馬 亮

(石家莊外國語職業(yè)學(xué)院，河北 石家莊 052165)

隨著國民經(jīng)濟的迅猛增長的同時，作為國民經(jīng)濟運轉(zhuǎn)和城市運行所必須的重要工業(yè)產(chǎn)品、危險品（石油、天然氣及其它危險品等）無論是在生產(chǎn)還是生活領(lǐng)域越來越被廣泛的使用，而相關(guān)的運輸是危險品流通過程中的重要環(huán)節(jié)，其流動性大、不易管理、一旦發(fā)事故具有較大危險性，頻發(fā)的?；愤\輸事故說明,?；愤\輸環(huán)節(jié)的技術(shù)化監(jiān)管仍存在重大的漏洞和不足。如發(fā)生在2005年三月底的淮安氯氣泄漏慘劇造成死亡20多人，傷300多人，國內(nèi)媒體頻繁播報的高速公路、國道上發(fā)生的危險品運輸車輛發(fā)生車禍危險品泄漏的新聞，這些都給特種運輸行業(yè)敲響了警鐘。如何對特種運輸尤其是危險品運輸車輛進行動態(tài)管理？一直是各地安全生產(chǎn)主管部門及危險品運輸企業(yè)高度重視并亟待解決的問題。

1 GPS定位系統(tǒng)工作原理

GPS的工作原理簡單地說是利用我們熟知的幾何與物理上一些基本原理。首先我們假定衛(wèi)星的位置為已知，而我們又能準確測定我們所在地點A至衛(wèi)星之間的距離，那么A點一定是位于以衛(wèi)星為中心、所測得距離為半徑的圓球上。進一步，我們又測得點A至另一衛(wèi)星的距離，則A點一定處在前后兩個圓球相交的圓環(huán)上。我們還可測得與第三個衛(wèi)星的距離，就可以確定A點只能是在三個圓球相交的兩個點上。根據(jù)一些地理知識，可以很容易排除其中一個不合理的位置。當然也可以再測量A點至另一個衛(wèi)星的距離，也能精確進行定位。事實上，接收機往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，收到四顆則加上高程值這時，接收機可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。

以上所說，要實現(xiàn)精確定位，要解決兩個問題：其一是要確知衛(wèi)星的準確位置；其二是要準確測定衛(wèi)星至地球上我們所在地點的距離。下面我們看看怎樣來做到這點。

怎樣確知衛(wèi)星的準確位置，要確知衛(wèi)星所處的準確位置。首先，要通過深思熟慮，優(yōu)化設(shè)計衛(wèi)星運行軌道，而且，要由監(jiān)測站通過各種手段，連續(xù)不斷監(jiān)測衛(wèi)星的運行狀態(tài)，適時發(fā)送控制指令，使衛(wèi)星保持在正確的運行軌道。將正確的運行軌跡編成星歷，注入衛(wèi)星，且經(jīng)由衛(wèi)星發(fā)送給GPS接收機。正確接收每個衛(wèi)星的星歷，就可確知衛(wèi)星的準確位置。

要準確測定信號傳播時間，要解決兩方面的問題。一個是時間基準問題。 時間基準問題 GPS系統(tǒng)在每顆衛(wèi)星上裝置有十分精密的原子鐘，并由監(jiān)測站經(jīng)常進行校準。衛(wèi)星發(fā)送導(dǎo)航信息，同時也發(fā)送精確時間信息。GPS接收機接收此信息，使與自身的時鐘同步，就可獲得準確的時間。所以，GPS接收機除了能準確定位之外，還可產(chǎn)生精確的時間信息。

原子鐘雖然十分精確，但也不是一點誤差也沒有。GPS接收機中的時鐘，不可能象在衛(wèi)星上那樣，設(shè)置昂貴的原子鐘，所以就利用測定第四顆衛(wèi)星，來校準GPS接收機的時鐘。我們前面提到，每測量三顆衛(wèi)星可以定位一個點。利用第四顆衛(wèi)星和前面三顆衛(wèi)星的組合，可以測得另一些點。理想情況下，所有測得的點，都應(yīng)該重合。但實際上，并不完全重合。利用這一點，反過來可以校準GPS接收機的時鐘。測定距離時選用衛(wèi)星的相互幾何位置，對測定的誤差也不同。為了精確的定位，可以多測一些衛(wèi)星，選取幾何位置相距較遠的衛(wèi)星組合，測得誤差要小。

