物流車輛管理信息系統(tǒng)設(shè)計探究

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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?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，負責賬號管理和參數(shù)配置。呼叫中心既對客戶負責，同時也是聯(lián)絡(luò)司機、輔助司機的重要渠道。當出現(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