危险品运输车视频监控系统.docx

绪论毕业设计（报告）课题: 危险品运输车视频监控系统学生: 吴忠兵 系部: 物联网学院班级: 传感1301班 学号: 2013270048指导教师: 高小梅装订交卷日期:2016.4.30 摘要随着国民经济的迅猛增长的同时，作为国民经济运转和城市运行所必须的重要工业产品、危险品(石油、天然气及其它危险品等)无论是在生产还是生活领域越来越被广泛的使用，而相关的运输是危险品流通过程中的重要环节，其流动性大、不易管理、一旦发事故具有较大危险性，频发的危化品运输事故说明,危化品运输环节的技术化监管仍存在重大的漏洞和不足。如发生在2005年三月底的淮安氯气泄漏惨剧造成死亡20多人，伤300多人，国内媒体频繁播报的高速公路、国道上发生的危险品运输车辆发生车祸危险品泄漏的新闻，这些都给特种运输行业敲响了警钟。如何对特种运输尤其是危险品运输车辆进行动态管理?一直是各地安全生产主管部门及危险品运输企业高度重视并亟待解决的问题。目录第一章绪论21.1 论文研究背景及意义21.2 国内外研究现状31.2. 1国外研究现状31.2.2国内研究现状41.3 论文主要研究内容4第二章系统架构62.1系统组成62.2 系统体系架构7第三章系统功能实现83.1 车载定位终端83.1.1 GPS概述83.1.2 GPS定位原理83.1.3 GPS特点93.2 WEB服务的实现93.2.1 用户登录实现93.2.2 定位监控93.2.3 实时查询103.2.4 报警功能103.3 数据传输网络部分103.3.1数据层的设计与实现103.3.2 通信网关的实现103.3.3 数据库连接池11第四章设备选型124.1 监控中心选型124.1.1 监控中心网络结构图124.1.2 网络结构说明124.1.3 分中心的构建模式134.1.4 中心数据库144.2 车载终端模块选型154.2.1车载终端需求分析154.2.2 车载终端的特点164.2.3 车载终端的功能174.2.4 车载终端硬件设计174.2.5 车载终端接口连接18第五章系统调试205.1 分步运行调试205.1.1 车载终端模块功能运行调试205.1.2 监控中心功能运行调试215.2 综合功能运行调试22第六章总结25绪论第一章绪论本章首先阐述了危险品运输车辆监控系统课题的提出，阐述其研究背景及意义，总结了国内外的发展现状。最后简要介绍了本课题的研究内容。1.1论文研究背景及意义危险品是易燃、易爆、有强烈腐蚀性物品的总称。危险品被定义为可以造成可怕的危险结果的物品，包括爆炸物（一级），易燃及有毒气体（二级）、易燃液体（三级）、散装货物（四级）、化学物质如：氧化性液体，高氯酸盐等（五级），有毒的及感染性的物质（六级），腐蚀性物质（八级）。以上各种类型的危害需要被标识清楚。随着我国工业化进程的加快，国民经济迅猛增长，作为国民经济运转和城市运行所必须的重要工业产品、危险品（石油、天然气及其它危险品等）无论是在生产还是生活领域越来越被广泛的使用，而相关的运输是危险品流通过程中的重要环节，其流动性大、不易管理、一旦发生事故具有较大危险性。2010年5月12日晚11时45分，陕西宁强县108国道黄坝驿段，一油罐车与货车相撞，油罐车泄漏汽油并爆炸，造成4人死亡，1人重伤，6辆汽车被烧毁。2010年5月11日凌晨3时20分，309国道河北邯郸市涉县与武安市交界处，一辆满载煤土的货车和一辆甲醛罐车发生追尾事故，甲醛车罐体破损引发火灾，继而发生爆炸。2010年5月8日上午9时50分，一辆装载有2吨冰乙酸的中型货车行至广深高速公路广州往深圳方向新塘路段由于爆胎翻车，导致约400公斤冰乙酸泄漏。这类危险品运输事故发生的原因有：危险品运输车辆超载、天气恶劣、道路状况不良、驾驶员疏忽违规等。此外，驾驶员可能被泄漏出的毒气伤害而失去知觉，或者自身素质低下而只顾自身逃逸，未能在事故发生后的第一时间发现并报警，使得危险化学品进一步泄漏扩散或爆炸。