Ứng dụng công nghệ gps gis vào phát triển hệ thống theo dõi xe buýt hà nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG ──────── * ─────── ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS - GIS VÀO PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THEO DÕI XE BUÝT HÀ NỘI Sinh viên thực : Vũ Ngọc Thành Lớp CNPM - K51 Giáo viên hướng dẫn: GVC - ThS Lương Mạnh Bá HÀ NỘI 6-2011 PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thông tin sinh viên Họ tên sinh viên: Vũ Ngọc Thành Điện thoại liên lạc : 0944.222.012 Email: lampard_hut@yahoo.com Lớp: CNPM K51 Hệ đào tạo: Chính Quy Đồ án tốt nghiệp thực tại: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Thời gian làm ĐATN: Từ ngày 02/2011 đến 06/2011 Mục đích nội dung ĐATN Ứng dụng công nghệ GPS - GIS vào phát triển hệ thống theo dõi xe buýt Hà Nội Các nhiệm vụ cụ thể ĐATN  Tìm hiểu công nghệ GPS, GIS áp dụng vào theo dõi quản lý giao thơng nói chung xe bt nói riêng  Xây dựng mơ hình đề xuất áp dụng vào theo dõi quản lý hệ thống xe buýt sử dụng GPS, GIS  Ứng dụng GPS, GIS xây dựng hệ thống demo cho phép:  Tương tác GPS Tracker – Server: Truyền, trao đổi liệu  Theo dõi thời gian thực hoạt động xe buýt, xem lịch sử hoạt động  Tra cứu thông tin tuyến xe, trạm xe, tìm đường  Quản trị hệ thống: Quản lý tuyến buýt, bãi xe Lời cam đoan sinh viên: Tôi - Vũ Ngọc Thành - cam kết ĐATN cơng trình nghiên cứu thân hướng dẫn Ths - GVC Lương Mạnh Bá Các kết nêu ĐATN trung thực, chép tồn văn cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng 05 năm2011 Tác giả ĐATN Vũ Ngọc Thành Xác nhận giáo viên hướng dẫn mức độ hoàn thành ĐATN cho phép bảo vệ: Hà Nội, ngày tháng 05 năm2011 Giáo viên hướng dẫn ThS - GVC Lương Mạnh Bá Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM MỤC LỤC PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .5 TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ABSTRACT OF THESIS DANH MỤC CÁC HÌNH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 10 MỞ ĐẦU 11 PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP 12 Bài toán theo dõi quản lý vận tải nói chung 12 Các vấn đề thực trạng đánh giá hệ thống quản lý xe buýt Hà Nội 13 a Các vấn đề thực trạng hệ thống quản lý xe buýt Hà Nội .13 b Đánh giá hệ thống quản lý xe buýt 14 Xây dựng giải pháp cho hệ thống theo dõi quản lý xe buýt Hà Nội .15 a Module di động 15 b Module kết nối GPS Tracker - Server 16 c Server 17 d Trung tâm theo dõi điều hành 17 e Cơ sở quản lý, bãi xe 18 f Người dùng 20 g Phân phối thông tin qua website 20 Phân tích khả áp dụng mơ hình vào thực tế 20 PHẦN II: NỀN TẢNG CÔNG NGHỆ TRONG HỆ THỐNG .21 Công nghệ GPS 21 1.1 Tổng quan GPS (Global Postioning System) 21 1.2 GPS – Một vài khái niệm bản: 21 1.3 Dịch vụ định vị GPS .23 1.4 Nguyên lý hoạt động GPS 23 Công nghệ GIS 23 2.1 Khái niệm .23 2.2 Ứng dụng 24 2.3 Cơ sở liệu địa lý 25 Framework GMap4JSF, OpenGTS .26 3.1 Gmap4JSFLibrary 26 3.2 Framework OpenGTS 27 PHẦN III: XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ CÀI ĐẶT 28 Phân tích chức năng, thiết kế hệ thống 28 Phân tích, thiết kế sở liệu 37 Các kĩ thuật quan trọng xử lý hệ thống .45 3.1 Xây dựng giao thức truyền nhận GPS Tracker Server 45 3.2 Kĩ thuật xây dựng đồ xe buýt tích hợp đồ Google Map .47 3.3 Kĩ thuật theo dõi thời gian thực hệ thống 47 Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM Cài đặt thiết kế giao diện 47 4.1 Chức đăng nhập hệ thống 47 4.2 Các chức tra cứu 48 4.3 Chức theo dõi thời gian thực .52 4.4 Chức xem lịch sử 53 4.5 Các chức quản trị hệ thống 55 4.6 Môi trường cài đặt hệ thống 58 4.7 Đánh giá hệ thống so sánh với hệ thống khác 58 KẾT LUẬN .59 Ưu điểm hệ thống theo dõi quản lý xe buýt Hà Nội .59 Nhược điểm vấn đề chưa làm hệ thống .59 Hướng phát triển 59 PHỤ LỤC 60 Cấu hình truyền liệu GPS Track - Server 60 Tổng quan công tác quản lý 60 Các mẫu giấy khai việc sử dụng hệ thống xe buýt Hà Nội 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM LỜI CẢM ƠN Q trình học tập mái trường Đại học Bách Khoa Hà Nội khoảng thời gian có nhiều ý