矿井车辆调度系统

矿井车辆调度系统（精选10篇）

矿井车辆调度系统 第1篇

关键词：融合通信,调度通信,多业务网关,SIP协议

0 引言

矿井有线、无线通信装备与系统已在煤矿及非煤矿井得到规模应用,有效提高了井下作业人员的工作安全系数与效率[1]。目前存在以下实际情况:

(1)矿井通信联络系统面临由过去单一固定通信方式向IP网络化、宽带化、智能化方式演变,要求其拓扑结构也向网络融合化与业务扁平化方向发展[2]。

(2)随着井下综合通信基站等装备的研制和应用[3],将包括RFID,WLAN,LTE等无线通信制式和RS485,CAN,DSL等有线通信制式的井下异构网络统一汇聚到井下高速以太环网,可在一定程度上实现井下通信网络在传输层面多网合一,但仍不能打破不同制式的通信系统在业务层面相互独立局面。

(3)具备语音、数据、视频多媒体通信接入与交换业务能力的矿井融合调度通信系统能使矿井管理人员和作业人员在井上、井下进行跨系统通信联络与指挥调度,但目前部分矿井通信联络系统并不能接入矿井融合调度通信系统业务平台。

鉴此,本文针对IP广播、文本消息、工业视频三类网关业务,提出了一种矿井融合调度通信多业务网关系统的设计方案,可实现矿井融合调度通信系统业务平台与井下通信联络系统无缝对接与高效运行。

1 矿井融合调度通信系统应用现状

现阶段井下应用的电话通信系统、无线通信系统、广播通信系统、工业视频系统、应急通信系统及通信信号装置自成体系,矿井融合调度通信系统可为上述系统及装备提供高效的统一通信业务平台,实现融合通信与一体化调度业务,其拓扑结构如图1所示。

矿井融合调度通信系统为全矿井范围的无缝沟通与多媒体信息调度提供技术支撑,其核心信令协议是SIP协议[4]。矿井电话通信系统、无线通信系统及应急通信系统已实现SIP协议,可与矿井融合调度通信系统业务平台对接互通[5,6],但矿井广播通信系统、通信信号装置及工业视频系统目前不能在业务层面与矿井融合调度通信系统业务平台进行对接互通。其中,矿井广播通信系统虽然基本上向IP数字化方向演进,但主要还是采用私有协议与媒体完成点对点、点对多点的定向寻呼与对讲,在地面调度室单独设置广播主机与井下广播分机进行通信[7]。井下通信信号装置在矿井避灾引导指挥方面发挥重要作用,这些装置由地面控制主机通过内部私有协议独立控制[8]。井下工业视频系统主要实现视频IP化并通过井下以太环网将视频汇聚到调度室大屏幕,采用视频集中模式协议体系[9],与通信领域双向通信、多向交换模式的协议体系不兼容。因此,有必要设计矿井融合调度通信多业务网关系统,以实现对矿井广播通信系统、通信信号装置及工业视频系统的无缝接入与便捷通信。

2 矿井融合调度通信多业务网关系统总体设计

依据国际标准化组织制定的开放式系统互联七层模型,矿井融合调度通信多业务网关系统工作在矿井IP专网的传输层、会话层、表示层和应用层,从通信业务层面将矿井通信联络系统的语音、数据和视频通信业务统一接入到矿井融合调度通信系统业务平台。矿井融合调度通信多业务网关系统架构如图2所示。

网关系统总体设计包括以下方面:

(1)传输层。目前TCP和UDP协议是矿井通信联络系统主要传输层协议,网关系统需同时支持TCP和UDP。设计TCP/IP socket等操作系统调用适配模块,以便网关系统在主流操作系统中均可高效运行。

(2)会话层。依据基于号码呼叫的通信状态机及多媒体会话涉及的媒体类型,网关系统对多媒体通信会话进行抽象和封装[10],通信会话抽象接口定义如图3所示。

通信会话抽象接口定义包括状态处理接口和输入输出接口,状态处理接口服务于信令控制,输入输出接口主要涉及媒体交互。通信会话类型模块完成上述抽象接口的特定实现,网关系统可在运行时动态加载与卸载特定通信会话类型模块,对于每一个主叫或被叫通话方,网关系统依据其会话类型生成相应会话实例对象。网关系统内核基于抽象接口进行呼叫状态控制和多媒体会话处理,与特定会话类型解耦。静态内核与动态模块相结合的设计模式是实现网关系统灵活性和扩展性的关键。

(3)表示层。网关系统表示层主要涉及字符、语音和视频的编码与解码。网关系统内核实现常用字符、语音和视频编解码功能,供具体通信会话类型模块高效调用,满足矿井常用音视频通信业务的媒体格式需要。特定通信会话类型采用的私有表示格式则在该通信会话类型对应的具体模块内部予以设计并实现。

(4)应用层。网关系统应用层设计包括与具体网关业务相关的号码路由及桥接、混音、媒体分发等相关通信控制逻辑。为提高各网关业务号码路由效率,网关系统为每种网关业务设立单独的SIP配置和号码路由上下文。通信控制逻辑因具体网关业务不同而不同,下文将详细介绍现阶段涉及的IP广播、文本消息、工业视频三类网关业务的通信流程与控制处理设计。

3 通信流程与控制处理设计

3.1 IP广播网关业务

矿井融合调度通信多业务网关系统将矿井IP广播通信的私有通信协议和语音格式透明转换为标准SIP信令和G.711语音编码,并为每路广播节点以独立SIP账号向矿井融合调度通信系统业务平台中心节点注册并通信。中心节点可直接拨号呼叫到任一广播节点,避免不必要的二次拨号流程与通信时延。广播节点、网关系统及中心节点间的语音呼叫通信流程如图4所示。

IP广播节点在通信业务上能够支持基于IP地址的状态巡检和点对点定向寻呼与对讲。网关系统G首先向广播节点A发送STATUS_REQUEST状态巡检请求,广播节点A返回STATUS_RESPONSE状态巡检响应则表明广播节点A工作正常,然后网关系统G以广播节点A对应的预设账号Alice向中心节点S发起REGISTER注册,该巡检及注册过程周期性进行。对于中心节点S向广播节点A发起的语音通信,一方面中心节点S经由网关系统G转换向广播节点A广播讲话,另一方面广播节点A经由网关系统G转换向中心节点S回话,该双向语音通信由调度员挂机触发中心节点S向网关系统G发送BYE信令结束。网关系统支持全双工通信,对于半双工广播节点,双向语音通信过程中网关系统在接收不到广播节点语音媒体情况下,将向中心节点发送静音包。

由于矿井融合调度通信系统业务平台支持多级调度与协同调度,可能有多个调度员同时呼叫某一广播节点,为便于紧急情况的及时广播发布,网关系统有必要支持多路呼叫某路广播节点的通信业务。广播呼叫控制处理流程如图5所示。

网关系统G代理了广播节点A与中心节点S所有信令与媒体的通信,当网关系统G收到中心节点S呼叫广播节点A的请求时,先判断广播节点A是否已在SIP通话过程中,如果没有则按图4流程进行单呼控制处理,否则网关系统G直接成功应答中心节点S并将该路主叫加入广播节点A对应的主叫队列。双向语音通信过程中,网关系统G将广播节点A的多路主叫语音混音成一路语音发送给广播节点A,并将广播节点A的回话分发给各路主叫。网关系统收到所有主叫的BYE通话结束信令时,才实际结束双向语音通信。

3.2 文本消息网关业务

目前井下通信信号装置包括IP通信分站设备和显示牌、信号灯等信号显示设备两级设备。地面控制主机通过具体分站号和设备号寻址到特定信号显示设备,通过内部私有IP通信协议远程控制信号显示。内部私有协议内容为命令类消息,不涉及音视频流媒体。为提高业务应用便捷性,网关系统将具体分站号和设备号两级号码对应到单独一个SIP账号向矿井融合调度通信系统业务平台中心节点注册并通信,中心节点直接向该SIP账号发送MESSAGE消息信令,网关系统作为中间代理将该MESSAGE消息信令透明转换为内部协议命令,并模拟地面控制主机向对应通信分站及信号显示设备发送。MESSAGE消息信令格式:

其中Content-Type头域表示消息内容的文本媒体类型,并指示具体字符编码类型,如果消息内容不为空,则Content-Type头域必须存在。通信信号装置内部通信协议一般采用二进制报文格式,为满足用户在操作控制界面对信号显示文本消息的自定义输入及维护管理,网关系统进一步对消息内容进行明文格式向二进制格式的透明转换,明文格式依据具体二进制格式命令内容及用户编辑习惯来协定。

3.3 工业视频网关业务

工业视频领域采用的ONVIF(Open Network Video Interface Forum,开放型网络视频接口论坛)标准是包含网络视频设备之间搜寻、视频访问、元数据和控制信息交互等在内的一套网络视频框架协议,ONVIF规范中网络视频流媒体的通信访问采用RTSP(Real Time Streaming Protocol,实时流传输协议)。网关系统实现矿井工业视频RTSP协议到SIP协议的透明转换,视频节点、网关系统及中心节点间的视频呼叫通信流程如图6所示。

网关系统G首先向视频节点B发送RTSP的DESCRIBE视频通道描述请求,视频节点B返回200OK响应则表明视频节点B工作正常,然后网关系统G以视频节点B对应的预设账号Bob向中心节点S发起REGISTER注册,该请求及注册过程周期性进行。中心节点S向视频节点B发起视频查看呼叫时,由于视频节点B只发送视频而不接收视频,网关系统G在通话建立成功后向中心节点S发送200OK SDP信令,该信令中设置会话为SEND ONLY属性,中心节点S收到200OK SDP信令后开始单项视频流通信过程。

由于矿井融合调度通信系统业务平台支持多级调度与协同调度,可能有多个调度员同时查看某一视频节点,网关系统有必要支持多路呼叫某路视频节点的通信业务。视频呼叫控制处理流程如图7所示。

当网关系统G收到中心节点S呼叫视频节点B的请求时,先判断视频节点B是否已在SIP视频通话过程中,如果没有则按图6流程进行单呼控制处理,否则网关系统G直接成功应答中心节点S,并将该路主叫加入视频节点B对应的主叫队列。视频通话时,网关系统G将视频节点B的视频流分发给每路主叫。网关系统收到所有主叫的BYE通话结束信令时,才实际结束视频通话。

4 测试验证

为验证矿井融合调度通信多业务网关系统的可行性,搭建了测试环境,其网络拓扑结构如图8所示。

矿用工业以太环网与矿用无线通信基站组成了矿井有线、无线IP分组传输交换网络,支持IP单播、组播与广播报文的高速传输与管理。融合调度通信服务器作为SIP中心节点,通过网关系统与矿用IP广播终端、通信信号装置、视频摄像仪进行语音、数据、视频业务的对接与通信。调度控制台为融合调度通信服务器的一体化调度操作台,可视电话和智能手机分别为融合调度通信服务器典型的有线多媒体终端和无线多媒体终端。测试结果如下:

