摘要：本文系統介紹了加強水務企業維搶修車輛管理的必要性，GPS在車輛管理的應用可行性，運用GPS、GPRS技術，建設水務企業維搶修車輛GPS調度。本文以廈門水務集團維搶修車輛全球衛星定位調度系統的建設為例。
　　關鍵詞：水務企業；維搶修車輛管理；GPS、GPRS技術；
　　1加強水務企業維搶修車輛管理的必要性
　　隨著廈門市城市的發展，廈門水務承擔的市區和農村的供水管網的管理和維護的范圍越來越廣、任務越來越重，如何加強對巡視和維搶修車輛進行實時監控和管理，全面掌握全市的搶修維修信息，合理運用搶修力量，提高搶修的反應速度，從而減少水資源損失，提高服務質量，是廈門水務面臨的一個難題。
　　2GPS在車輛管理的應用可行性
　　全球定位系統GPS是近年來開發的最具有開創意義的高新技術之一，如果我們能把全球定位系統GPS應用在維搶修車輛管理方面，應該能加強水務企業這方面的管理，下面介紹一下全球定位系統GPS及其應用情況。
　　2.1全球定位系統GPS簡介
　　全球衛星定位系統GPS是美軍70年代初在“子午儀衛星導航定位”技術上發展而起的具有全球性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全天候性優勢的導航定位、定時、測速系統。GPS由三大子系統構成：空間衛星系統、地面監控系統、用戶接收系統。
　　2.2空間衛星系統
　　空間衛星系統由均勻分布在6個軌道平面上的24顆高軌道工作衛星構成，每顆衛星每12小時（恒星時）沿近圓形軌道繞地球一周，由星載高精度原子鐘（基頻F=10.23MHZ）控制無線電發射機在“低噪音窗口”（無線電窗口中，2至8區間的頻區天線噪聲最低的一段是空間遙測及射電干涉測量優先選用頻段）附近發射L1、L2兩種載波，向全球的用戶接收系統連續地播發GPS導航信號。GPS工作衛星組網保障全球任一時刻、任一地點都可對4顆以上的衛星進行觀測（最多可達11顆），實現連續、實時地導航和定位。目前，全世界的民用客戶均可不受限制地免費使用。
　　2.3地面監控系統
　　地面監控系統由均勻分布在美國本土和三大洋的美軍基地上的5個監測站、一個主控站和三個注入站構成。該系統的功能是：對空間衛星系統進行監測、控制，并向每顆衛星注入更新的導航電文。
　　2.4用戶接收系統
　　用戶接收系統主要由以無線電傳感和計算機技術支撐的GPS衛星接收機和GPS數據處理軟件構成。
　　2.5GPS接收機
　　GPS衛星接收機的基本結構是天線單元和接收單元兩部分。天線單元的主要作用是：當GPS衛星從地平線上升起時，能捕獲、跟蹤衛星，接收放大GPS信號。接收單元的主要作用是：記錄GPS信號并對信號進行解調和濾波處理，還原出GPS衛星發送的導航電文，解求信號在站星間的傳播時間和載波相位差，實時地獲得導航定位數據或采用測后處理的方式，獲得定位、測速、定時等數據。
　　微處理器是GPS接收機的核心，承擔整個系統的管理、控制和實時數據處理。視屏監控器是接收機與操作者進行人機交流的部件。
　　目前，國際上已推出幾十種測量用GPS接收機，各廠商的產品朝著實用、輕便、易于操作、美觀價廉的方向發展。
　　2.6GPS數據處理軟件
　　GPS數據處理軟件是GPS用戶系統的重要部分，其主要功能是對GPS接收機獲取的衛星測量記錄數據進行“粗加工”、“預處理”，并對處理結果進行平差計算、坐標轉換及分析綜合處理。解得測站的三維坐標，測體的坐標、運動速度、方向及精確時刻。
　　2.7GPS定位的基本方法
　　GPS定位采用空間被動式測量原理，即在測站上安置GPS用戶接收系統，以各種可能的方式接收GPS衛星系統發送的各類信號，由計算機求解站星關系和測站的三維坐標。
　　由對GPS信號觀測量的不同，GPS定位的基本方法有以下幾種形式：
　　•偽距測量
　　•載波相位測量
　　•多普勒測量
　　•衛星射電干涉測量
　　為了精密定位，一臺GPS接收機往往不是單純采用一種測量方式，而是以某種方式為主，并輔以其他方法。
