基于多交互方式的物流车辆监控系统设计研究

ＬｏｇｉｓｔｉｃｓＳｃｉ－ＴｅｃｈＮｏ．２，２００８物流科技２００８年第２期收稿日期：２００７－０８－２４基金项目：国家８６３计划资助项目（２００３ＡＡ１３１０６０）作者简介：王靖（１９８３－），男，江苏丹阳人，南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室硕士研究生，研究方向：新技术在物流中的应用、数据挖掘。

・电子信息・摘要：文章介绍了一种基于多交互方式的物流车辆监控系统的设计和开发，系统以ＧＰＳ、ＧＩＳ、ＧＰＲＳ、ＧＳＭ等技术为基础，采用了三层Ｂ／Ｓ和Ｃ／Ｓ混合的系统体系架构，实现了短信、Ｗｅｂ、ＷＡＰ、普通桌面等多种方式的客户端对车辆进行的监控、跟踪、调度、位置查询、空间分析等功能。

与以往交互形式单一的监控系统相比，系统具有更好的交互性、对环境的适应性以及系统扩展的灵活性。

关键词：ＧＰＳ；ＧＩＳ；Ｗｅｂ服务；ＷＡＰ；车辆监控中图分类号：Ｆ５０６文献标识码：Ａ文章编号：１００２－３１００（２００８）０２－０１２７－０４Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎＧＰＳ，ＧＩＳ，ＧＰＲＳａｎｄＧＳＭ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａｋｉｎｄｏｆｍｕｌｔｉ－ｍｅｔｈｏｄｖｅｈｉｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈａｄｏｐｔｓｔｈｅｔｈｅｍｉｘｅｄ３－ｔｉｅｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆＢ／ＳａｎｄＣ／Ｓｍｏｄｅ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｃａｎｐｅｒ－ｆｏｒｍｆｏｕｎｃｔｉｏｎｓｗｈｉｃｈａｒｅｖｅｈｉｃｅｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｖｅｈｉｃｅｌｐｏｓｉｔｉｏｎｑｕｅｒｙａｎｄｓｐａｔｉａｌ－ａｎａｌｙｓｉｓｂｙＳＭＳ，Ｗｅｂ，ＷＡＰａｎｄｃｏｍｍｏｎ－ｃｌｉｅｎｔ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｏｓｅｐｒｅｖｅｎｉｅｎｔｖｅｈｉｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓ－ｔｅｍｓ，ｔｈｅｎｅｗｏｎｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｂｙｔｈｉｓｐａｐｅｒｈａｓｂｅｔｔｅｒｉｎｔｅｒ－ａｃｔｉｖｉｔｙ，ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｘｔｅｎｓｉｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧＰＳ；ＧＩＳ；Ｗｅｂｓｅｒｖｉｃｅ；ＷＡＰ；ｖｅｈｉｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒ－ｉｎｇ基于多交互方式的物流车辆监控系统设计研究ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＶｅｈｉｃｌｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＭｕｌｔｉ－ｍｅｔｈｏｄ王靖，孙如江，潘雨青，王平（南京师范大学，江苏南京２１００４６）ＷＡＮＧＪｉｎｇ，ＳＵＮＲｕ－ｊｉａｎｇ，ＰＡＮＹｕ－ｑｉｎｇ，ＷＡＮＧＰｉｎｇ（ＮａｎｊｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００４６，Ｃｈｉｎａ）０引言车辆的位置服务涉及了智能交通（ＩＴＳ）、物流管理、国防安全、医疗救助等诸多应用领域，是我国交通运输管理领域最需要迫切发展的，也是最具发展前景的应用产业之一。

目前国内外关于ＧＩＳ在车辆位置服务方面的研究方兴未艾，如戴喜明等（２００６年）介绍了一种基于ＧＳＭ／ＧＰＳ／ＧＩＳ车辆状态监控系统的设计，翟战强等（２００４年）提出了一种基于ＧＰＲＳ／ＧＰＳ／ＧＩＳ的车辆导航与监控系统，龙华等（２００４年）实现了一种基于Ｗｅｂ－ＧＩＳ的车辆管理系统，汪力等（２００４年）介绍了一种基于ＸＭＬＷｅｂ服务监控系统的设计与实现。

上述文章中阐述的方法较好地解决了车辆监控的问题，在这些系统设计方法中，车载ＧＰＳ终端同监控中心数据交互主要采用短消息方式和ＧＰＲＳ方式，能够解决ＧＰＳ终端数据的上传和监控中心命令的下发，但是涉及的监控客户端形式较单一，没有很好的利用当前的ＰＤＡ，智能手机等等，造成用户不能在任意时间、任意地点、任意设备对车辆进行有效管理。