(1)调度控制台通过网关系统可图标化表示每一路IP广播终端、通信信号装置、视频摄像仪并显示其在线、断线状态;调度员可点击呼叫1路或会议呼叫多路上述通信装备,由于网关系统在中间做信令与媒体转换工作,呼叫建立与通信延时会增加1s左右。

(2)可视电话和智能手机可分别拨号呼叫到空闲的IP广播终端;当电话和手机同时拨号呼叫同一路空闲IP广播终端时,广播终端可同时播放电话和手机来话,电话和手机分别收到广播终端回话;当广播主机先与某路IP广播终端通话时,电话或手机拨号呼叫该路IP广播终端时收到忙音。

(3)调度控制台及开启权限后的可视电话和智能手机可分别向通信信号装置发送文本消息,文本消息按照协定格式正确编辑并发送时,通信信号装置可按消息指定方式正确发布文本内容、信号指示。

(4)可视电话和智能手机可分别拨号呼叫到视频摄像仪,可视电话和智能手机屏幕流畅显示摄像仪视频;当可视电话和智能手机同时呼叫同一路视频摄像仪时,可视电话和智能手机屏幕可同时流畅显示摄像仪视频。

5 结语

通过信令协议与媒体类型的透明转换及具体业务控制处理,矿井融合调度通信多业务网关系统能够将矿井语音、数据、视频通信业务透明转换为SIP信令与标准媒体接口,实现矿井IP广播系统、通信信号装置及工业视频系统与矿井融合调度通信系统业务平台的无缝对接与便捷通信,具有较好的工程实用价值。

参考文献

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[9]王瑛.高清网络视频监控系统在煤矿安全生产中的应用[J].江西煤炭科技,2014(2):56-58.

油罐车辆管理调度系统解决方案 第2篇

一、需求分析

油罐车的运输状况难以适时掌握，在一定程度上制约了企业经营效益的提高。燃油产品的安全运输在石油运输企业管理中一直是倍受关注的问题，在燃油产品的运输中，盗窃、抢劫以及员工的不规范行为给企业带来了不同程度的损失，而普通的计算机系统管理的信息化已经不能解决这个问题，拥有一套可对燃油运输车辆进行实时监控的移动定位系统成为石油运输企业管理中不可或缺的辅助手段。GPS技术的不断进步和发展给石油运输行业的储运管理提供了新的方式，GPS(全球定位系统)技术是目前进行目标观测，获取空间和地面信息，并对所获信息进行存储、处理、管理和应用的三大技术支持体系之一。通过GPS技术，可以快速、准确、实时地确定空间位置的三维坐标，极大地缩短了信息源的更新周期。GPS监控系统的应用将会更大程度地降低成本，对石油运输企业优化资源配置、提高市场竞争力，将会起到积极的促进作用。

油罐车辆管理调度的特点是：

业务覆盖地域广

区域与线路监控要求突出

对油品安全保障要求高

对系统响应要求灵活、及时

需要完善车辆统一信息管理

我们提出既满足GPS监控系统的需求，又无必要建设和维护一个大型的系统，而且对功能的要求相对简单、实用的方案。

二、系统概念

深圳亿瑞斯数字科技有限公司开发的油罐车辆管理调度系统是集全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）以及无线通信技术于一体的软、硬件综合系统。主要由三部分组成：监控中心软件系统、无线数据链路和GPS车载终端。可对移动车辆进行统一集中管理和实时监控调度指挥。GPS车辆管理调度系统利用电脑通过INTERNET,监控范围可以随着目标移动、放大、缩小,使目标始终保持在屏幕上,实现多窗口、多车辆、多屏幕同时追踪;GPS满足了车辆的安全、快捷、准确的需求,提高了车辆服务能力、人员利用率、规范科学化管理水平及降低车辆的油耗、人员成本。

三、方案特点

系统利用GPS导航定位技术、GSM移动通信技术、GIS地理信息技术和计算机及网络技术，成功地为构造了一个可以覆盖全国的多层次、为燃油产品安全运输提供服务的系统。

系统对油罐车运输的具体位置、计算行驶速度、查询行驶路线及停靠地点及时间等进行实时监控，确保油品准时、安全地送达各用户或加油站；指定油罐车的运输路线或限制车辆驶入、驶出规定区域，在偏离航线或超出限制区域、超速

驾驶、超时驾驶等违规情况发生时自动向中心调度和监管者报警，以保障油品的运输安全和司机的安全；当发生劫车、被盗或抛锚等突发事件时，司机可以启动报警按钮通知中心或指定的救援单位，中心可以根据实际情况采取紧急调度或应急救援措施等等。

系统为确保配送过程的油料数量准确，在油罐车上增加车载网络电子铅封监控功能，在GPS燃油运输监控系统的监控下对油罐车油料配送运营过程中油罐车进油口、卸油口开关状态全程监控。GPS燃油运输监控系统根据油品数据、地理信息、油罐车进油口、卸油口开启状态分析判断是否合法和非法解封，运营过程中油料准确无误，为油料配送运营安全、数量准确提供了双保险，确保配送油料运营安全、及时、准确。

系统通过GPS燃油运输监控系统显示油罐车的运输全过程，包括车辆的位置、行驶路线、装油和卸油、货物防盗，运输全程无缝监控，可以大大提高货物运输的工作效率，节省管理费用，保护货物及司机的安全。

系统简单，功能实用，建设维护简便

全程无缝监控，提高货运的工作效率，节省管理费用

强大的车辆准确定位、实时监控、高效调度功能

报警功能，确保货物及司机安全

统支持多种通信方式，包括GSM/CDMA 短消息、GPRS、集群通讯网

系统支持多级架构，多中心级连、分布式互联，支持移动中心、手机查车、网上查车；

系统具有完整安全以及自动灾难恢复机制，保证安全稳定，降低系统维护成本。

业界领先的高速2DGIS及3DGIS引擎，特别适合实时监控系统

四、系统功能简介

定位监控

系统建立起了车辆与系统用户之间迅速、准确、有效的信息传递通道。中心可以随时掌握车辆状态，迅速下达调度命令。同时，可以根据需要对车辆进行远程控制，还可以为车辆提供服务信息。有多种监控方式可供选择。越界报警

出界报警：监控中心可以预设多个行驶区域，不允许油罐车辆超出，如果车辆超出行驶区域，GPS车载终端将自动向中心上报越界报警。入界报警：监控中心也可以预设多个禁止行驶的区域，不允许油罐车辆进入，如果车辆驶入该区域，GPS车载终端将自动向中心上报入界报警。

油罐开启报警

油罐车辆装满油后，驶离加油站，如果此时油罐车的出油口或进油口被打开，监控中心将收到油罐开启报警。或油罐车辆装满油后，车辆在加油站内，中心下发关闭电子铅封，如果此时油罐车的出油口或进油口再被打开，监控中心也将收到油罐开启报警。

紧急报警

当油罐车辆遇劫时，可触发隐蔽式的报警按钮向中心报警，总控中心在地图上将对该移动目标进行相应的色彩及图标的突出显示并以声、光报警提醒值班员注意，同时在屏幕上显示出该移动目标的用户资料，包括车辆信息（车

辆编号、车牌号、车型、颜色、发动机号）、驾驶员信息（司机名、驾驶证号、行驶证号、联系电话）、联系方式（所属单位、负责人、电话）、车辆状态（车辆位置、方向、速度、时间）等信息，帮助值班员进行警情处理。能提供警情受理记录窗，供值班员记录受理情况。

疲劳驾驶报警、超速报警

为确保行车安全，监控中心可以控制司机连续驾驶车辆的时间，如果司机连续驾驶超过监控中心限制的驾驶时间，车载终端将自动向中心发送一条疲劳驾驶报警，监控中心可以提示司机注意休息、注意行车安全。当油罐车辆超出监控中心设定的速度，GPS车载终端会向监控中心通报。

车载设备检测功能

车载终端在网络覆盖的情况下，12小时至少向中心上报一次定位及状态信息。据此，中心可对车载终端的运行状况、故障信息进行统计。

历史资料检索与历史轨迹回放

可随时查询某辆车的位置回报记录、某段时间接收的车辆位置回报信息、某段时间的受警记录等详细记录，并可选定某车某时间段的位置记录进行轨迹回放。

数据库管理及查询打印功能

建立各类数据系统，包括：用户数据管理系统、车载终端管理系统、协助单位管理系统、值班员管理系统、警情管理系统、录音管理系统等，并进行存储，可提供查询、回放、打印等功能。

五、系统效应

统一调度：提高车辆管理效率

疲劳驾驶报警、超速报警：确保行车安全

定位跟踪、实时监控：提高工作效率

矿井车辆调度系统 第3篇

关键词：全球定位系统(GPS)高斯滤波最小频移键控(GMSK)无线通信

0引言

GPS车辆监控调度系统中，需要将车辆的定位数据通过无线数据通信平台回传到监控调度中心。常用的无线数据通信平台可以分为两大类公网和专网。采用公网的GPS系统具有投资小、覆盖面大、系统维护量小等优点，但它的实时性比较差，不能进行GPS差分定位。要用专网的GPS系统对监控目标可采用时分复用方式进行数据传输，充分利用无线频率资源，传输快、实时性好，可进行GPS差分定位，定位精度高。因此专网的GPS车辆监控调度系统尤其适合于公安、消防、公交、金融运钞等对实时性要求高的应用。专网用GPS数传终端在系统中的作用主要是实现GPS差分定位与无线通信。本文介绍用于专网的低成本、高数据率、实时性好、可靠传话音的GPS数传终端的设计方法及其性能、特点。

1数传终端设计中频率资源的充分利用

在车辆监控调度系统中，频率资源有限，不能为每个终端分配一个频段，通常是所有终端共用一个数据频道。因此，如何复用这一频率资源，使它得到充分利用，增大系统数据通信容量是数传端和系统设计中值得探讨的问题。考虑到GPS接收模块在进行GPS定位时，同时会得到一个非常准确的全球同步时钟，用它来作为时分通信的时间基准，就可以实现时分复用，而不增加成本和设备复杂度。在时分通信的GPS车辆监控调度系统中，移动终端发送和接收数据的时候不多，终端常处于空闲状态。而在车辆监控调度系统中，采用数据传输定位信息、话音实现调度功能将大大提高系统性能。因此如果能在半双工的传输平台上，实现既传输数据又传输话音而不相互干扰，将会使整个系统性能在不增加成本的情况下，得到极大的提高。我们采取以下办法，实现数据与话音的同时传输：①采用两个25kHz带宽的频道，一个用于话音通信，一个用于数据通信；②大部分时间里移动终端处于话音频道，接收或发送话音，在收发数据的时隙，无论是否收、发话音，都强制切换到数据道收发数据，数据通信完成后，回到话音频道，继续收发话音。这样数据收发只会引起话音通信的不到100毫秒的中断，因而对话音通信的影响可忽略。③在监控调度中心安装两个基站终端，一个专用于话音通信，一个专用于数据通信；每个监控目标安装一个移动终端，在给定的时隙收发数据，其它时间收发话音，基站终端与移动终端只在软件上略有不同。这样，就可以在半双工的平台上，同时实现数据和话音的半双工传输。