　　目前，全球定位系統已廣泛應用于軍事和民用等眾多領域中。GPS技術按待定點的狀態分為靜態定位和動態定位兩大類。靜態定位是指待定點的位置在觀測過程中固定不變的，如GPS在大地測量中的應用。動態定位是指待定點在運動載體上，在觀測過程中是變化的，如GPS在車輛、船舶導航中的應用。
　　2.8GPS在汽車導航的應用
　　三維導航是GPS的首要功能，飛機、船舶、地面車輛以及步行者都可利用GPS導航接收器進行導航。汽車導航系統是在全球定位系統GPS基礎上發展起來的一門新型技術。汽車導航系統由GPS導航、自律導航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD—ROM驅動器、LCD顯示器組成。
　　GPS導航是由GPS接收機接收GPS衛星信號（三顆以上），求出該點的經緯度坐標、速度、時間等信息。為提高汽車導航定位精度，通常采用差分GPS技術。當汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而與捕獲不到GPS衛星信號時，系統可自動導入自律導航系統，此時由車速傳感器檢測出汽車的行進速度，通過微處理單元的數據處理，從速度和時間中直接算出前進的距離，陀螺傳感器直接檢測出前進的方向，陀螺儀還能自動存儲各種數據，即使在更換輪胎暫時停車時，系統也可以重新設定。
　　由GPS衛星導航和自律導航所測到的汽車位置坐標數據、前進的方向都與實際行駛的路線軌跡存在一定誤差，為修正這兩者的誤差，與地圖上的路線統一，需采用地圖匹配技術，加一個地圖匹配電路，對汽車行駛的路線與電子地圖上道路誤差進行實時相關匹配作自動修正，此時地圖匹配電路是通過微處理單元的整理程序進行快速處理，得到汽車在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線。CD-ROM用于存儲道路數據等信息，LCD顯示器用于顯示導航的相關信息。
　　GPS導航系統與電子地圖、無線電通信網絡及計算機車輛管理信息系統相結合，可以實現車輛跟蹤和交通管理等許多功能，這些功能包括：
　　(1)車輛跟蹤
　　利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置，并任意放大、縮小、還原、換圖；可以隨目標移動，使目標始終保持在屏幕上；還可實現多窗口、多車輛、多屏幕同時跟蹤。利用該功能可對車輛進行跟蹤。
　　(2)提供出行路線規劃和導航
　　提供出行路線規劃是汽車導航系統的一項重要輔助功能，它包括自動線路規劃和人工線路設計。自動線路規劃是由駕駛者確定起點和目的地，由計算機軟件按要求自動設計最佳行駛路線，包括最快的路線、最簡單的路線、通過高速公路路段次數最少的路線等的計算。人工線路設計是由駕駛者根據自己的目的地設計起點、終點和途經點等，自動建立線路庫。線路規劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設計線路，并同時顯示汽車運行路徑和運行方法。
　　(3)信息查詢
　　為用戶提供主要物標，如旅游景點、賓館、醫院等數據庫，用戶能夠在電子地圖上根據需要進行查詢。查詢資料可以文字、語言及圖象的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時，監測中心可以利用監測控制臺對區域內的任意目標所在位置進行查詢，車輛信息將以數字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。
　　（4）話務指揮
　　指揮中心可以監測區域內車輛運行狀況，對被監控車輛進行合理調度。指揮中心也可隨時與被跟蹤目標通話，實行管理。
　　（5）緊急援助
　　通過GPS定位和監控管理系統可以對遇有險情或發生事故的車輛進行緊急援助。監控臺的電子地圖顯示求助信息和報警目標，規劃最優援助方案，并以報警聲光提醒值班人員進行應急處理。
　　3運用GPS，加強水務集團維搶修車輛管理的設想
　　為了加強對水務集團管網維搶修車輛的管理力度，提高車輛使用效率及出警的準確性，水務集團有必要采用“GPS車輛監控調度系統”，運用GPS，加強水務集團維搶修車輛管理，管理調度現有維搶修車輛。要求能準確的實現車輛的定位，調度、追蹤、報警、接警、防搶、防盜、遠程控制、歷史軌跡記錄等功能，實現智能化調度車輛。具體要求如下：
　　3.1管理如下維搶修車輛：
　　a)廈門營業處：11部車輛。
　　b)杏林營業處：1部車輛。
　　c)海滄營業處：1部車輛。
　　d)同安營業處：1部車輛。
　　e)集美營業處：1部車輛。
　　3.2系統功能：
　　a)能夠實現所有車輛的準確定位。可以同時對所有車輛進行監控管理。
　　b)歷史軌跡查詢及對保存的軌跡數據進行查詢、統計、打印功能。
　　c)能將搶修信息以文字形式準確、及時地發送到指定的車載終端。
　　d)遠程控制。一旦車輛發生被搶、被盜、被劫的緊急情況，監控中心可以隨時對車輛進行斷油、斷電的遠程控制，防止車輛丟失。
　　e)車輛盜搶防護。車輛發生異常情況、人為破壞等報警信息能及時傳送至調度中心。
　　3.3系統硬件
　　a)GPS車載終端應能夠具有接受短信功能。
　　b)車載終端應具備大容量后備電池。
　　3.4系統軟件
　　a)能夠提供WEB頁面，在公司內部網絡上，使用IE瀏覽能實現車輛定位、車輛信息查詢的功能。并能夠提供客戶端軟件的下載。
　　b)應能夠提供詳細電子地圖。系統電子地圖包括區域、建筑、河流、綠地、政府、醫院銀行、學校、鐵路、高速公路和公路各圖層。
　　c)車輛的分級管理。能夠由系統管理員對每個用戶進行權限的管理，實現實現對所有車輛的管理。
　　3.5系統實現的初步設計
　　系統采用C/S三層結構，以中心控制服務器為核心，各客戶平臺通過服務器相互協作。該結構可以保證客戶平臺軟件能快速響應GPS數據，縮短實時顯示的時間，適合系統在網絡、Internet運行及在投影系統控制服務器上運行基于瀏覽器的監控終端軟件即可以保證機動警力定位布控（GPS）系統能夠自適應投影系統的大分辨率顯示。
　　系統通過有線或無線網絡將車輛信息反饋給該系統。該系統再以中心控制服務器為中心，各客戶平臺相互協作，對反饋來的車輛信息進行處理來完成車輛定位、監控等功能。通過該系統可以很方便地查詢車輛位置狀況、對車輛進行實時監控、查詢車輛歷史紀錄、向客戶提供信息服務。
　　其中中心控制服務器不但負責各平臺管理控制、還對數據流向進行調度、同步顯示，可很方便的查看系統運行狀況。各客戶平臺是面向各個客戶的，客戶可在無論何時何地快速查詢車輛信息、監控車輛。
　　3.5.1網絡通信系統構架分為兩層：上層網絡系統、下層網絡系統。
　　上層網絡系統：主要提供WEB服務器通過DDN專線與本地ISP連接、移動局短消息管理中心專線接入以及無線數據引擎與移動局短消息管理中心接入。包括Internet網、移動局DDN專線、無線通訊網等。
　　下層網絡系統：主要提供信息接收處理服務中心與各平臺信息傳輸的功能。主要是公司內局域網。
　　3.5.2軟件系統分為：
　　服務器：主要負責各類信息的分發、跟蹤處理、對各工作站進行作業管理、調度等功能。
　　 短消息管理服務器：主要負責短消息發送與接收，管理各通道及其發送模式。
　　 管理平臺：包括除接警、處警外的所有權限操作。
　　 錄入平臺：負責車輛信息錄入、操作員錄入配置、短信通道錄入配置。
　　 報警平臺：對車輛發來的報警進行處理、監控。
　　 接警平臺：只能顯示所有車輛發來的報警，但不能對其進行處理。
　　 處警平臺：只對車輛發來報警進行處理。無權知道所有車輛報警信息。
　　 系統平臺：管理各平臺操作信息，對平臺信息處理過程進行監控。
　　 監控平臺：只能對車輛進行查詢位置、實時監控等基本操作。
　　各平臺與服務器關系結構圖（圖1）如下：(包括網絡架構)
　　               
　　
　　
　　
　　　　　4結束語
　　全球定位系統GPS是近年來開發的最具有開創意義的高新技術之一，其全球性、全能性、全天候性的導航定位、定時、測速優勢必然會在諸多領域中得到越來越廣泛的應用，相信能在水務企業發揮其優點，為水務企業加強維搶修車輛管理貢獻力量。