一种铁路货物实时追踪系统解决方案

1一种铁路货物实时跟踪系统解决方案张济兵（深圳远望谷信息技术有限公司软件部，深圳518057）摘要：本文主要对基于铁路车号自动识别系统/GPRS货物实时追踪系统（以下简称货物实时跟踪系统）解决方案进行描述。提出了货物实时跟踪系统的系统架构，并对其应用场景进行了描绘。详细说明了该系统的各个子系统的架构及工作原理。关键词：铁路车号自动识别系统、通用无线分组业务、货物实时动态跟踪、电子货票一、引言1.项目背景介绍近年来，我国铁路货物运输管理信息系统虽然取得了很大的进步，但是与国外相比，我国在货票信息共享、货物追踪、货主服务方式和手段等方面还有不小的差距。为充分发挥铁路货物运输的优势，巩固其在运输行业中的重要地位，建设新的铁路货物运输管理信息系统势在必行。为此，深圳远望谷公司提出了一种新的货物运输管理信息系统方案即货物实时跟踪系统。该系统可以弥补现有铁路货物运输管理信息系统在货物全程实时动态追踪、车辆调度、车辆有效利用率以及车辆成本核算等方面的缺陷。该货物实时跟踪系统建立在铁路车号自动识别系统之上。地面识别设备（以下简称AEI）是铁路车号自动识别系统的重要组成部分。AEI设备实时准确地完成对车辆标签信息的采集，然后将采集的信息进行处理，通过无线传输方式传至“GPRS数据服务器”。“GPRS数据服务器”对传输过来的数据进行分析、解码，最后保存到“数据库服务器”中。该货物实时跟踪系统通过把车辆标签与货票相关联，实现了对货物的全程实时动态跟踪，大大提高了车辆的有效利用率，节省铁路运输成本。二、系统方案概要1.系统架构本系统解决方案的基本架构如图1所示。主要包括铁路车号自动识别系统、GPRS服务器、数据库服务器和WEB服务器几大块。2货物实时跟踪系统车号自动识别系统GPRS服务器数据库服务器Web服务器车辆监控人员货票信息录入远程浏览客户端AEI设备GPRS功能模块图1系统架构图2.系统应用场景描述首先，需要在铁路干线站的入口及出口安装AEI设备，对运行的列车及车辆信息进行准确的识别。货物装载后，填写铁路货票，把货票信息保存到“数据库服务器”中。然后，车辆从发站启动。车辆经过发站出口AEI设备时，AEI设备自动读取车辆标签，把车辆标签通过无线网络传输给“GPRS数据服务器”。“GPRS数据服务器”把车辆标签及车辆经过AEI设备的时间等信息存入“数据库服务器”中；并通过无线网络，发短信息通知“车辆监控人员”，货物已经从发站运出。车辆即将到达中转站，中转站入口AEI设备监测车辆到达，通过“GPRS数据服务器”，马上通知“车辆监控人员”。“车辆监控人员”得到消息，第一时间通知相关人员来中转站卸货或装货。从而大大减少了卸货或装货的等待时间。货物整理后，更新货票信息，车辆从中转站出发。车辆经过中转站出口AEI设备时，“数据库服务器”保存车辆经过AEI设备的时间等信息并发短信息通知“车辆监控人员”，货物已经从中转站出发。接着，车辆开往下一站……。最后，车辆开向终站。终站入口AEI设备监测车辆到站后，通知“车辆监控人员”，货物到达，开始卸货。在货物运输的全过程中，车辆经过每个站的AEI设备，AEI设备都3会把车辆信息通过无线网络上传到“GPRS数据服务器”，并保存在“数据库服务器”中。任何授权用户在“远程浏览客户端”可以通过“Web服务器”浏览车辆信息，实现对货物全程实时动态跟踪。三、关键子系统简介1.铁路车号自动识别系统铁路车号自动识别系统，简称为ATIS(AutomaticTrainIdentificationSystem)，是铁路运输信息化的重要组成部分。它的实施，极大地提高了运输效率，为铁路货物运输实时动态跟踪提供了即时有效的信息源。AEI设备是铁路车号自动识别系统的核心设备，它与磁钢、天线、防雷装置、机柜等组成完整的铁路车号自动识别系统。AEI设备的工作信息流程图如图2所示。