由于缺乏对危险品运输全过程实时、动态、有效地监控和管理，使得危险品运输事故频繁出现，对人民的生命和财产造成了巨大损失，严重污染了周边环境，影响了和谐社会的构建。危险品运输车辆在危险品装载、运输和卸载的过程中一旦出现危险品意外泄露扩散或因交通事故导致危险品泄露扩散进而爆炸，车辆监控系统监控中心工作人员通过实时监控视频及时发现车辆异常，立即与车辆附近救援队取得联系，迅速开展救援活动，把损失、危害降到最低。研发并安装危险品运输车辆监控系统是事故预防与事故发生后迅速采取救援措施的有效手段。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状近年来，随着车载监控应用系统的普及，各大中型危险品运输企业纷纷选用“车载嵌入式监控+车辆行驶记录仪”，来加强对危险品运输车辆的全程监控，再配合GIS/GPS全球卫星定位系统，可以有效的监控运输过程，尽可能的降低危险品运输的安全隐患，提高企业的运营效率，一举解决原来危险品安全运输生产的诸多问题。我国的车辆导航、监控系统应用研究起始于上世纪90年代，并经历了一个曲折的发展过程。20世纪90年代各地相继建立了一些专用的基于GPS的车辆跟踪监控系统，主要用于如银行、公安等一些特殊部门的车辆跟踪监控。受当时无线通讯条件的限制，移动端与监控端的通讯联系一般采用集群通信电台，即采用GPS+集群通信电台+GIS的技术模式。由于需要建立专用的GPS数据通信网络，设备投资大，需专人维护，用户费用高，所以应用范围仅限在特殊行业的特种车辆的跟踪监控。受通信链路的制约，车辆监控系统在其他行业的推广并不是很顺利。但随着GSM网络覆盖范围的扩大，为解决这个问题找到了一个很好的手段。建立在GSM网络上的短消息服务(CSMS)为车辆监控系统提供了一种方便、便宜的数据传送手段。此后，车辆监控系统进入了一个较快的发展阶段，入网的车辆成倍增加。随着移动通信技术的发展，现在有了更好的选择，GPRS就是其中之一。作为GPS、GSM车辆监控系统瓶颈问题的通信网络，以往是通过采用GSM移动通信系统公众网的短消息服务(SMS)来传送数据，但它有其自身的缺点，比如只能发送文本数据、时延比较长等等。近几年被称为2.5G技术的GPRS(通用分组无线业务)在车载监控系统的设计中得到了广泛应用，它的主要特点是高速、可靠、可“always on line”，即“永远在线”，只有在有数据流量的时候才产生费用。有些通信公司为发展其数据通信业务，推出了GPRS数据包月业务，这对于要求频繁传送数据的车载监控系统这一市场无疑是大有益处的。同时也加速了该技术的应用。1.2.2国内研究现状对于危险品运输车辆的监控，国内采用最多的还是传统的汽车记录仪，即常 说的“汽车黑匣子”。它的作用是监测、记录车辆的行驶状态，存储车辆在行驶过程 中的各状态参数。近年来，危险品运输车辆的管理得到运输企业及管理部门的重 视，对危险品运输车辆的监控也有了进一步发展。许松华分析了危险品运输车辆监控系统的关键技术，采用条形码作为终端标识ID，将状态信息上传给监控中心管理。秦海涛等人在面向化学品运输的车辆定位监控系统中提出了GPS与OSM短消息相融合的设计思路。吴志华设计了基于多传感器的危险品槽车监控 系统，将运输的危险品信息实时传给驾驶人员以及时进行监控。秦玉针对危险山东大学硕士学位论文品集装箱在物流运输过程中的状态，使用RFID技术、GPS/GPRS技术完成了集装 箱运输车辆的方位监控。综合分析国内外相关研究情况，可以看出我国在危险品运输车辆的车载终端方面做了大量研究，取得了较为丰富的研究成果。但对于危险品运输车辆监控中心的研究相对薄弱。1.3论文主要研究内容本课题的主要目的是设计用于危险品运输车辆的监控系统。论文针对国内外 危险品运输车辆监控系统的研究现状，在大量收集、分析相关资料的基础上，提 出了监控系统整体设计方案，进行了车载终端的设计，给出了监控中心电子地图 监控功能及数据通信模块的设计，最后进行了车载终端和监控中心的联合测试。 