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摘要:隨著北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的正式開通,我國衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)也躋身世界先進水平,物流運輸行業(yè)正是其重點開發(fā)的領(lǐng)域。本文以物流車輛管理為目標,針對運輸流程缺失、管控不到位、信息化程度低等問題,基于Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、Python程序語言以及北斗衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)設(shè)計了一套物流信息系統(tǒng),幫助企業(yè)根據(jù)實際需求規(guī)劃運輸路徑,監(jiān)控物流車輛以及進行信息化管理,從而保證貨物高效運輸,人員操作規(guī)范,提高企業(yè)競爭力。
關(guān)鍵詞:北斗衛(wèi)星導(dǎo)航;信息系統(tǒng);物流車輛
1引言(Introduction)
當(dāng)前,我國的物流企業(yè)絕大多數(shù)是由傳統(tǒng)運輸企業(yè)發(fā)展而來的,存在物流水平偏低、物流成本較高、缺少科學(xué)規(guī)范手段、信息處理滯后等急需解決的問題。針對這些問題,一些物流運輸信息管理系統(tǒng)應(yīng)運而生。目前我國物流企業(yè)的管理信息系統(tǒng)應(yīng)用比例已達75%[1],但存在系統(tǒng)相對簡單、涉及范圍較窄、開發(fā)具有一定的盲目性等問題。因此,本文利用我國自主建設(shè)運行的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDNavigationSatelliteSystem,BDS)設(shè)計信息管理系統(tǒng),有針對性地解決物流企業(yè)車輛管理的問題,以達到增強企業(yè)競爭力、提高工作效率、提升服務(wù)水平的重要目標。
2主要技術(shù)及系統(tǒng)概述(Overviewofkeytechnologiesandsystems)
2.1北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概述
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是我國基于國家安全和社會需要獨立建設(shè)運營的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),由空間段、地面段和用戶段三部分組成[2]。BDS如何實現(xiàn)定位呢?類比平面空間中的“三圓交匯理論”,我們可以推斷出三維空間的三球交匯理論。首先確定三個球面,衛(wèi)星位置即球面中心,用戶與衛(wèi)星之間的距離即為球面半徑di,用戶必定在三個球面的交點上。但由于受客觀因素影響,想要更加精確地確定用戶接收機時鐘與北斗系統(tǒng)的時差t需要引入第四顆衛(wèi)星,Ti為衛(wèi)星時鐘差,c是光速。根據(jù)以上原理可以得出方程組:其中,是待測坐標,是衛(wèi)星的空間坐標。
2.2車輛管理信息系統(tǒng)
對于車輛管理,企業(yè)面臨著技術(shù)和制度的難題[3]。管理內(nèi)容主要包括:車,即精準定位車輛位置,掌握車輛使用情況;人,即規(guī)范駕駛員操作,合理分配任務(wù);根據(jù)用車需求,對車輛進行科學(xué)調(diào)度,合理規(guī)劃路徑,節(jié)省開支[4]。根據(jù)以上需求,本文將車輛管理信息系統(tǒng)分為以下幾個模塊:系統(tǒng)用戶管理模塊、業(yè)務(wù)管理模塊、車輛監(jiān)控模塊、異常報警模塊、呼叫中心模塊、統(tǒng)計分析模塊,從技術(shù)層面實現(xiàn)物流車輛管理。
3系統(tǒng)需求分析(Analysisofsystemrequirements)
當(dāng)前我國物流企業(yè)信息化管理應(yīng)用層次較低,物流車輛在運行過程中缺乏應(yīng)有的監(jiān)督和管理,如司機私自拉貨配送,更改路線,異地逗留等,帶來了額外油耗和時間成本問題,影響了企業(yè)形象?;谙冗M的BDS可以實時掌握車輛位置信息和運行狀態(tài),監(jiān)督司機行為,同時企業(yè)客戶也可以了解貨物送達情況,提高客戶滿意度。
4信息系統(tǒng)設(shè)計(Informationsystemdesign)
