GPS车辆监控调度系统在物流业应用研究，本文主要内容关键词为：物流业论文,车辆论文,系统论文,GPS论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 引言
随着我国物流业的发展，货物运输量日益增多，对车辆和货物的经营管理和合理调度就成为物流运输管理系统中的一个重要问题。过去，用于交通管理系统的设备主要是无线电通信设备，由调度中心向车辆驾驶员发出调度命令，驾驶员只能根据自已的判断说出车辆所在的大概位置，而在生疏地带或在夜间则无法确认自己的方位时甚至迷路。GPS定位技术的出现，给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时定位能力。通过车载GPS接收机，驾驶员能够随时知道自己的具体位置。通过车载电台将GPS定位信息发送给调度指挥中心，调度指挥中心便可及时掌握各车辆的具体位置。通过网络GPS公共平台，各物流运输企业可以充分运用自己的权限，进入网络GPS监控界面对车辆进行监控、调度、即时定位等多项操作，既实现了车辆实时动态信息的全过程管理，又能够省却自己建设GPS系统监控中心所需的大量经费、时间、人力。
2 系统工作原理和网络结构
2.1 系统工作原理
GPS是英文Global Positioning System的缩写，意即全球定位系统，它利用卫星星座(通信卫星)、地面控制部分和信号接收机对对象进行动态定位的系统。GPS能对静态、动态对象进行动态空间信息的获取，快递、精度均匀、不受天气和时间的限制反馈空间信息。
本文介绍的GPS车辆监控调度系统是一个适用于物流行业的车辆跟踪、车辆管理、车辆调度等业务的应用软件平台。在系统中，采用全球卫星定位系统(GPS)来对车辆进行定位监控，通过全球通数字移动电话网(GSM)公共网的短消息信道和语音信道来传输定位跟踪信息和通信信息，并在监视终端采用地理信息技术(GIS)来把监控目标显示在可视化的数字的图上。为了能够跟踪到监控的车辆，并在车辆上能进行信息的接收和发送，必须在被监控的车辆上要装备自动车辆定位设备(AVL)。AVL设备将根据完成GPS的定位原理对车辆进行自动定位，同时AVL的监控装置将对车辆的各种设备互联，已对车辆进行监控，而在AVL上的通信单元将完成信息的接收和发生。
系统由三部分组成，即：定位部分、通信部分和监控部分。定位部分主要用来确定移动目标的位置，通信部分作为用户和监控中心沟通的媒介，而监控部分则为用户提供完善的服务。其基本的工作原理如图1所示。
图1 GPS车辆监控调度系统工作原理
2.2 系统网络结构
系统的网络结构如图2所示。
图2 GPS车辆监控调度系统网络结构图
由图2可见，系统主要由四部分组成：GIS系统、Web系统、数据库系统和GSM短消息接口系统，其中各部分的作用如下：
GIS系统：基于Internet网络，通过浏览器提供地图显示、车辆位置显示、地址查询等功能。
Web系统：基于Internet网络，通过浏览器提供单位查询、车辆状况查询、司机状况查询等功能，以及相应的数据维护功能。
数据库系统：采用SQL Server 2000，提供车主单位、车辆状况、司机状况等数据库服务功能。
消息接口系统：提供由Web终端用户到移动终端的位置信息获取以及控制功能。
3 GPS车辆调度监控系统的功能与应用
3.1 系统总体功能设计
GPS车辆监控调度系统可在逻辑上分为三个相互衔接的模块：GPS车辆监控、GPS车辆实时调度和车辆调度预案编制。
GPS监控模块功能主要包括：车辆定位、车辆方位查询和自动跟踪功能；车辆状态显示、调度监控功能；统计分析、报警功能；跨区漫游监控、通信功能；地图编辑功能；实时调度通信功能；通话功能等。
GPS车辆调度部分根据业务需求和基本功能特点分为车辆实时调度和车辆调度预案编制两个功能模块。
GPS车辆调度系统紧密集成运输管理系统，它在业务系统中的角色如图3中粗实线框内模块。
图3 GPS车辆监控调度系统在物流业务系统中的角色
从上面的功能逻辑图可以看出，车辆调度预案的生成可以独立于GPS设备和GIS电子地图。而车辆实时调度模块是作为一个可选件存在的，如果这部分功能的需求不是非常强，可以去掉车辆实时调度模块，这时的GPS车辆监控模块与车辆调度预案制定模块可以从物理上实现分离，这种分离的好处就是可以将GPS车辆监控与车辆调度从逻辑上彻底分离，从而GPS车辆监控的业务功能可以从物流配送部门剥离出来。而车辆调度功能从GPS系统脱离出来，也可以从概念上明确区分调度模块与监控设备之间的明确界限。
3.2 车辆监控中心
从业务功能角度讲，GPS车辆监控中心不仅仅要支持实时的车辆定位、监控报警、遥控熄火等基本功能，还应该考虑到面向客户的信息服务，这些服务包括物流配送租用商对商品配送状况的网上查询和配送目标厂商对面向自身配送服务的实时信息查询等，车辆监控系统功能逻辑图如图4所示。
