工程车GPS系统解决方案

1、福田雷沃国际重工股份有限公司南京北斗雅迅网络科技有限公司工程车gps系统解决方案(v2010.11.05)目 录公司简介3公司荣誉5第一章 需求分析71.1工程车行业需要解决的问题7第二章 北斗雅迅解决方案82.1 设计目标82.1.1解决设备稳定性问题82.1.2解决远程控制及防拆的问题112.1.3解决对工程车辆个性化管理问题132.1.4监控平台基本功能142.2 设计原则202.2.1合适性202.2.2稳定性202.2.3开放性212.2.4维护性212.2.5安全性212.2.6扩展性222.2.7容量性222.2.8负载性222.3 系统总体架构232.

2、3.1系统构成232.3.2系统中心拓扑结构242.3.3系统软件25第三章 车载终端313.1 设备主机313.1.1主机配备组件313.1.2主要技术指标313.1.3车载终端功能简介32公司简介厦门雅迅网络股份有限公司坐落于祖国美丽的“东南明珠”鹭岛厦门，公司拥有17000平方米的10层研发大楼雅迅大厦，大厦位于厦门软件园二期园区内，依山傍海，环境优美，背靠虎仔山城市生态公园，与大小金门岛隔海相望。公司成立于1998年8月，注册资金6800万元，由中国电子科技集团公司第三十研究所控股。三十所创建于1965年，属国家一类科研事业单位，被科技部认定为“国家安全信息产业化基地”，是专业从事信息

3、安全和保密通信网络研究及工程建设的研究所。全所3300余人，其中高级工程师130人，教授级高工30人。雅迅现有员工400余人，其中博士、硕士100余人，厦门市重点引进人才5人。公司在北京、南京和厦门设有2个研发中心，1个专业子公司，研发人员总计200人。公司成立以来，先后荣获信息产业部民品产业化重点单位、科技部中小企业创新基金、国家火炬计划重点高新技术企业、国家卫星定位技术应用标准化工作组副组长、“十五”国家863计划成果产业化基地、国家创新型试点企业、福建省著名商标等荣誉。并先后承担国家级火炬计划项目2项、国家创新基金支持项目2项、国家重点新产品项目3项、国家计委高技术产业化专项1项、省级重

4、点科技项目5项，先后荣获厦门市科技创新资金计划重大项目和重点技术创新项目、厦门市科技进步二等奖等。截止到2008年12月，公司累计申报专利137项，其中发明专利116项，经过多年的发展，雅迅已成为全国领先的移动位置应用解决方案提供商。特别是在工程机械专业方面，经过多年和国内一些大型工程机械企业的共同探索和成长，目前无论是从公司的组织架构-成立专业子公司（南京北斗雅迅）还是产品的设计研发生产都在全方位的打造高端专业的服务。展望未来，雅迅将坚持“位置应用为基础，移动数据为核心，产品制造为根本，运营服务为方向”的发展战略，秉承“正德谓雅，迅决天下”的企业核心理念，在专业化的发展平台上，将公司打造成现

5、代化、制度化、战略化的一流企业。公司荣誉第1章 需求分析工程机械行业的竞争，既是产品质量和价格的竞争，也是售后服务的竞争。工程机械厂商关注于通过提高产品质量、改进产品性能来提升产品竞争力；而对于经销商而言，则更关注如何促进产品销售和完善售后服务，延伸利润链。另外一方面，由于工程机械设备单体价值较大，厂商和代理商在销售过程中往往采取按揭、分期付款的销售方式。客户拖欠货款甚至恶意不还款的情况时有发生，这种销售方式给厂商、代理商、银行都带来了一定程度的风险。针对工程车车辆这种特殊性车辆，建立一套gps监控系统能够对移动目标进行实时监控调度，统一管理显得尤为必要。3g网络技术的发展，利用高科技全面监控

6、工程车车辆，就能在电子地图上清晰、实时地了解车辆所在的位置，显示车辆的瞬时速度，同时能将每个驾驶员的越区域行驶、违规路线等信息存储在中心数据库。南京北斗雅迅网络科技公司作为厦门雅迅网络股份有限公司工程机械领域的专业子公司针对工程机械行业特点推出的专门为工程机械服务的运营平台。它融合了gps（全球卫星定位系统）、gprs（无线移动通信系统）、gis（地理信息系统）和计算机网络通信等高新技术，实现对车辆的精确定位、路线跟踪、防拆报警，信息服务、遥控锁机及车辆工况数传功能。同时结合电信运营商的3g网络的高水平通讯服务，将为行业客户提供一体化的企业通信管理解决方案，在行业运输领域实现管理的科技革命。1