4.1信息系統(tǒng)框架
對系統(tǒng)的總體設(shè)計可以運用結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法,將該物流信息系統(tǒng)自上而下分解為若干具有一定聯(lián)系卻又相對獨立的模塊。綜合前文所提模塊,完成基于BDS的物流車輛管理信息系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)圖,如圖1所示。
4.2系統(tǒng)模塊功能設(shè)計
4.2.1系統(tǒng)用戶管理。系統(tǒng)用戶管理模塊應(yīng)該具備車輛信息管理、駕駛員信息管理、服務(wù)端權(quán)限管理三種功能,系統(tǒng)用戶通過客戶端登錄信息系統(tǒng)界面,提供用戶名和密碼,可以查看物資管理信息,更新個人信息并實時獲取在客戶端的貨物運輸信息。車輛信息包括車輛狀況、車輛行駛里程數(shù)、所屬企業(yè)、車輛類型等。服務(wù)端管理人員擁有最大權(quán)限,可以為不同角色賦予不同的操作權(quán)限,對用戶進行添加、修改和刪除,包括對物流區(qū)域、駕駛員信息、車輛信息、貨物規(guī)格等進行查看。用戶數(shù)據(jù)庫管理可以采用Oracle數(shù)據(jù)庫。Oracle是甲骨文公司推出的商品化關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),采用結(jié)構(gòu)化的查詢語句[5],支持多平臺操作,功能完善,具有分布式處理功能,相較只適用于中小型企業(yè),支持平臺單一的VisualFoxPro和SQLServer數(shù)據(jù)庫,Oracle可以處理海量的商業(yè)數(shù)據(jù),可在所有主流平臺運行,開放性和安全性都更加出色。Oracle數(shù)據(jù)庫中包含車輛信息表、司機信息匯總表、報警處理信息表、運行區(qū)域匯總表、運單信息表等。以報警處理信息表(_INFO_AlarmProcess)為例:主鍵為車輛ID(屬性名稱:VeclPID/屬性類型:NUMBER(10)/是否為主鍵:TRUE)和報警類型(屬性名稱:AlarmType/屬性類型:NUMBER(3)/是否為主鍵:TURE),具體字段包括車輛ID、報警類型、報警日期和報警處理。4.2.2業(yè)務(wù)管理。業(yè)務(wù)管理模塊應(yīng)該具備運力查詢、業(yè)務(wù)分配、運輸方案管理、報價管理、評價中心等多種功能,是企業(yè)實現(xiàn)車輛合理調(diào)度和效益提升的部分。根據(jù)運力需求,對已有的車隊運力進行查詢評估,發(fā)貨方與承運商相互匹配,再進行任務(wù)分配。根據(jù)不同的運輸方案和承運、發(fā)貨方雙方的運力報價,選出雙方都能接受的方案,洽談妥當(dāng)之后簽訂合同。貨物送達簽收之后,雙方進行支付結(jié)算,在承運商司機上傳回單后,依次完成對賬、開票操作。整個流程完成后需要收集發(fā)貨方的反饋信息,對該次物流活動進行評價,分析本次作業(yè)中待改進的地方,優(yōu)化整個系統(tǒng)。4.2.3車輛監(jiān)控。車輛監(jiān)控模塊功能依賴于北斗車載終端和RFID實現(xiàn),需具備顯示物資位置、行車軌跡、物資信息等功能。從北斗車載終端的功能出發(fā),需要以下五個模塊:主控模塊、通信模塊、北斗定位模塊、充電模塊、暴力防拆模塊。終端可以實時與北斗衛(wèi)星連接,采集車輛位置信息,通過GPRS數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器,處于服務(wù)器端的服務(wù)人員可以對物流車輛實時監(jiān)控;GPRS是在GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加了GGSN和SGSN而實現(xiàn)的一種分組交換系統(tǒng),適用于間斷性、突發(fā)性的少量的數(shù)據(jù)傳輸;RFID是獲取貨物信息的關(guān)鍵,采用合理有效的RFID標簽防碰撞方法,使用閱讀器掃描貨物電子標簽,可以采集貨物信息,保證貨物安全[6]。通過上述三種手段,做到人、車、貨同時監(jiān)控。車輛監(jiān)控流程如圖2所示。4.2.4異常報警。根據(jù)司機的行為,異常警報模塊分為:超速報警、偏航報警、非法區(qū)域報警、超時報警以及求救報警。根據(jù)車輛的不同行駛?cè)蝿?wù),平臺已預(yù)先為司機規(guī)劃最優(yōu)路線,當(dāng)車輛實際行駛路線與規(guī)劃路線不一致,司機駛?cè)虢袇^(qū)域,司機駕駛時間過長或疲勞駕駛,通過BDS計算得出車輛超速時,都會重復(fù)警報。