陳建廣，曾淏宇，敖 楊，陳佳俊，陳曉麗，褚永彬

（1. 成都信息工程大學 資源環(huán)境學院，四川 成都 610200；2. 中核404有限公司，甘肅 嘉峪關 735100）

目前國內已有車輛定位、導航產品投入核廢料運輸的使用，但仍然存在一些問題，主要體現在山區(qū)等地理位置信息的穩(wěn)定性，以及核廢料全生命周期管理機制中的運輸管理可以進一步優(yōu)化。為了解決上述問題，本文提出了一種基于物聯網技術，實現核廢料、倉庫、運輸車輛之間的關聯，將核廢料從產生到存放、運輸、處理等不同環(huán)節(jié)聯系起來，利用北斗高精度定位解決核廢料的去向，實現核廢料的管理[1-5]。

1 系統需求分析

核廢料智慧運輸監(jiān)管系統將試圖改善和解決如下問題：

1）核廢料運輸過程中的位置信息不夠完善。核廢料物流車輛GPS 雖然能監(jiān)控車輛的即時行車狀態(tài)，但在移動通信中斷，電力中斷或移動通信無法覆蓋GPS終端的情況下，會出現監(jiān)控盲區(qū)。

2）核廢料的管理缺乏系統化的位置服務。通常情況下核廢料的管理只是給予了核廢料屬性信息的管理，但并不能及時將核廢料屬性信息與具體的位置信息相關聯，獲取信息的途徑還比較繁瑣。

3）核廢料的管理還缺乏更加完善的可視化管理。在核廢料整個生命周期的管理過程中，還存在某些管理上沒有可視化，或者缺乏系統的可視化。

核廢料智慧運輸監(jiān)管系統在核廢料產生時便建立核廢料唯一識別碼標識字段，通過物聯網和北斗等技術確定核廢料與存放地點、運輸車輛、處理場所之間的聯系，合理地解決了核廢料的處置，以便各個時期對核廢料進行各種管理工作，最終完成了核廢料來源規(guī)劃、運輸監(jiān)控、中繼存儲，直到處理完善這一智慧運輸監(jiān)管中的信息與過程的可視化智慧監(jiān)測與管理系統的設計。

2 關鍵技術

2.1 基于物聯網技術的核廢料物-庫-車聯動

在核廢料的智慧運輸監(jiān)管環(huán)節(jié)中，核廢料與倉庫、車輛等之間產生關聯。常規(guī)的方式是在數據庫中通過主鍵建立對象之間的聯系，但這種方式操作步驟繁瑣，容易遺漏，無法實現無縫全程的管理。

本文通過物聯網[6]和北斗定位導航、精密授時、短報文通信技術，基于核廢料的唯一身份編碼：①自動獲取核廢料、集裝箱、運輸車輛、司機ID、倉庫、車體內部輻射探測信號等相關屬性信息；②實時更新入庫、運輸、出庫、處理等時間與空間信息；③完成倉庫存儲信息的自動更新；④實現值守事件信息合理的加密記錄、歸檔上報、解密查詢等功能；⑤結合核廢料相關的屬性、時間、空間、事件四元素，實現核廢料智慧運輸監(jiān)管的物-庫-車時空聯動，如圖1所示。

圖1 基于北斗與物聯網技術的核廢料物—庫—車聯動

2.2 基于北斗的實時定位與短報文功能

在核廢料的智慧運輸監(jiān)管的來源、存放、運輸、處理等環(huán)節(jié)中需對核廢料進行無縫隙實時定位。

北斗實時定位技術是指基于北斗的網絡RTK實時定位技術[7]，此技術能夠達到相關技術規(guī)范標準且滿足用戶實際生產需求。北斗實時定位技術為本研究提供了技術基礎。

北斗系統的短報文通信，是指北斗地面終端和北斗衛(wèi)星、北斗地面測控總站之間能夠直接通過衛(wèi)星信號進行雙向的信息傳遞，通信以短報文（類似手機短信）為傳輸基本單位。此技術已廣泛應用于遠程終端監(jiān)控[8]。北斗短報文功能完備了實時定位，也為本研究提供了技術基礎。

