1、基于北斗卫星导航系统的 PDA公路病害采集终端智能化开发作者：杨兴凯，陈采霞，陈人豪，贺思虹指导教师：戴学臻（长安大学公路学院，陕西，西安，710018）摘要公路养护单位一线人员日常对公路病害的采集，主要为人工记录，采集需要用纸张形式的文件进行数据记录和审核，并且传统方法无法及时对公路病害进行精确定位，如遇到突发事件不能及时处理、解决。而现有的大型道路检测车虽然采集数据科学精确，但是运作成本高，不能随身携带，不适用于一线养护人员日常的公路病害采集和管理。如何开放设计出应用卫星导航定位技术的智能化采集系统及设备，使一线养护人员能够及时方便的采集公路病害，是当前公路养护管理的发展的必然要求。针对当
2、前状况，本研究基于北斗卫星导航系统进行智能化开发，开发公路病害采集系统，安装于 PDA 中，形成公路病害采集终端。一线人员可以手持该终端方便快捷的进行公路病害的准确定位和采集，以自动化代替了人工记录。本研究开放的 PDA 公路病害采集系统针对及时病害定位、采集的特殊要求和采集标准，系统内容分为三大事件及八大功能版块，分别为养护事件，路政事件，突发事件，事件中又包括路面状况、路面排序、病害采集、记录查询、数据上传、数据整理、修改密码和关于系统八大模块。能够有效的为管理单位提供病害位置、实时数据，改进了传统的方法，创新了及时公路病害采集及管理模式。关键字：北斗卫星导航系统 PDA 公路病害采集系统
3、 公路病害采集终端 1.背景资料北斗卫星导航系统BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括 5 颗静止轨道卫星和 30 颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段由北斗用户终端以及与美国 GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲 GALILEO 等其他卫星导航系统兼容的终端组成。中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和三颗北斗导航卫星，将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统。同时在公路方面，近二十年来
4、，我国公路迅猛发展，随着我国各省各级公路及国省主干线养护里程的不断增长，公路网的形成，特别是公路路面质量检测及路面的养护问题受到越来越多的关注，日益加大的交通压力对公路的养护管理提出新的问题。如何通过信息化手段提高公路养护水平，保障公路的道路通行能力是对公路养护者提出的考验。公路养护单位一线人员日常对公路病害的采集，主要为人工记录，采集需要用纸张形式的文件进行数据记录和审核，不能及时对公路病害进行精确定位，如遇到突发事件不能及时处理、解决。而现有的大型道路检测车虽然采集数据科学精确，但是运作成本高，不能随身携带，不适用于一线养护人员日常的公路病害采集和管理。2.设计思路针对当前状况，本研究把日
5、趋成熟的北斗卫星导航系统及其技术应用于公路病害的采集，即基于北斗卫星导航系统进行智能化开发，开发公路病害采集系统，安装于 PDA 中，形成公路病害采集终端,一线人员可以手持该终端方便快捷的进行公路病害的定位和采集，以自动化代替了人工记录。具有方便灵活，便于携带，随时记录的优点，增加了 GIS 和卫星导航定位技术准确定位、拍摄病害相片，GPRS 无线上传等传统病害采集无法满足的功能。3.技术路线本系统开放环境：Windows mobile 移动操作系统，开发技术：Visual studio 2008,C#.net,SQL Server 2005，是基于国家规范标准（公路技术状况评定标准 JTG
6、H20-2007）设计运行的，并结合北斗卫星导航系统技术、全球定位系统(GPS)技术、交GIS(GIS-T)技术、 无线通信技术、多媒体技术、交通领域专家模型等高新技术。主要应用于养护事件、路政事件和突发事件，能够对道路病害实现信息多方位采集，实时传送，直观表述。结合北斗卫星导航系统能够高精度定位的优势，以现代 PDA 智能路况化的手段代替路况巡查人员的人工记录，减少路况巡查人员工作的复杂性，实现路面病害的精确定位和采集的信息化，辅助用户随时进行公路路面病害的定位、检测和采集，并将采集的数据与后台服务器结合。通过公路病害采集，利用数据转换，为各公路路面系统提供实时数据。PDA 采集系统的定位、
