建筑机械远程管理系统研究

摘 要：本文讨论了GIS和GPS在建筑机械远程在线管理中的应用。以嵌入GPS功能的VB作为开发语言，通过采集到的远程设备数据，对整个设备群进行在线位置和状态参数的显示和集中监控调度。信息处理和数据采集由车载计算机完成，使建筑机械从静态管理发展到实时的动态管理。

关键词：建筑机械；远程管理；硬件设计；

0.引言

随着我国综合国力的不断提高，基础设施的建设对工程机械的需求也越来越大。与此同时，由于工程机械的工作环境恶劣、以及经常性的超负荷运行导致生产事故发生的情况也时有发生。造成事故的原因是多方面的，但如果对工程机械设备采取完备的监测、预警措施，就可以将事故发生的可能性降到一个很小的几率。而目前，随着网络技术的不断发展，Internet技术己经渗透到各个领域，使工程机械的在线远程监控、故障预警变为可能。

1.远程设备管理系统的基本结构

建筑机械远程管理系统的总体框架如图&所示。对设备的在线管理，本质上是对设备的各种静态和动态参数的集中管理和实时监控，这就决定了这种管理系统必须建立在适用的数据库系统的基础上。目前流行的数据库管理系统均没有针对空间位置数据的特别处理功能，在处理一些与位置密切相关的问题的时候，显得力不从心。而作为一个针对流动式机械的远程管理系统，空间位置概念恰恰是非常重要的，这是进行设备监控和调度的依据。

地理信息系统（GIS）作为数据管理系统中的一种，在处理这些问题时具有很大的优势。它可以多种方式录入地理空间数据，以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、进行快速查询检索，以多种方式输出决策所需的地理空间信息。所以，GIS主导下的数据库管理，是本系统的核心。除此之外，各单机的状态监测以及单机与监控中心之间的无线通讯也是非常重要的环节。

远程管理系统完成如下功能：

（1）实时给出某个远程流动式机械的具置，并能够在电子地图中显示。

（2）实时采集各设备的一些关键的运行参数，并通过通讯手段传至监控中心以作分析和显示之用。

（3）监控中心可根据各设备的位置和状态信息，进行运行调度、故障诊断的工作。

（4）监控中心可以发送调度信息给移动设备，同时移动设备也可简单回应。

2.系统的硬件设计

在基于GIS的管理系统中，一个重要的环节是位置数据的输入或采集方式。数据的采集方式有很多种，须依赖外部位置定位手段的配合。因为管理对象是流动式机械，所以在数据采集方式中，必须包括一种即时和在线的自动数据输入手段。从目前的技术发展来看，可以采用的手段有：基于卫星定位的全球定位系统（GPS），基于激光或无线技术的局部定位系统（LPS）以及基于商用通讯网络的GSM或CDMA定位技术。这些定位技术各有其应用特点，中的GPS拥有成熟的技术和完善的软硬件支持，相关的卫星定位信号可以免费使用，在各个领域获得了最广泛的应用。对于整个机群中的不同施工机械，需要配备不同的车载计算机系统，用于设备的状态监测和故障诊断。具体的检测项目和处理过程，一要反映设备本身的关键运行参数，二要给出与其它设备的协调运行需要的参数。流动式建筑机械与监控中心之间的无线通讯也是一个很重要的环节。考虑到这种通讯传递的数据量不大，且实时性要求并不很高，所以采用商用GSM无线通讯网络中的短消息服务来完成。这就要求在车载单元和监控中心分别装备GSM模块。

3.系统的软件设件

远程管理系统以Mpinfo为开发语言，以MapX组件将GIS嵌入其中，目前，这种结合GIS工具软件与当今可视化开发语言的集成二次开发方式成为GIS应用开发的主流。它的优点是既可以充分利用GIS工具软件对空间数据库的管理、分析功能，又可以利用其他可视化开发语言具有的高效、方便等编程优点，集二者之所长，不仅能大大提高应用系统的开发效率，而且使用可视化软件开发工具开发出来的应用程序具有更好的外观效果，更强大的数据库功能，而且可靠性好、易于移植、便于维护。尤其是利用GIS功能组件进行集成开发，更能表现出这些优势。

整个软件结构包括以下几个模块：

主控模块：系统主界面及控制台，作为其它窗口的容器。

通讯模块：定时从数据缓冲区读取移动端发送回的数据，并把这些数据送到其他模块进行处理，同时也负责发送查询命令。

GIS模块：通过调用MapX把移动设备的位置显示在地图中，同时也实现了一些辅助功能，如：地图的放大、缩小、距离的测量等。用户也可以在地图上标注位置。

调度模块：根据由无线通讯网络送来的工作现场各设备的实时状态参数，对整个设备机群的运行根据一定的原则和算法进行优化调度，给出各设备的最佳运行参数。

状态监测与故障诊断模块：根据由无线通讯网络送来的各设备的实时状态参数，对各设备进行在线的故障诊断，防止出现运行事故。

程序向车载单元发送内含密码的短消息，要求提供定位和工作状态信息。不同的车载单元用不同的SIM卡号码来区分。

按照GPS设备的NMEA0183通讯协议，定位数据一般是如下的格式：

其中：GPRMC代表GPS数种格式中的一种，后面的是世界协调时间、纬度值、经度值。车载单元回送的短消息中封装了设备的状态信息和上述位置信息。经度值为短消息中第68字节开始的10个字节，而纬度值则是第56字节开始的9个字节，程序据此提取经纬度信息并将其从字符串转换成数值。

程序的各模块由主控模块协调运行，通过人机交互的界面，实现流动式建筑机械在线位置和状态参数的显示和监控。监控中心根据远程设备的状态决定维护和物料安排，并根据机群管理系统的计划，将每台机器的最佳运行位置、速度、路线、载荷量发往相应的设备，达到零维护等待时间和最佳施工物流匹配。

4.小结

本文结合新形势下对设备管理的新要求，讨论了针对流动式建筑机械机群的在线管理系统。该系统以VisualBasic为开发语言，通过Mapinfo公司的MAPX组件将GIS功能嵌入其中，在远程设备上装备车载计算机系统，用于GPS信息处理和数据采集，在监控中心实现了远程设备在线位置和状态参数的显示和集中监控。这使得施工企业可以方便地了解施工中的主要设备的实时工作情况，并据此进行有效的计划安排和调配。而设备的制造厂家则可以随时了解出厂设备的工作性能和参数的变化情况，安排更好的售后服务

参考文献

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