论文的主要工作如下： 分析了危险品运输车辆监控系统的功能与性能要求，介绍了监控系统运 行环境、系统架构。完成监控系统的总体设计。 根据监控系统要求对车载终端进行了设计，确定车载终端构成，选定了 主控芯片，对GPS模块、GPRS模块、数据存储模块进行了应用分析并给出了详细的电路设计。 对监控中心进行了设计，将监控中心分为数据层、逻辑功能层、用户层 及电子地图。给出了数据层数据库表的设计及逻辑功能层数据通信实现代码。提 出了数据库访问优化方式并给出数据库连接池的实现。利用WEB服务实现了监控中心的部分功能。 对监控系统进行了实验，首先对车载终端进行了初步测试，接着对监控中心进行了测试，最后将车载终端和监控中心进行了联合测试系统构架第二章 系统架构2.1系统组成整个系统由车载终端、监控中心、通信网络部分组成，如图2-1所示：图2-1 车辆监控构成车载终端作为采集数据安装在危险品运输车里，主要由GPS模块接受数据，车载终端主要由GPS模块、数据处理单元及储存模块组成，整个系统由车载电平进行供电。无线通信网络是车载终端和监控中心的信息通信通道，借助第三方运营平台进行网络数据操作、保存及备份。WEB服务器提供基于Internet的web服务，提供给用户监控界面并可根据用户页面请求组织结构响应用户的请求。可对电子地图进行操作并将把在电子地图进行操作的用户请求发送给通信网关服务器，网关服务器根据请求返回数据由WEB服务器进行处理和展现。用户可以根据浏览器对监控车辆进行实时查询。数据服务器用来存储鉴权完的车辆数据，包括车辆的行驶位置、行驶速度、行驶状态等。2.2系统体系架构车辆定位监控系统在架构时采用B/S架构。B/S架构，如图2-2所示：图2-2 B/S架构B/S结构（Browser/Server，浏览器/服务器模式），是WEB兴起后的一种网络结构模式，WEB浏览器是客户端最主要的应用软件。这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。客户机上只要安装一个浏览器，如Netscape Navigator或Internet Explorer，服务器安装SQL Server、Oracle、MYSQL等数据库。浏览器通过Web Server 同数据库进行数据交互。B/S最大的特点就是不需要安装任何软件，在一台电脑上车载即可，此外，B/S还有其他特点： B/S 建立在广域网之上的，不必是专门的网络硬件环境，例如电话上网，租用设备. 信息自己管理. 有比C/S更强的适应范围，一般只要有操作系统和浏览器就行。 B/S 建立在广域网之上，对安全的控制能力相对弱，可能面向不可知的用户。 B/S 的多重结构，要求构件相对独立的功能，能够相对较好的重用，就如买来的餐桌可以再利用，而不是做在墙上的石头桌子。 B/S 构件组成，方便构件个别的更换，实现系统的无缝升级，系统维护开销减到最小.用户从网上自己下载安装就可以实现升级。 B/S 信息流向可变化，B-B B-C B-G等信息、流向的变化，更像交易中心。基于B/S结构得GPS危险品运输车辆监控系统可在一个监控中心扩展多级分监控中心，通过网络将各个复杂分监控中心连接成一二可以互动的整体。系统功能实现第三章 系统功能实现3.1车载定位终端终端系统主要由三大部分组成：车载（GPS/北斗）监控终端、通信网络及调度监控中心，其中车载（GPS/北斗）监控终端又称车机、（GPS/北斗）终端、（GPS/北斗）监控终端，它负责接收、发送GPS定位信息、状态信息及控制信息，通信网络则是实现车辆与调度监控中心信息交换的载体，一般指GSM/GPRS/CDMA基站及Internet，调度监控中心是整个信息系统的通讯核心，负责与车载GPS监控终端的信息交换、各种内容和控制信息的分类、记录和转发。