nghĩa hệ sinh viên chúng em Ở đây, chúng em thầy cô cung cấp truyền đạt nhiều kiến thức chuyên môn cần thiết q giá Bên cạnh đó, chúng em cịn rèn luyện tinh thần học tập làm việc cách độc lập đầy tính sáng tạo Tất yếu tố hành trang cần thiết cho chúng em đường bước vào tương lai Đồ án tốt nghiệp hội cho chúng em áp dụng, tổng kết lại kiến thức mà tích lũy suốt q trình học tập Thơng qua q trình làm đồ án, thân em rút kinh nghiệm thực tế quý báu Sau học kỳ tập trung thời gian công sức thực đề tài với nỗ lực thân đặc biệt với hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy giáo – Giảng viên - Thạc sĩ Lương Mạnh Bá, em hoàn thành đồ án cách thuận lợi thu kết định Tuy nhiên, bên cạnh kết đạt chắn khơng tránh khỏi sai lầm, thiếu sót trình thực đồ án tốt nghiệp Em mong nhận phản hồi từ phía thầy cơ, phê bình góp ý thầy học quý báu cho em Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo – Thạc sĩ Lương Mạnh Bá, giảng viên Bộ mơn Cơng nghệ phần mềm, Viện Công nghệ thông tin, Trường Đại học Bách khoa Hà nội Trong suốt thời gian thực đồ án thầy tạo điều kiện tốt tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Bộ môn Công nghệ phần mềm, Viện Cơng nghệ thơng tin tồn thể thầy cô giáo trường Đại học Bách khoa Hà nội truyền đạt cho chúng em kiến thức quý báu trình học tập Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè động viên khích lệ em trình học tập thời gian làm đồ án tốt nghiệp Cuối cùng, em xin kính chúc thầy cô luôn mạnh khỏe tiếp tục đạt nhiều thắng lợi nghiệp nghiên cứu khoa học giáo dục cao Hà nội, ngày tháng 05 năm 2011 Sinh viên Vũ Ngọc Thành Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mở đầu Phần I: Đặt vấn đề định hướng giải pháp Đặt vấn đề toán theo dõi quản lý giao thông Các vấn đề thực trạng đánh giá hệ thống quản lý xe buýt Hà Nội Xây dựng giải pháp cho hệ thống theo dõi quản lý xe buýt Hà Nội Phân tích khả áp dụng mơ hình vào thực tế Phần II: Nền tảng công nghệ hệ thống Công nghệ GPS Công nghệ GIS Các framework Gmap4JSF, OpenGTS Phần III: Xây dựng hệ thống cài đặt Phân tích chức năng, thiết kế hệ thống Phân tích, thiết kế sở liệu Các kĩ thuật xử lý quan trọng hệ thống Xây dựng hệ thống demo cho phép : a Tương tác GPS Tracker – Server : Truyền, trao đổi liệu b Theo dõi thời gian thực hoạt động xe buýt, xem lịch sử hoạt động c Tra cứu thông tin tuyến xe, trạm xe, tìm đường d Quản trị hệ thống : Quản lý tuyến buýt, bãi xe Đánh giá ưu, nhược điểm khả thực hệ thống Kết luận Phụ lục Tài liệu tham khảo Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM ABSTRACT OF THESIS Preface Part I: Posing the problem and orienting a solution Posing the problem of observing and managing the traffic Actual problems and assessment of current bus management system in Hanoi Constructing solutions to the problems of observing and managing bus system in Hanoi Analyzing applicability of models into real life Part II: Technology base in the system GPS technique GIS technique Gmap4JSF, OpenGTS Frameworks Part III: System construction and Installation Analyzing and designing the system Analyzing and designing the database Important treatment techniques in the system Constructing demo system enabling: a Interaction between GPS Tracker and Server: Transmitting and exchanging data b Observing the real time operation of buses, seeing the operation history c Searching for information about buses and bus stops and finding the way d System management: Managing buses, bus park Assessing advantages, disadvantages and implementation possibility of the system Conclusion Appendix References Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Mơ hình gửi tín hiệu GPS trung tâm qua GPRS .11 Hình Hệ thống giám sát vận tải 12 Hình Mơ hình theo dõi quản lý xe buýt 14 Hình Module di động 14 Hình Module kết nối GPS Tracker - Server 15 Hình Server hệ thống 16 Hình Trung tâm theo dõi điều hành 17 Hình Bảng báo điểm dừng tĩnh 18 Hình Biển báo điểm dừng động(đề xuất) .18 Hình 10 Chịm GPS 20 Hình 11 Nguyên tắc định vị GPS 21 Hình 12 Qui trình