高速公路运营车辆调度管理系统方案设计
摘要本文根据福建省高速公路运营管理和机电系统建设现状，结合最新的导航技术、通信技术和GIS地理信息技术构建一套满足高速公路运营管理需要的特殊车辆调度管理系统方案。
关键词高速公路运营管理特殊车辆
目前，福建省高速公路通车里程近1800公里，随着高速公路建设规模的不断发展，通车里程不断增加，高速公路运营管理部门的特殊车辆将越来越多，建立和完善特殊车辆的管理模式和工作流程，全面提升车辆的管理水平和运营效率，将成为高速公路管理部门的重要问题。在这种情况下，要使特殊车辆充分发挥安全、高效的特点，对车辆的管理模式、运营调度进行科学、合理的设计，建设一套高速公路特殊车辆智能化的调度管理系统十分必要。基于我省已建立的高速公路收费、监控、通信三大系统的高速公路特殊车辆调度管
理系统，是将全球定位、移动通信技术、地理信息技术和网络技术等多种先进技术有效地进行整合与集成的系统，主要功能是将装有GPS接收机的车辆的位置、速度以及移动目标车辆状态等信息通过无线通信链路传送到监控中心，并自动在高速公路监控中心的电子地图上显示出移动目标的位置和运行状态，为监控
中心值班人员提供动态、实时、直观的图文信息，实现对运营车辆进行监控和管理，将大大改善高速公路特殊车辆的运营效率，节约成本开支，增强对突发事件快速反应能力。
1 系统构成
高速公路运营特殊车辆管理系统将由省监控中心的控制中心、车载单元、无线通讯设备等组成。其中GIS电子地图采用监控地理信息子系统的数据信息。各个片区监控中心配置特殊车辆管理工作站接入内部网络，经过授权即可实现对本片区的特殊车辆进行管理。本系统与监控业务子系统共用以太网交换机。
1.1控制中心
控制中心是整个系统的中枢，其主要任务是各个车辆发回的信息进行处理、分析、作出决策判断，发出调度指令，并将汇总的信息存档。控制中心由数据服务器、调度管理工作站、维护管理工作站、通信工作站和路由器等组成。省监控中心控制中心可以管理全省所有路段的特殊车辆。
(1)数据服务器。
数据服务器负责各类基础数据的存储和调用，比如：管理人员的基本信息、车辆的信息、车辆行驶轨迹的数据、报警信息、调度信息、求助信息以及其他相关信息等。
(2)调度管理工作站。
调度管理工作站以直观的方式显示监控业务子系统提供的道路拥挤情况、养护路段信息等，并完成车辆的监控、调度、报警数据处理等功能。
(3)维护管理工作站。
维护管理工作站主要面向系统管理人员，完成操作管理人员的管理、用户车辆信息的管理、系统参数的设定、统计分析、打印各种图表等功能。
(4)通信工作站。
通信工作站负责接收和发送控制中心与车载单元之间传输的信息，并按要求对信息进行格式转换。
1.2车载单元
特殊车辆管理系统通过安装在车辆上的车载单元实现对车辆的跟踪监控。车载单元由车载定位单元、车载监控单元等组成。
车载定位单元：利用GPS作为定位信号源，采用高精度接收机，使其在恶劣天气下都能稳定地接收卫星信号。
车载控制单元：除对GPS进行预处理和通信编码外，还具
有控制、报警、求救和记录等功能。
1.3无线通信设备
无线通信网络是GPS监控系统的一个重要的组成部分，是连接移动目标(车辆)与控制中心的纽带。无线通信网络可以自己建设专用的网络，也可以利用GSM、GPRS、CDMA 等无线通信网络，下面以移动通信的GSM无线网络为例说明。由于建设交通专用无线网络投资的费用较高，且建成后覆盖面小，对于全省高速公路网范围较广，不适合采用建设专用的无线网络系统；而GSM数字公众移动通信网覆盖范围广(基本覆盖高速公路所有线路)，系统可靠性高(GSM网络本身具备完整数据校验错包重发机制)，运营成本较低。因此本次设计采用中国移动的GSM无线网络实现。这样不仅经济而且可靠。
采用GSM无线通信方式实现车辆与监控中心的通信有两种工作方式，方式一：点对点工作方式，方式二：点对中心工作方式。
(1)方式一：点对点的工作方式。
所谓的“点对点”工作方式：即发站(车载终端)和收站(监控中心)都用1个手机(或手机模块)，发信站手机将包括GPS 信息在内的短消息和要发往的目的站一同发给短消息服务中心(SMSC)，再由SMSC转发给收
站手机，由它将收到的短消息送至监控中心进行处理。
(2)方式二：点对中心的工作方式。
点对中心的工作方式即发站用一手机发送GPS信息，由短消息服务中心(SMSC)将收到的信息由DDN专用电路或其他通道传送至监控中心进行处理。
通过分析可以看出点对点的工作方式仅适用于移动终端数较少(100个用户以下)的情况，而且，这种工作方式有时延时会相当长，令人难以接受；点对中心的工作方式则可适用大容量移动终端(车辆)的情况。此种通信方式所造成的时间延时要小得多，大多数情况下，其延时在2~10s范围内，多数用户可以接受。根据规划本系统建成后全省将有不少于300个车载终端用户，因此无线通信方式选用点对中心的工作方式。
2 系统功能
特殊车辆管理系统首先通过车载单元实时获取卫星定位信息，以此确定车辆的位置、运行速度和运行方向，再通过车载通信单元发送给GSM节点通信站，同时传送给监控中心，并将车辆运行的轨迹清晰的显示在电子地图上。车载控制单元通过接收调度指令和发送报警信号，使监控中心完成对车辆的管理控制，保证车辆安全运行。系统具有基本功能如下：(1)车辆跟踪。
高速查询
可选定车辆进行目标跟踪显示。此时，在中心的电子地图上选定跟踪车辆的运行回报位置将在地图画面上保持，形成
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