基于Google maps API的应急物流车辆监控系统的研究
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摘要：该文针对当今备受关注的突发事件应急物流车辆调度监控的需求，研究并设计了一种基于google maps api的应急物流车辆监控系统。分析应急物流车辆监控系统的功能及工作原理，研究了系统的总体结构设计，并详细设计和实现了其关键组成部分。利用了JavaScript,JSP,Servlet,JavaBean等相关语言和Google maps API开发了基于B/S结构的应急物流车辆监控系统。系统应用表明，该系统能够很直观的在Internet环境下完成应急物流车辆信息的查询。
关键词：应急物流；车辆监控；Google maps API；B/S结构
中图分类号：TP274 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)31-0000-00
Research on Vehicle Monitoring System for Emergency Logistics Based on the Google Maps API
FU Kai, XU Wei-sheng
(School of Electronics and Information Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China)
Abstract: Concerning the need of vehicle scheduling and monitoring for emergency logistics, this paper research and design a vehicle moitoring system for emergency logistics based on the Google maps API. This paper analyses the function of this system and how this vehicle moitoring system work, research the overall structure of this system, design and implement its key components. The vehicle moitoring system for emergency logistics is based on B/S structure, developed by Javascript,JSP,Servlet,JavaBean and Google maps API. The application of the system shows that we can effectively complete the query on the vehicle information and schedule the vehicle for emergency logistics in the Internet environment.
Key words: emergency logistics; vehicle monitoring; Google maps API; B/S structure
1 概述
欧忠文在2004年提出应急物流的概念是指提供突发性自然灾害、突发性公共卫生事件等突发性事件所需应急物资为目的，以追求时间效益最大化和灾害损失最小化为目标的特种物流活动。2003年全球爆发SARS、2008年发生的5.12汶川大地震以及2010年4.14青海地震，使人们对应急物流越来越重视，其观念和认识也越来越趋近成熟。国务院为了保障公共安全，提高政府处置突发公共事件的能力，预防突发事件以及减少造成的损害，保障人民的生命财产安全，维护国家的安全和社会的稳定，促进我国经济社会的全面、协调、可持续发展，于2006年颁布了《国家突发公共事件总体应急预案》。
我国政府对应急物流管理实行统一决策管理，各部门按职能分工负责，相互协作。从国内外对应急物流的研究可了解，应急物流包括应急物流的组织、指挥与调动，应急物资的筹备、采购、存储、运输与配送，应急信息平台的构建和运行，应急物流中心的构建，应急保障机制的构建等。国内外对于应急物流信息平台的设计和研究较多，如2010年北京交通大学梁艳平教授设计的应急物资信息平台，山东大学李明的应急物流信息平台功能框架研究等，但对于应急物流车辆实时监控系统的研究却很少。