2 實際應(yīng)用中的特點

（1）實時監(jiān)控的功能。實時監(jiān)控危險品運輸過程，車載嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)多信息的實時監(jiān)控，車載行駛記錄終端按照預(yù)設(shè)時間間隔連續(xù)上報車輛的行駛狀態(tài)和實時位置等信息，系統(tǒng)自動對信息進行處理和存貯，能夠?qū)崟r了解危險品車輛的行駛狀態(tài)和運行環(huán)境，及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境或人為問題，包括隨意停車、無關(guān)搭乘等。

（2）運輸過程信息查詢?？呻S時查詢危險品、劇毒化學(xué)品生產(chǎn)及運輸企業(yè)的信息，涉及劇毒化學(xué)品管理的法律法規(guī)的發(fā)布及劇毒化學(xué)品名錄。可查詢托運單位名稱、運輸單位名稱及運輸路線，運輸相關(guān)車輛和運輸相關(guān)人員，運輸劇毒化學(xué)品的名稱、數(shù)量及相關(guān)公路運輸通行證的有效期等。

（3）緊急事件的應(yīng)急聯(lián)動。包括事故現(xiàn)場的交通管制、事故現(xiàn)場周邊人員疏散、事故的緊急救援等，相關(guān)信息可以實時發(fā)送到監(jiān)控指揮中心，便于對事故的及時處理。

（4）運輸結(jié)束后的信息處理。車輛到達運輸目的地后，可通過有線/無線網(wǎng)絡(luò)下載查詢車輛行駛記錄儀與錄像文件資料。存貯的圖像和數(shù)據(jù)信息能被打印、回放，以便于檢查車輛運行軌跡和系統(tǒng)操作日志。

（5）運輸全程定位監(jiān)控。通過GIS/GPS地理信息/衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可以將定位信號輸送到車輛監(jiān)控調(diào)度中心。監(jiān)控調(diào)度中心通過差分技術(shù)換算成位置信息，然后通過GIS將位置信號用地圖語言顯示出來，最終可通過服務(wù)中心實現(xiàn)車輛的定位導(dǎo)航、服務(wù)救援軌跡記錄等功能。

（6）報警功能的實現(xiàn)。車載嵌入式主機具有報警輸入接口，可以連接任何種常規(guī)的報警設(shè)備。當有報警發(fā)生時，報警信息即被遠傳到監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心的GIS地圖上該車輛對應(yīng)的圖標會不停閃爍，監(jiān)控人員用鼠標點擊該車輛對應(yīng)的圖標，該車輛的信息（如車牌號、行車路線等）和司機信息（如姓名、年齡、駕齡等）會自動顯示出來；與該車輛對應(yīng)的視頻信號會通過GPRS或CDMA傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控人員立即可以對該輛車進行遠程監(jiān)控。結(jié)合GPS和電子地圖，警方可以立即了解到該車輛的位置，據(jù)此迅速出警。

3 運輸車輛監(jiān)控系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)由三大部分組成：車載監(jiān)控錄像系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(CDMA/GPRS/GPS)、中心控制管理系統(tǒng)。

（1）車載監(jiān)控錄像系統(tǒng)。車載監(jiān)控系統(tǒng)安裝在危險品運輸車輛上，主要功能為車輛運行監(jiān)控、錄像及無線數(shù)據(jù)傳輸。本方案在危險品運輸車上安裝2～4個遠紅外彩色 （或黑白）針孔攝像機，并分別安裝在駕駛室及車尾，即使在沒有任何光照的夜晚，也能保證看清現(xiàn)場情況。

由于危險品運輸車輛處于移動狀態(tài)，且溫度、濕度變化很大，灰塵很多，工作環(huán)境惡劣，因此對數(shù)字錄像機的要求更高。本方案車載嵌入式硬盤錄像采用天津天地偉業(yè)公司生產(chǎn)的TC-2800AN系列車載嵌入式主機，該車載主機采用嵌入式RTOS操作系統(tǒng)，具有系統(tǒng)穩(wěn)定，擴展功能強大等特點。機箱專業(yè)防震結(jié)構(gòu)設(shè)計，多重保護硬盤；車速、行車路線、行車狀態(tài)等與實時圖像同步記錄功能；超速報警功能，可以記錄車速、轉(zhuǎn)向、剎車停車時間等相關(guān)行車信息。錄像資料采用H.264壓縮方式存儲，具有圖像清晰，占用空間小，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬占用小等諸多特點。

另外汽車用電設(shè)備比較多，電壓變化幅度比較大，電磁干擾也比較強，這款車載嵌入式主機具有寬輸入電壓范圍的電源。其輸入電壓在DC7V-30V的范圍內(nèi)，輸出電壓可保持不變，通過這個電源給監(jiān)視器和攝像頭供電，可使主機圖像在汽車待機狀態(tài)和行駛中都能保持清楚穩(wěn)定，這樣即可提高監(jiān)視器和攝像頭使用壽命又可得到始終穩(wěn)定的圖像。

（2）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。除了本車監(jiān)控和錄像外，配合使用無線數(shù)字傳送模塊，本系統(tǒng)還能將車上的音視頻相關(guān)行車信息通過GPRS或CDMA模塊實時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實現(xiàn)危險品運輸車輛的遠程音視頻監(jiān)控。

（3）中心監(jiān)控管理系統(tǒng)。中央監(jiān)控管理系統(tǒng)主要包括車輛監(jiān)控管理服務(wù)器。其主要功能有：

接收存儲：服務(wù)器接收并存危險品運輸車上無線數(shù)字傳送器傳輸過來的音視頻圖像和和車輛到達后行駛記錄儀上相關(guān)信息。

司機和車輛管理：服務(wù)器通過下載錄像機上的資料可以存儲和管理危險品運輸車輛和駕駛員的信息資料，包括司機姓名、年齡、駕駛記錄、車牌號碼、車型、所屬單位等各種相關(guān)信息。這樣在對危險品運輸車輛進行實時監(jiān)控時，可以隨時調(diào)閱該車駕駛員的個人信息和駕駛記錄。管理人員可以很方便地添加、修改、刪除、查詢這些資料。

另外管理人員可以通過多種途經(jīng)，比如通過無線網(wǎng)橋、普通網(wǎng)絡(luò)等將車載嵌入式主機上錄制的音視頻數(shù)據(jù)備份計算機上，通過集中備份和管理數(shù)臺車載數(shù)字錄像機的監(jiān)控資料。對本項目來說，中心服務(wù)器提供的聯(lián)網(wǎng)功能可以將分布在各地的服務(wù)器集中管理起來，對于備份到服務(wù)器上的錄像資料來說，可以通過指定時間、車牌號碼等條件來查詢，甚至刻成DVD光盤隨身攜帶。

系統(tǒng)還能通過使用GIS/GPS模塊來實現(xiàn)電子地圖的精確定位，并逐步實現(xiàn)全國電子地圖的無縫覆蓋，提供跨省運輸?shù)膶崟r監(jiān)控；中心控制室在顯示危險品運輸車輛音視頻圖像的同時，還能將車輛所在位置GPS定位信息在電子地圖上顯示出來，當車輛發(fā)生緊急事件時，便于相關(guān)部門迅速趕赴現(xiàn)場處理。

4 結(jié)語

本文給出了通過在某地危險品運輸車隊使用，已經(jīng)保證了管理人員對危險品運輸車輛的有效管理，又為避免發(fā)生各種形式的事故做好預(yù)防工作提供強有力的查詢依據(jù)，這必將成為危險品運輸車使用的專業(yè)監(jiān)控設(shè)備。

[1]朱華統(tǒng).常用大地坐標系及其變換[M].北京:解放軍出版社，1990：65-85.

[2]李英冰,徐紹銓.利用RTK進行數(shù)字化測圖的經(jīng)驗總結(jié)[M].全球定位系統(tǒng)，2005，（5）：56-85.