校车监控系统项目可行性研究报告暨初步设计方案

校车监控系统项目可行性研究报告暨初步设计方案项目成员张开洲许克平张树君郭云汪烜版本号V1.0项目号115520014项目背景、必要性甘肃省庆阳市正宁县小博士幼儿园校车碰撞造成21死、43伤的重大交通事故，引发了全国上下对“校车”的严重关注。如何科学的引导校车的出行，提高接送能力，是当前各地亟待解决的重要问题。如何有效的控制和管理这些校车，对校车进行合理的调度，提高校车的利用效率以及保证校车的行驶安全，已成为政府和公众所关注的热点问题之一。GPS，GIS，无线通信技术的发展和应用，使远程监控的实现有了技术的保证。依托单位、投资规模、预算福州大学空间信息工程研究中心校车监控系统项目小组该项目由甘肃省庆阳市市政府牵头，市教育厅联合市交通厅共同筹划建设，项目共分两期进行。一期任务主要是设计校车监控系统；二期重点对全市校车进行改装并调试运行所设计的系统。预期投入一百万专项资金进行项目的启动实施，资金管理由市财政厅按项目进程按期划入建设项目专用账户，由庆阳市派专款负责人和依托单位代表共同负责资金的运作。系统需求分析对司机、校车的监督和管理对于一些营运违规的司机，系统可以及时有效的对其进行管理，例如防止“三私”，避免司机在运行过程中，私自组客、私收票款和私拉乱运，以免带来安全隐患。保证司机、校车的安全有的司机不遵守有关规定，超时超负荷的工作，这样就会增大事故发生的概率。而这种现象只有在出了问题后公司才可能知道，但一旦出了事故，后果一般都会比较严重，系统可以实时监控校车的状态，即时提醒司机，避免事故发生。数据管理需求对校车进行监控管理的公司是一个独立的经营单位，有关部门希望通过历史数据的查看和分析，获得公司的运营管理情况及校车运行情况。因此，数据管理是很重要的一项系统功能，可以清晰直观反映校车的详细信息。系统设计目标为突发事件提供接警、报警、故障排除和急救等服务，提高校车运行的安全性和处理突发事件的能力。系统要为学生家长提供校车及路况实时查询等服务。在GPS应用服务的基础上建立良好的系统接口，以便于集成其它的信息服务。在保证系统安全的前提下采用国际通用标准的系统规范和传输协议，能较容易地实现与其他系统地网络连接和资料共享。采用基于GSM通信服务器网络的GPRS通信服务、计算机网络、GPS、GIS、数据库等技术和系统设计方案，构建一个通用性较大的大型GPS定位监控服务系统，对监控网络中的一切校车实施动态跟踪、监控和调度管理服务。系统设计计划、原则系统分两期实施，将建成GPS校车监控管理系统为核心应用，由庆阳市交通厅委托相关运营公司内部管理和家长网上查询路况系统等相结合的管理综合信息系统。系统试运行地区为庆阳市市辖区。可扩展性原则实用性原则先进性原则完整性原则注重创新系统设计原理系统基本原理是监控校车通过GPS接收卫星数据，通过GPRS线通信和Internet网络将数据传输到中心服务器，服务器端软件对数据进行解析后存储在服务器数据库中，监控中心通过Webservice访问数据库，通过GIS平台显示数据，最终实现相应的监控管理功能。系统的原理如下图所示。系统设计原理接收数据原理所有监控校车上均安装着车载GPS终端，这些终端通过GPS模块接收GPS卫星信号，通过数据控制处理器解算出校车的信息参数，通过GPRS网络和Internet网络把数据发送到中心服务器上，中心服务器端软件实现对数据的接收和解析，将数据转换为可识别的数据，存储到服务器数据库中。通过Webservice对数据库进行访问，将数据信息以Xml压缩包的形式下载到本地，监控终端软件解压读取Xml文件信息，实现相应的监控功能。发送数据原理监控中心向校车下发信息时，首先通过Webservice将信息存储在服务器数据库中，车载终端利用SOCKET与中心服务器进行连接，当连接成功时，服务器从数据库中搜索对应校车的指令信息，发送给车台，接收到车台发送回来的确认信息后，监控中心服务器更新相应的数据库表，标识信息下发成功。总体结构设计校车监控管理系统由车载单元（车载GPS终端），通信系统（GPRS无线通信网络），网络系统（Internet网络），中心服务器和监控中心（客户端）组成。其中，中心服务器由服务器端软件和数据服务库组成，监控中心通过WebService与服务器数据库进行连接。车载终端设计（车台部分）GPS接收模块GPRS通信模块中心控制模块完成GPS定位信息和时间同步数据的提取，数据的打包；控制GPRS模块与校车控制中心之间的通信应答响应；响应车载单元的各类报警并对校车实施控制。