3.1.1GPS概述全球定位系统(GPS)是“授时、测距导航系统全球定位系统(Navigation systerm Timing and RangingGlobal Positioning System)的简称。该系统是由美国国防部于1973年组织研制，主要为军事导航与定位服务的系统。历经20年，耗资300亿美元，于1993年建设成功。GPS是利用卫星发射的无线电信号进行导航定位，具有全球性、全天候、高精度、快速实时三维导航、定位、测速和授时功能，以及良好的保密性和抗干扰性。它已成为美国导航技术现代化的重要标志，被称为本世纪继阿波罗登月、航天飞机之后又一重大航天技术。GPS导航定位系统不但可以用于军事上各种兵种和武器的导航定位，而且在民用上也发挥重大作用。如智能交通系统中车辆导航、车辆管理和救援；民用飞机和船只导航及姿态测量；大气参数测试；电力和通讯系统中的时间控制；地震和地球板块运动监测；地球动力学研究等。特别是在大地测量、城市和矿山控制测量、建筑物变形测量、水下地形测量等方面得到广泛的应用。GPS于1986年开始引入我国测绘界，由于它比常规测量方法具有定位速度快、成本低、不受天气影响、点间无需通视、不建标等优越性，且具有仪器轻巧、操作方便等优点，目前已在测绘行业中广泛使用。卫星定位技术的引入已引起了测绘技术的一场革命，从而使测绘领域步入一个崭新的时代。3.1.2GPS定位原理GPS定位的原理是利用GPS信号接收器接收并解析太空中卫星发出的电波中 的轨道及时间信息，计算出GPS信号接收器所在的经纬度以及移动速度等信息。 通俗的讲就是通过测量卫星到GPS信号接收器之间的距离，再利用其余卫星上的 信息，计算GPS信号接收机现在所处的位置。卫星的位置可以在卫星星历中查出， 而卫星与用户之间的距离则可以通过计算得出。太空卫星的信息在传递过程中会 耗费一定的时间，所耗费时间由接收机内的时钟和卫星时钟做差得到，将此 时间差值乘以光速，就可以计算出卫星与用户接收机之间的距离。当GPS卫星进行定位时，会不断的发射由1和0组成的电文，称为导航电文。导航电文 中包含时间信息、卫星星历、卫星工作状况正等信息。其中最重要的为卫星星历数据，星历数据包括开普勒轨道参数和轨道摄动改正参数等信息。用户通过接收导航电文来计算出GPS信号接收器的位置。3.1.3 GPS特点目前，GPS定位技术在车辆导航，移动手机等移动设备上有了广泛应用，特 别是针对特殊车辆的监控，GPS定位技术已经成为重要技术手段。GPS定位技术 的广泛应用究其原因是由于以下特点127J： 由于用于GPS定位的卫星分布位置科学且数目巨多，在理论上能够保证 全球任何地点可同时有至少颗卫星对其进行观测，而且几乎不受气候、时间和 地域的限制，因此环境因素对GPS技术的误差影响很小。 GPS的定位精度比较高。利用GPS技术可以采用伪距定位，也可以利用 载波相位、多普勒频移定位等技术。利用GPS信号的精码（P码），其测距的最高精度可达0.1m，还可以提供三维坐标。 GPS的定位时间短，基本可以实现“按时”定位。GPS信号发出的频率高，危险品乍辆豁摔系统分析及总体设计信号接收机在1秒内可以接收多达20次的信号，利用GPS技术进行定位所需的时间远远小于同等条件下利用其它技术进行定位所需的时间。 GPS接收机的自动化程度高，操作简单。使用GPS接收机方便快捷，只 需简单设置，接收机便可以自动接收并处理数据。3.2WEB服务的实现此系统指的是WEB系统的设计与实现，是整个定位监控系统与用户互动的页面，根据用户的页面请求发送到通信网关，并将处理后的数据返回给用户。3.2.1用户登录实现在安装车载终端之前，操作人员已将有关终端信息（包括终端用户）录入数据库，在用户安装激活车载终端之后，可根据系统分配的账号和密码进行登录，监控管理所属的车辆。