以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)

摘? 要：當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使得社會(huì)各界都發(fā)生了很大的改變。作為當(dāng)代最前沿的科學(xué)技術(shù)，云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)能夠很好地提高人們的生活水平、工作效率。二者的特征決定了在二者結(jié)合以后，能夠打造統(tǒng)一完整的平臺(tái)，達(dá)成“互聯(lián)網(wǎng)+”實(shí)踐要求與目標(biāo)。對(duì)于當(dāng)前社會(huì)存在的車載監(jiān)控性能簡(jiǎn)單的問題可以看出，其已經(jīng)無法滿足智能交通的智能化、系統(tǒng)化要求。采用云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的理念，打造云物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)是今后車輛監(jiān)控發(fā)展新的思路。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控;監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng);云計(jì)算

中圖分類號(hào)：TP391.44;TN929.5? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）09-0192-03

0? 引? 言

在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程中，物聯(lián)網(wǎng)漸漸成為了得到社會(huì)高度認(rèn)可的工具。當(dāng)前世界范圍內(nèi)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的研究都是非常積極的，各國(guó)政府相繼投入大量資源，推出了各種行動(dòng)方案與發(fā)展規(guī)劃，啟動(dòng)了示范工程。如今很多物聯(lián)網(wǎng)范疇，包括高速公路中使用的不停車收費(fèi)實(shí)際上就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的體現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合IT技術(shù)，完成了對(duì)各行各業(yè)的滲透，將感應(yīng)器嵌入到車輛系統(tǒng)當(dāng)中能夠很好地完成對(duì)車輛系統(tǒng)的監(jiān)控。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與車輛監(jiān)控的要求完全契合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)人與物理系統(tǒng)的整合。

1? 物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算結(jié)合

在科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，車輛定位、車輛監(jiān)控系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展。在城市信息化、智能交通、智慧城市走向現(xiàn)實(shí)的過程中，車輛定位與車輛監(jiān)控必須實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步智能化與系統(tǒng)化。該要求已經(jīng)成為車輛監(jiān)控最大的難題。需要同時(shí)兼顧系統(tǒng)要求，保障車輛信息采集效果與信息傳遞能力。物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算二者的出現(xiàn)與融合，很好地指出了今后的發(fā)展方向。

所謂的物聯(lián)網(wǎng)就是將互聯(lián)網(wǎng)視作載體的傳感網(wǎng)絡(luò)，其有著非常廣泛的使用領(lǐng)域，涉及社會(huì)各界的方方面面。在各種傳感器、RFID射頻識(shí)別技術(shù)的支持下，連接了網(wǎng)絡(luò)，參照約定協(xié)議連接網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)協(xié)議采集、處理與傳輸信息，獲知物品定位、跟蹤與識(shí)別要求，達(dá)成智能化管理與監(jiān)控目的。車輛監(jiān)管可以充分發(fā)揮該技術(shù)智能優(yōu)勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)本身強(qiáng)大的感知能力可以獲知汽車的物流、胎壓、油耗、車速情況，幫助車輛進(jìn)行智能監(jiān)控。

在該系統(tǒng)中云計(jì)算所發(fā)揮的作用是不可小覷的，云計(jì)算利用虛擬化、分布式等技術(shù)打造互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模式，其服務(wù)系統(tǒng)在云平臺(tái)所提供的管理、運(yùn)算與存儲(chǔ)技術(shù)支持下有著非常強(qiáng)大的處理能力。即充分結(jié)合云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠帶給汽車監(jiān)控強(qiáng)大的技術(shù)支持。信息交換由應(yīng)用層、平臺(tái)層、基礎(chǔ)設(shè)施層組成的云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)共同構(gòu)成。二者結(jié)合的特征在于能夠充分使用物聯(lián)網(wǎng)能力獲取車輛實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與信息，在網(wǎng)絡(luò)層完成數(shù)據(jù)傳輸與處理，最后傳送到數(shù)據(jù)平臺(tái)，使監(jiān)控中心與用戶了解到數(shù)據(jù)情況、車輛信息。最后借助云計(jì)算完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理。云存儲(chǔ)強(qiáng)大的擴(kuò)展能力與可靠性滿足了車輛監(jiān)控智能化、系統(tǒng)化要求。