2GPS数传终端的硬件设计

2.1数字调制方式的选择时分通信系统中决定系统容量的主要因素有三个：无线数据传输率、不同终端之间数据传输的保护时间以及每个终端的数据量。增加数据传输速率，可直接加大通信系统容量。在车辆监控调度系统中，带宽资源是非常有限的，要提高通信数据率，必须采用效率比较高的调制方式。

2.2频率调制和解调的设计为了保证数据传输的稳定可靠，发射电路采用两个振荡器：一个中频振荡器和一个本地振荡器，数据和话音分别调制这两个振荡器。数话分开调制的好处是避免了两路的相互影响，并且数据信号直接调制中频晶体振荡电路，提高了数据调制的稳定度，有利于实现MSK调制和接收电路的解调。中频振荡器采用高精度晶振构成的振荡器；本振采用可编程吞脉冲PLL(锁相环)频率综合器，通过PLL将本振VCO(压控振荡器)锁定于高精度晶体振荡器，使本振既具有很高的频率稳定度，又可以通过编程改变频率。从天线接收来的射频信号放大后，经过两次下变频、滤波得到基带信号，基带信号放大后，可以推动喇叭发声或往高斯逆滤波器解调出数字信号。由于PLL频率综合器的成本比较高，考虑到实际使用时频率资源的限制，数传终端采用半双TT作方式，频率调制和解调共用一个PLL频率综合器(本振)。PLL的转换时间是一个重要的指标，转换时间的大小直接影响终端的性能。转换时间长使终端数字／话音通信频道转换时间也长，不同终端发送数据保护时间加长，会大大减小整个系统的数字通信容量，降低系统性能；而且PLL的转换时间长，数据通信就会使话音通信中断较长的时间，严重影响话音通信的质量。因此设计时应尽量减少PLL的转换时间，提高PLL的锁定速度。采用变宽法加速PLL的锁定，系统性能有了较大提高。

2.3高斯低通滤波和逆滤波电路高斯低能滤波器指的是滤波器的频率响应为高斯函数，高斯滤波器的冲击响应也为高斯函数，采用模拟方法是不可能实现这种滤波器的，通常采用数字存储的方法实现高斯滤波器。这里采用一款由CML公司设计生产的GMSK调制解调器FX589。为了达到无线通信要求的信道带宽为25kHz，带外干扰＜－60dB，选择数据率为9600bps，BT=0.5。根据FX589的工作特性，采取了以下措施，提高数据通信的性能：①精心设计FX589的外围电路，配合FX589工作；②将发／收的数据进行加／解扰，去除信号中的直流和低频成分以适合FX589的要求；⑧给数据加上合适的头码，利用FX589恢复接收时钟，保护接收数据完整性；④软件上采取数据检错重发机制，消除误码对系统性能的影响。

2.4数传终端的整体设计整个数传终端的设计以MCU为中心，并采用FPGA来整合周边器件，提高系统的稳定性，降低测试维修的复杂度。串行EEPROM用于存储车辆的重要信息，如编号、车牌号等。FLASH用于记录车辆运行信息，以供调度中心查询。SRAM存储器主要用于存储临时数据，如GPS定位信息、差分定位信息等。GPS接收模块用于接收GPS信号，实现GPS差分定位功能。显示与控制面板采用带背光液晶显示，由电源音量旋钮、静噪调整旋钮与四个轻触按键控制。RS－232测试设置口用来与PC机或其它设备通信。FPGA将所有器件联系成一个整体，由微控制器通过串行通信口、地址数据接口及通用I／O口控制各模块协调工作，完成整个数传终端的显示、通信与数据处理等功能。

3GPS数传终端控制软件的设计

车辆智能调度系统的初步设计 第4篇

该系统设计是模拟的一个车辆管理系统。车辆可以将其位置信息, 速度信息, 客流量信息上传到车场的调度中心。调度中心也可以将其调度信息下传到每个移动车台。

系统设三个车场, 分别为车场A、车场B、车场C。每个车场有600辆车。从系统结构框图 (见图1) 中可以看出, 整个系统可以分为三大部分, 分别为移动台、基站、调度中心。

整个系统共占用两个频道, 一个是上行的, 一个是下行的。移动车台和调度中心不能直接进行通信, 信息都要经过基站的转发。基站并不对信号进行处理。

2 通信协议设计

整个通信系统采用TDMA方式。具体的通信协议描述如下:

(1) 每个车场每次分配1秒时间 (以后简称时段) , 即车场与秒是一一对应的。

(2) 每个时段划分为分10个时隙 (每个时隙约100ms) 。 (3) 所有的调度过程 (即通信过程) 都是由调度中心发起的。 (4) 时段以GPS发来的秒信号为基准, 时隙由单片机定时器T0来区分。

(5) 系统采用查询与定时相结合的方式, 车台收发为半双工的, 调度中心为全双工的。

(6) 用控制字作为车台别号即移动台地址。

3 调度中心

3.1 硬件结构

硬件结构如图2所示。因为调度中心为全双工工作方式而CMX909B为半双工工作方式, 所以需要两片CMX909B。GPS在这里的功能是向系统提供时段的同步信息。

3.2 软件系统

A车场C51Ⅰ在时段1接收车台数据, 在时段2和3将收到的数据由串口送入服务器。C51Ⅱ在时段2发送查询指令, 在时段2向服务器发查询调度信息指令和交换信息。C51与服务器数据交互采用ARQ协议。GPS与C51、C51Ⅱ通信采用串行中断的方式。C51Ⅱ主程序流程:

4 车台

4.1 硬件结构

硬件结构如图4所示, 共有三个89C51, 中央处理器是89C51Ⅰ。

4.2 软件系统

车台大部分时间都处在接收状态, 只有收到自己的识别号时, 才启动发射程序。调度信息是通过短消息的方式传送的, 以语音的形式表现出来。这一部分的软件系统直接介绍89C51Ⅰ的流程图 (图5) 。其中TB是本车场工作时段标志, 有TO中断程序置1’。

5 结语

该系统通过最终实践, 该系统能够实现设计功能。

摘要：在无线数据的传输中, 如何在有限的带宽内传输高速的数据, 成为近年来国内很多人的研究方向。DDS电台虽然可在25KHz的带宽内, 使传输速率达到9.6Kbps, 甚至更高, 但由于DDS电台价格较高而限制了它在很多无线数据通信领域中的应用。我们设计的调制解调器, 从本质上讲, 同样可使传码率达9.6Kbps, 而我们设计的调制解调器, 利用了一种模拟的调制解调方式, 为半双工的工作模式, 传码率同样可达到9.6Kbps, 但其成本却比DDS电台低很多。而且其体积小, 重量轻, 很适合用于自动抄表, 车辆智能管理等系统。在这里利用我们设计的调制解调器, 成功地模拟了一套车辆智能管理系统。

关键词：调制,解调,GMSK,传码率,位同步,帧同步

参考文献

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[5]李华.MCS-51系列单片机接口技术[M].北京航空航天大学出版社, 1993, 8 (1) :21-98

矿井车辆调度系统 第5篇

危货车辆安全运输调管理系统利用现代化计算机网络技术及先进的科学技术，结合人性化的设计理念，为加强企业管理、提高工作效率，完善工作流程、节约成本，全面实现管理自动化，给企业单位提供了一个科学、规范、系统的管理手段，改善以往人工运行管理过程中繁琐的工作流程，从而实现管理决策的科学化和自动化，改善企业状况，提高工作效率和效益。

二．系统特点

建立完善的危货车辆监管系统，可以对危货车辆进行实时监控，加强对危货运输的跟踪救援与调度管理，相关部门可有效的监督驾驶员超速行车、疲劳驾驶等违规行为，对正处于超速、抛锚、遇劫等情况的运输车辆采取报警、自动熄火等措施，降低交通事故的发生率，为危运车辆增加安全系数，提高企业的运营效率，对保障司机人身财产安全和运输安全也具有积极的意义。

三．平台介绍 1．监控调度

系统建立起了车辆与监控中心之间迅速、准确、有效的信息传递通道。中心可以随时掌握车辆状态，迅速下达调度命令，提高运营效率。同时，可以收到司机的紧急报警，根据需要对车辆进行远程控制。

2．紧急报警

安装车载终端的车辆内装有报警开关，报警开关一经触发，将连续发送报警信号和位置信息到调度中心GIS终端。网络通过监控终端可选择进行位置跟踪，启动车内隐藏麦克进行录音。同时，可对其它所有安装车载终端的车辆广播消息，通告出事车辆的情况，并向110指挥中心报警，有效地保障了驾驶员的人身安全。

3．信息服务

监控中心可以向车辆司机提供交通信息、线路咨询信息、行业信息等，为司机提供服务。

4．车辆管理

对车辆进行集中统一的信息化管理，管理内容涵盖车辆的基本信息(如车牌号、车辆类型、颜色、驾驶员等)、安全纪录等。系统将对车辆的所有这些信息进行采集、录入，而后向用户提供修改、删除以及查询功能。

四．系统效益

◆ 降低企业成本，提高服务水平◆ 方便企业调度管理，提高车辆利用率 ◆ 优化企业资源配置，提高市场竞争力 ◆ 实时监控车辆，保证人车安全 ◆ 全程轨迹记录，加强运输管理 六．系统功能 联网监控

本系统可以在公司总部建立一个总监控中心，同时可以在异地的分公司或客户处建立不同的分监控中心；总中心控制所有的车辆，每个分中心只能监控到自己被分配的车辆；分中心将无法监控或查询到其它分公司或客户的车辆；实现数据信息共享，多级异地联网协同监控管理。

定位跟踪

监控中心可以按照自己对车辆的监控需要，设定监控的间隔（时间最快1秒钟监控车辆一次）跟踪任何车辆，被监控的车辆将按照中心设置的时间间隔自动回复车辆的位置、行驶速度、运行方向、时间等信息到监控中心，监控中心的地图上将详细的记载车辆行驶路线及车辆状态，监控中心24小时完全实时监控车辆的使用情况。

区域查车

系统可在全国范围内任意划定区域，2秒钟内即可查找到区域内的目标车辆并使用红色标记。系统内我们设定了多通道快速传输功能，以一点对多点的方式，确保了车辆的查询和报警能同时进行并且信息不会丢失。

轨迹回放

车辆历史行驶数据将保存至数据服务器，特殊情况发生时，可通过监控软件调取并进行分析。

信息服务

信息发送系统完全采用GPRS通信技术，可编辑温馨提示、道路状况、天气预报、股票行情等短信单发或者群发，而用户和监控中心均不会另外增加通信费用。

报警功能

监控服务中心收到车载终端发来的报警信号(如主动紧急报警、断电报警、欠压报警等)，系统将进行自动分类处理，并伴以声、光或语音的方式提示指挥人员，报警的车辆在地图上以醒目方式显示报警状态和报警地点，并根据需要将报警目标的监视级别提升，同时自动录音。指挥人员可根据报警情况和警力分布，用短消息或语音进行指挥调度和警情处理。