另外车载设备上配有液晶屏、遥控器、耳机、麦克等设备车载终端设计具备的功能接收GPS卫星定位数据通过GPRS网络将数据发送到Internet可设定短消息中心号码，实现短消息通信接受来自监控中心的控制命令和设置命令可预置一个固定的IP地址，将定位数据发送至指定的IP在报警情况下，向监控中心发送报警信息，支持两路外部报警支持呼出、呼入限制功能监控中心远程设置车载设备定位数据发送时间间隔（10秒）支持遥控器发送消息监控中心可远程设置主机允许拨打的电话号码具有远程遥控熄火控制功能监控中心软件设计监控中心软件是系统的用户操作部分，从功能结构上可以分为GIS功能模块、数据管理模块以及客户端通信模块三大部分。监控中心功能地图操作子系统为调度指挥人员提供了一系列操作电子地图的功能，包括一般的地图操作，如：地图放大、缩小、漫游、测距；地图导航（鹰眼功能）；图层控制、位置查询、地图信息查询等。校车监控调度子系统负责校车信息的实时显示、校车的实时跟踪、校车的远程控制、校车的实时调度及校车的自动择优等功能。报警处理子系统完成校车报警提示、报警确认、报警取消、遥控熄火、越界处理等。数据信息管理子系统完成数据库信息的管理，如：操作人员、校车等信息管理，数据的添加、修改、删除、浏览、查找、统计等。系统管理子系统为系统管理员及调度人员提供了系统运行环境设置、系统登陆、数据备份、数据恢复、权限分配、日志查询等功能。中心服务器数据库设计服务器数据库采用MicrosoftSQLServer2000数据库。在MicrosoftSQLServer2000中，数据库由存储特定结构化数据集的表集合组成。表中的每一列都设计为存储某种类型的信息，例如，日期、名称等。表上可以通过创建约束、规则、触发器、默认值以及自定义用户数据类型等方式来确保表中数据的有效性。为了确保不同表中相关信息的一致性，可以通过引用完整性约束来实现。中心服务器数据库数据表的设计下表描述了几种常用的数据库表及其功能在数据库表中，校车信息表Vehicle是处于核心位置的，它与其他各表通过SimCard号以及车牌号进行关联。中心服务器通信功能与数据库访问的实现中心服务器由服务器软件和服务器数据库构成，软件负责接收信息，解析信息，存储信息以及发送信息。经过解析后的校车信息或中心命令分别存储在数据库中，由监控中心进行访问或者由服务器发送给相应的车载单元。监控中心软件的开发与实现监控中心软件是校车监控管理系统的用户操作部分，也是整个系统功能的最终体现。监控中心一方面负责从中心服务器的数据库中获取校车数据，实现各项操作功能，达到监控分析的目的；另一方面为用户提供对校车进行操作的平台，实现用户对校车的访问管理。开发工具系统采用面向对象设计思想及原型化开发方法，充分考虑系统的完整性、灵活性和安全性，以Windows2000/2003/XP作为系统开发平台，选用微软最新开发平台MicrosoftVisual.NET中的VisualC#.NET进行程序设计。利用ADO.NET数据访问模型可以快速访问大型数据库SQLServer。GIS平台选择在本系统中，软件需要不断更新数据绘制图形，因此对软件实时处理数据效率要求较高，选取MapInfo平台。监控中心GIS功能模块实现的功能介绍地图显示操作利用开发平台提供的封装好的菜单按钮，可以直接实现地图放大，缩小，前进，后退，漫游等基本的地图操作功能。校车实时位置校车实时位置主要是通过读取XML文件中的经纬度信息，实现校车图标的绘制。历史轨迹回放历史轨迹回放功能可以将指定校车在一定时期内的行驶路线展现在地图上，并能对其进行动态回放，直观的观察校车的行驶轨迹。校车位置查询校车位置查询提供了查找校车的功能，通过输入车牌号，可以很快搜索出相应校车的所在位置以及校车的相关信息，并居中高亮显示。行驶区域限制监控中心工作人员可以根据实际情况对校车的行驶区域进行限制。首先指定要限制的校车，然后在监控地图上，手工绘制一个闭合的限制区域，如果校车行驶出了这个范围，便会在越界校车查询框中显示校车的车牌号。监控中心数据管理模块实现的功能介绍速度曲线显示用户手动输入起止时间，软件通过读取访问数据库生成的相应时间段内的历史数据XML文件，利用图形控件完成曲线的显示。超速行驶记录超速行驶记录可以查看一段时间内指定校车或者所有校车的超速行驶的记录信息，以便于教育部门对校车司机进行通报及管理，及时向家长反馈情况。监控照片下载监控中心可以根据需要或者定时对指定校车的车台进行远程控制，采集图像信息，这些照片信息存放在数据库中，可以在软件中进行下载查看。