无线通信（CDMA/GPRS）手段传回控制中心后在电子地图上显示出来，可以确定车辆的地理位置以及在当

27、前位置下的油口状态,可以对车辆进行有效地监管。3.2.4 车辆视频监控控制中心可以通过视频监控终端选择监控单车或按特定条件组合的多车，可以实时预览车上视频图像以及命令发送到车载设备后，车载设备发送自身的位置信息回控制中心。控制中心监控车辆时可以选择指定车载设备按一定时间间隔或按一定位置间隔发送位置信息回中心。控制中心在电子地图上显示车辆位置，并可显示车辆行使的轨迹路线。多个中心可以同时监控一辆车。中心主动监控车辆，可以根据需要选择：监控时间、车辆回传数据时间间隔、距离间隔、压缩数据回传。3.2.5 实时定位控制中心可以选择配置车载设备，使其满足特定条件时车载终端主动上报位置数据。可设定的条件包

28、括：指定时间、指定时间间隔、指定位置（可选择进入该位置或离开该位置上报数据）、指定距离间隔等发送位置信息到控制中心。对于指定时间回报数据是保存在网管数据库，监控终端可以查询。对于指定位置回报数据是直接送到监控终端。3.2.6 远程控制总控中心和相应的分控中心（注册地分控中心或漫游地分控中心）在收到报警信息，经过特权用户认证后，可以选择对车辆进行远程控制，包括开启油路和关闭油路。3.2.7 车辆调度车辆调度包括车辆指示、信息发布、信息下载、修改标题、等。车辆指示指需要移动台应答的调度信息，可以设置成移动台自动应答或司乘人员按键应答，也可以设置是否需要司乘人员输入简单的回应信息。信息发布指中心可以

29、发布一些广告、气象等信息。信息下载指下发到移动台后，司乘人员可以用来上发的信息，用于司乘人员主动与中心联系时使用的。修改标题指修改调度终端显示出来的标题。总控中心和各分控中心都具有车辆调度的功能。各控制中心可以采用单车调度、分组调度、分控调度的形式下发调度信息。各中心还具有区域调度的功能。当只需要对一定范围内的车辆进行调度的时候，可以先在地图上设定好需要调度的范围，然后再发送调度信息，那么只有这个范围内的车辆可以收到调度信息。3.2.8 车辆轨迹数据保存、回放控制中心保存车辆的所有监控和报警数据，可以选择在任意时间查询任意车辆的轨迹回放数据。轨迹回放时可以选择回放速度，回放时间，是否显示轨迹等

30、。车载设备保存一定时间的黑匣子数据，中心可以选择查询保存在车载设备的数据。上图为轨迹回放的操作界面3.2.9 车辆里程统计车台可以保存从车台上电开始的累计里程，中心可根据需要查询车台上存储的累计里程；中心也可根据需要清除车台上存储的里程数据。车台记录驾驶员身份编码、上车时间（从车钥匙插入开始计时），下车时间（车钥匙拔出），并统计这一期间行驶的里程，中心可以根据驾驶员身份编码和时间段查询相关里程信息。车台保存最近360h内的车辆累计行驶里程，中心可无线查询；车台保存最近2个日历天内车辆累计行驶里程，中心可无线查询。3.2.10驾驶员身份记录功能由中心根据需要对每个车台设置一组驾驶员身份。每个驾驶

31、员身份由1个7位阿拉伯数字作为驾驶员代号和1个字节的驾驶员身份编码组成。当车钥匙插上并启动车辆后，车台通过调度终端提醒驾驶员输入驾驶员身份代码，如超过2分钟未输入合法的驾驶员身份代码，则车台视为非法发动车辆，并将该信息当作报警传往中心。如果中心未对车台设置驾驶员身份，则表示无需车台对驾驶员的身份进行确认和记录，相应的也没有非法发动车辆报警和驾驶员身份确认的提示。3.2.11连续行驶时间记录车台保存最近2个日历天内所有驾驶员连续驾驶时间超过3个小时的所有数据记录，记录的内容包括有：驾驶员身份编码、起始时间、终止时间、行驶里程；中心自动采集最近2个日历天内连续驾驶时间超过3个小时的数据记录；中心可

32、以设定一个疲劳行驶时间，一旦某个驾驶员连续行驶时间超过设定的疲劳行驶时间，则车台将驾驶员的身份编码以及位置信息传往中心；如果中心未对车台设置驾驶员身份，则表示无需车台对驾驶员的身份进行确认和记录，相应的也没有连续行驶时间记录。3.2.12视频录像设备可支持1-4路音视频实时录像，可以分别用来监视司机的操作及前门上客的情况，车内的情况、后门下客的情况以及乘客上下车时，车辆前方路况环境，及司机驾驶情况。可选配GPS模块，实现实时车辆所在经纬度和录像的叠加，记录当前车速等。视频录像的存储介质为SD卡，目前使用SD卡最大容量为32G，完全可以满足客户存储需求。SD卡存储较硬盘存储的优点有：（1）稳定性能好。在车辆