（1）紧急报警

通过报警按钮的触发，在2秒内将警情报至监控中心；；（2）欠压报警 电压过低监控中心收到报警；

（3）超速报警

当车辆超出预先限定的速度时，中心收到报警；（4）越界报警 当车辆驶出（入）限定的区域时，中心收到报警；

（5）断电报警 当车辆主电源断开以后，立刻启用后备电池，监控中心收到断电报警。（6）出入界报警 入界报警：可以指定若干矩形区域，一旦车辆进入该区域，车辆就向监控中心发送一条越界报警信息。

出界报警：可以指定一个多边形区域，一旦车辆离开该区域，车辆就向监控中心发送一条越界报警信息。

（7）防盗报警 车载终端兼容原车防盗器，车载终端并且能自动检测各种汽车防盗器的报警信号，如发生被盗报警,车载终端将马上锁住车辆而无法启动，并向中心报警。

（8）天线开路报警 当设备天线遭到破坏断开以后，中心收到报警。通话功能

司机和监控中心可随时随地进行语音通话调度，音量大小可以调整,司机可以免提对讲。断油、断电

该功能突出的特点之一是能最大程度地保护驾驶员的生命财产安全。当车辆被抢时，驾驶员可避免与劫匪正面发生冲突，只要悄悄按下报警开关，或脱险下车后用电话向监控服务中心报警，3秒钟以内中心就能收到报警信号，管理系统根据车辆档案库，显示出报警车辆的各种数据（如编号、车型、车牌、颜色、驾驶员姓名、性别等）；同时，监控中心的电子地图上能立即显示出报警车辆的位置、速度、运行方向等信息，使车辆无处遁形。

监控服务中心经授权后可随时对车辆进行实时监听和控制（遥控熄火、断油断电或声光报警），锁定车辆位置，配合警方快速出动警力，跟踪捕捉罪犯，解救遇险司机，缴回被盗抢的车辆。

（1）在2秒内远程对车辆实行断油、断电（2）远程对车辆恢复油、电 远程监听

中心可用电话或录音设备对车内情况进行监听，而且监听命令的通信权限最高，它将强行终止所有其它正在进行的通信如一般通话、GPRS连接（假若移动公司不支持GPRS与通话同时进行的话）而转入监听拨号。

图像抓拍

当警情发生时，监控中心下发指令可以直接查看车辆内部图像，直观反应车内状况。

当要检查车辆是否超载时，只要抓拍一张照片一目了然。

针对出租车辆特殊情况，车载设备可与车辆空驶牌连接。当有乘客乘坐出租车辆，司机将空驶牌按下时可自动抓拍图片并传至服务器保存，图片保存时长可超长保存至三个月甚至更长，监控中心可根据需要调取相应的图片。这样既保证了出租车司机的安全，又为以后特殊情况发生时提供了有力的证据。

身份识别

能过指纹采集器采集司机指纹，并通过车载设备将采集的数据传输至服务器，可正确辨别出租车驾驶者信息。

黑匣子功能

通过车载终端运算里程，采集车辆启动、停车、刹车、转向等数据，可分析事故疑点、速度曲线分析等数据，为出租公司管理提供分析参考数据。

更多功能：导航服务 电子围栏 路线报警 常规、分段超速报警 出、入界报警 停车报警 往返统计 增加道路标识 油耗管理 疲劳驾驶 行驶里程 工时统计

停车统计 开关门锁 点火状态

七．软件平台

矿井车辆调度系统 第6篇

关键词：GPS,GIS ArcGIS,车辆监控,调度系统

1引言

随着经济的快速发展,汽车的社会拥有量急剧上升,造成城市交通拥挤,堵车现象严重,车辆管理调配问题比较突出。

车辆监控调度系统是为了加强车辆的管理而建立的集成系统,它采用GPS全球卫星定位技术、GIS地理信息技术、移动通信技术及计算机处理技术等构建,通过管理中心和车载终端实现对车辆的监控调度管理[1]。

2 车辆监控调度系统的意义

通过车辆监控调度系统,可以实时了解受控车辆的位置、运行速度、行驶状态等信息;可以实现就近调度、遇险报警和求救报警等管理;可以了解车辆历史行驶状态;可以对车辆的工作情况进行数据统计分析,并形成统计报表。车辆监控调度系统的建设,使得对车辆的管理更加科学、合理,在提高相关使用部门管理水平的同时,也减少了很多不必要的开支。GPS车辆监控调度系统的应用不仅局限于车辆,还包括各种飞机、船等一切需要调度的可运动载体。本文简单介绍几个典型的实际应用。

2.1 公交车监控和调度

针对公交线路进行安排,并结合各车辆状态,将调度命令发送给司机,及时调整车辆运行情况,具有车辆、路线、道路等有关数据的查询功能,有利于实现有效管理。

2.2 出租车监控和调度

当需要出租车时,乘客只需拨打调度中心的服务电话,调度中心会帮助乘客寻找距离最近的空车,并通知出租车司机到达指定地点。这种“叫车服务”给乘客带来了很大的便利,可以减少车辆的空驶率,能从一定程度上缓解交通拥堵状况。从环保的角度来看,能节约能源,减少汽车废气的排放。从出租车司机的角度看,可以防止司机疲劳驾车,提高其经济收入。

2.3 长途运输车监控

长途货运不需要实时进行监控和调度,只需在每辆长途运输车辆上安装GPS和数据存储器,便能时刻记录车辆的位置数据,然后定期(比如每次长途接送货物之后)将数据下载传送到控制中心,管理人员可以查看车辆是否按预定行驶路线接送货物,在哪里停车,停了多少次等,防止司机拉私货或怠工。选择数据存储器时,要考虑到记录数据的时间长短和频率及数据类型等因素。

财政部公布的2010年中央决算报告中提到,中央行政单位2009年“三公”经费(即政府部门公务出国经费、公务用车购置及运行费、公务接待费)支出合计94.7亿元,其中车辆购置及运行费为61.69亿元[2],占“三公”经费支出的65%,2010年“三公”经费决算中公车部分支出约占61%,2011年“三公”经费预算中公车部分支出约占60.50%,这3年的比例均为60%左右。因此,相关部门除了需要对公车车辆购置进行控制以外,还必须对公车车辆的用车情况进行监督。

当前,实现对公车的公开透明化管理,让公车在阳光下使用,建设车辆监控调度系统是一种有效手段。

3 车辆监控调度系统的功能设计

车辆监控调度系统主要包括8个功能模块:信息采集及分类存储、车辆管理、车辆位置信息记录管理、车辆报警、车辆查询、车辆调度、地图显示功能、报表打印。系统主要功能结构如图1所示。

(1)信息采集及分类存储:该功能模块可以采集车辆的位置信息和运行状态信息,并将采集到的信息发送到监控中心服务器,自动进行分类存储。

(2)车辆管理:为每个监控车辆对象设置一个唯一的监控对象数据实体,并对该对象数据实体实现登记注册、修改、删除、查询功能。

(3)车辆位置信息记录管理:对GPS监控车辆位置信息设置自动备份和手动备份2种备份方式。在自动备份方式下,系统定期将GPS监控对象位置信息进行自动备份;在手动备份方式下,系统实时对GPS监控对象位置信息进行备份。2种备份方式最终都会形成备份记录和日志。

(4)车辆报警:①车辆超速报警。管理员可设定单独或全部车辆的行驶上、下限速度,当车辆行驶速度达到或超过设定的限制标准时,系统会提示车辆超速报警,并伴有声音和弹出窗口提示。②区域报警功能。可以设定禁区,当车进入禁区时,系统监控处发出警报提醒;可以定制行驶路线,当驾驶员驶离预定的驾驶路线时系统会发出报警。

(5)车辆查询:车辆静态资料查询包括车辆档案、车主档案和过去的运行轨迹等资料查询。车辆动态资料查询包括车辆运行状态、实时运行轨迹、报警情况等资料查询。

(6)车辆调度:监控中心通过短信息功能发送汉字信息到车载显示屏,实现车载信息调度功能。①添加车辆及人员调度。对空闲车辆及人员进行派遣,调度任务信息包括车辆型号、调度任务说明、派遣时间、派遣地点、司机人员等信息。②修改车辆及人员调度。对已存在调度任务信息进行修改。③删除车辆及人员调度。对不需要的调度任务信息进行删除。④添加车辆及人员信息。对车辆及人员进行登记注册,记录车辆型号、车牌号码、购买日期、大修日期、登记日期、使用人员等信息。

(7)地图显示功能:例如全屏显示、无极缩放、漫游、动态标记、分层显示、鹰眼、标尺等[3]。在行车过程中,我们要保存车辆的行车轨迹,建立数据库,把行车路线的经纬度、时间等信息存储起来,系统可以根据记录的跟踪数据按照设定的要求进行回放。车辆在电子地图上的显示是系统通过增加新的层,并把新增加的层设置为活动层,然后在新增加的层上增加新的特性,新的特性如颜色、形状、大小可以按照个人的要求定义,最后将其显示在地图上。在车辆行驶过程中,将车辆定位到对应的位置,然后刷新地图就能显示车辆的移动轨迹。车辆移动轨迹示意图如图2所示。

(8)报表打印:报表系统可以根据输入的条件对车辆的分类、性质、行驶里程、作业量等数据进行查询统计,并且可以灵活定义报表样式和报表统计项,为调度人员作出正确的形势判断提供有效的数据。系统提供的报表包括《车辆状态统计表》《车辆维修计划执行情况统计表》《车辆到期维修统计表》《车辆工作量统计表》。

4 车辆监控调度系统的实现

系统采用Oracle 10g数据库,C#二次开发,通过ArcGIS控件实现电子地图的显示功能。

电子地图显示采用ArcMap实现。在微软Visual Studio.NET中加载和嵌入ArcGIS控件[4]。应用程序将ArcGIS控件和其他ArcGIS Engine库引用装载到开发环境之中,加载地图到Map Control与Page Layout Control中,在容器中嵌入ArcGIS控件。ArcGIS控件布局实现示意图如图3所示。

通过ArcGIS可以非常直观地将车辆行驶位置、运行状态等信息,以地图化的方式展示出来。

5结论

本文主要研究了基于ArcGIS控件的车辆监控系统,充分发挥了组件式软件方便、高效的优点,利用C#语言和ArcGIS控件可以方便地对与地图相关的多种系统进行开发。仅有定位功能的GPS车辆管理方式已越来越不适应现代化城市管理的需要,必须结合GIS地理信息系统,实现可视化车辆监控调度和控制,提高交通部门及企事业单位的车辆监控调度管理能力,快速反应并处理突发事件。车辆监控调度系统是智能交通系统(ITS)的重要组成部分[5],为交通部门、企事业单位及个人用户实现车辆管理现代化提供强有力的技术支持。

参考文献

[1]中国报告大厅.2011—2015年中国GPS车辆监控调度系统行业分析报告[DB/OL].http://www.chinabgao.com/reports/144444. html,2010-09-01.