多次警報后,司機仍然沒有及時做出相應(yīng)調(diào)整,此時會將警報信息優(yōu)先傳達至管理端,呼叫中心人員聯(lián)系司機詢問情況,如果聯(lián)絡(luò)不暢或司機拒絕配合,則向當(dāng)?shù)毓矙C關(guān)進行報警攔截處理。即使位于信號不良或被屏蔽區(qū)域,也可利用北斗獨有的短報文功能向上述兩方發(fā)送警報信息。相比GPS只能接受信息,BDS可以實現(xiàn)雙向通信。為了保障司機的生命安全,當(dāng)身處險境時,司機可主動按下求救報警按鈕,通過短報文功能求救。Python作為一種解釋型語言,擁有學(xué)習(xí)成本低、語法簡單優(yōu)美、免費開源、可跨平臺可拓展和具有豐富的庫等優(yōu)點[7],被廣泛應(yīng)用于人工智能和大數(shù)據(jù)領(lǐng)域,是最受歡迎的程序軟件之一??梢允褂肞ython進行最佳路徑分析,以下只是作為示例的簡化程序,用于理解該算法是如何在成千上萬個點的高程網(wǎng)格上運行的,程序如下:Importnumpyasnph=5w=5#網(wǎng)格的高度和寬度start=(h-1,0)#網(wǎng)格左下角起始位置dx=w-1dy=0#網(wǎng)格右上角終點位置blank=np.zeros((w,h))#空白網(wǎng)格dist=np.zeros(blank.shape,dtype=np.int8)#距離網(wǎng)格fory,xinnp.ndindex(blank.shape):dist[y][x]=abs((dx-x)+(dy-y))#計算所有單元格權(quán)重cost=np.random.randint(1,16,(w,h))+dist#地形由1至16之間的隨機數(shù)生成,添加距離網(wǎng)格以便計算每個單元格的權(quán)重print("COSTGRID(Value+Distance)")print(cost)print()#A*搜索算法Defastar(start,end,h,g):closed_set=set()open_set=set()path=set()open_set.add(start)whileopen_set.pop()cur==open_set.pop()ifcur==end:returnpathclosed_set.add(cur)path.add(cur)options=[]y1=cur[0]x1=cur[1]ify1>0:options.append((y1-1,x1))ify1<h.shape[0]-1:options.append((y1+1,x1))ifx1>0:options.append((y1,x1-1))ifx1<h.shape[1]-1:options.append((y1,x1+1))ifendinoptions:returnpathbest=options[0]cset.add(options[0])foriinrange(1,len(options)):option=options[i]ifoptioninclosed_set:continueelifh[option]<=h[best]:best=optionclosed_set.add(option)elifg[option]<g[best]:best=optionclosed_set.add(option)else:closed_set.add(option)print(best,",",h[best],",",g[best])open_set.add(best)return[]print("(Y,X),HEURISTIC,DIATANCE")#最后生成測試路徑path=astar(start,(dy,dx),cost,dist)#查找路徑print()#創(chuàng)建和輸出路徑網(wǎng)絡(luò)path_grid=np.zeros(cost.shape,dtype=np.uint8)fory,xinpath:path_grid[y][x]=1path_grid[dy][dx]=1print("PATHGRID:1=PATH")print(path_grid)4.2.5呼叫中心按照呼叫類型分類,應(yīng)選擇呼入/呼出混合型呼叫中心,按照權(quán)限不同,分為:座席、座席管理員、系統(tǒng)管理員。座席承擔(dān)咨詢和收集反饋等任務(wù),對客戶信息進行登記、查詢,完成訂單的創(chuàng)建、提交;座席管理員對座席提供的信息進行整合與管理;系統(tǒng)管理員在該模塊中具有最高權(quán)限,負責(zé)賬號管理和參數(shù)配置。呼叫中心既對客戶負責(zé),同時也是聯(lián)絡(luò)司機、輔助司機的重要渠道。