发生突发性灾害事件后，尤其是地震，受灾地区与外部几乎是毫无联系，各级政府由于只了解本管辖范围的交通和城市基础设施，道路状况和运输工具的基本情况，与管辖范围以外的运输方式间缺乏应有的良好沟通，一旦发生应急物流过程中的临时故障，如道路受损，车辆受损等，往往因为衔接不畅而延误应急物资救援的时机。对应急物流车辆的实时监控便能大大提高应急物流的效率， 本文主要是研究和设计了一种基于Google maps的物流车辆监控系统，本系统不同传统的C/S模式，而是采用B/S模式，在互联网上实现物流车辆信息的，客户端只需访问Internet登录该系统，便可以实时查询应急物流车辆的地理位置，行驶路径，承运应急物资等信息，并可以对物流车辆发送指挥调度等信息。
2 系统设计（System Design）
2.1 系统总体功能模块设计
应急物流车辆监控系统主要是在物流车辆终端和整个监控平台之间通过无线通讯传递信息。监控平台只需要安装Web服务器，数据库服务器，加上Google公司提供的免费Google maps服务器，就可以完成本系统的构建。
本论文采用的是模块化的设计方式，来进行应急物流车辆监控系统的设计。系统的主要模块由以下四块组成。
1）GPS定位模块。定位模块主要是安装与应急物流车辆终端，用来接收车辆的GPS定位信息，并将该地理位置信息通过无线通讯方式发往监控平台。同时也可接收来自监控平台的调度和指挥的信息。
2）通讯模块。通讯模块由通讯以及通讯接口组成。主要是实现监控平台和应急物流车辆终端的相互通讯。
3）数据处理模块。该模块包含数据库服务器，用来创建数据库，存储信息并中转显示模块和GPS定位模块之间的信息。
4）显示模块。由Web服务器、Google maps服务器组成。主要用于将定位信息显示在Google maps上，并把相关车辆行驶路径以网页形式返回给用户。
系统总体功能模块设计图如图1所示。
图1
2.2 系统浏览器显示模块功能设计
应急物流监控系统显示层的功能应满足两类用户的需求。应急物流管理者通过该监控系统，可以通过输入物流车辆编号，查询具体物流车辆的信息，并可以修改车辆在Google maps上分配应急物资的行驶路径，修改承运物资信息，给车辆发送指挥调度信息，突发状况处理方案信息等。普通用户要求利用该监控系统，查看用户车辆承运物资的状态和车辆在Google maps上分配物资的行驶路径方案，并可以通过邮件的形式给后台管理员发送突发状况信息，请求处理方案等。根据各类用户的要求，基于Google maps的应急物流监控系统网络显示层的功能模块包括：
1）普通用户登录模块。普通应急物资承运者必须通过填写自己车辆的编号信息等成功登录系统后，才能进行具体车辆位置与行车路径的查询。
2）车辆检索及信息浏览模块。普通应急物资承运者可以通过车辆编号查询具体车辆，也可以直接点击显示自己车辆的物流运输信息。这里在网页中嵌入Google maps，用户可以查看被查询车辆在地图上的实时地理位置，也可以点击显示该车辆具体的预定分配应急物资的行车路径。这里还将显示被查询车辆所承运物资的名称，数量和分配方案等相关信息。
3）突发状况信息反馈模块。普通应急物资承运者可以在这里将实时发生的道路或天气等特殊状况通过站内邮件的形式反馈给管理者，请求处理方案。
4）后台管理员登录模块。系统管理员需要输入密码才可以在后台登录。
5）车辆管理模块。应急物流管理者从后台登录后，可以通过检索，查看所有车辆的信息，也可以新增运输车辆，查看或修改具体物流车辆分配应急物资的行车路径，承运应急物资信息等，也可以通过无线通讯或是站内邮件的形式发送突发状况处理方案等信息给具体物流车辆。
2.3 系统总体工作原理
应急物流监控系统主要由监控平台与应急物流车辆终端之间，监控平台与浏览器显示层之间的两块信息流组成。车辆终端到监控平台之间的信息流主要是物流车辆的GPS定位信息。物流车辆终端通过GPS卫星信号，计算出物资承运车辆的定位信息，通过无线通讯网络向监控平台的通讯服务器发送地理位置信息，通讯服务器解析该地理位置信息，并将其存储在监控平台的数据库服务器中。监控平台到物流车辆终端的信息流就是监控平台发给车辆的调度等信息。
浏览器显示层与到监控平台的信息流是系统使用者的请求信息，这可以是用户对具体车辆的所承载物资信息的请求，也可以是具体车辆的地理位置和调配路径的Google 地图服务请求。监控平台到浏览器显示层的信息流是服务器对系统使用者请求的反馈信息，Web服务器将返回的地图数据以及车辆的定位信息等封装在Web页面中返回给系统使用者。
2.4 系统具体WEBGIS实现
2.4.1 基于Google maps API的WEBGIS关键技术
