梅山选矿厂车载GPS
方案
目录
版本记录........................................................................................................................................... 3 一 前言............................................................................................................................................. 4
1 背景....................................................................................................................................... 4 2 设计依据 ............................................................................................................................... 5 二 矿车车载GPS地理信息系统设计 .......................................................................................... 5
1 产品简介及构架图 .............................................................................................................. 5 2 车载GPS模块功能 ............................................................................................................ 7 三 车载GPS主要设备及功能详细介绍 ...................................................................................... 8
1 GPS模块 .............................................................................................................................. 8 2 GSM、GIS地理信息系统管理模块 .................................................................................. 9 四 项目预算 ................................................................................................................................... 15
版本记录
Rev. # V1.1 Date 2011/03/25 Updated By 。。。 Description Document initial
一 前言
1 背景
全球卫星定位系统(GPS)是1973年12月，美国国防部批准它的陆海空三军联合研制的卫星导航系统：NAVSTAR/GPS。它是“Navigation System Timing and Ranging/Global Positioning System”的缩写词，其意为“卫星测时测距导航/全球定位系统”，简称GPS系统。该系统是以为卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。
GPS作为新一代的卫星导航定位系统,经过二十多年的发展，已发展成为一种被广泛采用的系统，它的应用领域和应用前景已远远超出了该系统设计者当初的设想，目前它在航空、航天、军事、交通、运输、资源勘探、通信、气象等几乎所有的领域中都被作为一项非常重要的技术手段和方法，用来进行导航、定时、定位地球物理参数测定和大气物理参数测定等。伴随计算机技术以及计算技术等相关技术的进一步发展，GPS技术在其精度、系统软、硬件等方面有着突飞猛进的发展。GPS定位技术包含两方面的内涵：即静态定位技术与动态定位技术。GPS静态定位技术广泛应用于测绘领域各种控制网的建立，包括从全球到某个国家大区域控制网的建立与各种小范围工程控制网的建立，如国家等级的A、B等级网的建立；区域范围的地壳变形监测网的建立；道路、桥梁工程控制网的建立等等。GPS动态定位技术广泛应用于车船的导航、交通管理等领域。近年发展起来的高精度动态定位技术RTK在地形测图、施工放样等方面也发挥了重要作用。
总之，自从GPS作为一种测量的新技术进入测量生产领域以来，无论是点位的精度，作业的效率，还是成果的可靠性，都比传统技术有了长足的进步。应用GPS技术建立平面控制网是十分理想的方法，也是许多测量工作者正在努力研究的方向。
所以公司推出NJLY-JT4001型煤矿专用车载GPS
2 设计依据
1． 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（ GB50198-94） 2． 《安全防范工程程序与要求》 （GA/T75-94） 3． 《安全防范系统通用图形符号》 4． 《用户对安保监控系统的总体要求》
二 矿车车载GPS地理信息系统设计
1 产品简介及构架图
GPS车载监控系统，实现实时视频监管以及GPS定位，方案广泛适用于：公交大巴管理，出租车管理，保安公司车队管理，企业用车管理，私家车管理，管道巡检车等。
装有GPS定位系统的前端巡检车通过卫星GPS定位，同时通过GSM短信形式将巡检路线数据传输给后台服务器，用户通过internet访问后台服务器了解
前端巡检车的行车路线以及行车情况。
2 车载GPS模块功能
GPS巡检车：巡检矿区，发送GPS信号，时时定位功能；作为前端，传输GSM信号给后台服务器，保证轨迹数据的及时更新。
卫星：接受巡检车发送的GPS信号，给予巡检车精确定位。
后台服务器：接受前端巡检车发来的GSM信号数据，经过内部数据处理后，通过internet网络发送到客户端，供工作人员查看，监察。
客户端：工作人员通过客户端直观的定位巡检车位置，及时通讯。
三 车载GPS主要设备及功能详细介绍
1 GPS模块
根据系统的任务要求,本系统应能够及时采集移动设备的位置信息并传送到调度中心,经分析处理后,以动态图的形式显示在计算机界面上,再结合系统的作业计划、道路网的布局,解算出调度方案,并将调度指令及时反馈给移动设备。 整个系统软件由实时数据的采集及动态显示、设备状态分析、调度方案的确定及指令发送、基础数据及作业数据处理、查询统计数据生成等子系统所组成。
（1）内置GPS模块，配套GPS系统平台软件，实现对车辆的位置信息定位，监控管理，调度等。提供GPS模块接口，服务器可以与其他GPS系统联动。
（2）实时数据的采集及动态显示。当移动设备进行作业时,系统自动产生相关信息并动态显示在调度中心。
（3）设备状态分析。在采集到移动设备的实时数据后,对设备所处的位置、 运行状态、指令执行情况等进行分析,分析的结果将作为优化调度的前提和基础。
（4）调度方案的确定及指令发送。要确定调度方案,首先要进行车流规划。车流规划就是利用适当的数学模型，对巡检车流进行优化分配。其分配的结果将作为对移动设备进行实时调度的基础。车流规划好之后，再结合当前设备的运输状态，按照某种实时调度规则，给出每台设备优化的运行方向并发出指令。
（5）车辆定位跟踪
定时刷新：终端按照监控中心的指令以一定的时间间隔向监控中心发送GPS定位信息（包括经度、纬度、速度、方向）及车辆状态信息。
车辆跟踪：跟踪车辆运行线路，存储目标车辆的定位信息，可以准确地定出其所在的位置，并可以在地图上相应的位置用一个记号标记出来。同时，GPS
还可以取代传统的指南针显示方向等信息。并能回放轨迹并打印。自动对报警等重点车辆进行跟踪，并声光提示。
定位信息显示：可同时跟踪自动显示多辆车。
（6）基础数据及作业数据处理。基础数据为调度系统提供移动设备的物理参数、巡视人员信息等数据。这些数据为调度优化和管理决策提供了可靠的依据。
（7）查询统计数据生成。系统可自动生成统计数据，如巡视人员在某段时间内的车辆行进情况,移动设备的利用情况等。 2 GSM、GIS地理信息系统管理模块
随着计算机技术的发展，利用集成了 GSM 的通信功能、 GPS 的定位功能以及 GIS 的实时地理信息处理功能的选矿巡检线路巡视监控系统，通过 GSM 短消息中心， 对巡检人员实时调度管理，保证巡检质量，更好的满足了
选矿巡检部门线路管理的需要。另外由于选矿巡检线路安装在矿井，进行巡检时，由于自然灾害，地形环境等因素不可避免的威胁巡检人员的人身安全，遇险时巡检人员利用 GPS采集到的定位数据发送求救信号，系统将其位置在地图上准确标出，使救援人员准确，及时的定位遇险人员，并进行救护。
1系统构建原理和意义