7、.1 工程车行业需要解决的问题 现象一：一客户，向某工程机械经销商买了一台装载机，欠了一半的购机款，久拖不还，3个月后经销商派人去追讨，人、机都找不着。现象二：某工程机械租赁公司租赁一台挖掘机给一客户，租赁期满收回机器时，发现挖掘机过度使用，损耗严重。现象三：某工程机械制造商售后服务压力越来越大，卖出去的设备一旦出现故障只能靠人员到现场去维修，而70%的故障都能简单排除，但由于操作人员素质较低，故障现象描述不清，只好派人员全国到处跑。现象四：某经销商最近很头疼，有几台挖掘机分期付款卖出去后，人家就是赖帐不给钱，想把他机器停了，但没辙，机器在人家手里。第二章 北斗雅迅解决方案2.1 设计目标通过

8、对工程车车辆管理的仔细研究，确定以下设计目标：2.1.1解决设备稳定性问题对于工程机械行业的gps领域的专业子公司来说，我们深深体会到设备的稳定性的特殊重要性：gps终端作为我们所有管理手段的传输载体必须确保自身的稳定性，否则系统上的所有设计规划全部落空。但工程机械本身特定的电气特性及它所工作的环境（震动，灰尘，通信信号弱）远离我们的服务区域等等因数所困又加剧了gps设备稳定性在设计生产运营等环节中的难度。在充分了解了工程机械的电气特性和工作环境的前提下我们严格了设计生产的规范要求，具体如下：1 emc相关参数：电磁兼容性要求符合gb/t 21437.1-2008和gb/t 17626-200

9、6的规定。静电放电抗扰度采用gb/t 19951-2005所规定要求。接触放电试验电压为7kv，空气放电试验电压为14kv，按照表1的测试等级，该设备至少应能iii级。表1 静电放电等级测试表放电类型严酷等级/kv最少放电次数a自选等级试验等级接触放电xb46783空气放电xb481415a 最下放电间隔时间为5s。b 制造商和供应商协议值。射频电磁场辐射抗扰度按gb/t 17626.3-2006等级3所规定的要求。在80mhz2ghz频率范围内，试验场强为30v/m，该设备能正常工作。电快速瞬变脉冲群抗扰度按gb/t 17626.4-2008等级1所规定的要求。在电压峰值(开路)：电源线为

10、2 kv（线/ 地），脉冲重复频率2.5 khz，控制和信号线为 1 kv（线/ 地），脉冲重复频率5khz，持续时间5min的干扰下，该设备能正常工作。电瞬态电磁兼容性抗扰度该设备能按gb/t 21437.2-2008等级iv所规定的要求。试验过程中及结束后车载终端应能正常工作。能够满足表2（12v条件下）和表3（24v条件下）所示的正负脉冲群抗扰度试验。表2 12v供电条件下的测试参数规定选择的试验等级 试验脉冲试验等级，us（v）最少脉冲数或试验时间短脉冲循环时间或脉冲重复时间iiiiii最低iv最高最小最大12a2b3a3b45gggggggggggggg-75+37+10-112+7

11、5-6+65-100+50+10-150+100-7+875000个脉冲5000个脉冲10个脉冲1h1h1个脉冲1个脉冲0.5s0.2s0.5s90ms90msdd5s5s5s100ms100msddd 由于试验脉冲的最小数为1，因此未给出脉冲循环时间。当施加多个脉冲时，脉冲之间应允许1 min的最小延迟时间；g 因为该等级在道路车辆中不能确保足够的抗扰性，所以删除等级和等级。表3 24v供电条件下的测试参数规定选择的试验等级试验脉冲试验等级，us（v）最少脉冲数或试验时间短脉冲循环时间或脉冲重复时间iiiiii最低iv最高最小最大12a2b3a3b45gggggggggggggg-450+3

12、7+20-150+150-12+123-600+50+20-200+200-14+1735000个脉冲5000个脉冲10个脉冲1h1h1个脉冲1个脉冲0.5s0.2s0.5s90ms90msdd5s5s5s100ms100msddd 由于试验脉冲的最小数为1，因此未给出脉冲循环时间。当施加多个脉冲时，脉冲之间应允许1 min的最小延迟时间；g 因为该等级在道路车辆中不能确保足够的抗扰性，所以删除等级和等级。传导、辐射该设备按照gb9254-1998要求，传导和辐射均能通过表4和表5所规定的b级试验。表4 b级lte电源端子传导骚扰限值表频率范围mhz限值dbv准峰值平均值0.150.56656

13、56460.5556465306050注：1 在过渡频率处（0.5mhz和5mhz）应采取较低的限值2 在0.15mhz0.5mhz频率范围内，限值随频率的对数呈线性减小表5 b级ite在10m策略距离处的辐射骚扰限值表频率范围mhz准峰值限值db(v/m)3023030230100037注：1 在过渡频率处（230mhz）应采取较低的限值2 当出现环境干扰时，可以采取附加措施浪涌（冲击）抗扰度该设备按gb/t21437.2-2008，5.6.5所规定的要求在表7所示的浪涌条件下，重复频率：每分钟至少1 次，脉冲数量：在选定点上至少加5次正极性和5次负极性，车载终端应能正常工作。浪涌采用gb/

14、t21437.2-2008，5.6.5，能满足表6所示的浪涌抗扰度试验。表6浪涌测试条件表参数12v系统24v系统浪涌电压us65v87v123v174v负载ri0.5418脉宽td40ms400ms100ms350ms脉冲上升时间tr（100-5）ms抗汽车电点火干扰该设备在进行汽车点火干扰时，不应出现异常现象，各项功能正常。2 振动指标在承受各项机械环境试验后，应无永久性结构变形，零部件应无损坏，应无电气故障，紧固部件应无松脱现象，插头、通信接口等接插件不应有脱落或接触不良现象，其记录功能、显示功能、打印功能等应保持正常，试验前存储的信息不应丢失。车载终端在表7的振动条件下，应能正常工作。

15、振动频率从5 hz 300 hz，扫频速度1otc/min。其中5 hz11 hz频段范围内，振幅为10mm；11 hz300 hz频段范围内时，振动加速度值为50 m/s2，试验应按x、y、z三个互相垂直的轴线上每个轴向进行8h，工作无异常。表7 振动条件表振动范围hz振幅mm加速度m/s2交越频率hz每一轴线上的扫频循环次数要 求530010501320应按工作位置在三个互相垂直的轴线上依次振动冲击实验车载终端应能承受峰值加速度为490 m/s2、脉冲持续时间为11ms、3次的半正弦波的冲击试验。除面板外各个面各冲击三次，工作无异常。3外壳防护等级按qc/t 413-2002 3.6中规定

16、的方法进行，试验时车载终端不通电，该设备的外壳防护等级符合ip65的要求 。ip65等级说明：1.完全防止粉尘进入 ；2.用水冲洗无任何伤害。2.1.2解决远程控制及防拆的问题因为挖掘机一般都是贷款购买，具有此功能可以防止购买机器的人恶意拖欠车辆款项，同时及时锁定位置，为追回欠款提供一个良好的机会。针对目前贵公司锁机率较低和工程机械电路的具体配置提出以下解决方案：（一）针对63和65机型（仪表无任何控制和数传接口功能） 提升gps终端的品质，确保上线率。在剔除人为破坏和无gsm信号的情况下，上线率高于99.5% 控制挖掘机的主电源在挖掘机电路中增设一个可控制主电源的继电器（该继电器的常开端触点

17、串入挖机的主电源电路），控制信号的引出是继电器的线圈的一端，该控制信号的触发是gps终端设备产生的信号。该信号在gps的系统平台上受控。这样既解决了锁机问题，又解决了防拆的问题。（二）针对63和65机型（仪表有数传接口但无控制功能） 提升gps终端的品质，确保上线率。在剔除人为破坏和无gsm信号的情况下，上线率高于99.5%。 控制挖掘机的主电源在挖掘机电路中增设一个可控制先导阀电路的继电器（该继电器的常开端触点串入挖机的先导阀电路），控制信号的引出是继电器的线圈的一端，该控制信号的触发是gps终端设备产生的信号。该信号在gps的系统平台上受控。这样既解决了锁机问题，又解决了防拆的问题。 控制

18、仪表的显示在数传的协议指令中增设锁机指令，此指令无需仪表对外做任何操作，仅需要关闭自己的显示就可以。（二）针对完全电控的机型（中挖及部分小挖） 提升gps终端的品质，确保上线率。在剔除人为破坏和无gsm信号的情况下，上线率高于99.5%。 通过控制器实现对挖机的全面控制控制器可以实现对挖机电路中油门，先导阀及发动机等全面的控制，贵司可以根据实际的情况在控制器协议中添加一级二级的锁机指令，每级锁机的控制点由贵司自定，对车辆进行一级/二级锁车，影响挖掘机车的工作效率，通过发送减缓工作指令，使工程车辆不能满负荷工作，降低工程车的工作效率，提醒车主归还贷款，对长期费用不缴纳的客户或租赁方，贵司可以通过

19、此功能影响车辆，一定程度上促进了资金的回拢，降低企业运营风险。我公司的gps根据锁机指令的要求直接和控制器对接，从而实现远程锁机的功能。 防拆的实现 在gps终端和控制器之间约定一个模拟量的电平线，若该信号不正常或缺失，则控制器执行最高级别的锁机动作。该电平信号gps系统后台可控，同时保证在gps终端电源被剪断和gps天线被剪断的情况下，该信号均出现不正常的情况，这样就实现了实际意义上的防拆。2.1.3解决对工程车辆个性化管理问题系统具有数据统计分析功能，如gps终端的上线统计，离线统计和预警提示，挖机工作时长的统计，挖机在全国的分布情况的统计等等。这些数据都为厂商，经销商和最终用户提供了有效

20、的管理依据。2.1.4监控平台基本功能位置查询当用户不需要连续监控车辆，只需要了解车辆当前位置，可以进行位置查询定位，即车载终端只向中心发送一条定位信息。实时监控是车台按指定的次数、时长、距离发给监控中心汇报包含速度、车辆状态、所在位置等参数的信息。对于有警情的车辆或认为有必要的车辆，系统将进行重点追踪监控。重点追踪监控将单独打开一个窗口专门监控该车辆，当监控的车辆触发监控条件时，地图能自动追踪该车辆，并可以描画车辆运行轨迹。 轨迹回放、保存、打印总控中心或专控中心将自动记录监控车辆的行驶轨迹，包括车辆位置、时间、速度、方向、状态等。可以在事后查询回放、保存、打印该轨迹。轨迹数据默认保存半年。

21、车辆信息查询可以查询车辆信息、车台型号、车牌号、手机号、所属分组、在线状态等业务信息。报警功能（预警危害厂家利益的行为）欠压报警当电压低到一定阈值时，车载终端将发出报警，提醒车主电压过低。掉电报警当车台断电时，车载终端将发出报警，提醒车主电压过低,同时执行电控部分的锁机工作超出规定运行范围及路线为防止用户恶意把车拖至其他地区导致经销商或厂家无法正常催款，当车辆越出了规定范围，就会向监控中心发送报警信息，并能形成报表。报警的撤消当中心经过监听认定是报警时，可以发出撤销命令撤消报警。车主也可以通过操作车载终端上的特定键撤消该次报警。特殊功能 远程诊断远程诊断提供挖掘机工作时的一些即时信息，包括油温

22、油压，档位油门的位置，发动机转速等等。现在，针对工程机械车的功能比如控制油路和定位等基本功能已经不能满足厂家要求，厂家迫切的需要获取远程的工程车的工作状态，以达到诊断、维护、控制的目的。通过远程诊断可以及时发现买家和租赁方对机器的违规操作，保证了机器的安全的同时，也可以有效控制因用户使用不当造成的损坏.与此同时，经销商和厂家也可以通过此项功能及时的对出现问题的车辆进行故障诊断，给用户提供了及时售后服务的同时也大大减少了维护的成本，还兼顾节省用户待修的时间，提高工作效率。远程把机械的工作状态回传到平台上，足不出户就可以诊断机械出现了什么故障,节省了时间、费用,提高工作效率。 报表统计功能（统计车

23、辆聚集地）在线车辆统计及显示在线车辆位置能实时反映在线车辆的时间、地点、经纬度、速度、车载终端类型，这一功能方便了车辆管理者对车辆的统计、管理。显示一段时间内未在线车辆（预警车辆非正常不在线）能根据需要筛选出一定时间段内未在线车辆，如3天、5天、一星期、一个月都无上线记录机器的只要输入条件就可筛选出来。按省份统计上线情况（有助发展业务）能按省份统计该区域内车辆上线情况。按省份及时间段统计该区域内工作机器的小时数 上表中可以看到区域车辆工作时间统计报表。参数设置参数设置其实是网管终端功能的整合，点击后，应弹出登录网管终端的界面，输入用户名和id号码，在网管终端中主动上传中改动，如上图。地理信息一

24、般地理信息查询根据用户需要，提供特定城市和全国路网的电子矢量地图，具有多种显示功能：全屏显示、无级放大或缩小、地物搜索、分层显示。测距系统除必要时自动计算距离外，还提供操作者手动测算距离功能。操作者可以测算车辆行驶的距离或偏离某目标的距离，也可以测算地图上任意两点间距离。可以测量两点间距离和多点距离累加web页浏览监控除了中心可监控车辆外，系统还提供基于internet的web浏览监控。用户使用通用浏览器浏览本系统的web服务器，经过一定的鉴权后，就可以实现对车辆的监控。用户还可以在internet上经过一定的鉴权后修改车辆的多种属性，如修改监控密码，开通/撤销某种服务等。2.2 设计原则2.

25、2.1合适性该系统以“合适性”为首要设计原则，即体系结构符合软件的“功能性需求”和“非功能性需求”，既要满足危险车行业的“功能性需求”，又要满足使用简捷方便等“非功能性需求”。2.2.2稳定性体系结构是系统设计的第一要素，在这阶段充分考虑系统稳定性，以电信级运营系统的要求进行设计。详细设计阶段的工作如用户界面设计，数据库设计，模块设计，数据结构设计等等也都充分考虑系统稳定性，以保证系统724小时稳定运行。2.2.3开放性系统设计遵循开放性原则，能够支持多种硬件设备和网络系统，如对于大型的车辆公司可以建立自己的分中心，系统可以兼容其他厂家终端。 具备强大的二次开发功能，客户根据自己业务发展需求来

26、进行开发。2.2.4维护性系统结构简单，降低系统维护难度；中心服务器软件采用yxlink进行通信，技术人员只需要进行简单配置；所有的配置信息都有对应的配置界面和相关描述信息；系统采用模块化编程，提高系统更新、维护、升级的便捷性。2.2.5安全性系统采用权限管理和网络安全措施，保证数据和系统的安全。在互联网络中，通信数据经过加密，协议不易被破解；防止非法用户享受服务，防止计算机病毒的入侵，体系结构设计考虑到系统闭环检测及网管方案，实现对整个网络的实时监控。软件设计及数据调度中采用纠错冗余技术，保证系统安全及准确性。系统客户端没有直连数据库，与数据库的交互都是通过web service接口来进行，

27、web service的url链接不是在客户端直接配置，而是在登录的时候，网管服务器发给客户端的，客户端用户看不到对应的url链接，保证数据库的安全性。系统设计时充分考虑多媒体广告的安全性，系统有专门的广告审核流程。终端在下载广告时，通信协议采用md5加密，另外该内容嵌入到gps通信协议中，增加一层保护，保证内容不会被更改。2.2.6扩展性系统采用分层开发的体系结构，有着良好的可扩展性，在扩充或修改功能时，不会破坏原有结构的稳定性，这种“增量开发模式”能满足当今信息社会需求变化快的特点。系统采用自主研发通信方式yxlink多点网状通信，方便软件设备的增加。各个设备内部的各模块之间是一种低耦合高

28、内聚的状态，在进行业务扩展时主要以挂接动态库为主，易于业务扩展。采用智能接口技术，能够满足系统将来向3g等不同无线通信系统平台的平滑过渡，建立一个跨平台的网控中心。预留数据接口，能够与企业的其他信息系统无缝隙链接，提供gps等实时数据。2.2.7容量性系统容量是按照单系统10000辆的容量进行设计，如果建设二级系统【即：总中心和分中心】，那么可以容纳25610000辆车，能够满足系统的需要进行扩容。2.2.8负载性系统前置机采用完成端口的通信模型进行开发，完成端口是针对多并发和大数据量而提出的一种通信模型。一个前置机可处理13000个车台的tcp连接。系统只在客户端发给车台的一些配置参数通过网

