基于GIS的露天矿车辆运输监控系统

1 引言

    露天矿是一个以采掘为中心．以运输为纽带的大型生产系统，车辆运输在露天矿企业中占有重要地位。在大型露天矿开采中，矿山运输的基建投资约占总投资的40％～60％，运输成本占矿山总成本的35％～45％，运输能耗占矿山总能耗的40％～70％。所以，车辆运输成为矿山企业管理工作中关注的焦点，而且随着生产规模的不断扩大，这部分费用也在不断增加。

    GIS是一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科。在计算机软件和硬件支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。将GIS应用于包含有大量空间信息的露天矿，会大大提高露天矿车辆运行的安全性，有效提高车辆的运载率和配矿调度的效率，有效提高资源利用率，对矿产资源的开发和可持续发展都有极其重大的意义。

2 开发技术

    该系统属应用型地理信息系统(GIS）。以Visual C#．Net作为开发工具，集成GIS功能组件MapX，二次开发“基于GIS的露天矿车辆运输监控系统”。对各种地理数据及属性数据的存储则采用关系数据库管理系统sQLServer 2000实现。

3 系统功能

    GIS技术在车辆运输监控系统中，可以提供图形化的人机界面，在电子地图上实时、准确地显示车辆的位置，跟踪车辆的行驶过程，进而实现车辆终端查询、路径规划和最优调度。系统主要实现以下功能：

    (1)电子地图功能 在系统的可视化界面中，实现对电子地图的平移、放大、缩小、图层控制、全图显示、中心点选择等功能。
    (2)车辆定位监控包括车辆监控设置、车辆实时监控、单目标跟踪、多目标／区域监控、车辆属性查询等功能。
    (3)历史轨迹管理 可选定数据库中存储的某车辆在某段时间内接收的车辆位置信息、受警记录等详细记录进行回放，并能控制回放过程。
    (4)车辆调度主要发送调度信息，可同时向多个车载终端发送公共信息、公司信息、调度信息、详细的中文或英文信息。
    (5)用户登录信息管理 管理登录系统的用户，后台数据库中记录用户的登录和退出时间，便于考勤记录和系统运行管理。
    (6)管理员信息管理管理员信息资料及帐号管理，通过高级管理员可以添加或者修改其他管理员的管理等级，以及添加管理员资料。
    (7)车辆信息管理管理车辆的相关信息，包括公司信息、班组信息、车辆信息及其司机信息的添加、修改、删除。
    (8)运行日志管理包括两方面的信息，一是为了系统安全考虑保存的管理员的登录信息：二是在数据库中对报警、故障和移动目标运行轨迹等数据的详细记录，方便用户查询。

4 GIS实现的关键技术

4．1 地图控制

    在Microsoft Visual Studio．NET 2003环境下新建VisualC#项目，模板选择为Windows应用程序。在程序中引入MapX控件后，MapX安装目录下的United States地图会作为默认地图自动加载，通过改变MapX控件的GeoSet属性可以加载任意gst格式的地图161。实现GIS地图控制的核心源码如表1所示。     

4．2 访问DBMS中的数据

    通过与数据库中地理数据的绑定，可在地图上创建一个新图层，并将每个表示经纬度的数据显示为地图上的一个点。通过使用MapX的Datasets．Add方法可以将SQL Server中的表作为数据集添加，同时还要使用BindLayer对象作为方法的一个参数，这样便可实现地图与数据的绑定。

4．2．1 BindLayer对象

    创建BindLayer对象BindLayerObject，添加数据集，用于在新图层上数据指定的位置创建点。BindLayer对象的Lay-erName属性指定新创建的图层的名称。RefColumnl属性指定包含纬度的字段，RefColumn2属性指定包含经度的字段，LayerType属性指定数据绑定到的图层类型。

4．2．2 Datasets．Add方法

    使用Datasets．Add方法指定特定的数据集并将其加入Datasets集合，将数据源中的数据绑定到MapX上，实现外部数据源中的数据与地图的绑定。Datasets．Add方法的语法为：Dataset-S．Add(Type，SourceData，Name，Geofield，Secondary-Geofield，BindLayer，Fields，Dynamic)。Type参数是添加的数据集类型：SourceData参数引用数据：Name参数是唯一标识数据集的字符串：Geofield参数是数据源中包含地理信息的列的名称或索引；SecondaryGeofield是可选参数，只有数据集绑定到的图层包含的关键字列不唯一时，才需要该参数：Bind-Layer参数指定要将数据连接到的地图图层；Fields参数用于描述数据源中要导入的字段；Dynamic参数是控制数据绑定是否为动态的布尔值。

4．3 图属互查

    使用Point．Set方法设置要显示属性车辆的坐标，使用Layer．SearchAtPoint方法查找坐标处的图元，通过图元的名称与数据库中车辆编号的一一对应，便可将数据库中车辆的属性数据与地图绑定，实现图属互查。

5 露天矿车辆运输监控系统应用

    系统应用在某钼矿，主要是对露天矿生产车辆进行实时的监控调度。整个系统由车载终端、GSM／GPRS通信链路、服务器中间件系统、客户端软件系统组成．系统总体结构如图1所示。

    其中车载终端完成车辆定位、车辆状态等数据的采集及信息发送，GSM／GPRS通信链路完成信息的交互，车辆监控中心服务器完成车载数据的接收及数据存储，客户端软件完成车辆监控及调度等功能。

5．1 车载终端部署

    整个系统有95个车载终端，车载终端通过GPRS网络与数据通信服务器进行通信。车载终端由终端主机、GPS天线、GPRS天线、主机显示屏、信号指示灯、耳机及音箱装置等组成。

5．2 车辆监控中心部署

    (1)监控中心硬件组成车辆监控中心由两部分组成：①在露天矿的监控室，有两台监控电脑、一台调度电脑、一台报警处理电脑、一台日常办公电脑和一个大屏幕投影仪，负责完成车辆监控及调度等功能；②信息管理中心，放置数据通讯服务器和数据库服务器，负责完成车辆数据的接收及数据存储。这两者相距10多公里，系统通过内部网络通信，监控中心的硬件结构如图2所示。                   

    (2)监控中心软件结构软件的设计采用客户端，服务器(Client／Server)，即C／S结构，将一个数据库应用系统分解为前台客户端监控应用程序、后台数据库服务器和数据通信服务器3大部分。这种结构的核心是客户端应用程序仅仅发送服务请求，服务器接受请求后执行相应的操作，并将操作结果返回给客户机应用程序。

    监控客户机负责运行车辆运输监控系统，将车辆的位置、运行轨迹等直观的展现在用户面前，客户端应用程序运行界面如图3所示。                     

6 结语

    基于GIS技术的露天矿车辆运输监控系统在某钼矿露天矿的应用中，运行稳定，可靠，达到预期的目的。该系统在GIS平台上实现对所有车辆的实时动态跟踪监测，可根据生产要求，向各车辆发出相应的指令控制其运行，从而保证生产有序、高效的进行。可以预见，利用GIS技术对矿山企业信息资源进行规划和管理，具有广阔的发展前景。