本文设计了一种多交互方式的物流车辆监控调度系统，该系统不仅包含了上述监控系统的主要功能，而且将这些功能从普通桌面客户端、Ｗｅｂ客户端拓展到了移动客户端，如智能手机，ＰＤＡ等，实现了在移动环境下对系统的操作。

同时，系统服务器群的设计方法，增强了系统的灵活性和可扩展性。

文章详细论述了系统的构成，并重点分析了系统的关键技术和多种交互方式的优点。

１系统体系架构及工作原理１．１系统的组成与总体架构［１］本系统由ＧＰＳ车载终端、监控中心服务器群和监控终端三大部分组成。

系统的网络拓扑结构如图１所示。

（１）ＧＰＳ车载终端主要负责对车辆的空间位置信息和状态信息进行采集和传输。

（２）监控中心服务器群包括数据库服务器和应用服务器两大类，前者主要是存放移动目标的位置信息、状态信息以及系统中其它的相关信息；应用服务器包括：通信服务器、短信服务器、ＧＩＳ服务器、ＷＡＰ服务器、Ｗｅｂ服务器，它们各自相对独立，共同使用数据库服务器中的数据，为各项应用提供服务接口。

（３）监控终端包括：普通桌面客户端、Ｗｅｂ客户端、移动客户端。

普通桌面客户端即成熟Ｃ／Ｓ架构下的客户端，Ｗｅｂ方式客户端是Ｂ／Ｓ架构下的浏览器客户端，移动客户端是能同本系统进行文字信息交互或者能够通过通信网络对系统进行ＷＡＰ访问的手机，ＰＤＡ等移动设备。

系统的逻辑体系架构如图２所示。

ＷＥＢＣｌｉｅｎｔＭｏｂｌｉｅＣｌｉｅｎｔ普通桌面Ｃｌｉｅｎｔ表示层ＷＥＢＳｅｒｖｅｒＷＡＰＳｅｒｖｅｒＳＭＳＳｅｒｖｅｒ应用层通信ＳｅｒｖｅｒＧＩＳＳｅｒｖｅｒＤａｌａＢａｓｅＳｅｒｖｅｒ数据层图１车辆监控系统的网络拓扑结构图２系统的逻辑体系架构１．２系统的工作原理整个系统中ＧＰＳ车载终端进行车辆信息的采集，监控中心服务器群进行信息的处理，监控终端进行信息的展示，系统中信息的传输通过有线和无线网络进行。

（１）ＧＰＳ车载终端的工作原理：ＧＰＳ车载终端对卫星信号进行接收，计算出车辆当前位置，然后通过ＧＰＲＳ传输方式上传到监控中心通信服务器，再由通信服务器对原始数据进行边界处理、有效性过滤处理以及语义解码后传给数据库服务器进行保存。

（２）监控终端和监控中心服务器群的工作原理：Ｗｅｂ客户端、移动客户端通过有线或无线网络访问对应的应用服务器，再由应用服务器访问ＧＩＳ服务器上的对象，对象获取数据库服务器上的数据进行处理，并返回计算结果给提出服务申请的应用服务器，最后客户端显示结果。

如果结果返回到短消息服务器，则由短消息服务期再进行短信的发送。

普通桌面客户端在监控中心内部使用，采用的是传统的Ｃ／Ｓ架构。

客户端从数据库服务器读取数据，在客户端进行处理。

２关键技术本系统的实现涉及到了ＧＰＳ车载终端，监控中心服务器群，监控终端三个部分。

关键技术是监控中心服务器群的设计。

监控中心服务器群是整个系统的大脑，担负着系统各要素之间信息传递和计算的重任。

好的架构能够提高系统的运行效率、便于系统的维护、有利于系统的扩展。

本系统所服务器群具体的设计可以分Ｗｅｂ服务器、ＷＡＰ服务器、短信服务器、ＧＰＳ通信服务器、ＧＩＳ服务器、数据库服务器六个部分，本文重点阐述ＧＰＳ通信服务器、短信服务器、ＷＡＰ服务器、ＧＩＳ服务器的设计。