3.2.2定位监控车载嵌入式监控系统可实现多信息的实时监控，车载行驶记录终端按照预设时间间隔连续上报车辆的行驶状态和实时位置等信息，系统自动对信息进行处理和存贮，能够实时了解危险品车辆的行驶状态和运行环境，及时发现环境或人为问题，包括随意停车，无关搭乘等通过3G/GPS地理信息/卫星定位系统，可以将定位信号输送到车辆监控调度中心。监控调度中心通过差分技术换算成位置信息，然后通过3G将位置信号用地图语言显示出来，最终可通过服务中心实现车辆的定位导航、服务救援轨迹记录等功能。3.2.3实时查询可随时查询危险品、剧毒化学品生产及运输企业的信息，涉及剧毒化学品管理的法律法规的发布及剧毒化学品名录。可查询托运单位名称、运输单位名称及运输路线，运输相关车辆和运输相关人员，运输剧毒化学品的名称、数量及相关公路运输通行证的有效期等。3.2.4报警功能当有报警发生时，报警信息即被远传到监控中心，在监控中心的地图上该车辆对应的图标会不停闪烁，监控人员用鼠标点击该车辆对应的图标，该车辆的信息(如车牌号、行车路线等)和司机信息(如姓名、年龄、驾龄等)会自动显示出来;与该车辆对应的视频信号会通过GPRS或3G传输到监控中心，监控人员立即可以对该辆车进行远程监控。结合GPS和电子地图，警方可以立即了解到该车辆的位置，据此迅速出警。3.3数据传输网络部分3.3.1数据层的设计与实现设计原则如下： 数据库的完整性和安全性 数据库各表格之间遵循统一设计标准。 数据库编程中尽量使用存储过程，可使程序变得稳定。数据资源采用集中管理。数据库服务器的选用Microsoft SQL Server2005作为数据库服务器，其优势在于： Microsoft SQL Server2005集成多种函数、数据类型、对象。 使所有权限都可授予以及用户与构架分离在内的功能增强了安全性。SQL Server2005数据库引擎支持XML数据类型，用于将XML文档存储在列表中。3.3.2通信网关的实现通信模块连接多个设备并管理数据连接通道，通过GPRS连接设备终端，接收设备信息并将监控信息发送至各个设备终端，保证接收信息的完整性与有效性。若一个端口对应一个终端，那么服务器运行压力增大，运行效率大大降低，所以，为减轻服务器运行压力，我们在此系统采用JAVA的多线程技术，增加运行效率，使之能在短时间内接收多条数据类型。应用连接模块是系统与用户连接是一必不可少的基本功能，用户给对终端下达有效指令，应用连接模块接受指令，并将指令进一步下发。3.3.3数据库连接池数据库连接是一种关键的有限的昂贵的资源，这一点在多用户的网页应用程序中体现得尤为突出。对数据库连接的管理能显著影响到整个应用程序的伸缩性和健壮性，影响到程序的性能指标。数据库连接池正是针对这个问题提出来的。数据库连接池负责分配、管理和释放数据库连接，它允许应用程序重复使用一个现有的数据库连接，而不是再重新建立一个；释放空闲时间超过最大空闲时间的数据库连接来避免因为没有释放数据库连接而引起的数据库连接遗漏。这项技术能明显提高对数据库操作的性能。数据库连接池原理：连接池基本的思想是在系统初始化的时候，将数据库连接作为对象存储在内存中，当用户需要访问数据库时，并非建立一个新的连接，而是从连接池中取出一个已建立的空闲连接对象。使用完毕后，用户也并非将连接关闭，而是将连接放回连接池中，以供下一个请求访问使用。而连接的建立、断开都由连接池自身来管理。同时，还可以通过设置连接池的参数来控制连接池中的初始连接数、连接的上下限数以及每个连接的最大使用次数、最大空闲时间等等。也可以通过其自身的管理机制来监视数据库连接的数量、使用情况等。创建数据库连接池时，不得不考虑它的最小连接与最大连接的影响因素： 最小连接数是连接池一直保持的数据库连接，所以如果应用程序对数据库连接的使用量不大，将会有大量的数据库连接资源被浪费。最大连接数是连接池能申请的最大连接数，如果数据库连接请求超过此数，后面的数据库连接请求将被加入到等待队列中，这会影响之后的数据库操作。 