本系统是在地理信息平台的基础上通过 GSM 网络短信进行数据和控制指令传输的线路巡视监控系统，其中GSM短消息中心是基于中国联通的 SGIP1.2 协议，采用多线程和模块化设计方法，利用 GPS 技术，使用 Delphi 开发工具开发。系统是以采集到的地理信息数据和 GPS 定位采集到的三维坐标数据为基础，将 GPS所获取的位置、速度、时间以及运行的状态等数据传送到调度监控中心的线路巡视监控系统，以此作为巡检质量的判断依据。目前GPS 定位仪器可选择具备 GPS定位功能的手机，手机可定时向GSM 短消息中心通过手机短信的形式，发送巡视员所在位置，由短消息中心接收发送来的位置信息，自动回复巡检人员所在的地理位置并在线路巡检监控系统中加以定位。监控人员随时掌握巡检人员的巡检路线和巡检情况。 当巡检人员发现线路或设备出现故障时，可以使用短信形式将获取的位置、时间以及运行的状态等数据传输到调度监控中心的线路巡视监控系统中，系统对有故障的设备和线路在线路巡视监控系统中标出，方便相关部门查询并及时通知相关人员进行设备修理。该系统的实施运行，将使巡检人员的巡检工作完成从传统人工到移动信息的过渡，实现了电子化、信息化、智能化巡检，提高了巡检的工作效率，更好的保证了选矿业的高效率、低事故率的安全运行，使线路巡检工作跨上一个新台阶。
2 构建步骤
2.1 线路巡视 GIS 基本数据库的建设 2.1.1 基本数据的采集
线路巡视监控系统的基本数据包括地理信息数据和巡检路线数据。地理信息数据是矢量化的基础地理信息数据和影像文件。
2.1.2 数据导入与属性连接
GPS 数据处理把巡检路线等设备空间数据导入到线路巡视监控系统中，生成台帐数据和地图数据。
2.2 线路巡视监控系统的建设
线路巡视监控系统是在 GIS 数据库的基础上构建的，它实现了可视化浏览、线路分析、地理信息的交互查询，线路监控系统具有以下主要功能：地图常用操作,包括地图的放大、缩小、漫游、图层设置、鹰眼视图、距离测量；双向通讯：终端设备和监控系统具有一定的交互能力，短信发送端能知道短信是否已被接收端收到；快速定位：能够快速定位到某个区域内，如选矿巡检设施的地理分布等； 缺陷故障管理:包括设备缺陷信息和线路故障信息管理。当线路和设备出现故障时，他们在地图中显示的颜色与正常运行线路的颜色进行区别。
2.3 GSM短消息中心的建设
GSM短消息中心系统集成了GPS的定位系统和GSM的通信功能，将GPS与线路巡视监控系统联系起来，完成巡检人员和线路巡视监控系统之间的信息传送，可以根据巡检的实际情况对巡检人员进行合理调度以及设备故障的检修
2.3.1 GSM短消息中心的工作模式以及通信方式
GSM短消息中心系统通过internet网络或者数字数据网络（digital data network，DDN）与短信网关(short message gateway，SMG)相连，SMG与中国联通短信中心相连（short message service center，SMSC）。短信下行时，即发送MT短信，首先GSM短消息中心将短信经过internet网络发送至SMC，然后SMC将短信发送至中国联通SMSC，最后由SMSC将短信发送至巡检人员带有GPS功能的手机上。短信上行时，即发送MO短信，短信经internet网发送至GSM短消息中心。GSM短消息中心实现了GPS手机和线路巡视监控系统的通信，以及与GIS各部分的借口，同时将这几部分有机的结合在一起。下图为与GSM短消息中心相连的各模块示意图：
联通短消息中心SMSC SGIP短信网关SMG SGIP通信接口 SGIP短信格式接口 GPS短信格式接口 短信收发管理系统 GPS系统接口 巡视人员手机
图与GSM短消息中心相连的各模块结构图
GSM 短消息中心与 SMG 之间采用 SGIP 协议进行通，SGIP 协议以 TCP/IP 协议做为底部通信承载层。SGIP 有两种实现方式，一种是采用专用 SGIP 方式，另一种是采用通用 HTTP 方式。本系统采用的是专用 SGIP方式。专用 SGIP 方式中定义的消息由消息头和消息体组成。消息头部定义了消息的长度、命令代码 ID 和消息的序列号。消息体定义了各种不同命令的格式以及消息内容。采用专用 SGIP 方式承载时，通信双方(GSM 短消息中心和SMG)互
为客户端和服务器端。当客户端要发送命令时，主动向服务器端建立连接，然后向服务器端发送命令，并接收应答；服务器端从客户端接收命令，返回应答。连接建立以后，客户端可以连续发送多条命令。命令发送完并接收到所有应答后，客户端应该主动断开连接。GSM 短消息中心提供的业务操作主要有：
(1)短信发送短信下行：