它的基本工作原理如下：当有列车经过，车轮压过开机磁钢（车轮传感器）时，AEI感知这一变化，启动射频功放模块，经天线辐射出微波信号，设备进入准备接车状态，列车到达天线上方时，若车底装有标签，AEI会接收标签信息。当列车经过后，AEI设备关闭射频功放模块，将收到的标签信息经过处理通过无线网络传送到“GPRS数据服务器”。图2AEI设备的工作信息流程图2.GPRS数据服务器GPRS数据服务器包括以下核心内容：（1）GPRS传输技术。GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）的英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。GPRS与现有的GSM语音系统最根本的区别是，GSM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交换4系统。因此，GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。这一特点正适合大多数移动互联的应用。而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。（2）GPRS的特点如下：实时在线：“实时在线”，即用户随时与网络保持联系。高速传输：GPRS采用分组交换的技术，数据传输速率最高理论值能达171.2kb/s。快捷登录：GPRS的用户一开机，就始终附着在GPRS网络上。每次使用时只需一个激活的过程，一般只需要1-3秒的时间马上就能登录至互联网。按量计费：用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时，用户即使挂在网上，也是不收费的。综述，GPRS业务具有接入迅速、永远在线、流量计费等特点。在远程突发性数据实时传输中有不可比拟的优势。特别适合于频发小数据量的实时传输,因而GPRS业务在某些行业上有特殊的应用。（3）业务流程描述。GPRS功能模块对AEI设备获得车辆信息进行分析处理，处理后的GPRS分组数据发送到BSS（BaseStationSubsystemGSM网络中的基站子系统模块），如图3所示。接着分组数据经SGSN（服务GPRS支持节点）封装后，通过GPRS骨干网发送到GGSN（网关GPRS支持节点）。GGSN再对分组数据进行相应的处理，发送到Internet网。“GPRS数据服务器”就可以通过Internet网接收GPRS功能模块发送过来的车辆信息。反之，“GPRS数据服务器”要发消息给“车辆监控人员”的GPRS终端。“GPRS数据服务器”的信息从Internet网经过GGSN的处理到达GPRS骨干网，然后由GPRS骨干网发送到SGSN，再经BSS发送到“车辆监控人员”的GPRS终端。这样就实现了GPRS终端（手持机）实时动态跟踪车辆信息，同时借助电脑客户端实现了对货物的全程实时动态跟踪。5车辆监控人员车辆监控人员AEI设备GPRS数据服务器图3GPRS与Internet连接图（4）GPRS缺点分析及相应措施处理：缺点：由于分组交换连接比电路交换连接要差一些，因此，使用GPRS会发生一些包丢失现象，丢包率0.01%。采取措施：一方面AEI设备上保留了过车的车辆电子标签历史信息，GPRS丢失的数据可以重新从AEI设备上获得。另一方面GPRS可采有专线接入方式，进一步降低GPRS丢包率。3.Web服务器在“Web服务器”系统中，运用完善的权限管理机制，实现多级权限管理，可以为用户灵活配置权限，保证业务数据信息的高度安全。系统主要提供了货票信息的添加、修改、删除、浏览，车辆信息浏览与维护以及报表自动生成功能。在“货票信息录入”界面，货票管理用户把货票信息保存到“数据库服务器”中，并且可以在线修改、删除货票信息。普通用户可以浏览货票的详细信息及货物实时运输状况。“GPRS数据服务器”会依据AEI设备读取到的车辆信息，实时更新货物运输信息至“数据库服务器”。