[2]中国共产党新闻网.热点解读:去年“三公”支出94.7亿元[DB/OL].http://cpc.people.com.cn/GB/64093/64387/15070576. html,2011-07-05.

[3]蔡菲,史同广,徐文鹏.基于GIS和GPS的ARS出租车调度服务系统的设计与实现[J].测绘科学,2009(1).

[4]邱洪钢,张青莲,陆绍强.ArcGIS Engine开发从入门到精通[M].北京:人民邮电出版社,2010.

矿井车辆调度系统 第7篇

车辆任务调度系统主要根据车辆调度系统现状, 在满足一定约束的条件下, 实现车辆, 人力, 物资等共享资源的合理配置和有效利用, 从而达到调度系统成本最低的目的。在车辆调度系统的体系结构中, 分为厂级任务调度和车场级任务调度, 厂级质控室要先将接收到的任务进行分类, 将其转化为有明确起始点、终点和任务量的派遣单。之后将任务单分配给相应的车场, 再由车场调度室将任务分派给下级。

其中车辆调度处在生成车辆派遣单和实际车场调度的中间, 是系统信息交互的中心, 它执行资源分配的优化过程。肩负着生成车辆调度数据和任务下达的重任, 但目前在实际车辆调度过程中经常会遇到这样一些问题:

1) 如何有效管理厂级调度和车场级调度, 从而实现宏观调度和微观调度;

2) 如何在调度任务之间合理的安排调度任务, 最大程度利用资源, 当出现特殊情况, 如出现紧急调度任务时如何将运输任务插入已排好的调度序列中, 不会造成混乱;

3) 如何全局监控运输任务的完成过程, 并能预估完成时间, 当发现没法按时完成时, 要能给出解决办法。

目前, 各种调度规则与人工智能技术的结合, 已经成为目前调度问题研究的热点。本文研究一种多智能体 (Multi-Agent) 技术, MultiAgent系统由多个独立的、相互协调的智能体 (Agent) 组成, 各Agent具有不同的求解方法, 按照事先约定的协议进行通信, 相互合作。这种体系结构适合于复杂调度系统, 能够实现很好的自主性和动态调度。

针对现代车辆调度情况, 本文对以Multi-Agent协商机制为基础的运输车辆调度系统体系结构进行了研究与分析。

1 基于多Agent的车辆调度系统模型

为了实现车辆调度系统中的各项功能, 本文将车辆调度系统建立在多代理系统的基础上, 为系统引入管理Agent作为车辆调度系统的管理者和运输任务计划接口;引入车场Agent作为车场监控室的代理来负责任务的分配下发和对本车场中每台车辆的任务运输情况进行监控, 引入车辆Agent与每台运输车辆相对应, 代表每个车辆实体在物流调度系统中参与竞争和协作。

在该系统中, 主要分为两部分:厂级车辆调度和车场级任务车辆调度, 管理Agent代表厂级车辆调度, 车场Agent代表车场级任务调度, 其中在每一个车场中, 都有若干个车辆Agent。这样, 在厂级车辆调度系统内部, 管理Agent从上级接收到运输任务, 负责对接收到的运输任务进行统一管理, 根据任务性质的不同, 对任务进行分类, 将其转化为有明确起始点、终点和任务量的任务单, 并将已分类好的任务单分配给调度Agent, 同时提供任务的详细信息。调度Agent在接到任务单后, 从物资状态数据库和地理信息数据库中获取目前的物资库存状况和地理信息状况, 同时根据管理Agent划分的运输任务以及每项任务的起始时间、起点、终点、运送物资数量及重量得出车辆调度数据, 生成派遣单。之后车场Agent将与车辆Agent之间通过合同网协义招投标的过程确定每个任务和每台车辆之间的分配关系, 接着车辆Agent负责将这个关系付诸实现。

Agent协作模型如图1。

2 基于多代理的车辆调度系统的协商机制

Agent通过交互、协商产生协作、理性、完善的交互机制是多Agent之间进行协商、协调和协作的基础。—般来说, 任何—个协商框架有4个不同的部分:

1) —个协商集合, 代表Agent可能提出建议的空间。

2) 一个协议, 定义Agent提出的合法建议, 它是先验协商历史的函数。

3) 一组策略, 每个Agent都具有一个策略, 决定了Agent将会提出什么建议。通常, Agent采用的策略是保密的, 事实上, Agent使用的特定策略一般不能被其它的协商参与者看到。

4) 一条规则, 决定什么时候达成交易以及这个一致的交易是什么。

协商通常进行多轮, 每个Agent在每一轮的协商中, 都给出建议。Agent给出的建议由其策略决定, 必须来自协商集合中, 并且必须合法, 这个合法性是以协议来定义的。

Rosenschein和Zlotkin在二十世纪九十年代初提出的面向任务领域 (TOD) 协商的概念, 可以很好的解决多Agent之间的协商复杂性问题。并且在本文中, 提出了单调让步协议和Zeuthen策略, 能够初步解决在管理调度, 车场调度以及车辆调度三者之问的协商问题。

2.1 面向任务领域的协商

面向任务领域的协商是一个三元组:

其中:

1) T是所有可能运输任务的 (有限) 集合。

2) Ag={1, ……, n}是参与协商的Agent的 (有限) 集合。

3) C:p (T) →R+是一个函数, 定义了执行每个T的子集的费用 (损耗程度) , 执行任何任务集合的费用是一个正实数。

假设一个任务交易是<D1, D2>, 交易<D1, D2>的语义是Agent1承诺执行任务D1, Agent2承诺执行任务D2。Agent i在交易ξ=<D1, D2>中的费用消耗定义为C (Di) , 表示成costi (ξ) 。交易ξ对于Agenti的效用是Agent i执行中最初赋予的任务Ti的费用与执行在ξ中赋予的任务的费用costi (ξ) 之差:

因此, 一项任务的效用代表了Agent从这个任务交易中获得收益的多少, 如果效用是负值, 则与Agent单独完成最初分配的任务相比, 它将遭受损失。

2.2 单调让步协议

在本文中, 将引入的协商协议成为单调让步协议, 这个协议可以进行有效的验证, 即双方都很容易看到协议规则被遵守的情况。该协议的规则如下所示:

1) 协商进行多轮。

2) 在第一轮协商中, 两个Agent同时从协商集合中提出一项任务。

3) 如果两个Agent提出的任务分别为Φ1和Φ2, 使得或者有utility1 (Φ2) ≥utility1 (Φ1) , 或者有utility2 (Φ1) ≥utility2 (Φ2) , 则达成一致。

4) 如果不能达成一致, 则协商继续进行另一轮, 同时提出建议。在u+1轮, 不允许Agent提出比第u轮更差的建议。

5) 如果在某一轮中, 没有Agent做出让步, 则协商以失败任务交易结束。

使用单调让步协议, 在进行有限轮的协商以后, 可以保证协商顺利结束, 即达成一致或者没有达成一致。因为可能的任务交易集合是有限的, Agent不可能进行无限的协商。当调度Agent接收到车场Agent下发的工序任务后, 则会以此协议规则为依据向所需车辆Agent发出任务交易的请求, 车辆Agent根据当前车辆的使用情况, 依据单调让步协议与发出该请求的调度Agent进行协商。最终, 协商会顺利结束, 双方达成一致, 或者无法达成一致, 这样, 不会造成系统瘫痪而影响其它任务的正常运行。

2.3 Zeuthen策略

本节主要讨论参与协商的Agent在使用单调让步协议的时候应该如何工作。当车场Agent与车辆Agent进行协商时, 哪一方更应该让步?如果一方让步, 它应该让步多少?

对于这些问题, Zeuthen策略的思路是:度量Agent对冲突风险的意愿。如果一个Agent当前建议的效用与冲突交易 (失败任务交易) 的效用差别较小, 则它更愿意冒冲突的风险。相反, 如果—个Agent当前的建议与冲突交易的差别较大, 则当发生冲突时, 这个Agent会遭受更大的损失, 因此它不愿意冒冲突风险, 而更愿意让步。

Agenti对冲突风险的意愿用下面的方法度量, 第t轮的冲突风险表示成:

等式右边的分子定义为当前建议i的效用与建议j对于I的效用差;分母定义为Agenti当前建议的效用。在达成一致之前, riskit的值在0~1之间。riskit的值越大 (越接近1) , 表示i在发生冲突时的损失越小, 因此更愿意冒冲突风险。

反之, riskit的值越小 (越接近0) , 表示i在发生冲突时的损失越大, 因此更不愿意冒冲突风险。

当时, risk赋值为1的意思是, 在这种情况下, i当前建议的效用与冲突交易相同。这时, i完全愿意冒冲突风险, 而不愿意做出让步。因此, Zeuthen策略指出, 在协商的第t轮让步的Agent应该是risk值较小的Agent。

3 结论

基于多Agent协商的车辆调度系统的体系结构综合了多个关键技术, 具有很强的任务调度能力, 是车辆调度系统的发展方向。单调让步协议与Zeuthen策略的工作方式与人类协商密切对应, 在风险评估方面具有很大优势。虽然在Agent的协调、Agent的规范、车辆调度系统构架等方面还不是非常成熟, 但必定在许多领域将得到广泛的应用。

参考文献

[1]史忠植.智能主体及其应用[M].科学出版社, 2000 (12) .

[2]龙华.基于多Agent的物流调度系统研究[D].重庆大学.

[3]李军, 郭耀煌.物流配送车辆优化调度理论和方法[M].中国物资出版社, 2001.

[4]曹智一, 严浩.多Agent间的通讯研究[J].河北科技大学学报, 2001:76-78.

[5]高济.基于表示本体论的智能系统开发[J].计算机研究与发展, 1996.