A GSM 短消息中心向 SMG 发送连接建立请求，发送 Bind命令； B SMG 根据 Bind 命令之中的登录名和密码，对客户端的合法性进行验证，然后返回一条 Bind_Resp 应答给客户端。如果验证通过，则 GSM 短消息中心和 SMG 的通信开始，否则中断连接；
CGSM 短消息中心发送短信数据，使用 Submit 命令向SMG提交MT短消息；
DSMG接受到submit命令，会返回Submit-resp 应答。SMG根据Submit命令中的付费号码，判断出该命令是否应从本地SMSC发送，如果属于本地发送，则直接发送到相应的SMSC，否则通过GNS得到路由信息，发送至相应的SMG。若发生错误，SMG发送Report命令告诉GSM短消息中心出错的原因。
E通信结束，GSM短消息中心发送Unbind命令，SMG服务器端接受到Unbind命令后，像客户端发送Unbind-Resp响应，然后双方断开连接。
（2）短信息接受（信号上行）：线路巡检人员发送的信息经SMSC,由SMG发送至GSM短消息中心，连接的建立和释放与短信发送相同，区别是SMG想GSM短消息中心发送信息使用Deliver命令。SMG用Deliver命令向短消息中心发送一条MO短信。短消息中心接收到Deliver命令，会返回Deliver-Resp应答。SMG根据Deliver命令中目的特服号，判断出该服务属于和哪一个SMG相连接，如果属于本地连接，则直接发送，否则路由至相应的SMG。
2.3.2 GSM短消息中心的网络结构
GSM短消息中心是通过internet网或DDN与SMG相连，其网络结果如下图：
数据库服务器 GSM短消息中心服务器 路由器 Internet 路由器
巡检人员手机 GSM网络 图GSM短消息中心网络结构
联通短息中心服务器
2.3.3 GSM 短消息中心的设计
GSM 短消息中心使用 Delphi 编程工具设计，使用 Delphi提供的控件 TServerSocket 和 TClientSocket。其中 TServerSocket做为服务器端使用，TClientSocket 做为客户端使用。因此，我们可 以 使 用 TServerSocket 接 收 SMG 发 送 的 短 信 息，使 用TClientSocket 向 SMG 发送短信息。它们的 Socket 属性提供了TCP 的 Socket 连接。
GSM 短消息中心将短消息接收模块、短消息处理模块和短消息发送模块分成 3 个独立的程序设计。这样可以实现并行计算和共享内存技术以提高系统运行效率和资源利用率。
1 短信接收模块：利用 TServerSocket 中 Socket 属性的ReceiveBuf 方法接收 SMG 发送来的信息，并对非法短信号码进行过滤。对信息进行初步处理，根据短信格式对短信进行分技类，如巡检人员向系统报告当前位置短信息、线路故障短信息等，将分类短信保存入数据库不同的表中 并向 SMG 返回应答信息。
2 短信处理模块：从数据库中提取短信进行处理。巡线调度管理：在地图中显示不同巡检人员的活动路线，并将实时调度信息存入数据库中，等待发送模块发送。当线路和设备出现故障时，它们在地图中显示的颜色与正常运行线路和设备的颜色进行区别；遇险营救：根据 GPS 坐标位置，准确判断巡检人员遇险地点，迅速响应，实施营救，保证巡检人员生命安全。
3 短信发送模块：从数据库中提取待发送信息，利用 Delphi 提供的 TWinSocketStream 类的 WriteBuffer 函数向 SMG 发送信息。完成线路巡视
的实时调度，将巡检中心的巡检任务，故障处理措施等发送给巡检人员。
线路巡视监控系统是在巡检管理系统的基础上，以选矿巡检系统的线路巡视、安全调度、短信通讯功能为目标的监控系统。利用在此基础上建立的 GSM 短消息中心提高了巡检人员的巡检质量和监控人员的调度效率，为线路管理提供了现代化的管理手段，加快了选矿巡检行业的信息化建设步伐。
四 项目预算
该项目包含三个方面：
1、 硬件部分：GPS定位系统和工业级服务器；
（GPS定位系统数量由巡检车的数量来确定，本项目暂定巡检车辆为20辆） 2、 软件部分：为该项目专门定制开发设计的GPS数据中心软件系统，包括数据中心管理软件和网络客户端软件；
3、 通信部分：GSM通信费用根绝移动公司资费标准收取，暂不列入项目预算
项目预算如下：
1 2 3 4 设备名称 GPS定位系统 GPS数据中心系统设计开发费用 工业级服务器 安装调试费用 合计 数量 单价（RMB） 总价（RMB） *本系统提供1年免费维修服务，终身有偿维修服务。 *以上报价均含税。
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