这样就确保了浏览者通过“远程浏览客户端”浏览数据的实时性和准确性。由于货物的运输状况都保存到了数6据库，便于以后进行历史数据的查询、维护，以及数据统计，报表自动统计输出，实现了货物全程跟踪，如图4所示。而且，通过“Web服务器”可以对车辆信息进行浏览、跟踪管理，获得车辆使用率。以此来协助相关人员对车辆进行合理调度，对运输成本进行精确核算。用户可以在任何有网络的地方通过终端连接“Web服务器”进行相关数据操作。Web服务器数据库服务器远程浏览客户端远程浏览客户端货票信息录入图4Web服务器拓扑图四、系统特点及优点（1）整个系统不受雨、雪、雾、噪声、振动、冲击、气候变化等恶劣条件的影响，可全天候工作，完全适应货物实时动态跟踪的工作环境。（2）通过“Web服务器”可实现对货物的全程实时动态跟踪。具有货物运输信息报表自动生成、数据统计与查询等功能。（3）车辆到站、过站，通过GPRS网络实时通知“车辆监控人员”，提高站点效率，优化运输管理，减少车站工作量，缩短车辆辅助停留时间，加速车辆周转。（4）可以及时、精确掌握车辆运输动态，方便车辆调度，有效协调生产与运输之间的矛盾，大大节省车辆运输成本。五、关键技术问题1.物运输误点报警及准点提示在AEI设备引入货物运输管理之前，车辆何时出发、何时到达，需要“车辆监控人员”去现场记录。领导要查看车辆到达情况要打电话给“车辆监控人员”或查看“车辆监控人7员”日志。在安装AEI设备以后，我们可以通过AEI设备自动识别车辆的到达情况，发送给“GPRS数据服务器”，然后把信息转发到“车辆监控人员”。实现了货物运输到站，信息提示的全自动化。大大节省人员成本并且及时精确知道车辆货物消息。2.货物实时动态跟踪我们只要在任何有网络的地方，通过一台电脑就可以查询货物运输的详细信息，如货物从何时何地运出，货物何时到达指定站点及货物所装车辆的车次等。实现了对货物全程动态跟踪。3.车辆合理调度及高效利用率先前，由于对车辆运行信息掌握不及时或信息掌握不全，调度方式只能依靠任务的指派和信息的传递，经常会出现传递受阻，不能对车辆及时调动而影响货物运输工作。通过货物实时跟踪系统可以收集车辆的详细信息。车辆装了什么货物，车辆的使用情况，车辆何时出发、何时到达，一目了然。掌握了准确的信息以后，就可以对车辆进行合理调度，提高车辆的利用率。4.车辆运输成本核算清楚传统的车辆跟踪系统在车辆启动以后，“车辆监控人员”对车辆监控信息很小甚至根本监测不到车辆信息。在没有车辆信息的情况下，对车辆运输成本核算只能是估算。现在，我们通过AEI设备能获得所有车辆的信息，实现对车辆全程跟踪，并把信息存入数据库，便于以后分析统计，提高车辆运输成本核算的准确率。六、结论铁路是我国社会和经济发展的支柱行业，是国民经济的大动脉。我国幅员辽阔，铁路点多线长，铁路运输安全、准时、廉价、快捷，是许多企业进行人流、物流的首选方式。铁路货物运输是铁路面向社会的窗口，其服务好坏直接影响着行业的形象、影响着铁路在竞争激烈的货运市场上所占的份额、影响着整个铁路的经济效益。目前，铁路货物运输的信息化管理水平仍较低，车辆监控不到位、调度能力不强、车辆利用率低等状况长期制约了各种货物管理系统的使用和推广，形成货物运输长期以来运能既不足又浪费的局面：一方面库存的货物，因运能有限，经常积压占用运不出去；另一方面，车辆又常常装不满货，在铁路线上空跑，造成运能极大浪费。本方案是在对当前铁路货物运输信息管理进行了分析以后，提出了一种新的货物实时跟踪系统。该系统着重从车辆的跟踪管理出发，实现对货物的全程实时动态跟踪以及对车8辆的合理调度，提高车辆的使用率，节省人员成本。七、参考资料[1]温泉，李炳煜，焦毅．基于GPRS的无线数据传输系统解决方案．现代电子技术，2006年第23期：15-18[2]刘瑞扬，王毓民铁路车号自动识别系统原理及应用．北京：中国铁道出版社，2003