２．１ＧＰＳ通信服务器设计ＧＰＳ通信服务器是监控中心同ＧＰＳ车载终端之间信息传输的枢纽，是多交互方式车辆监控系统的基础。

其主要功能有：管理车载终端；接收并处理车载终端上传的各种数据；下发监控端发出的各种控制命令。

整个监控调度系统正常运行的首要条件是通信服务器的正常工作，所以对通信服务器软件的设计要求非常苛刻，其中又以稳定和高效最为重要。

本系统通信服务器软件采用Ｃ＃语言．Ｎｅｔ开发平台进行设计，结合多线程和线程池技术，经测试证明，该软件设计思路能够符合长连接、高并发、小数据量的网络通信状况。

服务器软件的结构框图如图３。

ＵＩ主线程负责启动各个工作线程。

ＴＣＰ侦听线程负责侦听车载终端向通信服务器发起的ＴＣＰ连接，当连接建立成功之后，该线程负责将建立起的连接和对应的车载设备序列号插入ＨＡＳＨ表中。

有效性检查线程负责对ＨＡＳＨ表中的所有ＴＣＰ连接进行有效性检查，摒除车载终端连接失效的情况。

信息传输监视线程负责对ＨＡＳＨ中所有的ＴＣＰ连接进行信息的传输检查，若发现某连接上有数据收发等待，则从工作线程池中触发一个线程负责该ＴＣＰ连接的数据的收发、解码、入库等处理。

ＵＤＰ侦信息传输监视线程有效性检查线程ＴＣＰ侦听线程ＵＤＰ侦听工作线程ＵＩ主线程工作线程池ＨＡＳＨ表：存放车载终端连接到通信服务器上的Ｓｏｃｋｅｔ连接实例及其对应的车载终端序列号图３ＧＰＳ通信服务器结构框图听工作线程负责接收并处理车载终端经ＵＤＰ方式上传的定位信息和状态信息。

２．２短信服务器的设计短信服务器负责接收用户的查车信息以及各种简单控制命令的下发。

用户将短信息通过ＰＤＵ格式发送到监控中心短消息服务器，由短消息服务器进行解析，然后进行相应处理，如向ＧＩＳ服务器提出实时车辆位置查询的请求，或者向通信服务器提出发送控制命令请求，ＧＩＳ服务器将结果返回给短信服务器并进行处理得出要发送的信息。

具体的处理流程如图４。

向通信服务器提出服务要求向ＧＩＳ服务器提出服务要求将ＧＩＳ服务器的处理结果转译成客户能够辨识的有效信息通过查数据库中预先制定的短信息协议，确定要进行的处理工作短信Ｍｏｄｅｍ收到短信短信Ｍｏｄｅｍ发送短信通信服务器进行处理，下发控制命令ＧＩＳ服务器进行处理，计算得出结果图４短信服务器的处理流程２．３ＷＡＰ服务器的设计ＷＡＰ服务器主要提供网页界面展示，而将对应的ＧＩＳ计算全部交由ＧＩＳ服务器进行，将展示层同功能层的进一步拆分，提高了ＷＡＰ服务器的响应速度。

ＷＡＰ服务器提供了网页形式的服务，本系统采用ＡＳＰ．ＮＥＴ动态页面结合ＭＳ的ＩＩＳ６．０提供服务。

移动客户端通过无线网络将请求发送给ＷＡＰ网关，ＷＡＰ网关将ＷＡＰ请求转换成ＷＷＷ请求，这样移动客户端的请求就能到达ＷＡＰ服务器。

ＷＡＰ服务器响应请求之后，通过ＷＥＢＳｅｒｖｉｃｅ技术调用ＧＩＳ服务器上的服务完成计算并取得计算结果，形成ＷＷＷ内容，如带地图展示的网页，然后将结果递交给ＷＡＰ网关，ＷＡＰ网关把这些结果进行ＷＭＬ转换和压缩后传给客户端。

处理流程图如图５。

ＷＡＰ网关，将客户端的请求进行解码，即协议转换将ＷＡＰ服务器返回结果进行编码移动客户端提出数据请求展示请求的计算结果ＷＡＰ服务器响应ＷＡＰ网关提出服务要求，并交由ＧＩＳ服务器计算获得ＧＩＳ的计算结果进行转译表示ＧＩＳ服务器进行计算返回计算的结果无线网络无线网络英特网英特网图５ＷＡＰ服务器的处理流程２．４ＧＩＳ服务器的设计ＧＩＳ服务器是整个系统ＧＩＳ计算的中心，所有的ＧＩＳ计算以Ｗｅｂ服务的方式部署在服务器上，各类客户端通过ＳＯＡＰ协议请求服务器上的服务。

当Ｗｅｂ服务被各类客户端或其他应用服务器调用，则Ｗｅｂ服务主动从数据库服务器读相关的数据，ＧＩＳ服务器将相关数据计算之后，把结果返回给相应的客户端进行处理展示，如图６。