基于GIS的露天礦車輛運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)

摘要：車輛運(yùn)輸監(jiān)控是露天礦車輛管理的主要內(nèi)容，也是影響露天礦企業(yè)生產(chǎn)效率的重要因素之一。闡述了露天礦車輛運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)、系統(tǒng)功能以及實(shí)現(xiàn)GIS的關(guān)鍵技術(shù)，在某鉬礦的應(yīng)用中，系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，實(shí)現(xiàn)了對露天礦車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度。
關(guān) 鍵 詞：地理信息系統(tǒng)；車輛；監(jiān)控；調(diào)度

1 引言
    露天礦是一個(gè)以采掘?yàn)橹行模赃\(yùn)輸為紐帶的大型生產(chǎn)系統(tǒng)，車輛運(yùn)輸在露天礦企業(yè)中占有重要地位。在大型露天礦開采中，礦山運(yùn)輸?shù)幕ㄍ顿Y約占總投資的40％～60％，運(yùn)輸成本占礦山總成本的35％～45％，運(yùn)輸能耗占礦山總能耗的40％～70％。所以，車輛運(yùn)輸成為礦山企業(yè)管理工作中關(guān)注的焦點(diǎn)，而且隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這部分費(fèi)用也在不斷增加。
    GIS是一門集計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息學(xué)、地理學(xué)等多門科學(xué)為一體的新興學(xué)科。在計(jì)算機(jī)軟件和硬件支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供對規(guī)劃、管理、決策和研究所需信息的空間信息系統(tǒng)。將GIS應(yīng)用于包含有大量空間信息的露天礦，會(huì)大大提高露天礦車輛運(yùn)行的安全性，有效提高車輛的運(yùn)載率和配礦調(diào)度的效率，有效提高資源利用率，對礦產(chǎn)資源的開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展都有極其重大的意義。

2 開發(fā)技術(shù)
    該系統(tǒng)屬應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)(GIS）。以Visual C#．Net作為開發(fā)工具，集成GIS功能組件MapX，二次開發(fā)“基于GIS的露天礦車輛運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)”。對各種地理數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)則采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)sQLServer 2000實(shí)現(xiàn)。

3 系統(tǒng)功能
    GIS技術(shù)在車輛運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)中，可以提供圖形化的人機(jī)界面，在電子地圖上實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地顯示車輛的位置，跟蹤車輛的行駛過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車輛終端查詢、路徑規(guī)劃和最優(yōu)調(diào)度。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：
    (1)電子地圖功能 在系統(tǒng)的可視化界面中，實(shí)現(xiàn)對電子地圖的平移、放大、縮小、圖層控制、全圖顯示、中心點(diǎn)選擇等功能。
    (2)車輛定位監(jiān)控包括車輛監(jiān)控設(shè)置、車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控、單目標(biāo)跟蹤、多目標(biāo)／區(qū)域監(jiān)控、車輛屬性查詢等功能。
    (3)歷史軌跡管理 可選定數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的某車輛在某段時(shí)間內(nèi)接收的車輛位置信息、受警記錄等詳細(xì)記錄進(jìn)行回放，并能控制回放過程。
    (4)車輛調(diào)度主要發(fā)送調(diào)度信息，可同時(shí)向多個(gè)車載終端發(fā)送公共信息、公司信息、調(diào)度信息、詳細(xì)的中文或英文信息。
    (5)用戶登錄信息管理 管理登錄系統(tǒng)的用戶，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中記錄用戶的登錄和退出時(shí)間，便于考勤記錄和系統(tǒng)運(yùn)行管理。
    (6)管理員信息管理管理員信息資料及帳號(hào)管理，通過高級(jí)管理員可以添加或者修改其他管理員的管理等級(jí)，以及添加管理員資料。
    (7)車輛信息管理管理車輛的相關(guān)信息，包括公司信息、班組信息、車輛信息及其司機(jī)信息的添加、修改、刪除。
    (8)運(yùn)行日志管理包括兩方面的信息，一是為了系統(tǒng)安全考慮保存的管理員的登錄信息：二是在數(shù)據(jù)庫中對報(bào)警、故障和移動(dòng)目標(biāo)運(yùn)行軌跡等數(shù)據(jù)的詳細(xì)記錄，方便用戶查詢。

4 GIS實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)
4．1 地圖控制
    在Microsoft Visual Studio．NET 2003環(huán)境下新建VisualC#項(xiàng)目，模板選擇為Windows應(yīng)用程序。在程序中引入MapX控件后，MapX安裝目錄下的United States地圖會(huì)作為默認(rèn)地圖自動(dòng)加載，通過改變MapX控件的GeoSet屬性可以加載任意gst格式的地圖161。實(shí)現(xiàn)GIS地圖控制的核心源碼如表1所示。

4．2 訪問DBMS中的數(shù)據(jù)
    通過與數(shù)據(jù)庫中地理數(shù)據(jù)的綁定，可在地圖上創(chuàng)建一個(gè)新圖層，并將每個(gè)表示經(jīng)緯度的數(shù)據(jù)顯示為地圖上的一個(gè)點(diǎn)。通過使用MapX的Datasets．Add方法可以將SQL Server中的表作為數(shù)據(jù)集添加，同時(shí)還要使用BindLayer對象作為方法的一個(gè)參數(shù)，這樣便可實(shí)現(xiàn)地圖與數(shù)據(jù)的綁定。
4．2．1 BindLayer對象
    創(chuàng)建BindLayer對象BindLayerObject，添加數(shù)據(jù)集，用于在新圖層上數(shù)據(jù)指定的位置創(chuàng)建點(diǎn)。BindLayer對象的Lay-erName屬性指定新創(chuàng)建的圖層的名稱。RefColumnl屬性指定包含緯度的字段，RefColumn2屬性指定包含經(jīng)度的字段，LayerType屬性指定數(shù)據(jù)綁定到的圖層類型。