最小连接数与最大连接数相差太大那么最先的连接请求将会获利，之后超过最小连接数量的连接请求等价于建立一个新的数据库连接。不过，这些大于最小连接数的数据库连接在使用完不会马上被释放，它将被放到连接池中等待重复使用或是空闲超时后被释放。设备选型第四章设备选型4.1监控中心选型监控中心是整个车辆监控系统的通信枢纽，负责车载GPS数据和监控音视频的接收及控制指令的下发，同时对车载数据和控制指令进行存储，为监控客户端的历史数据回放提供了数据。4.1.1监控中心网络结构图4.1.2网络结构说明监控中心由若干个GIS图形工作站、数据库服务器、通信服务器、系统管理工作站、语音网关工作站、UPS电源以及网络连接设备等组成一个有机的网络化结构；通过路由器与外部系统的安全互连；并且通过大屏幕、投影仪以及双显卡主控计算机可实现绝好的GIS信息显示和移动目标的监控。下面对该网络架构中的主要构成进行详细说明： 中心服务器：中心服务器可采用INTEL或者IBM高端服务器，Windows 2000 Advance SERVER操作系统，可选择双机热备份。数据库服务器：主要存贮各种通讯、调度、报警、系统管理、统计、公共信息和相应资料等数据，运行如SQL SERVER、MY SQL、ORACLE等大型数据库软件系统；由专业的系统管理员进行维护；通讯服务器：运行通讯程序和网管程序；完成信息收发和网络监测功能；备份服务器：通过相应的备份硬件或软件实时备份数据库服务器数据，确保数据安全和系统运行的连续性；各个工作站：监控系统暂时先设置若干台GIS工作站，其数量可以非常方便的进行扩充，通过车辆分组和用户角色权限设定，可实现灵活的移动目标分配，同时每一个操作都受到系统控制和记录；每一个GIS工作站由电子地图、地理信息系统和移动目标的应用管理软件为软件平台，以图形工作站为硬件支持，负责对移动目标进行定位监控、历史轨迹回放和调度管理等功能。网络设备负责组成内部局域网及跟与移动之间的专线网络，以保证系统的网络化，有利于扩展及内部的安全性。大屏投影设备作为一种显示设备，建议选用1024*768的大屏投影。UPS电源：系统后备电源按照上述系统架构，监控中心需要的全天候运行要求。不间断电源不小于4小时配备。在设备清单中，按照系统计算机数量及其它控制设备要求配置后备电源。4.1.3分中心的构建模式于集团用户,集团下属有很多个分中心，各个分中心都需要实时监控和调度自己的车辆，可采用分中心用ADSL上网的方式接入INTERNET，总中心也可用相同的方式接入INTERNET，需在总中心申请一个固定的全球IP地址。由于中心系统采用了中间件（COM+）技术，整个网络通讯及数据库系统都在总中心，分中心可以看作是总中心的GIS工作站的简单延伸，扩展十分方便；同时，另有分中心自主拥有数据库，享用总中心通信资源的更加灵活的分中心设计方案。4.1.4 中心数据库中心数据库是整个监控管理系统的核心，以保证对大流量数据的处理。根据丰富的行业应用经验，我公司设计出的数据库架构性能优良，监控目标类型突破了以往的以“车辆”为主，实现了可对任何移动目标进行监控和管理；同时通过对索引、关键字和关系的优化，使得该数据库系统以最小的物理空间存取最大的信息量。同时它和软件系统一起提供对多种类型的车载终端的支持。该数据库系统运行在两台高性能服务器上，主要存放本系统中各车辆、车载终端、用户的基本资料，以及历史数据，操作记录等。它主要存放以下数据：车载台属性信息 车辆注册信息入网客户（包括个人用户和集团用户）信息；用户信息 定位信息历史记录 中心命令记录 自动报警信息通信服务器中信息路由表的备份4.5.1通信模块该部分主要是数据通信功能，它可支持DDN专线或者GSM/GPRS模块的通信方式，可兼容中国移动、中国联通、电信等多家专线接入协议；该部分的功能体现在:支持超大容量（支持每秒发送在200条以上）支持多级构架（适合超大规模应用，城网、省网、全国互连）支持多种接入协议（支持移动或联通的多种SMSC协议，ISMG网关协议接入，目前已经支持十来种）支持多种通讯通道进行信息互传支持完善的通信日志记录保存支持接口热启动功能，可以对主要模块在线拆卸支持同类通信网关的级联支持同时多种异种分中心多样接入（DDN,PPP,VPN,ADSL等）4.2车载终端模块选型对于车载模块的选型，本小节以下分别介绍了车载模块的工作流程、需求分析以及硬件设计来完成对车载终端的选型。4.2.1车载终端需求分析车辆的所有信息都必须通过车载终端得到，而且车载终端还必须具备一定的处理能力，接收并处理分别来自GPS模块和监控中心发出的信息。车载终端包括ARM嵌入式主板、GPS卫星接收模块、3G无线通信模块以及各种扩展模块。车载终端设计应满足以下功能和要求: 使用GPS模块对车辆位置信息进行采集和通过3G模块向监控终端发送各种数据信息。 应具备基本的导航功能。包括电子地图和车辆当前位置点显示，基本的地图操作，地图数据查询等功能。 对位置信息数据进行必要的处理。车载终端应具备较强的处理能力，以适应电子地图加载和通讯的需要。 具备可靠的通信能力。车载终端的应用环境决定了它采用3G无线通信方式是最好的选择。 系统简易、方便、资源丰富，适应低成本、低功耗、体积小的要求。车辆在运行过程中，车载终端的GPS接收机接收定位卫星的定位数据，计算出自身所处的地理位置的坐标等信息为自身使用。同时通过车载终端的3G模块由3G无线网络将车辆的位置、状态、报警等综合信息发送到监控终端，并存入中心数据库。4.2.2车载终端的特点外观小巧，性能稳定。主机如烟盒大小，可以安装在很隐蔽的地方，GPS天线也无须安放在外，因为它采用的是超强度接收的第四代模块，所以可以安放在车内比较隐秘的地方。主机内部元器件全部采用进口工业级材料，核心GSM模块为德国的西门子品牌，GPS模块为HOLUXSIRFIII，核心单片机为稳定性最强的PIC，其它IC元件为德国TI公司的。 安装简单。只需要驳接原车两条电源线即可，断油装置可接可不接，如果需要安装断油装置的话只需将原车油泵供电线剪断然后串联到本机即可。 误报警率低。本产品注重人性化设计，将误报警率降到最低。 多重防范，确保有警必报。4.2.3车载终端的功能车载GPS/GPRS终端的卫星接收模块采集到GPS卫星数据，经过数据处理得到车辆的地理坐标信息。该信息通过车载终端处理之后，由GPRS无线通信模块发送到GPRS无线通信网上。GPRS网络根据相应的协议在车载终端和接人Internet网的监控中心之间建立一条支持TCP/lP的数据通道。车载GPS/GPRS终端依靠该数据通道和监控中心之间进行信息的交互。监控中心还可以通过该通道向下发送控制命令和服务信息。另外，除了车辆定位，系统还可以提供诸如防盗防抢、对移动车辆进行断油断电、显示调度信息、医疗求助、移动电话等多种服务。4.2.4车载终端硬件设计车载终端硬件系统以ATMEGA64(L)单片机和GPS+GPRS模块为核心，其结构如图2所示。 信息处理和控制模块本文采用AVR系列的单片机系统，主要是进行信息处理和控制车载台的各组成部分按照通信协议的要求执行响应的操作。该模块由CPU、外部存储器、I/O接口以及控制逻辑电路组成。CPU采用ATMEGA64(L)单片机实现，该单片机具有两个串口，分别用来与GPS和GPRS模块通信。它是基于增强的AVRRISO结构的低功耗8位CMOS微控制器，曲于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATMEGA64(L)的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。 GSM/GPRS+GPS模块GSM/GPRS+GPS模块采用SIMCOM公司的SIM508模块。SIM508模块是一款将三频GSM/GPRS和具有20通道能力的GPS完全整合到一个模块中(34mm55mm3mm)的产品。