7、桩号匹配能及时精确上传病害信息，能够对道路病害实现信息多方位采集，实时传送，直观表述。系统终端实现了与公路检测设备的无缝对接，采集设备的检测导入功能针对于检测设备提供了相应的数据导入模块，用户可对检测设备输出的数据文件格式不做任何改动直接导入，采集设备具有较好的数据格式兼容性。4.版块内容介绍系统分为养护事件、路政事件和突发事件三大事件，事件主要内容包括路面状况、路面排序、病害采集、记录查询、数据上传、数据整理、修改密码和关于系统八大功能模块。图 4.1 系统终端 图 4.2 系统主页面八大模块内容：4.1 路面状况模块：以路线和管辖单位两种方式显示当前路面状况的统计信息。方便查看管辖范围内所
8、有道路的总体状况以及所有单位的路面状况统计。4.2 路面排序模块：按照公路技术状况指数对全省的公路路面状况进行高低的排序。并显示当前全省范围内的最佳路段信息和最差路段信息。4.3 病害采集模块：路况查询人员可以通过病害采集模块将路线、路面病害信息和病害图片快速、方便的记录下来，保存在 PDA 中。数据保存在 PDA 智能采集终端设备里，需要查看病害时，点击路线信息就可看到全部信息。该病害采集模块包含：（1）路线信息:主要是病害所处的路线信息，包括病害所在的道路编码、道路称。采集人员可以根据列表方便选择。（2）病害信息：用来记录路面病害信息包括路线名称、损坏位置、GPS 位置、路面类型、车道序号
9、 、损坏类型、损坏程度、损坏范围、拍摄照片功能。通过全球卫星定位系统（Global positioning system）GPS，确定当前病害的位置（辅助系统用户确定病害所在的桩号信息）。（3）病害描述：对路况病害的特殊性进行简单的记录和描述，巡查人员可将不能规范化的记录信息在该界面填写。（4）病害说明：对病害程度的一个详细说明，帮助巡查记录人员确认病害程度。路况查询人员可以通过病害采集模块将路面病害信息和病害图片快速、方便的记录下来，保存在 PDA 中。图 4.3 病害采集的默认界面界面中有四个选项卡：基本信息、病害信息、病害描述和说明，四个选项卡之间可以互相切换。先在基本信息中选择所在路线
10、代码，就可进入病害信息界面。图 4.4 病害信息界面4.4 记录查询模块：1 以未上传、当日和全部三种方式显示用户所采集的病害信息；2 具有对所选病害信息的查看、删除、取消和查看病害图片的功能；3 该模块分为：路基、桥梁、隧道、涵洞、沿线设施、路政巡查等分类。4.5 数据上传模块：显示所有未上传的病害信息；将未上传的病害信息进行上传。4.6 数据整理模块：用户可以通过此模块对过期或者无用的数据进行移除。4.7 修改密码：可对当前用户密码进行修改。4.8 关于系统：显示 PDA 平台的版本和版权信息。5.路面信息采集流程示意图：图5.4 病害信息记录界面 图5.5 病害记录保存6.终端使用标准用
11、户：激活登陆系统（输入密码）专业版主界面（路面状况、路面排序、病害采集、记录查询、数据上传、数据整理、修改密码、关于系统）八大功能模块。 ）标准版主界面（病害采集、数据上传、记录查询、数据整理、修改密码、关于系 统）六个功能模块。采集路面信息上传至控制系统有关人员决策做出决策改善路面状态7. 总体功能流程图图5.2 系统主页面图5.1 登陆界面病害采集图5.3 病害采集界面记录保存病害信息记录用户登陆病害定位、采集模块路面病害数据路面病害图片记录查询模块数据上传模块路面病害信息PDA 本地数据库路面病害信息数据整理模块路面病害信息服务器路面病害信息路面系统病害数据处理模块路面病害信息图 7.1
12、 总体功能流程图8. 采集终端关键问题及解决办法（1） 保证 PDA 本地数据库中总是有足够的空间来存放最新的病害信息。解决办法：系统专门设计了数据整理模块，用户可通过此模块定期地对本地数据库中过期的数据进行移除。（2）在病害采集模块中所显示路线信息应受用户本人所属单位的管辖范围限制。解决办法:：具体实现时会根据用户当前的帐号来判断该用户所属的单位，然后将其所属单位的管辖路线信息显示出来，就不用显示其他多余的信息，便于用户的操作，并且加快了数据的读取速度。（3） PDA 本地数据的更新1 数据库结构不改变时，更新可以由 xml 文件构成，通过 GPRS 或 Internet 上更新。2 如果数