在核廢料出庫后，車輛在運輸過程中會按照規(guī)定的路線前進，如若遇到突發(fā)狀況如核泄漏、意外車禍、道路阻塞等，監(jiān)控中心需及時做出指令，以便進行及時救援或運輸路線的重新規(guī)劃，保證運輸車輛能安全準時抵達目的地。此時需通過在車輛上搭載北斗芯片，運用基于北斗的網絡RTK實時定位技術，來實時監(jiān)測運輸車輛的位置信息。當在偏遠山區(qū)等地區(qū)移動通信中斷，電力中斷或移動通信無法覆蓋北斗終端的區(qū)域，便以北斗短報文進行信息交互，實現實時定位的功能。

2.3 時空數據一體化

在核廢料的智慧運輸監(jiān)管過程中，需對核廢料運輸車輛實現時空數據一體化管理。

時空數據一體化是指利用GIS-T 的數據模型，解決動態(tài)交通信息與道路網幾何數據的一體化時空建模問題的方法?，F階段的技術已經能夠較好地解決路網信息中的靜態(tài)信息，但是對于動態(tài)信息的實時傳輸與同步，仍是一個很大的問題。時空數據一體化在智慧城市的打造中得以研究應用[9]，為本文的研究提供了技術理論基礎。

本文中，運用交通地理信息系統(GIS-T)建立起數據模型，來存儲、管理和更新交通網絡的空間數據，輔助監(jiān)控中心進行運輸車輛的線路規(guī)劃、管理，并實現車輛信息的存儲、檢索與實時發(fā)布。

3 系統架構與功能實現

3.1 系統架構設計

核廢料智慧運輸監(jiān)管系統遵循面向服務的地理信息系統架構[10]，整體上可分為過程管理、網絡數字化、可視化管理三部分，如圖2所示。

圖2 核廢料智慧運輸監(jiān)管系統

3.2 系統結構設計

核廢料智慧運輸監(jiān)管系統采用6 層結構對系統進行設計：采集層自動采集的時空數據，經由網絡傳輸層傳入數據庫中存儲。支撐層提供Web等服務，為應用層承擔用戶層查詢分析、規(guī)劃設計、動態(tài)監(jiān)控、可視化管理的功能打下了基礎。

核廢料智慧運輸監(jiān)管平臺以核廢料智慧運輸監(jiān)管的基礎數據庫為基礎，通過BI、GIS，基于REST 風格、J2EE平臺規(guī)范和面向服務架構（SOA）的Web服務技術[10]，以及圖層切片（TILED）技術，構建了核廢料管理空間圖形與業(yè)務數據高度集成的B/S 結構核廢料信息管理平臺，實現對核廢料基礎數據和業(yè)務數據的管理、查詢、統計、分析、展示、共享等功能[11-12]，如圖3所示。

圖3 核廢料智慧運輸監(jiān)管系統

3.3 核廢料智慧運輸監(jiān)管數據可視化

為減輕管理者的管理難度，根據可視化過程中對時間和空間之間聯系的緊密程度，將核廢料的可視化管理分為三部分：

1）靜態(tài)管理方案?；贕IS 數據，建立“圖元-單位-集裝箱表-核廢料表-核廢料”一體化的數據模型，實現以圖管理核廢料。

2）半動態(tài)管理方案。核廢料數據集成可視化。按月統計分析各地、各倉庫核廢料的信息，動態(tài)展示流動情況。

運輸車輛運輸路線規(guī)劃。通過緩沖區(qū)分析，盡量規(guī)避繁華商業(yè)區(qū)、居住人口稠密區(qū)、交通道路擁堵區(qū)等，選擇平緩大道。

核廢料軌跡回放。通過唯一識別碼，按屬性查詢單個核廢料的可視化生命周期全過程。

3）全動態(tài)管理方案。車輛行駛途中，車輛內部輻射探測器提供自動監(jiān)測預警，并支持一鍵報警功能。此外，單擊車輛可查看車牌號、司機等相關信息；雙擊車輛顯示集裝箱編號信息列表；單擊集裝箱編號，彈出核廢料分裝列表；單擊核廢料編號，彈出對話框，顯示箱內核廢料特性、來源地等相關信息。

4 結 語

本系統將智慧運輸監(jiān)管的理念引入到核廢料的管理當中，基于北斗定位導航和短報文通信技術，利用物聯網技術，從核廢料產生地開始核廢料的監(jiān)管，完成對核廢料來源、運輸、存放、處理這一完備的智慧運輸的管理，實現了核廢料的全過程、全方位的管理，從管理流程中杜絕核廢料帶來的潛在危險。通過對核廢料運輸的可視化管理，減少人工干預，使管理流程更加便捷，減輕行業(yè)內部負擔，為管理者提供一個方便舒適的管理平臺。