车辆段检修调度指挥系统的设计探讨 第8篇

现代信息技术对车辆段检修调度管理模式产生重要影响, 数据库技术能够实现车辆基本参数、检修信息的合成;语言编程技术能够实现车辆检修调度的多方案比选;互联网技术能够实现数据远程传输和实时监控。研究车辆段检修调度系统对加强车辆动态集成管理, 提高车辆周转效率, 增强铁路运力具有重要意义。

2 车辆段检修调度作业现状

2.1 车辆检修业务流程

车辆段列车检修业务可归纳为“两检、一修、一验”。“三检”即预检和分检, “一修”即车辆修理, “一验”即鉴定和验收。

首先, 预检。列车进入车辆段存车线, 预检员需登记车辆基本信息, 逐车检查列车可疑故障。预检员需手工登记预检情况, 并反馈车辆段调度员。同时, 将预检情况手工输入车辆检修管理系统 ( HMIS) 。其次, 分检。调度员结合车辆段存车线上的车辆数量和检修车间生产能力, 根据经验提出车辆检修调度方案。同时, 下达当日车辆检修工作计划。随后, 机车牵引列车进入检修车间, 各检修班组将列车拆解, 列车部件送至专业车间检修。第三, 施修。各专业车间对列车部件的耐久年限和机械性能进行检查, 通过取料车间调取维修材料和替换零件。施修过程需要调取大量列车零部件和专业检测设备, 为加强列车部件的有效管理, 建立了仓库进出料管理系统。第四, 鉴定和验收。列车经检修、组装、验收后, 按调度员指令拉离车辆段。

2.2 车辆调度工作任务

车辆调度系统是列车检修的核心与枢纽, 主要承担计划制定、进度控制、动态协调等任务。

首先, 制定车辆段检修计划。一是明确检修承载力和待检工作量。检修承载量包括车辆段检修车间规模、台位数量、零部件库存、检验设备及技术人员配置等基本信息, 以及正在作业或暂时空闲的台位、设备、人员等动态信息。待检工作量主要是存车线上滞留的车辆规模。二是确定车辆勾序。勾序, 即列车由存车线至检修车间的股道路径。由于车辆段股道较为复杂, 车辆检修涉及多个车间协同作业。统筹协调机车股道路径能够提高检修效率。三是发出检修指令。确定检修计划和股道勾序后, 调度员要将相关信息发至检修车间。同时, 告知仓库需调拨的维修零部件。

其次, 检修车间进度控制。一是实时监控车间检修作业进度。掌握检修车间各车辆的存放位置、检修进度、物料供应等信息。二是组织车间检修工序, 优先安排重要紧急的检修任务, 综合调配各检修车间的设备、零部件和技术人员。三是对已完成鉴定与验收的车辆, 及时重新编组, 组织驶离车辆段。

第三, 协调车辆段内外业务工作。协调车辆段和车站的业务关系, 使车辆段检修业务总量保持在正常水平;协调铁路沿线各车辆段的检修任务, 从铁路全线车辆检修宏观分析, 适时增加车辆段检修业务, 或将本车辆段检修业务部分分配至其他车辆段。协调车辆段内部存车线、检修车间、仓库等相关部门, 确保车辆段正常运行。

2.3 传统车辆检修调度模式存在的问题

车辆段检修程序复杂、时间紧迫、任务繁重, 传统调度管理模式较难适应现代车辆段检修的需求, 并存在若干问题。

首先, 数据采集问题。数据采集是车辆检修调度的基础环节, 需要及时、准确的确定车辆型号、技术参数、主要故障、主要零配件等信息。传统调度管理采用手工登记、纸质传递、逐条录入系统的方式采集信息。预检员先将车辆型号和技术参数进行手工登记, 再将纸质登记表格汇总交给调度员, 最后将纸质信息录入管理系统。传统数据采集模式, 数据信息错误、遗漏、错位等情况较为普遍;数据采集与交换的及时性较差;数据纳入系统具有一定的滞后性。

其次, 系统集成问题。为了增强铁路车辆段检修的信息化管理水平, 铁道部先后研发和推广了若干信息管理系统。一是车辆识别系统 ( AEI) 。目前, 我国铁道车辆已全部安装AEI识别系统, 列车运行过程中, 安装在地面的识别装置可以与列车上的标识装置实现信号对接, 瞬时获取列车基本信息, 包括型号、年检时限和技术参数等, 并将上述信息传递至系统数据库。二是网络扣车系统 ( CMIS) 。系统对车辆段管辖范围内的列车进行定位和跟踪, 依托AEI识别系统, 掌握车辆检修时限, 对超过车辆检修时限的列车发出强制检修指令。扣车系统能够减轻预检员逐车检查的工作量, 提高预检工作效率。三是车辆技术信息系统 ( HMIS) 。系统完整记录了车辆各类技术参数、历次检修时间、主要故障内容、维修方案及零部件需求情况, 为车辆检修和保养提供技术支持。但是, AEI、CMIS、HMIS系统之间尚未建立数据交换端口, 暂时无法实现数据远程共享, 这使得上述三个系统成为信息“孤岛”, 各自为政。同时, 增加了车型、车号、技术参数等基础数据的录入和更新工作量。

第三, 实施监控问题。目前, 车辆段检修车间尚未实现视频监控全覆盖, 即使车辆检修车间已安装视频监控, 在调度管理系统未与车辆技术信息系统进行数据对接前, 调度员很难从实时画面中判断车辆检修进度。调度员给出车辆检修计划和零部件供应计划后, 较难实时获取车辆检修进度。因而, 缺乏列车检修进度控制的依据。

3 车辆段检修调度系统设计方案

3.1 总体设计

车辆检修调度系统通过数字化场站平面、检修作业现场监控、车辆基 础信息数 据 , 以及车辆 识别系统 ( AEI) 、网络扣 车系统 ( CMIS) 、车辆技术系统 ( HMIS) 三个系统的集成 , 实现车辆段检修有序运作。

首先, 建立可视化操作平面。系统自动生成股道、存车线、检修车间、列车位置等信息, 使车辆段内列车布局较为清晰的呈现在调度员面前。

其次, 采集车辆检修动态数据。依托车辆识别系统 ( AEI) 、网络扣车系统 ( CMIS) 、车辆技术系统 ( HMIS) , 动态采集列车基本信息和检修信息, 为车辆检修调度提供支撑。

第三, 实时监控车辆检修进度。在检修车间安装视频监控, 直观掌握检修进度。

第四, 数据读取与修改。车辆检修调度系统设置“读取”和“修改”两 个数据流 , 单向箭头表示 仅“读取”, 双向箭头表示 既能“读取”, 又能“修改”。如AEI、CMIS、HMIS、车辆基础数据等数据, 车辆调度系统可读取和修改。数字化场站平面、现场作业信息等数据, 车辆调度系统仅能读取, 不能修改。

第五, 远程查询与统计分析。车辆检修调度系统与互联网各远程终端连接, 远程终端可实现数据查询和统计分析, 但不能修改数据。

3.2 功能模块

车辆段检修调度系统由八个模块组成。

第一, 股道平面模块。股道平面模块涵盖尺度信息和参数信息。尺度信息, 即是车辆段内股道的分布形态、长度、宽度、转弯半径等, 以及股道中各项设备的位置、平面尺寸和高度等;参数信息, 即是股道中库门、台位、调梁机等设备的型号、承载极限、技术参数等。股道平面模块是车辆调度的基础, 机车调度、车辆检修等均以股道平面模块为依托。

第二, 现车位置模块。在股道平面图以不同色彩的矩形方框表示现车。现车模块记录三类信息, 即车辆位置、技术参数、检修进度。车辆检修调度系统将平面直角坐标系赋予股道平面图, 可实现现车位置的精准定位, 便于调车路径计算。将鼠标移至矩形方框, 既可显示车辆基本参数, 该数据由AEI系统提供。矩形方框的不同色彩表示检修进度, 该数据由HMIS系统提供。

第三, 调车作业模块。调车, 即是机车和车辆在场站股道中有指向性的位移。调车作业模块通过仿真模拟, 能够实时生成和修正调车作业。调车作业仿真模拟分为计划编制和计划执行两部分。计划编制, 即是确定车辆进出检修车间的顺序。通过编程和算法, 将现车逐车拖曳至检修车间, 并完成演示, 直到一个批次的调车计划编制完成, 最后生成《调车作业通知单》。此外, 模拟调车作业仿真模块的数据库要严格按照调车细则进行, 限制整个调车过程, 如警冲标位置、向空线甩车的规定、成组的规定、调车作业方法 ( 单推多溜、禁溜、推送、单推单溜) 等。计划执行, 即是对调车作业的实时跟踪。当完成《调车作业通知单》后, 现场车辆开始调车, 系统会实时监控车辆的位移信息, 该批调车计划可以被执行、打印、以及中断操作。为保证数字化调度现场与实地作业现场的实时同步, 调度员还可以与调车组进行实时通讯, 以掌握调车计划的实际执行情况, 在调车执行模块上输入相应的作业步骤。

第四, 数据采集与处理模块。由于AEI、CMIS、HMIS三个系统尚未建立数据共享, 各自执行不同的数据采集标准和格式, 不能被车辆段检修调度系统直接识别和读取。需要对AEI、CMIS、HMIS系统的数据进行匹配、筛选、处理, 作为车辆段检修调度系统的数据库。基于AEI系统读取车辆标签, 包括型号、技术参数、检修记录等, 并作为车辆识别的唯一标识。基于CMIS系统读取车辆定检计划, 自动更新段内车辆的附属资料。基于CMIS系统读取轮对、轴承等质保数据。

第五, 现车信息读取与修改模块。在数字化股道平面图上, 矩形方框表示现车位置和修程信息, 将鼠标移动至方框, 可获得车辆基本信息;双击方框, 可显示车辆的型号、技术参数、检修方案、调车计划、台位设置等信息。调度员还可以通过窗口对数据进行修改和调整, 添加必要的调度记事、计划安排、备注等。系统也可以形成逻辑运算结果和业务报表。

第六, 车间检修计划与执行模块。车间根据检修进度动态要求, 由车间调度负责编制修车日计划表, 通过操作该模块, 给具体的车辆安排待修台位, 就可以自动生成车间的修车生产 ( 半) 日计划;若需修改现车资料, 则可返回编制页面, 重新生成修车计划。修车计划以电子文档的形式在局域网共享。

第七, 远程终端查询与分析模块。铁路系统远程终端对车辆段检修情况可进行查询和分析。通过互联网和终端权限设置, 铁路系统各级部门和科室, 可以查阅不同车辆段检修实况, 通过数据报表的汇总, 可以分析车辆段内部及车辆段之间检修运营情况。通常, 远程终端查询和分析模块仅具有读取数据的功能, 而不能修改数据。

第八, 辅助模块。辅助模块围绕非检修业务, 帮助调度人员实现自动化办公与信息传输, 包括:报表自动统计分析模块、车辆检修逻辑模块、内部办公模块、系统数据维护模块等。统计报表是车辆段检修业务水平评估的重要形式, 根据业务种类和时序, 自动生成各类报表, 能够减少调度员的工作量, 提升工作效率。车辆检修逻辑模块以AEI系统为基础, 收集车号、车型、制造商、检修时限等信息, 再将整理的信息与CMIS和HMIS系统对接, 实现数据拓展, 生成车辆技术参数、历次检修记录等信息。如制造时间超过15年的罐车自动提示须做水压实验, 过期车按前次厂修日期推算轮对质保月数等, 均属于这一类业务逻辑判断。内部办公模块承担公文流转、共享、办理等功能, 相当于企业的办公自动化系统。系统数据维护模块是将与调度指挥工作相关的数据查询、修改功能进行统一, 根据用户需要进行扩展和改进。如货车基础资料数据库、用户登录信息、系统初始化操作、远程查询日志、施修厂段单位代号或名称、企业自备车终到站名、相关调度工作细则查询等。