2? 系統(tǒng)架構(gòu)與功能

車輛監(jiān)控包括監(jiān)控中心、系統(tǒng)業(yè)務(wù)、安防報(bào)警、信息服務(wù)、車輛管理、智能導(dǎo)航、用戶管理等。不同模塊有著不同功能，詳細(xì)功能如下：

監(jiān)控中心模塊能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供調(diào)度、定位與車輛查詢。通過利用車輛本身安裝的傳感器，監(jiān)控中心還能夠完成車輛各種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，了解車輛的實(shí)時(shí)運(yùn)作情況、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

用戶管理模塊包括用戶在進(jìn)入系統(tǒng)、進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)前的驗(yàn)證模塊、驗(yàn)證過程。

智能導(dǎo)航模塊即使用云網(wǎng)絡(luò)完成對(duì)車輛交通情況的查詢，能夠?qū)崟r(shí)掌握監(jiān)控中心情況，為車輛提供相應(yīng)導(dǎo)航服務(wù)支持，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通壓力的緩解。在眾多模塊中，該模塊對(duì)于城市交通系統(tǒng)的幫助是最為突出的。

車輛管理模塊，其作用在于監(jiān)控車輛身份、路徑、狀態(tài)，隨后將這些信息送至數(shù)據(jù)庫，能夠完成對(duì)車輛運(yùn)行軌跡的跟蹤與回訪。隨后參照設(shè)置要求限路、限速管理車輛。當(dāng)然也可以為車輛提供RFID讀卡器，獲取貨物信息，達(dá)成貨物配送目標(biāo)與貨物交貨工作。

信息服務(wù)模塊，該模塊能夠提供短信服務(wù)、在線查詢。

安防報(bào)警模塊。很多車輛本身自帶一定危險(xiǎn)性，比如油罐車等，所以需要安防報(bào)警模塊。當(dāng)然常規(guī)車輛在面對(duì)突發(fā)故障與危險(xiǎn)事故的時(shí)候也需要該模塊的支持。比如交通事故、車輛被盜。隨后在監(jiān)控中心利用報(bào)警信息取出記錄，能夠很好地解決事故問題。

3? 關(guān)鍵技術(shù)

3.1? 工作模式

工作模式為無線用戶、監(jiān)控中心與網(wǎng)絡(luò)用戶共同連入互聯(lián)網(wǎng)，之后在路由器、工作站、防火墻、云數(shù)據(jù)庫、云服務(wù)器等服務(wù)平臺(tái)的共同支持下，在GPRS通信交換中心的傳輸指導(dǎo)下，完成和車輛終端信息的交換。

在系統(tǒng)工作中，其中的右半部分為數(shù)據(jù)采集，其能夠完成車輛傳感器數(shù)據(jù)收與發(fā)，當(dāng)然還可以實(shí)現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)的采集收發(fā)工作。在需要被監(jiān)控的車輛安裝，根據(jù)各種需求加裝各種傳感器裝置，比較常見的包括RFID射頻、輪胎氣壓、剎車、油耗、車燈、車速以及開關(guān)等傳感器。這些傳感器在車輛運(yùn)行中，將采集到的數(shù)據(jù)傳送與匯集到汽車總線，在傳輸中各種傳感器并不會(huì)彼此干擾。該汽車所自帶的總線技術(shù)在收集數(shù)據(jù)的過程中能夠很好地處理與解決數(shù)據(jù)量不足問題，并且這種技術(shù)還有便于維修、安裝方便的優(yōu)勢(shì)，能夠很好地將各種GPS定位位置、汽車狀態(tài)壓縮打包后使用GPRS傳輸?shù)綌?shù)據(jù)云平臺(tái)。從當(dāng)前情況來看，國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)實(shí)際上已經(jīng)都已經(jīng)普及了GPRS信號(hào)。這種信號(hào)的特點(diǎn)在于能夠自動(dòng)切換、按量收費(fèi)、實(shí)時(shí)在線。在5G網(wǎng)絡(luò)普及與建設(shè)的過程中，甚至可以配備5G模塊，發(fā)揮5G通信的高速率作用，其比特代價(jià)低、容量高、抗衰弱能力強(qiáng)，能夠很好地提升系統(tǒng)性能。借助5G多媒體通信能夠幫助系統(tǒng)獲得圖像傳送、動(dòng)態(tài)信息業(yè)務(wù)。