图4系统功能逻辑图
从技术角度讲，GPS车辆监控系统实际上由车载子系统(GPS/AVL)、监控中心子系统和通信子系统三个部分组成。
(1)车载子系统。车载子系统的功能是与监控中心通信，将车辆的位置、运行状态等信息发送到监控中心，同时监控中心也可以向车载设备和配送人员发送实时的监控指令。
车载子系统的主要功能有：
①定位信息的发送功能：GPS接收机实时定位并将定位信息通过电台发向监控中心。
②数据显示功能：将自身车辆的实时位置在显示单元上显示出来，如经度、纬度、速度、航向。
③调度命令的接收功能：接收监控中心发来的调度指挥命令，在显示单元上显示或发出语音。
④报警功能：一旦出现紧急情况，司机启动报警装置，监控中心立即显示出车辆情况、出事地点、车辆人员等信息。
(2)监控中心子系统。监控中心子系统主要对接收的车辆位置和报警信息进行处理、显示和管理。根据功能划分，主要由GPS和报警信息接收子系统、地理信息子系统、综合信息管理子系统、数据维护子系统、轨迹记录、回放子系统组成。典型的监控中心数据流程图如图5所示。
监控中心子系统的主要功能有：
①监控移动目标的轨迹显示/清除/刷新；
图5监控中心系统数据流程图
②监控特定车辆，显示特定车辆的详细数据库信息和运行状况数据(基本单元号、目标编号、联系电话、车牌号、车型、司机、时间、速度、经度、纬度、状态等)，如果出现危机情况，监控人员可以通过特定按钮发送监控车辆熄火指令；
③报警车辆自动提示和监控界面自动切换，并通过声光信号提示操作员；
④常用地图工具：放大、缩小、漫游、面积距离测量等；
⑤简单地图编辑功能，编辑工具为用户提供简单的修补地图能力：
⑥监控目标运行数据的存储回放功能，可调出车辆、日期、时间段的历史数据，在电子地图上重现车辆运行状况；
⑦运行情况远程查询，包括为上游物流业务租赁商和下游配送目标商家提供有针对性的webGIS查询能力：
⑧运行情况报表：系统自动生成车辆运行信息日/周/月/季度和年度报表，并能够提供简单的统计分析能力。
(3)通信子系统。通信子系统负责车载子系统与监控中心子系统之间的信息传输：车载子系统通过通信子系统将车辆位置和状态信息传送到监控中心子系统；监控中心子系统将它对车载单元的控制信号传送给车载子系统。
对GPS车辆监控系统而言，选择通信设备的标准是：
①通信设备应具有自动纠错功能，并能够实现全双工或者至少是半双工的通信能力；
②通信的有效覆盖至少应该达到95％以上，以保证良好的系统运行效果；
③系统的通信容量应该能够保证容纳最大峰值流量。
3.3 车辆实时调度
车辆实时调度的主要目标是根据实时的路况信息和配送车辆运行状态信息自动生成报警并辅助调度人员实现即时的车辆配送调度，并记录新调度决策，为以后的调度预案执行提供辅助信息支持。
车辆实时调度是解决车辆配送过程中可能出现的不可预测因素的首选方法。实时调度从理论上讲，最短路径分析是车辆调度中的静态(static)处理过程；车辆调度预案编制是车辆调度中的动态(dynamic)过程；而车辆实时调度则是车辆调度中的运动(kinetic)处理过程。车辆实时调度技术就是要在纷繁复杂的实际应用环境中，为配送调度人员提供一种辅助决策支持，以便在实时调度环境中实现最佳的配送调度。
3.4车辆调度预案编制
车辆调度预案编制的主要目标是在准静态情况下根据高度智能化的调度算法生成调度预案，并根据这个调度预案决定分拣系统的分拣顺序和车辆调度计划。车辆调度预案编制是配送业务信息化的核心，它能够在最大限度上实现配送业务目标成本的最优化。
车辆调度的动态过程—配送调度预案编制过程虽然考虑了部分的时变因素，但这部分因素主要是订单情况、交通管制情况、可用车辆情况等预案制订前已经获取的外部约束信息，但许多不可预测因素只有在车辆配送过程中才发生，这些不可预测因素主要集中在以下几个方面：
(1)个别配送车辆中途抛锚；
(2)个别路段交通状况恶化；
(3)个别车辆配送业务无法按时完成；
(4)车辆遇抢、劫、盗等情况后的应急处理。
车辆实时调度不仅是调度预案调整这样一个算法问题，它更是一个经验问题，在车辆实时调度应用中，计算机充当的仅仅是一个辅助决策的工具，它主要应用在配送预案调整的可行性分析和代价分析上，而调整方案则是调度员根据实际情况进行的。在实时调度业务中，人才是最关键的。
4 结束语
GPS车辆监控调度系统在物流业中有着广阔的前景，系统在物流中普及应用后，通过互联网实现信息共享，实现三方应用，车辆使用方、运输公司、接货方对物流中的车货位置及运行情况等都能了如指掌，透明准确，利于三方协调好商务关系，从而获得最佳的物流流程方案，取得最大的经济效益。