4 车辆段检修调度系统测试与调试

系统测试和调整涉及软件和硬件两部分。车辆段检修调度系统是建立在AEI、HMIS、CMIS等多个系统上的集成软件, 测试的重点包括:一是数据库匹配程度, 即各数据库中基础数据的标识、数据的拓展、数据的动态更新等问题;二是模块算法的逻辑性。各系统模块在 调取、修改、计算、运 用系统数据时 , 是否存在错误或 冲突, 从而导致系统计算错误或系统运行崩溃, 尤其是调车路径自动生成的准确性;三是不同软件和模块的兼容性, 避免出现数据混杂和扰乱等现象。硬件方面, 主要侧重于视频摄像头、光感识别器等设备的敏感度、清晰度、精准度;各类光缆和传输线路的安全性等问题。

5 结语

车辆段检修调度系统是现代网络信息技术在铁路运营中的运用, 具有多项技术优势。一是数字化场站模拟显示, 能够使调度员实时掌握车辆段内各设备、车间、机车的部分情况。二是多系统集成模块。集成现有AEI、CMIS、HMIS等系统功能, 实现车辆识别、网络扣车、故障检修等协同作业。三是数据库匹配与动态更新, 通过系统数据识别与扩展, 实现丰富车辆检修调度的数据支撑。四是严格控制人工数据输入量, 自动计算大量数据并生成报表, 避免重复手工抄录带来的错误。五是利用现有网络实现不同级别用户组远程查询, 信息共享程度高。

参考文献

[1]钟石泉, 贺国光.多车场车辆调度智能优化研究[J].华东交通学报, 2004, 21 (6) :25-29.

[2]于洋.吉林车务段技术管理信息系统的开发与应用[D].吉林:吉林大学, 2010.

矿井车辆调度系统 第9篇

关键词：全自动运行系统,车辆调度系统,监控,数据流

0 引言

从美国西屋公司在1965年提出建设“无人驾驶的、高频率的、经济的公共交通系统”开始, 国际上相继开通了多条全自动运行线路, 如:法国VAL系统、新加坡东北线、香港广九铁路东铁线、美国费城地铁、西雅图地铁与轻轨等, 全自动运行技术趋于成熟。

随着城市人口密度的不断增加, 经济的高速增长, 我国城市轨道交通进入了大规模的建设时期, 截至2015年3月, 国内共有27个省39座城市获得国家级批准建设。客流负荷增大, 运营压力剧增, 对轨道交通的安全、可靠、节能、舒适的最佳化运行提出更高的要求。全自动运行系统 (FAO) 可进一步提升城市轨道交通运行系统的安全与效率。我国地铁线路正在逐步实现列车全自动运行, 北京机场线和上海10号线地铁率先采用了全自动运行技术, 未来北京的3、12、17号线拟采用全自动运行系统。但是, 作为全自动运行配套系统的车辆调度系统的研究和应用还处于初步阶段。

传统轨道交通项目中的列车采用人工运行, 司机通过设置在司机室驾驶台的TCMS和MMI完成对列车的监控工作。采用全自动运行系统后, 司机室不设置司机或监视员, 对车辆的监控从司机室转移到调度中心。因此, 需要在调度中心设置车辆调度系统, 完成对车辆的集中监控。车辆调度系统提供友好的人机交互界面, 保证调度人员在处理作业任务时能够有效获取信息、提高作业效率、降低调度人员劳动负荷。

1 系统结构

车辆调度系统利用计算机技术、通信技术、自动化技术、网络技术、信息集成等实现数据的采集、处理和显示, 将列车信息、车载信息统一到同一个软件平台上实现对多辆列车的监控。

车辆调度系统是一套实时、分布、模块和可扩展的监控系统 (见图1) , 可实时查看列车运行信息、车辆信息、车载广播系统 (PA) /视频监控系统 (CCTV) /乘客信息系统 (PIS) 信息、车载火灾信息、车辆走行部信息等, 并可对车辆进行远程控制, 从而达到对车辆的全方位监控, 保证列车安全运行, 提升列车的调度效率。

车辆调度系统由硬件设备、软件设备、系统网络构成。系统主要硬件设备部署在控制中心。系统软件分为数据采集层、数据处理层和人机界面展示层。系统网络由主干层、局域层和现场层组成。

1.1 系统硬件

控制中心的硬件设备采用主备冗余的部署方式, 硬件主要包括:调度工作站、交换机、实时服务器、历史服务器、磁盘阵列、车辆网关、ATS网关、前端处理器等。

调度工作站:完成人机交互, 从实时服务器和历史服务器获取实时和历史数据, 用于监控所有车辆的运行状态和查询历史数据。

交换机:用于数据的传输, 采用3层路由交换机, 将不同的专业划分为不同的VLAN, 实现各专业信息之间的隔离。

实时服务器:完成实时数据的处理, 从前端处理器、车辆网关、ATS网关获取实时数据, 将数据发送给调度工作站显示并接收调度工作站下发的控制指令。

历史服务器:保存、读取历史数据。

磁盘阵列:存储历史数据。

车辆网关:与车辆控制系统 (TCMS) 通信, 获取车辆信息, 并将信息传送给实时服务器。与车辆通信采用通用的通信协议, 如UDP、MODBUS/TCP等。

ATS网关:与车辆VOBC、ZC、CI、DSU通信, 获取信号系统信息, 在车辆监控界面上实时监控列车运行。将获取的信息传送给实时服务器, 由实时服务器完成热数据的处理。为保证信息安全, 与各专业通信采用安全协议, 如RSSP等。

前端处理器:与车载PA/PIS/CCTV通信, 完成对车辆通信系统的监控功能。

1.2 系统软件

车辆调度系统软件分数据接口层、数据处理层和人机显示层。

数据接口层:前置处理器、车辆网关、ATS网关安装数据接口层软件, 专门用于数据采集和协议转换, 同时完成与各专业之间的信息隔离。

数据处理层:用于实时数据管理, 事件管理, 主要由实时服务器和历史服务器构成, 通过实时数据库和关系数据库提供车辆调度系统的应用功能。

人机显示层:用于处理人机接口, 主要由调度工作站构成, 通过服务器获取实时和历史信息, 显示在调度工作站上, 完成对车辆运行的监控操作。

1.3 系统网络

车辆调度系统网络由骨干层、局域层和现场层。

骨干层:骨干网负责数据的传输, 骨干层采用千兆光纤网络。车辆调度系统的信息来自2个网络:TIAS网和ATC网, 因此, 骨干网包括这2部分。TIAS骨干网负责将信号网关和车辆网关的数据传输到控制中心实时服务器;ATC骨干网负责将VOBC和TCMS的信息传送到信号网关和车辆网关。

局域层:用于车站或控制中心本地的数据传输。局域层的数据通信包括:调度工作站与实时服务器或历史服务器之间的通信;每列列车的VOBC或TCMS通过无线与AP之间的数据通信。

现场层:车辆内部的MVB传输网络。

1.4 数据流

车辆调度系统实现对车载P A、P I S、CCTV、TCMS和VOBC的监控。数据流包括上行和下行数据流, 上行数据流指从接入系统到车辆调度系统人机界面的数据流向, 下行数据流指从人机界面到接入系统的数据流向 (见图2) 。

车载P A系统的数据通过T E T R A系统的车地无线网络实现落地。上行数据流:车载PA→TETRA→前端处理器→中心实时服务器→车辆调度工作站。下行数据与上行数据相反。

车载PIS系统的数据通过PIS系统的车地无线网络实现落地。上行数据流:车载PIS→地面PIS→前端处理器→中心实时服务器→车辆调度工作站。下行数据与上行数据相反。

车载CCTV系统的数据通过PIS系统的车地无线网络实现落地。上行数据流:车载CCTV→车载PIS→地面CCTV→前端处理器→中心实时服务器→车辆调度工作站。下行数据与上行数据相反。

VOBC的数据通过信号系统的车地无线网络实现落地。上行数据流:VOBC→ATS网关→中心实时服务器→车辆调度工作站。下行数据与上行数据相反。

TCMS的监视数据通过信号系统的车地无线网络实现落地。上行数据流:TCMS→车辆网关→中心实时服务器→车辆调度工作站。下行数据与上行数据相反。

对车辆的控制信息首先由TCMS传送给车载VOBC系统, 然后由VOBC实现信息传输, 传输方式与VOBC的数据流相同。

实时服务器将历史数据保留到历史服务器, 历史服务器将数据保存到磁盘阵列。HMI通过历史服务器查询历史数据。

2 功能及人机界面设计

在全自动运行系统中, 车辆调度控制系统行使驾驶员部分职责, 通过车辆调度控制系统显示终端可实时监视车辆运行情况, 包括车辆关键部件的工作状态、故障信息, 并可对车辆实施远程控制, 从而极大地减少工作人员劳动强度、提高执行效率。其主要功能包括: (1) 站场信息监视; (2) 车辆运行信息监视; (3) 车辆唤醒及唤醒过程监视; (4) 车载信号人机界面; (5) 车辆的远程控制; (6) 车载PA/PIS/CCTV的监控。

2.1 站场信息

在车辆调度系统的人机界面上可以实时监视站场信息, 方便车辆调度员实时了解站场情况, 监视的主要包括:站台、信号机、区段、道岔、控制模式、站台门、供电信息、车次窗等的监视 (见图3) 。

2.2 车辆运行信息

在传统驾驶模式下, 此部分信息由司机在司机室通过TCMS监视画面实现对列车的监视。采用全自动运行系统后, 此部分信息的监视转移到车辆调度系统, 在控制中心实现对车辆运行的监视, 使调度员及时了解车辆运行情况, 当发生故障时及时进行处理, 保证列车安全、可靠运行。监视的主要内容包括:运行状态、车辆状态、火灾/空调/走行部状态、通信状态和远程旁路/复位等。

(1) 运行状态。包括司机室、激活端、列车前进方向、空压机、盖板、紧急手柄、车门、受流器、火警信息、常用制动、充电机、辅助逆变器、停放制动、乘客紧急呼叫、牵引逆变器、主风压力、制动缸压力、牵引/电制动力和BQS/BHB/HB等。其监视界面见图4。

(2) 车辆状态。包括牵引状态、制动状态、旁路状态和辅助设备状态 (见图5) 。

(3) 牵引状态。包括BHB、BLB、MQS、HB、电网电压、KM11、KM12、中间电压、中间电流、电机电流。

(4) 制动状态。包括空气制动正常、空气制动施加、保持制动施加、紧急制动施加、停放制动施加、制动风缸压力 (k Pa) 、乘车率、空气制动本地切除、空气制动远程切除。

(5) 旁路状态。包括牵引安全制动旁路、安全回路旁路、脱轨及障碍物检测旁路、门使能旁路、门关好旁路、紧急制动、ATP切除。

(6) 辅助状态。包括中压扩展、线路输入电压、逆变器输入电流、逆变器中间电容电压、逆变器输出相电压、逆变器输出电流、充电机/蓄电池电压、充电机输出电流、蓄电池电流、蓄电池温度、蓄电池剩余容量。

(7) 火灾/空调/走行部。车辆在运行过程中会产生一些“误报”的火灾信息, 影响车辆的正常运行, 为了进行有效的火灾报警信息处理, 在车辆调工作站上设置火灾复位和火灾确认功能。当车辆产生火灾报警信息后, 系统自动联动相应的摄像机, 通过CCTV摄像机或者人为确认火灾信息, 信息为误报时远程火灾复位, 复位后车辆按照时刻表继续运行, 当确认火灾发生时, 向车辆发送火灾确认指令, 车辆进入火灾模式, 按照火灾模式运行。火灾/空调/走行部监视的信息包括:轴端报警、轴端温度报警、传感器报警、齿轮箱报警、齿轮箱温度报警、烟火报警、轴端温度、齿轮箱温度、室外温度、室内温度、目标温度、控制模式、空调模式、通风机、压缩机、冷凝分机、新风阀等 (见图6) 。

(8) 通信状态。列车在运行过程中TCMS要实时监测车辆与各个系统通信状态 (见图7) , 以保证列车能实时、高效、安全运行, 通信状态。

(9) 远程旁路和复位。车辆在运行过程中由于一些原因可能会导致一些开关断开或转向架故障, 使车辆运行受到影响, 车辆调度工作站提供远程对断开的开关进行复位或旁路转向架故障, 保证车辆正常运行 (见图8) 。复位的开关包括:PIS设备电源空开断开、无线系统/信号指示空开断开、前照灯供电空开断开、客室照明供电空开断开、空调供电空开断开、空调控制供电空开断开、客室通风供电空开断开、电热供电空开断开、司机激活/空压机/列车控制供电空开断开、制动装置/制动控制供电空开断开等。

2.3 车辆唤醒

为了保证列车高效、安全运行, 不允许列车“带病”上线, 因此, 全自动运行系统的列车每天出车前都需要对列车逐项进行动态和静态测试, 测试通过满足条件后, 列车方可上线运行。在操作界面上可以实时查看列车的唤醒情况, 当唤醒失败时产生报警, 提示操作员列车故障, 无法完成唤醒, 不能上线运行, 系统将自动唤醒备用车辆代替故障车辆上线运行 (见图9) 。车辆调度员根据唤醒失败的情况, 安排维修人员进行维修作业。测试的主要内容包括:TCMS网络本身自检失败、TMS网络通信自检失败、牵引系统自检失败、辅助系统自检失败、车门自检失败、制动系统自检失败、空调系统自检失败、广播系统自检失败、烟火报警自检失败、PIS/CCTV自检失败、Tetra自检失败、走行部在线监测自检失败、上电自检完成、Tc1车充电机状态、Tc2车充电机状态、Tc1车空压机自检故障、Tc2车空压机自检故障、总风压力达到9.5 Bar等。

2.4 车载信号人机界面

在传动的驾驶模式下, 此部分信息由司机在司机室通过信号的MMI监视画面实现监视 (见图10) 。采用全自动运行系统后, 此部分的功能转移到车辆调度工作站上, 实现远程监视。调度员通过对车组号的选择, 完成不同列车的切换操作, 监视的信号主要包括:发站信息、疏散、火灾、下一站信息、终到站信息、车次号、司机号、跳停扣车、当前驾驶模式、当前运行等级、进入停车窗标志、车门状态、发车信息、客室门控制模式、屏蔽门状态、设备故障状态、停车场及车辆段转换区、列车首尾、列车速度、列车完整性、报警文本、最高驾驶模式等信息。

2.5 车辆远程控制

采用全自动运行系统的列车, 在控制中心调度工作站上实现对车辆的控制, 在正常情况下, 有效组织列车运行, 实现列车运行的自动化调度管理;异常情况下, 及时、高效处理紧急事故, 提高事故处理的效率, 使列车运行更加有效。车辆调度的控制功能主要包括:开关列车照明、设置/缓解停放制动、控制受流器、远程开关车门、远程旁路、故障复位、列车空调电热设置等。

2.6 车载PA/PIS/CCTV

车载PA/PIS/CCTV可以辅助车辆调度及时查看、了解列车情况。正常运行情况下, 车辆调度可以通过点选的操作方式, 实现操控功能;异常情况下, 系统自动发送控制指令, 实现乘客信息、广播及摄像头的操控。

3 结论

矿井车辆调度系统 第10篇

关键词：全球定位系统 (GPS) ,高斯滤波最小频移键控 (GMSK) ,无线通信

0 引言

GPS车辆监控调度系统中, 需要将车辆的定位数据通过无线数据通信平台回传到监控调度中心。常用的无线数据通信平台可以分为两大类:公网和专网。采用公网的GPS系统具有投资小、覆盖面大、系统维护量小等优点, 但它的实时性比较差, 不能进行GPS差分定位。要用专网的GPS系统对监控目标可采用时分复用方式进行数据传输, 充分利用无线频率资源, 传输快、实时性好, 可进行GPS差分定位, 定位精度高。因此专网的GPS车辆监控调度系统尤其适合于公安、消防、公交、金融运钞等对实时性要求高的应用。专网用GPS数传终端在系统中的作用主要是实现GPS差分定位与无线通信。本文介绍用于专网的低成本、高数据率、实时性好、可靠传话音的GPS数传终端的设计方法及其性能、特点。

1 数传终端设计中频率资源的充分利用

在车辆监控调度系统中, 频率资源有限, 不能为每个终端分配一个频段, 通常是所有终端共用一个数据频道。因此, 如何复用这一频率资源, 使它得到充分利用, 增大系统数据通信容量是数传端和系统设计中值得探讨的问题。考虑到GPS接收模块在进行GPS定位时, 同时会得到一个非常准确的全球同步时钟, 用它来作为时分通信的时间基准, 就可以实现时分复用, 而不增加成本和设备复杂度。在时分通信的GPS车辆监控调度系统中, 移动终端发送和接收数据的时候不多, 终端常处于空闲状态。而在车辆监控调度系统中, 采用数据传输定位信息、话音实现调度功能将大大提高系统性能。因此如果能在半双工的传输平台上, 实现既传输数据又传输话音而不相互干扰, 将会使整个系统性能在不增加成本的情况下, 得到极大的提高。我们采取以下办法, 实现数据与话音的同时传输: (1) 采用两个25k Hz带宽的频道, 一个用于话音通信, 一个用于数据通信; (2) 大部分时间里移动终端处于话音频道, 接收或发送话音, 在收发数据的时隙, 无论是否收、发话音, 都强制切换到数据道收发数据, 数据通信完成后, 回到话音频道, 继续收发话音。这样数据收发只会引起话音通信的不到100毫秒的中断, 因而对话音通信的影响可忽略。 (3) 在监控调度中心安装两个基站终端, 一个专用于话音通信, 一个专用于数据通信;每个监控目标安装一个移动终端, 在给定的时隙收发数据, 其它时间收发话音;基站终端与移动终端只在软件上略有不同。这样, 就可以在半双工的平台上, 同时实现数据和话音的半双工传输。

2 GPS数传终端的硬件设计

2.1 数字调制方式的选择时分通信系统中决定系统容量的主要因素有三个:

无线数据传输率、不同终端之间数据传输的保护时间以及每个终端的数据量。增加数据传输速率, 可直接加大通信系统容量。在车辆监控调度系统中, 带宽资源是非常有限的, 要提高通信数据率, 必须采用效率比较高的调制方式。

2.2 频率调制和解调的设计为了保证数据传输的稳定可靠, 发射电路采用两个振荡器:

一个中频振荡器和一个本地振荡器, 数据和话音分别调制这两个振荡器。数话分开调制的好处是避免了两路的相互影响, 并且数据信号直接调制中频晶体振荡电路, 提高了数据调制的稳定度, 有利于实现MSK调制和接收电路的解调。中频振荡器采用高精度晶振构成的振荡器;本振采用可编程吞脉冲PLL (锁相环) 频率综合器, 通过PLL将本振VCO (压控振荡器) 锁定于高精度晶体振荡器, 使本振既具有很高的频率稳定度, 又可以通过编程改变频率。从天线接收来的射频信号放大后, 经过两次下变频、滤波得到基带信号, 基带信号放大后, 可以推动喇叭发声或往高斯逆滤波器解调出数字信号。由于PLL频率综合器的成本比较高, 考虑到实际使用时频率资源的限制, 数传终端采用半双工工作方式, 频率调制和解调共用一个PLL频率综合器 (本振) 。PLL的转换时间是一个重要的指标, 转换时间的大小直接影响终端的性能。转换时间长使终端数字/话音通信频道转换时间也长, 不同终端发送数据保护时间加长, 会大大减小整个系统的数字通信容量, 降低系统性能;而且PLL的转换时间长, 数据通信就会使话音通信中断较长的时间, 严重影响话音通信的质量。因此设计时应尽量减少PLL的转换时间, 提高PLL的锁定速度。采用变宽法加速PLL的锁定, 系统性能有了较大提高。

2.3 高斯低通滤波和逆滤波电路高斯低能滤波器指的是滤波

器的频率响应为高斯函数, 高斯滤波器的冲击响应也为高斯函数, 采用模拟方法是不可能实现这种滤波器的, 通常采用数字存储的方法实现高斯滤波器。这里采用一款由CML公司设计生产的GMSK调制解调器FX589。为了达到无线通信要求的信道带宽为25k Hz, 带外干扰<-60d B, 选择数据率为9600bps, BT=0.5。根据FX589的工作特性, 采取了以下措施, 提高数据通信的性能: (1) 精心设计FX589的外围电路, 配合FX589工作; (2) 将发/收的数据进行加/解扰, 去除信号中的直流和低频成分以适合FX589的要求; (3) 给数据加上合适的头码, 利用FX589恢复接收时钟, 保护接收数据完整性; (4) 软件上采取数据检错重发机制, 消除误码对系统性能的影响。

2.4 数传终端的整体设计整个数传终端的设计以MCU为中

心, 并采用FPGA来整合周边器件, 提高系统的稳定性, 降低测试维修的复杂度。串行EEPROM用于存储车辆的重要信息, 如编号、车牌号等。FLASH用于记录车辆运行信息, 以供调度中心查询。SRAM存储器主要用于存储临时数据, 如GPS定位信息、差分定位信息等。GPS接收模块用于接收GPS信号, 实现GPS差分定位功能。显示与控制面板采用带背光液晶显示, 由电源音量旋钮、静噪调整旋钮与四个轻触按键控制。RS-232测试设置口用来与PC机或其它设备通信。FPGA将所有器件联系成一个整体, 由微控制器通过串行通信口、地址数据接口及通用I/O口控制各模块协调工作, 完成整个数传终端的显示、通信与数据处理等功能。

3 GPS数传终端控制软件的设计