WebGIS是Internet技术应用于GIS开发的产物。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具。从WWW的任意一个节点，Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，从而使GIS进入千家万户。WebGIS是当今GIS的制高点，已成为各大厂商激烈竞争的焦点。几个重要的GIS厂商争相各自的WebGIS产品，如MapInfo公司的MapInfo ProServer 、Intergraph公司的GeoMedia Web Map、ESRI的Internet Map Server(IMS) for ArcView & MapObjects，著名的CAD厂商Autodesk公司也推出了MapGuide。这些产品大多于1996-1997年。最近Bently公司和MapInfo公司又相继推出了ModelServer/Discovery和MapX Site。
本系统是基于Google Maps的地图资源服务器，Google推出的Google Maps是一种基于浏览器的免费在线地图工具，Google Maps API是Google公司面向Web开发者推出的免费编程开放接口，是Google自己推出编程API，可以让全世界对Google Maps有兴趣的程序设计人员自行开发基于GoogIe Maps的服务，建立自己的地图应用程序，网站开发者们只需使用JavaScript脚本语言就可以将Google地图服务嵌入到自己的网页中，并且将自己的数据与地图融合呈现，可以创建自己的标记(marker)、信息窗口(info window)、折线(polyline)、多边形(polygon)等，同时使用Google Maps的各种功能，如地址定位、周边搜索、驾车查询等。
AJAX全称为“Asynchronous JavaScript and XML”（异步JavaScript和XML），是一种创建交互式网页应用的网页开发技术。传统的Web应用允许用户端填写表单(form)，当提交表单时就向Web服务器发送一个请求。服务器接收并处理传来的表单，然后送回一个新的网页。这个做法浪费了许多带宽，因为在前后两个页面中的大部分HTML代码往往是相同的。由于每次应用的交互都需要向服务器发送请求，应用的响应时间就依赖于服务器的响应时间。这导致了用户界面的响应比本地应用慢得多。与此不同，AJAX应用可以仅向服务器发送并取回必需的数据，它使用SOAP或其它一些基于XML的页面服务接口，并在客户端采用JavaScript处理来自服务器的响应。因为在服务器和浏览器之间交换的数据大量减少（大约只有原来的5%），结果就能看到响应更快的应用。同时很多的处理工作可以在发出请求的客户端机器上完成，所以Web服务器的处理时间也减少了。
2.4.2 系统结构
本研究要构建的应急物流车辆监控系统，就是使用Google Maps API来创建和配置WEBGIS应用程序和服务的框架。客户端采用上述的AJAX技术，实现客户端的异步数据读取。基于C/S架构的WEBGIS是以浏览器作为客户端运行平台，中间层的应用服务器层将用于应用程序的开发和更新维护，而将数据库的管理、维护放在数据库服务器层上，这样整个系统就形成了一个由浏览器客户层、中间应用服务器层和数据库服务器层组成的三层体系结构。
体系结构上将系统分为业务逻辑层、视图表现层和数据库层的MVC构架。业务逻辑层主要是封装系统的逻辑模块，数据库层主要是用于封装数据的存储和管理，视图表现层则将提交用户的请求和显示数据结果给用户。整个系统将分别部署在数据库服务器、Web服务器、Google Maps服务器三台服务器上。Google Maps应用服务器和Web服务器负责显示相应的数据结果并处理用户的请求，其中包括信息检索、地图操作、发送指令等；而数据库服务器则用于存储和管理数据。所有的应急物流车辆的地图数据和信息数据都放在服务器端，客户浏览器只要提出请求，所有的响应都将在服务器端完成。用户仅仅需要利用Internet通过浏览器便可以轻松的访问该系统。系统结构如图2所示。
图2
2.5 系统主功能界面
图3所示为该系统后台管理员主界面。
图3
3 结论(Conclusions)
基于Google Maps的应急物流监控系统充分利用了MVC框架结构的开放性、标准性、支持多层应用的特性，利用Google Maps API分布式的、支持跨平台应用、具备强大的空间服务能力的优点，实现了对应急物流车辆路径有效调度与物资的合理管理，达到了用户和管理员之间应急物流车辆信息的有效整合和共享。
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收稿日期：2011-08-31
基金项目：国家自然科学基金（70871091）
作者简介：付凯（1988-），江西抚顺人，硕士生；许维胜（1966-），山东德州人，教授，博士生导师。