13、据库或系统本身结构进行了改变，需提示用户首先将自己的数据进行保存，即时对系统进行更新。 可通过以下两种方式进行更新：1 通过 web 上发布 download 包，用户使用 PC 上的 ActiveSync 同步软件，通过 Internet 对PDA 应用程序进行更新，同样可以进行两个不同版本的更新。2 针对于专业版和标准版两个不同版本发布不同的更新包，用户在更新时，更新包可通过用户权限自动识别当前用户是专业版还是标准版用户，对其进行更新。（4）路面病害信息的上传 1 对于路面病害数据，数据量较小，可以通过 GPRS 直接上传。2 对于病害图片信息的上传，先将图片文件在本地转换成二进制字符型数
14、组，通过 GPRS调用服务器端部署的 Web Service，然后将病害图片信息上传至服务器。（5）专业版路面状况和路面排序两个模块中数据的更新目前还需要将专业版中路面状况和路面排序两个模块中的数据及时地与服务器中的数据保持一致。动态数据和静态数据的结合提供路面全方位综合数据。解决办法：1 在 PDA 用户端应用程序和服务器端的程序中分别设置一个标识字段。2 当用户开始运行 PDA 智能终端应用程序时，系统首先会判断此标识是否与服务器中的一致，如果不一致，只要在 WEB 服务正常的情况下，应用程序就会自动更新，以保证 PDA 中的数据随时都与服务器中的最新数据保持一致。同时用户可以根据自己的实
15、际情况来确定是否需要进行更新。9.创新处及科学先进性(1) PDA 公路病害采集系统将 PDA 技术与公路及时路况病害信息采集相结合的产物，该系统利用北斗卫星导航系统技术、GIS 和 GPS 技术，实现路况管理数字化、信息化。 (2) 公路管理养护单位一线养护人员利用 PDA 现代化智能采集终端采集路面病害，利用GPRS 无线上传数据或者与电脑相连进行有线传输数据，与互联网连接，现场图片、影像传递使上传信息及时确切。(3) 实现公路病害数据管理信息化，组建公路病害数据库，方便养护管理人员查看公路病害并及时做出决策，代替以往的纸张文件记录、数据审核的方式，提高了公路养护管理的工作效率。(4) 系
16、统终端能储存大量数据，形成本地路况病害电子数据库，该数据库是养护单位动态数据来源的主要途径之一，能为公路养护决策提供大量的数据依据。(5) 本系统程序设置与路线桩号密切联系，更可以具体的描述所在位置。应用北斗卫星导航技术、GIS和GPS技术准确定位，如果是突发事件，可以节省时间，尽快解决问题。10.研究成果应用前景及推广价值本研究研发的 PDA 公路病害采集系统，形成公路病害采集终端，该终端体积小，携带方便，可以快速精确定位公路病害位置、随时采集，随时管理 PDA 数据库中病害数据。本系统设备经过测试、检验，证实能够有效的为管理单位提供病害位置、实时数据，改进了传统的方法，创新了及时公路病害定
17、位、采集及管理模式，提高行业管理水平，提供了有效的采集管理工作平台。本系统及其配套终端为长安大学开放研究的公路路面管理系统中的子项目，完全可以在各省公路局、各市公路管理局、各公路管理段三级养管单位推广使用，各级单位都将配有PDA 智能采集终端设备，及相应的用户手册。一旦得到推广，供全国各省公路局、各级公路养管单位使用，将改进传统工作办法。实现全国路面病害采集及管理的信息化， ，必将提高一线及时公路病害采集的管理水平和工作效率，可以为公路交通事业做出贡献，获得较大的经济效益和社会效益。 参考文献公路技术状况评定标准 （JTG H202007）公路数据库采集手册 （JT/T 1322003）公路数据库编目编码规则 （JT/T 1322003）公路沥青路面养护技术规范 （JTJ 073.2-2001）公路水泥混凝土路面养护技术规范 （JTJ 073.1 -2001）公路工程技术标准 （JTG B012003）中国强制性国家标准汇编 公路.水路.铁路卷第三版中华人民共和国行政区划代码资料手册等规范标准