4．2．2 Datasets．Add方法
    使用Datasets．Add方法指定特定的數(shù)據(jù)集并將其加入Datasets集合，將數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)綁定到MapX上，實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)與地圖的綁定。Datasets．Add方法的語法為：Dataset-S．Add(Type，SourceData，Name，Geofield，Secondary-Geofield，BindLayer，F(xiàn)ields，Dynamic)。Type參數(shù)是添加的數(shù)據(jù)集類型：SourceData參數(shù)引用數(shù)據(jù)：Name參數(shù)是唯一標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)集的字符串：Geofield參數(shù)是數(shù)據(jù)源中包含地理信息的列的名稱或索引；SecondaryGeofield是可選參數(shù)，只有數(shù)據(jù)集綁定到的圖層包含的關(guān)鍵字列不唯一時(shí)，才需要該參數(shù)：Bind-Layer參數(shù)指定要將數(shù)據(jù)連接到的地圖圖層；Fields參數(shù)用于描述數(shù)據(jù)源中要導(dǎo)入的字段；Dynamic參數(shù)是控制數(shù)據(jù)綁定是否為動(dòng)態(tài)的布爾值。

4．3 圖屬互查
    使用Point．Set方法設(shè)置要顯示屬性車輛的坐標(biāo)，使用Layer．SearchAtPoint方法查找坐標(biāo)處的圖元，通過圖元的名稱與數(shù)據(jù)庫中車輛編號(hào)的一一對應(yīng)，便可將數(shù)據(jù)庫中車輛的屬性數(shù)據(jù)與地圖綁定，實(shí)現(xiàn)圖屬互查。

5 露天礦車輛運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用
    系統(tǒng)應(yīng)用在某鉬礦，主要是對露天礦生產(chǎn)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控調(diào)度。整個(gè)系統(tǒng)由車載終端、GSM／GPRS通信鏈路、服務(wù)器中間件系統(tǒng)、客戶端軟件系統(tǒng)組成．系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    其中車載終端完成車輛定位、車輛狀態(tài)等數(shù)據(jù)的采集及信息發(fā)送，GSM／GPRS通信鏈路完成信息的交互，車輛監(jiān)控中心服務(wù)器完成車載數(shù)據(jù)的接收及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，客戶端軟件完成車輛監(jiān)控及調(diào)度等功能。
5．1 車載終端部署
    整個(gè)系統(tǒng)有95個(gè)車載終端，車載終端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信服務(wù)器進(jìn)行通信。車載終端由終端主機(jī)、GPS天線、GPRS天線、主機(jī)顯示屏、信號(hào)指示燈、耳機(jī)及音箱裝置等組成。
5．2 車輛監(jiān)控中心部署
    (1)監(jiān)控中心硬件組成車輛監(jiān)控中心由兩部分組成：①在露天礦的監(jiān)控室，有兩臺(tái)監(jiān)控電腦、一臺(tái)調(diào)度電腦、一臺(tái)報(bào)警處理電腦、一臺(tái)日常辦公電腦和一個(gè)大屏幕投影儀，負(fù)責(zé)完成車輛監(jiān)控及調(diào)度等功能；②信息管理中心，放置數(shù)據(jù)通訊服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，負(fù)責(zé)完成車輛數(shù)據(jù)的接收及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。這兩者相距10多公里，系統(tǒng)通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信，監(jiān)控中心的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

                     
    (2)監(jiān)控中心軟件結(jié)構(gòu)軟件的設(shè)計(jì)采用客戶端，服務(wù)器(Client／Server)，即C／S結(jié)構(gòu)，將一個(gè)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)分解為前臺(tái)客戶端監(jiān)控應(yīng)用程序、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和數(shù)據(jù)通信服務(wù)器3大部分。這種結(jié)構(gòu)的核心是客戶端應(yīng)用程序僅僅發(fā)送服務(wù)請求，服務(wù)器接受請求后執(zhí)行相應(yīng)的操作，并將操作結(jié)果返回給客戶機(jī)應(yīng)用程序。
    監(jiān)控客戶機(jī)負(fù)責(zé)運(yùn)行車輛運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)，將車輛的位置、運(yùn)行軌跡等直觀的展現(xiàn)在用戶面前，客戶端應(yīng)用程序運(yùn)行界面如圖3所示。

6 結(jié)語
    基于GIS技術(shù)的露天礦車輛運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)在某鉬礦露天礦的應(yīng)用中，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠，達(dá)到預(yù)期的目的。該系統(tǒng)在GIS平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對所有車輛的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測，可根據(jù)生產(chǎn)要求，向各車輛發(fā)出相應(yīng)的指令控制其運(yùn)行，從而保證生產(chǎn)有序、高效的進(jìn)行?？梢灶A(yù)見，利用GIS技術(shù)對礦山企業(yè)信息資源進(jìn)行規(guī)劃和管理，具有廣闊的發(fā)展前景。