智能公交监控系统监控中心软件设计与实现

摘 要： 智能公交监控系统由车载终端、通信链路和监控中心组成，主要研究此系统中监控中心相关软件的设计，包括业务逻辑服务器软件的设计、网关服务软件的设计以及监控系统客户端软件设计。

关键词： 智能公交系统；TCP协议；UDP协议；监控客户端软件

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210115－02

0 前言

随着经济的发展，人们的生活水平也在日益提高，汽车不再是富人的奢侈品，汽车正日渐走进了平常百姓的家庭，成为人们日常的代步工具，由此带来的交通问题也越来越严重。公交车在缓解人们出行拥挤方面的作用也越来越凸显，智能公交系统也由此产生。

智能公交系统（APTS-Advanced Public Transportation System）是综合运用了无线通信技术、地理信息技术、车辆定位技术、网络技术、数据库技术、智能卡技术等先进技术，实现公交车辆运营调度的智能化，从而达到节约资源、低碳出行的目的。智能公交监控系统是智能公交系统的一部分，主要完成实时监控公交车辆的位置信息，以多种方式实现对公交车辆的实时监控、相关信息的查询、轨迹回放和越界报警等，自动记录受控移动目标的行驶轨迹，对公交车辆进行统一调度指挥等功能。

智能公交监控系统由车载终端、通信链路和监控中心组成，本文主要研究此系统中监控中心相关软件的设计，包括业务逻辑服务器软件的设计、网关转发服务软件的设计以及监控系统客户端软件设计。

1 智能公交监控系统监控中心设计

1.1 智能公交监控系统的结构

智能公交系统主要由车载终端、通信链路与监控中心三部分组成，车载终端有GPS主机、显示屏、摄像头、公告牌、报站器等组成，本文主要研究监控中心相关软件的设计。如图1：

图1

1.2 监控中心各模块关系概述

监控中心主要通过网关服务器接收来自车载终端的信息，网关服务器软件提供UDP服务，实时接收GPS数据，进行处理，实时转发给监控客户端并存储GPS数据到数据库中去。监控端，通过用户名称和密码进行登录并调用业务服务器软件提供的接口，下载此用户对应车组信息，通过接收网关服务器软件转发过来的GPS数据，实时显示对应的车组里面的车辆状态信息，并在MAPX地图控件中，显示车辆状态。监控中心各模块关系如图2：

图2

2 网关服务器软件

中心网关提供实时转发数据的功能。车载终端设备通过内置的GPRS等模块定时采集公交车辆位置、速度、方向等信息，对数据进行相应的处理（如加密处理）后，需要实时将数据传送到网络设备上，其传输过程为GPRS模块通过无线网络连接到24小时运行的中心网关服务器，中心网关服务器接收车载终端传过来的数据，按照通信协议进行相应的处理（如解密等操作），将处理后的数据在监控中心客户端软件动态显示，并且把数据存储到数据库中以备查询。

2.1 开发语言选择及Socket编程

中心网关服务器上运行网关转发服务软件，目前流行的软件开发软件有Visual C++，Delphi，Java等，本文选用Java语言编写网关转发服务软件，Java语言是一种面向对象的语言，它提供类、接口和继承等，它支持类之间的单继承，接口之间的多继承以及类与接口之间的实现机制。Java语言支持分布式开发，其一致性好，安全性高，且其支持多个线程同时执行，并提供多线程之间的同步机制，对于数据转发的实时性具有重要意义。

网关转发服务软件采用Java的Socket套接字编程技术实现对数据的收发处理。套接字是指网络上的两个程序通过一个双向的通讯连接实现数据的交换，这个双向链路的一端成为一个套接字。套接字通常用来实现客户方与服务方的连接。一个套接字由一个IP地址和一个端口号唯一确定。套接字的通讯过程主要为：创建套接字、打开连接到套接字的输入、出流，按照一定的协议对套接字进行读写操作，最后关闭套接字。