该产品的设计完全满足车载应用环境要求(温度、湿度、防震等)。特别地，整合了附加元器件的SIM508可以节省很多时间和成本。车载终端通过模块中的GPS部分获得车辆的具体位置，经过CPU处理后，显示给用户并通过GPRS部分将该信息发送到监控中心，以实现对车辆的实时定位跟踪，同时还能实现语音和短消息通信功能。 输入输出模块车载终端的输入主要有遥控器输入(主要输入设备)和手柄输入两种方式。考虑到在紧急情况下手柄输入的局限性，本文采用遥控器作为主要输入设备，可以用来完成语音拨号、收发短消息、医疗求助、维修求助、启闭设备等功能。输出通过12232F液晶模块实现，可以显示图形，也可以显示7.52个(1616点阵)汉字，与外部CPU接口可以采用并行或串行，考虑到编程的简易性。4.2.5 车载终端接口连接本车载终端采用串行接口连接，其特点如下 外观小巧，性能稳定。主机如烟盒大小，可以安装在很隐蔽的地方，GPS天线也无须安放在外，因为它采用的是超强度接收的第四代模块，所以可以安放在车内比较隐秘的地方。主机内部元器件全部采用进口工业级材料，核心GSM模块为德国的西门子品牌，GPS模块为HOLUXSIRFIII，核心单片机为稳定性最强的PIC，其它IC元件为德国TI公司的。 安装简单。只需要驳接原车两条电源线即可，断油装置可接可不接，如果需要安装断油装置的话只需将原车油泵供电线剪断然后串联到本机即可。 误报警率低。本产品注重人性化设计，将误报警率降到最低。 多重防范，确保有警必报。系统调试第五章系统调试5.1分步运行调试本系统能否能正常运行的根本，主要看车载终端与监控中心功能是否能正常运行，接下来我们就要分别对两个模块进行运行调试。5.1.1车载终端模块功能运行调试车载终端的运行首先需设计车载终端软件，再调试其功能，本软件系统采用模块化设计方法，每个模块实现一个功能或一个协议，各功能模块以子函数形式出现，缩短了软件开发时间，易于程序修改和移植，同时，在编写软件时，还留有一些软件应用接口，便于软件升级，如增加新协议。车载终端软件系统的主要功能是由主程序完成的。主程序采用状态机的系统结构，其工作流程如图5-1所示。程序工作时先进行GPS和GPRS串口初始化工作，然后进入主控制循环。在主控循环中，先识别GPS数据是否有效，即定位是否成功，定位成功则系统转到下一个状态，建立GPRS连接，否则重新定位。建立好GPRS连接后便可以向监控中心发送处理后的定位数据。同时，主程序运行的过程中，还能响应遥控器输入中断请求，以便实现其他功能。5.1.2监控中心功能运行调试监控中心是调度指挥系统的核心，是远程可视指挥和监控管理平台，对所有现场车辆监控，实现音视频双向交互指挥，并通过无线网络对车辆进行监控设置，例如通过配置云台，可以遥控车载前端摄像机。监控中心由信息网关、服务中心、数据中心和车辆监控系统数据库组成。信息网关可以对应多个服务中心，每一个服务中心只能对应一个数据中心和数据库，同时每一个服务中心可以对应多个监控客户端。如图5-1-1所示。信息网关N数据中心及数据库数据中心及数据库服务中心服务中心NN监控终端监控终端监控终端监控终端如图 5-1-15.2综合功能运行调试系统完成分步运行调试之后，再对系统的用户登录、车辆行驶路线轨迹回放、区域设定截图、报警功能进行测试，如图 5-1 5-4所示： 用户登录如图5-1所示图 5-1 用户登录 车辆行驶路线轨迹回放如图5-2所示图 5-2 行驶轨迹 区域设定截图如图5-3所示图 5-3 区域设定截图 报警查询如图5-4所示图 5-4 报警查询总结第六章总结与展望首先从GPS的原理入手，介绍了系统的结构组成、工作流程与性能特点，并对车载终端和监控中心的实现分别进行了详细的介绍。文章主要进行了以下几个方面的讨论：讨论了车辆监控系统的基本原理、组成及其相关技术，包括全球定位系统(GPS)定位基本原理、WEB服务器的实现