賈博韜1，陳緒兵1，王瑜輝2，張超2

　　(1.武漢工程大學 機電工程學院，湖北 武漢 430205；2. 廣東華中科技大學工業(yè)技術研究院，廣東 東莞 523808）

　　摘要：伴隨著日益增長的石油消耗，石油運輸車隊逐漸龐大，運輸車輛管理逐漸達到瓶頸，車輛資源的合理使用以及分配問題顯得尤為突出。提出一套基于地理信息系統(tǒng)的石油運輸車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)中采用SSH框架以及Hadoop大數據平臺，不僅可以實時監(jiān)控車輛運行狀態(tài)，更能通過大數據處理，預判車輛的維保里程，從而實現石油運輸的安全，使車輛資源得到合理分配。

　　關鍵詞：石油運輸；地理信息系統(tǒng)；Hadoop；車輛監(jiān)控

　　中圖分類號：TN805文獻標識碼：ADOI： 10.19358/j.issn.1674-7720.2017.10.028

　　引用格式：賈博韜，陳緒兵，王瑜輝,等.基于GIS和Hadoop的石油運輸車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現［J］.微型機與應用，2017,36（10）：96-98.

0引言

　　*基金項目：國家863計劃項目（2013AA040404）； 廣東省引進創(chuàng)新科研團隊項目（2011G006）

　　石油是我國主要工業(yè)能源之一，在經濟發(fā)展中起著舉足輕重的作用。隨著石油需求量的增長，越來越多的石油運輸車輛參與到石油運輸調配中。但是，我國石油運輸業(yè)信息化管理漸漸落后于日益增長的石油消耗需求［1］。目前，我國石油運輸車輛監(jiān)控手段較為單一，主要體現在實時監(jiān)控車輛地理位置、車輛速度。然而，在實際運營中，因道路存在較大不確定性，如路面情況、天氣情況等因素，導致企業(yè)對整個運輸過程監(jiān)管難度較大［2］。與此同時，越來越龐大的運輸車隊以及越來越復雜的監(jiān)控管理會產生海量的運營數據［3］。傳統(tǒng)車輛管理系統(tǒng)性能已經無法滿足龐大數據流的需求，也無法合理使用數據。隨著信息技術的發(fā)展，特別是地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)、大數據等技術的發(fā)展，為解決石油運輸車的監(jiān)控問題提供了新的思路［4］。

　　WebGIS（網絡地理信息系統(tǒng)）是一個基于Internet平臺獲取、儲存、編輯、處理、分析和顯示地理數據的空間信息系統(tǒng)，其核心是用計算機來處理和分析地理信息，是一種瀏覽器/服務器(B/S)結構［5］。而Hadoop是Apache的一個可靠、高效、可伸縮的分布式系統(tǒng)基礎架構。在WebGIS上結合Hadoop的特點，提出了一種基于Hadoop云GIS的體系結構［6］，體系結構如圖1所示。

　　本文以石油運輸行業(yè)的特殊背景需求作為基礎，在硬件上，集成了GPS和北斗導航技術，實現車輛地理信息監(jiān)控；軟件上，選用SSH框架以及Hadoop大數據平臺［7］。在60 000臺運輸車輛同時在線的情況下，實現實時監(jiān)控、預警、調度，對智能運輸的發(fā)展有著重要的現實意義。

1系統(tǒng)概述

　　通過運輸公司用戶需求調研和業(yè)務流程分析，結合運輸公司車輛管理的業(yè)務特點和深度需求，本系統(tǒng)包括：車

　　輛監(jiān)控、安全管控、GIS應用、ODB（OnBoard Diagnostics）管理和數據集成平臺五個部分。具體功能范圍如下。

　　（1）車輛監(jiān)控：車輛監(jiān)控模塊負責對車輛行車過程、行駛狀態(tài)進行監(jiān)控，并負責車載終端指令的控制，同時借助電子地圖實現對車輛位置、車輛狀態(tài)、貨物狀態(tài)的全程、實時、可視化監(jiān)控，出現異常時告警提醒。

　?。?）安全管控：安全管控是對車輛在安全行車過程中各種安全要素的管理，對行車過程中的突發(fā)狀況進行有效的提前預警，以及對駕駛員的違規(guī)違章行為進行統(tǒng)計、處理、上報，從而達到保障車輛運輸全過程安全的目的。

　?。?）GIS應用：GIS應用為車輛管理系統(tǒng)提供GIS服務，通過搭建GIS平臺，為公司車輛管理提供地圖服務和專題數據收集服務。

　?。?）OBD管理：OBD管理模塊實現對車輛故障碼及其他狀態(tài)信息的監(jiān)測，以便及早發(fā)現車輛隱患、及早處理，確保行車安全；通過OBD還可以獲取里程、油耗等數據，系統(tǒng)平臺對OBD數據進行分析處理，從而考察車輛運輸過程中的油耗、駕駛員駕駛習慣等情況，實現能耗分析、駕駛行為分析以及車輛綜合分析。

　?。?）數據集成平臺：基于Hadoop大數據平臺將運輸公司生產過程的人、機、料、法、環(huán)等方面的數據進行篩選、抽取、歸納、統(tǒng)計，直接向各業(yè)務應用系統(tǒng)提供統(tǒng)一、有效、完整的數據服務。

2系統(tǒng)體系架構

　　本系統(tǒng)采用SSH框架實現MVC架構。SSH框架，即集成Spring、Struts、Hibernate的軟件框架，是目前主流的B/S系統(tǒng)的開源框架。SSH框架從職責上分為三層：表示層、業(yè)務邏輯層以及數據持久層。利用成熟的SSH框架可以搭建具有可伸縮性、靈活性、易維護的系統(tǒng)。針對石油車輛分布廣、數量多、環(huán)境和管理復雜的特點，B/S系統(tǒng)都能靈活地面對各種實際需求。

　　2.1GIS應用

　　本系統(tǒng)的GIS應用平臺面向石油運輸的核心業(yè)務需求開發(fā)了分段限速數據標繪、車輛軌跡對比、軌跡線路采集功能模塊。GIS應用平臺框架如圖2所示。

　　GIS應用各個模塊的業(yè)務流程如下。

　?。?）線路車輛軌跡比對:①選擇需要比對的規(guī)劃線路；②查詢用到該線路的車輛調派任務；③選擇調派任務，查詢出分配至此調派任務的車輛；④選擇車輛，點擊“比對分析”按鈕，將這些車輛的軌跡與規(guī)劃線路比對，生成每條軌跡與規(guī)劃線路的比對信息。

　?。?）數據采集：①用戶選擇業(yè)務圖層，并點擊“采集”按鈕開始采集數據；②填寫屬性信息，在地圖上繪制點、線、面等地理要素；③點擊“提交”按鈕，提交采集數據。

　?。?）應急資源查詢：①用戶選擇查詢范圍，點擊“查詢”按鈕查詢應急資源；②查看查詢出資源的位置以及屬性信息，以便制定應急方案。

　　（4）GIS統(tǒng)計圖：①用戶選擇統(tǒng)計類別，并選擇具體的統(tǒng)計類型，點擊“統(tǒng)計”按鈕；②針對柱狀圖、餅狀圖，系統(tǒng)返回統(tǒng)計信息，前端調用High Charts組件生成柱狀圖、餅狀圖，以div形式疊加到地圖上；針對密度圖，系統(tǒng)返回行政區(qū)劃邊界信息以及填充顏色信息，在頁面繪制點密度圖。

　?。?）路徑分析：①用戶點擊“路徑分析”按鈕，在地圖上選擇起止點、途經點，或輸入查詢條件搜索起止點、途經點，點擊“確定”按鈕；②ArcGIS Server網絡分析服務根據距離阻抗、時間阻抗、耗油阻抗等因素返回最短距離路徑、最短時間路徑、最優(yōu)路徑這3種路徑信息，路徑信息中還包含此路徑的行駛時間預測。

　　2.2大數據查詢服務

　　車輛系統(tǒng)在運行中產生的車輛位置、報警和非結構化數據都存儲在大數據平臺中，系統(tǒng)對于存儲在大數據平臺的結構和非結構數據基于Hive提供類似于SQL的HQL查詢服務。

　　Hive是基于Hadoop的數據倉庫工具，使用HadoopHDFS作為數據存儲層。它提供類似SQL的語言（HQL），通過HadoopMapReduce完成數據計算；通過HQL語言提供使用者部分傳統(tǒng)RDBMS一樣的表格查詢特性和分布式存儲計算特性。Hive可以將結構化的數據文件映射為一張數據庫表，并提供類SQL查詢功能。可以將SQL語句轉換為MapReduce任務來運行。 同時，Hive沒有專門的數據格式，Hive可以很好地工作在 Thrift 之上，控制分隔符，也允許用戶指定數據格式。簡單來說，Hive的本質是將SQL轉換為MapReduce進行編程。

3系統(tǒng)實現

　　本系統(tǒng)后臺數據庫采用Oracle數據庫，開發(fā)技術為J2EE技術。按照預定的功能模塊，系統(tǒng)成功開發(fā)了操作簡單、功能強大的石油運輸車輛監(jiān)控系統(tǒng)，圖3為車輛管理系統(tǒng)的GIS應用主界面。

4結論

　　基于GIS技術和Hadoop大數據平臺的石油運輸車輛監(jiān)控系統(tǒng)是利用先進的車聯網技術建立的功能強大的車輛信息服務平臺。通過大數據云計算規(guī)劃、查詢運輸車的運行軌跡，增強了運輸車輛的安全性，提高了管理水平。實踐證明，本系統(tǒng)可以為管理者提供有效的車輛實時數據，通過大數據分析，使管理者可以更科學地安排運輸路線，提高運輸效率。

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