29、管服务器进行存储，数据量比较大的gps数据相关业务，都通过gps服务器进行存储，而gps服务器可以开多个。为了便于业务扩展，一个gps服务器软件处理2000个车台的gps相关业务，每2000个车台就开一个gps服务器【注：这里的gps服务器是指软件设备，而不是硬件服务器】，数据量增大的时候，只要多开一些gps服务器即可，这样保障系统的负载均衡，不会存在数据库或其他方面的操作瓶颈。2.3 系统总体架构2.3.1系统构成(系统构成图)该系统将是一个满足机械设备监视、远程控制、远程管理及维护等综合功能的综合智能服务系统。系统以嵌入式微处理器的智能机载监控器为核心，采用扩展gsm/gprs/cdma/

30、3g无线通讯模块和全球卫星定位技术，采用各种数据采集、智能化电子监测、智能故障诊断、实时控制、gis地理信息系统、信息安全等技术手段，通过可互联互通的信息服务管理中心以及满足个性信息化要求的机载终端，可为工程车管理人员及售后人员提供实时的信息服务。2.3.2系统中心拓扑结构系统采用的是客户端/服务器(c/s)和浏览器/服务器(b/s)相结合的架构方式，服务器软件之间采用基于yxlink的多点网状结构进行通信。系统采用模块化设计，所有的移动台都是通过gprs/cdma网络与中心进行通信，为提高系统可靠性利用短消息作为数据通到备份。各软件功能如下： 数据中心：提供分中心或专控中心等行业分中心的接入

31、。 网管服务器：注册和管理各个软件设备及其操作员，注册和管理各硬件型号，注册和管理各级分组，对各类操作进行权限判断，对数据进行存储和转发。 网管终端：注册和管理各个用户，配置各个用户所拥有的业务权限。 业务服务器：对上传和下发的数据进行路由判断，发往相应的软件设备，并对压缩过的gps数据进行解压缩操作。对接收到的数据进行位置文字匹配。 通信前置机：维护中心系统和各个被监控对象的链路连接，维护中心系统和各个被监控对象的数据通信。 web服务器：提供网上查车功能。 地图服务器：提供地图引擎供web调用，实现地图部署本地化。 监控终端：用户的操作平台和所有被定位对象的显示平台，除了注册之外，对个人手

32、持终端的所有配置和操作都在监控终端进行，对车辆除了注册和配置之外的所有操作也都在监控终端进行，本系统的所有gis功能都在监控终端体现。 短信前置机：在车载设备gprs不在线的情况下，系统下行数据的备份数据通道。 语音网关：实现中心坐席电话控制，用于管理中心电话通讯。本软件主要实现电话联选及录音功能。中心预留接口，可以与保安公司、交通台、公安局等警情系统对接，实现资源共享、警情联动。 为节省投资，分中心可以直接使用客户端软件监控终端+网管终端直接连接到中心平台，这样可以满足管理功能要求，而且免去分控中心网络管理需要的人力资源。根据需要可以建立专控中心，如交通局行业管理中心、公安局报警服务中心等。

33、专控中心的结构与分控中心结构类似，根据实际需求可以选择采用专控客户端连接到中心平台。交通局行业管理中心主要用来处理乘客投诉、违章管理、车辆信息管理以及信息发布等；并且把所有的数据存放在行业服务器，供以后查询。报警服务中心主要功能是处理警情，必要时可对所有客车进行监控；确认警情时可对客车进行监听；可以实时或事后查询客车的所有静态信息和动态信息，也可以查询事件记录,必要时可以读取车台黑匣子数据进行分析。2.3.3系统软件 监控终端：提供界面让用户进行功能性操作，并把系统对相关业务的处理结果通过界面展现给用户。界面如下： 网管终端：用于用户对车辆和人员等信息进行管理，与相应的车台工程参数配置。界面如下： 网管服务器：用于管理系统设备，提供客户端与下层设备的业务路由功能，并进行系统版权校验。界面如下： 业务服务器：用于存储数据，处理与车台实时数据有关的业务。界