云計(jì)算平臺(tái)優(yōu)勢(shì)非常突出，能夠很好地完成GPRS各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理。其中數(shù)據(jù)平臺(tái)利用云數(shù)據(jù)庫與計(jì)算服務(wù)器完成工作要求。工作中應(yīng)用服務(wù)器緩存，將數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)傳遞資料放在服務(wù)器緩存，包括車輛定位與車輛狀態(tài)，確保能夠周期性獲取數(shù)據(jù)資料，并將這些資料存放到數(shù)據(jù)庫。緩存技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)集中處理，保障數(shù)據(jù)存儲(chǔ)速度與傳遞速度。緩存車輛狀態(tài)與定位數(shù)據(jù)在處理后需要經(jīng)歷的庫存與返存過程。其中返存能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)終端數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，該技術(shù)利用云服務(wù)器以及WCF技術(shù)推送用戶數(shù)據(jù)。庫存一般作為車輛歷史數(shù)據(jù)分析與查詢使用，能夠?qū)⒃品?wù)器數(shù)據(jù)存到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。系統(tǒng)工作圖網(wǎng)絡(luò)部分包括SIM卡、GPRS通訊、短信收發(fā)、數(shù)據(jù)交換、LCD顯示屏、電源模塊、車輛蓄電池、警報(bào)、GPS模塊、RFID射頻。用戶在登錄系統(tǒng)以后能夠用各種方法連接網(wǎng)絡(luò)，比如互聯(lián)網(wǎng)、ADSL、DDN、WLAN、ISDN。隨后參照給出的使用權(quán)限，在登錄以后瀏覽各種業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)內(nèi)容包括授權(quán)指令下發(fā)以及車輛查詢。

3.2? 嵌入式處理器

在車載終端中，智能監(jiān)控的作用與結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在電源模塊、GPRS通信、RFID、GPS定位、中央控制等等。GPS定位能夠同時(shí)接受北斗衛(wèi)星與GPS信息。RFID模塊作為數(shù)據(jù)采集依據(jù)，能夠完成物流量數(shù)據(jù)的獲取。利用網(wǎng)絡(luò)完成GPS定位信息的發(fā)布以及服務(wù)器端指令的接收，使用GPRS模塊達(dá)成以上要求。車輛蓄電池與電源模塊連接在一起，能夠?yàn)檐囕v上的車載終端提供相應(yīng)的電源。中央控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有模塊的協(xié)調(diào)與支持，保障了各個(gè)模塊能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)與工作。此外其還預(yù)留了Flash接口，以此作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與交互的空間渠道。

中央模塊會(huì)被嵌入微處理器，這是車載終端核心，能夠很好地協(xié)調(diào)與控制其他模塊功能，需要體現(xiàn)性價(jià)比。在大量實(shí)驗(yàn)與調(diào)研以后，選用三星公司的S3C2410處理器，該處理器本身帶有MMU與Arm-Linux內(nèi)核，其特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)在于拓展性豐富與突出，能夠很好地完成中央控制要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端功能的滿足與處理。

終端工作中，GPS模塊與處理器應(yīng)用串口連接，能夠獲得行駛方向、行駛角度、速度、海拔高度、經(jīng)緯度、時(shí)間、車輛位置數(shù)據(jù)信息。之后用處理器將這些要素處理成直觀的資料并呈現(xiàn)在LCD屏幕。隨后用遠(yuǎn)端服務(wù)器與GPRS模塊建立TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，達(dá)成交換數(shù)據(jù)要求。此時(shí)所獲得的各種數(shù)據(jù)包括預(yù)裝互聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)與車輛監(jiān)控指標(biāo)，監(jiān)控服務(wù)器能夠參照傳送回來的各種指標(biāo)掌握車輛數(shù)據(jù)情況，在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)異常的時(shí)候，第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警，同時(shí)作出相應(yīng)記錄。假如車輛超速，則系統(tǒng)會(huì)提醒司機(jī)降速保障車輛、人員與貨物的足夠安全。

3.3? GIS地圖

在汽車系統(tǒng)中，車載終端導(dǎo)航需要利用GIS技術(shù)，該技術(shù)幫助汽車獲知地圖定位、地形環(huán)境、地理特征。當(dāng)前GIS服務(wù)大多利用第三方地圖供應(yīng)商產(chǎn)品，由于自行開發(fā)成本過高，所以很少有獨(dú)立開發(fā)的產(chǎn)品。軟件使用第三方API結(jié)構(gòu)，隨后利用系統(tǒng)GPS模塊與GIS地圖定位車輛位置，并應(yīng)用API結(jié)構(gòu)獲取授權(quán)，前提為登錄供應(yīng)商網(wǎng)站，隨后用賬號(hào)申請(qǐng)地圖，當(dāng)然也可以直接購(gòu)買永久地圖。API Key能夠?yàn)槭褂谜咛峁┟赓M(fèi)地圖。GIS地圖的合理性選擇能夠幫助系統(tǒng)更好地開發(fā)與使用。當(dāng)前市面上的API地圖中凡是帶有GIS數(shù)據(jù)庫的都在應(yīng)用高德地圖、谷歌地圖。相對(duì)來說因?yàn)楣雀韫居兄澜缟闲阅茏顑?yōu)秀的數(shù)據(jù)庫資源支持，所以其地圖非常完善、功能強(qiáng)大，憑借眾多優(yōu)勢(shì)，谷歌地圖的使用能夠帶給車輛監(jiān)控非常完善的數(shù)據(jù)資源與技術(shù)支持。本文以谷歌地圖為首選開發(fā)系統(tǒng)地圖。隨后在ASP中加載谷歌地圖函數(shù)完成對(duì)谷歌地圖的利用。

4? 系統(tǒng)建設(shè)

為了達(dá)成本文的目標(biāo)，建立了云物聯(lián)網(wǎng)車輛監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用C#語言以及Visual Studio平臺(tái)開發(fā)。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫為SQL Server2008。并且還為該系統(tǒng)配備了Windows Azure平臺(tái)與移動(dòng)客戶端。利用Eclipse工具中的Android SDK工具包與ADT插件開發(fā)。

除此之外還安裝了各種傳感器節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)能夠很好地預(yù)警車輛的動(dòng)態(tài)信息。

5? 結(jié)? 論

從本文的敘述可以看出，云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)二者各有特征、各有優(yōu)勢(shì)，二者的結(jié)合以及在車載系統(tǒng)中的運(yùn)用，能夠很好地提高監(jiān)控有效性與合理性。在操作中利用GPS定位獲取各種數(shù)據(jù)信息，隨后使用GPRS技術(shù)完成車輛交通情況的互聯(lián)化與物聯(lián)化。參照結(jié)果可以看出，云物聯(lián)網(wǎng)在車輛監(jiān)控管理中的使用充分發(fā)揮了平臺(tái)本身強(qiáng)大的儲(chǔ)能、計(jì)算優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感知能力的充分利用，提高了監(jiān)控水平，能夠充分滿足與適應(yīng)今后社會(huì)發(fā)展對(duì)于車載監(jiān)控系統(tǒng)化、智能化的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉紅霞.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在圖書館中的應(yīng)用 [J].河南科技，2015（14）：4-6.

[2] 宋俊飛，盧鵬羽，賀茂恩.嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的應(yīng)用 [J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（2）：196.

作者簡(jiǎn)介：徐小君（1980.10-），女，漢族，浙江蘭溪人，教師，本科，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方向及電子商務(wù)教學(xué)。