當(dāng)出現(xiàn)異常報警時,呼叫中心需要查詢相關(guān)司機電話信息,進行自動語音播報,必要時通信聯(lián)絡(luò)。4.2.6統(tǒng)計分析。該模塊具備兩個功能:數(shù)據(jù)計算和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。數(shù)據(jù)計算即利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位功能,通過當(dāng)前位置,經(jīng)過計算,確定物流車輛是否超速、偏航,并把結(jié)果傳達至用戶數(shù)據(jù)庫中,便于異常報警模塊調(diào)用查詢。數(shù)據(jù)統(tǒng)計即對數(shù)據(jù)庫中積累的資料進行整理匯總、分析,可以科學(xué)直觀地反映當(dāng)前企業(yè)的經(jīng)營狀況,如公司和運輸車主的結(jié)算數(shù)據(jù)與報表、顧客滿意度評價表等。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,SPSS統(tǒng)計軟件、EXCEL降低了統(tǒng)計分析工作的難度,利用經(jīng)濟效益綜合評判、回歸與相關(guān)性分析等統(tǒng)計方法,為企業(yè)接下來的決策和運營方向提供有力的依據(jù)。
5可行性分析(Feasibilityanalysis)
5.1技術(shù)可行性分析
2020年,我國已建成北斗三號系統(tǒng),經(jīng)全球連續(xù)監(jiān)測評估系統(tǒng)實時測試表明,北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位、測速、授時精度均滿足指標要求[8]。相比GPS、BDS,無論是在安全性還是在國內(nèi)定位精度上都更加優(yōu)秀。除此之外,Python和Oracle都是經(jīng)過多次迭代更新的產(chǎn)品,在多個領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。
5.2社會可行性分析
自2007年以來,我國行業(yè)主管部門出臺了一系列有關(guān)北斗產(chǎn)業(yè)的政策文件,如《關(guān)于深圳北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化實施方案》《關(guān)于在行業(yè)推廣應(yīng)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的指導(dǎo)意見》等,都表明我國正在大力推動北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展。另一方面,在網(wǎng)絡(luò)時代下,企業(yè)每天接受的物流信息也是聯(lián)系的、動態(tài)的、多樣的、復(fù)雜的,物流信息系統(tǒng)作為企業(yè)信息系統(tǒng)的一部分不可或缺。
5.3經(jīng)濟可行性分析
Oracle商用費用比較高,有按CPU數(shù)和按用戶數(shù)(NamedUserPlus)兩種購買方式,而商用車載北斗每年也有一定的服務(wù)費用。這對于一般的中小型企業(yè)是一種前期投入,但是對具有一定規(guī)模的企業(yè),適當(dāng)投入成本更有利于組織協(xié)調(diào)管理。因此,需要企業(yè)根據(jù)自身定位,權(quán)衡考慮[9]。
6結(jié)論(Conclusion)
我國BDS性能已達到世界先進水平,在諸多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,服務(wù)用戶規(guī)模達到億級。當(dāng)前物流車輛導(dǎo)航系統(tǒng)以GPS/BD雙模定位為主,BDS正在逐步取代GPS在我國運輸行業(yè)中的地位?;贐DS的物流車輛管理信息系統(tǒng)的使用,實現(xiàn)了物流企業(yè)的智能化、信息化,實時掌握人、車、貨動態(tài),進行數(shù)據(jù)分析,優(yōu)化人車匹配,合理調(diào)配車輛,進一步降低企業(yè)成本。隨著5G技術(shù)的應(yīng)用,實現(xiàn)低延遲、低功耗、萬物互聯(lián),車輛運輸各個環(huán)節(jié)將更加協(xié)調(diào)高效,企業(yè)的經(jīng)濟效益將進一步提升。
作者:朱先濤 薛亮 單位:南京林業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院