phát triển hệ thống 27 Hình 13 Mơ hình theo dõi quản lý xe buýt 27 Hình 14 Mơ hình triển khai hệ thống theo dõi quản lý xe buýt 28 Hình 15 Mơ hình UseCase chức hệ thống 29 Hình 16 Bảng thiết kế sở liệu hệ thống 34 Hình 17 Mơ hình theo dõi thiết bị GPS .42 Hình 18 Chức đăng nhập hệ thống 45 Hình 19 Chức tra cứu tuyến buýt – Chiều 46 Hình 20 Chức tra cứu tuyến buýt - Chiều 46 Hình 21.Chức tra cứu bãi xe 47 Hình 22 Đưa gợi ý điểm dừng tìm kiếm xe buýt 48 Hình 23 Chỉ đường tìm kiếm cho xe buýt .48 Hình 24 Chức tìm đường cho tơ 49 Hình 25 Chức theo dõi thời gian thực 50 Hình 26 Xem lịch sử thời điểm 51 Hình 27 Xem tồn lịch trình khoảng thời gian cho trước xe buýt .51 Hình 28 Giao diện chức thêm tuyến buýt 52 Hình 29 Giao diện sửa tuyến buýt 53 Hình 30 Giao diện chức xóa tuyến bt .53 Hình 31-a Giao diện chức sửa bãi xe .54 Hình 31-b Giao diện chức thêm bãi xe .54 Hình 32 Giao diện chức xóa bãi xe 55 Hình 33 Qui trình thu thập, xử lý thông tin xe buýt 58 Hình 34 Mẫu vé xe buýt 58 Hình 35 Mẫu phiếu dán vé tháng xe buýt .59 Hình 36 Mẫu giấy khai danh sách xe buýt sử dụng 59 Hình 37 Mẫu giấy khai bảng quản lý kiêm giao xe 60 Hình 38 Mẫu giấy khai bảng theo dõi hoạt động tuyến xe 32 60 Hình 39 Mẫu khai bảng theo dõi bán vé 61 Hình 40 Mẫu giấy khai danh sách vé ngày bán 61 Hình 41 Mẫu giấy khai bảng theo dõi bán vé tháng 62 Hình 42 Mẫu khai danh sách vé tháng bán .62 Hình 43 Mẫu khai danh sách điểm bán vé tháng 63 Hình 44 Mẫu khai quản lý nhân viên bán vé tháng xe buýt 63 Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ GIS GPS ĐATN GPRS OpenGTS VTHKCC CSDL Định nghĩa Geographic Information System - Hệ thống thông tin địa lý Global Postioning System Hệ thống định vị toàn cầu Đồ án tốt nghiệp General Packet Radio Service - Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp Open Source GPS Tracking System - Hệ thống theo dõi GPS mã nguồn mở Vận tải hành khách công cộng Cơ sở liệu Ghi Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM MỞ ĐẦU Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu(GPS) đồ số(GIS) lên công nghệ mới, đại, mang lại nhiều tiện ích cho sống Ở nước tiên tiến như: Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc, chúng áp dụng triệt để nhiều lĩnh vực, đặc biệt giao thông viễn thám Ở Việt Nam, vài năm gần ứng dụng thực nở rộ áp dụng mạnh mẽ Có thể kể đến hệ thống theo dõi xe tải, xe taxi, xe khách lớn như: NaviBox, MaiLinh Taxi, Hoang Long hay dịch vụ dựa vị trí nhà mạng: Vinaphone, MobiPhone, Viettel Hơn nữa, hàng loạt loại đồ trực tuyến đời phục vụ cho nhiều nhu cầu khác nhau: tìm địa điểm, nhà đất, đường Thực tế giao thơng Việt Nam nói chung Hà Nội nói riêng, mà nhu cầu lại ngày tăng, lượng xe tham gia giao thông ngày nhiều, đường phố chật hẹp ý thức người tham gia giao thông không cao Điều gây tình trạng tắc nghẽn giao thơng ngày nhiều trở thành thực trạng nhức nhối xã hội Một giải pháp giúp cải thiện thực trạng tăng cường phương tiện giao thông công cộng, đặc biệt xe buýt Việc vận hành hệ thống xe buýt Hà Nội năm vừa qua giải phần vấn đề giao thông: tắc đường, giảm ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, nhu cầu lại lớn, với nhiều dịch vụ cũ hệ thống chưa cải thiện thích hợp với thời đại làm cho hệ thống theo dõi quản lý xe buýt trở nên lỗi thời tải, gây chất lượng dịch vụ hành khách giảm sút, làm phiền hà tới người xe Hơn nữa, hệ thống phải sử dụng nhiều nhân viên ghi chép, ghi nhật kí, lịch trình cơng việc mà hồn tồn thực máy tính cách tự động thơng minh Với mục đích muốn nâng cao chất lượng hệ thống theo dõi quản lý xe buýt Hà Nội Đồ án mạnh dạn đưa mơ hình theo dõi, quản lý, xây dựng hệ thống áp dụng triệt để tảng GPS, GIS Hệ thống cho phép nhà quản lý theo dõi trực quan lịch trình, hoạt động xe buýt đồ theo thời gian thực Hơn nữa, cổng thông tin hữu dụng dành cho người sử dụng bên liên quan với số chức năng: tra cứu thơng tin tuyến bt, bãi xe, tìm đường Ngồi ra, hệ thống cịn hỗ trợ đầy đủ cho nhà quản lý việc quản trị hệ thống 10 Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM