電力搶修生產車輛GPS調度管理系統的探討

路 瑤

(邯鄲供電公司，河北 邯鄲 056036)

1 概述

GPS/GIS調度管理系統是一套集計算機信息處理技術、網絡通信技術、GPS衛星定位技術、地理信息系統、電子地圖等技術于一體的綜合應用系統。

系統可分為指揮調度中心部分和車載GPS終端設備部分。調度中心和GPS終端之間互相傳遞信息，以達到快速定位故障和搶修位置、即時進行調度通信，在最短時間內進行搶修工作，并記錄和管理搶修車輛的調度情況和電力設施運行狀態。

2 總體思路

2.1 方案概述

系統總體架設結構包括GPS車載終端、中心服務器端和監控維護工作站。移動終端和監控中心通過GPRS網絡進行雙向的數據傳輸。

GPS車載終端設備用來實時接收GPS衛星信息，計算車輛當前的位置，并通過GPRS通信模塊回傳到中心服務器上。具備按時間間隔回傳和按行駛距離回傳兩種方式，同時，車載終端還可以接收監控中心發來的文本信息，以及遠程控制的各種指令等。

中心服務器負責GPS位置數據和車輛狀態數據的接收和分發、駕駛員及車輛等資源信息的管理、GIS地理信息系統管理、歷史記錄的存儲、數據分析和存檔等任務。

監控維護工作站負責以圖形化的形式顯示車輛實時分布情況、下達業務指令、查詢各種地物信息、設置系統工作模式等，同時支持BS和CS兩種監控工作站。

2.2 系統設計

2.2.1 系統邏輯結構

系統的邏輯結構主要分為四層，分別是用戶層、應用層、數據層和技術層。

用戶層實現決策支持各系統的應用操作和表達，直接面向各種不同層次的用戶，設計中盡可能采用流行的瀏覽器模式，使表達風格和操作風格一致。應用層是各子系統功能邏輯組件的集合。由于組件設計獨立于系統，將不同的功能封裝為不同的組件，方便功能的擴展和修改，有利于系統的開發和維護。數據層包括地圖空間屬性數據庫、車輛軌跡數據庫和其它相關信息數據庫等，該層與信息采集和信息接收處理子系統緊密聯系，支持、實現系統各種既定功能對數據的需求。由GPS技術以及GIS等技術構成技術支撐層，使系統在技術層次和應用層次上都能夠達到很好的效果。

圖1 系統邏輯結構圖

2.2.2 通信技術的設計

系統移動終端和監控中心通過GPRS網絡進行雙向的數據傳輸，包括GPS定位數據、車量狀態信息、調度作業指令，甚至是圖像和語音等數據。GPRS的實時在線特性，使系統無延時，避免輪詢實現同步接收、處理多個終端的數據，實時性高。

考慮到系統容量大、終端多而分散、對信息數據的處理分析要求高的特點，采用專線接入和專用APN (獲得點名稱， Access Point Name)方案。監控中心通過專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行連接，在GGSN (網關支持節點，Gateway GPRS Supporting Node)與移動公司互聯路由器之間采用GRE (Generic Routing Encapsulation)隧道。當終端傳輸數據時，首先進行數據TCP/ IP打包，使用PPP (Point to Point Protocol)協議建立網絡鏈路，通過IP協議對主站進行尋址，使用TCP協議來控制數據的傳輸。中心系統不間斷監聽TCP端口，一旦發現數據，就立即建立連接并進行接收。

2.2.3 系統軟件結構

圖2是系統軟件結構圖，按照工作流描述了各個模塊之間的邏輯結構。

圖2 系統軟件結構圖

GPS車輛監控系統的前臺部分包括車輛監控管理工作站、系統數據維護工作站和WEB客戶端，安裝在監控坐席上，管理人員通過人機交互界面實現對系統的管理和控制。

GPS車輛監控系統的后臺部分包括數據庫系統、業務邏輯處理系統、通信服務模塊和定位信息處理模塊等軟件部分，安裝在服務器上，程序在后臺運行，對于使用者是不可見的。

應急系統接口是專門針對電力公司網絡安全的需求，由于GPS系統所在網絡與電力應急系統網絡是完全隔離的，通過強隔離設備實現與應急指揮系統的單向數據傳輸。

GPS車載終端設備上集成了一套嵌入式軟件，通過該軟件獲取車載終端設備的工作狀態信息及GPS定位數據，并實現與指揮調度中心的數據交換。

2.2.4 系統功能設計

(1)指揮調度功能

指揮調度功能是指調度人員可以隨時查詢應急搶修車的相關信息并發送調度指令進行調度操作。具體包括搶修車輛的位置查詢、自動檢索故障位置最近的車輛、對搶修車輛進行遠程控制、讀取和設置車載終端參數、派發調度指令及其他服務信息、車載終端緊急報警和故障報警、車輛歷史軌跡回放等功能。還可以通過擴展軟件和硬件的功能，實現自動智能調度、工作超時報警、超速報警、遠程控制車輛等功能。

(2)車輛管理業務功能

車輛管理業務功能提供對搶修車輛信息、搶修人員信息的管理和查詢，并提供報表分析功能，可以針對各種數據生成相應的統計圖表，以便于為調度人員進行決策提供輔助的依據。

(3)GIS地理信息系統功能

GIS地理信息子系統用于顯示各種地圖數據，使得監控調度系統可以采用圖形化的界面操作，來直接反映總體的營運情況。

(4)通信服務功能

通信服務子系統負責處理監控調度中心軟件與車載終端之間的數據交換，完成對車輛的調度、定位與監控以及相關附加業務信息的下發，實現與車載設備各種通信數據的高效傳輸。

(5)GPS車載終端設備

車載終端的主機部分包括了無線通信模塊和GPS定位模塊。GPS定位模塊通過解算衛星信號獲得當前的三維坐標以及速度、方向、時間等信息，并發送給無線通信模塊。無線通信模塊將車載終端的GPS定位信息傳遞到監控調度中心。

2.2.5 系統的安全性和穩定性

為了保證系統的穩定性，調度中心軟件應采用模塊化設計，模塊之間通過專門的數據層來進行數據交換。使用專門的監視線程來負責監督數據融合處理等關鍵的處理線程的執行狀態。此外，系統可以方便實現自動記錄故障日志，為事后分析提供依據。對于電源失效等硬件外來突發事件，采取相應措施來保證整個系統數據和處理的可恢復性。車載終端可支持多IP，保證系統通信的穩定性。

在安全性方面，為了保證電力網絡的安全， GPS系統自成一個網絡體系，通過網閘再與電力網對接。

3 結論

GPS/GIS調度管理系統的設計具有先進性、可靠性、擴展性、易用性和保密性，實現上考慮了系統建設的經濟性，并充分結合電力系統搶修業務流程進行功能設計。該系統的應用能夠保障電力公司在緊急事件的處理過程中，快速、及時、準確、直觀、全面地收集到相關信息，為領導提供輔助決策信息，加強了指揮和控制的力度，提高了工作的效率。

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