2.2 相关通信协议以及应用

2.2.1 TCP协议与UDP协议

TCP协议，指传输控制协议，它是Internet中最基本的通信协议，它提供了面向连接的可靠的字节流服务，在服务器与客户发送数据前，必须先在双方之间建立一个TCP连接之后才能进行数据的传输。建立连接的作用就是让发送方和接收方都做好进行数据传输的准备，TCP提供超时重发，检验数据，流量控制等功能，确保数据的传输。

UDP协议指用户数据包协议，提供不可靠信息传送服务，把应用程序传输给IP层的数据包发送出去，但不能保证是否到达目的地。UDP协议采用的最终目标的表示方式是使用UDP端口，每个端口就是一个最终目标。UDP传输的最主要特点是无重复，速度快。

2.2.2 通信协议的应用

本文中的通信协议应用如下：网关接受车载设备提供的UDP通信服务，而网关将接收的数据转发使用的是TCP通信服务，通过建立一个TCP连接，完成监控客户端的GPS定位、发送位置查询、监控、发送报文等功能。

3 业务逻辑服务器软件

业务逻辑服务器软件主要负责处理基础信息以及业务逻辑的中间层，它通过与数据库进行连接，提供业务操作接口。监控端通过调用业务服务器接口，根据用户名称密码，输入调用登录接口，通过业务逻辑判断，可以得到监控端的权限功能。例如，此用户可以看到多少车辆等基础信息，都是业务服务器提供逻辑处理，监控端调用的所有数据都来自业务逻辑层。

相关接口程序：业务服务器软件为客户端提供用户信息接口（添加、删除、修改）等功能的数据接口，相关关接口程序如下：

1）增加新用户：AddNewUser([in]BSTR user_name,[in]BSTR user_

pwd,[in]BSTR user_memo,2.[in]long role_id,[out,retval]VARIANT*us

er_id)；

2）删除用户：DeleteUser([in]long user_id)；

3）修改用户：ModifyUser([in]long user_id,[in]BSTR user_name,

[in]BSTR user_pwd,[in]BSTR user_memo,[in]long role_id)；

4）用户组分配：QueryUsergroupByUserID([in]long user_id,[out,

Retval]VARIANT*UserGroupByUserList)。

4 监控系统客户端软件设计

监控系统应用软件根据其功能分为如下几个功能模块：地图模块、通信模块、车辆图标管理模块以及轨迹回放模块四个部分。如图3：

图3

地图模块主要有信息查询统计与实时监控功能。通过此模块可以以列表的形式显示当前GPS图层上被跟踪的GPS车牌号，还可以查询指定范围内的全部GPS车辆，也可以按条件进行查找，同时可以动态跟踪某一GPS车辆的运行位置，显示其速度、显示其运行轨迹，还可以进行基本的放大、缩小等操作功能。通信模块主要进行通信获取车辆实时定位等相关数据。用户登录模块中用户需要关联到此用户对应的车辆组信息，各用户只能看到自己所对应组的车辆信息。系统帮助模块主要提供相关操作帮助。

客户端软件采用Delphi开发软件与MapInfo地图进行集成，其操作流程如下：

1）Delphi MAPX控件的安装。

启动Delphi选择component-import activex control在弹出的对话框中选择mapinfo mapx v5.0，然后鼠标单击install即可，就可以在Delphi中的active控件栏中找到这个控件。

2）MAPX地图图层加载。

在地图上创建图层，使用图层属性的提供的方法创建一个图层。

3）对矢量地图数据进行操作（放大、缩小、漫游、画线、添加标注点）。

4）接受车辆GPS数据后，在MAPX地图上根据车辆每一个ID号创建对应的小车图元，并根据精、纬度显示在地图上。

5 结论

本文介绍了智能公交监控系统中的相关软件的设计，包括网关服务器软件、业务逻辑服务器软件以及监控系统客户端软件，通过软件再结合相关硬件能够构造智能公交系统，通过此系统能够大大降低公交公司的人力、物力投入，有效实现绿色公交、智能公交，为乘客带来有序、清新的乘坐环境，给人们的出行带来方便。

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