基于車聯(lián)網(wǎng)的車輛應(yīng)急報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：交通安全問題日益嚴(yán)峻且接警部門無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn)確掌握事故信息。論文引入車聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)了一種車載報(bào)警終端，接警指揮中心通過無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)接收?qǐng)?bào)警信息并在電子地圖上定位車輛實(shí)時(shí)位置。本系統(tǒng)通信暢通、無(wú)延遲，能夠有效地輔助接警中心展開救援，降低事故造成的損失。

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng)；應(yīng)急報(bào)警；GPS；GPRS

隨著現(xiàn)代物流運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展及家用小轎車的普及，在公路上行駛的車輛日益增多，諸多不安全因素也對(duì)車輛及駕駛員構(gòu)成了極大地威脅。除傳統(tǒng)的車輛碰撞、側(cè)翻和墜落等交通事故外，近年來(lái)出現(xiàn)了歹徒劫持司機(jī)或搶劫車輛，行駛途中的車輛自燃，車內(nèi)窒息等意外傷亡事故。當(dāng)車輛面臨或正遭受一系列重大事故時(shí)，及時(shí)著力消除隱患并進(jìn)行施救方可將傷亡損失降到最低程度。國(guó)內(nèi)很多文獻(xiàn)僅提出了針對(duì)單一交通事故的報(bào)警[1-2]，這將不能有效應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的情況。針對(duì)以上問題，論文提出了基于車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急報(bào)警系統(tǒng)。

1 應(yīng)急報(bào)警系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

車輛應(yīng)急報(bào)警系統(tǒng)主要由車載應(yīng)急報(bào)警終端和接警指揮中心組成，兩者間采用移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。如果車輛在行駛途中發(fā)生危急情形，車載報(bào)警終端向接警指揮中心請(qǐng)求救援。接警指揮中心根據(jù)警情制定救援方案，救援力量在趕赴事故現(xiàn)場(chǎng)的途中可通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)從指揮中心獲取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為營(yíng)救制定切實(shí)可行的措施。報(bào)警系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

當(dāng)行駛車輛遇到突發(fā)交通事故、遭遇劫持、自燃或車內(nèi)窒息的情形，報(bào)警終端通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)按照一定的時(shí)間間隔向接警指揮中心報(bào)告車輛牌照、當(dāng)前位置、運(yùn)輸類型、實(shí)載人數(shù)或噸位、事故類型等信息，以利于接警中心應(yīng)對(duì)處理。

2 車載報(bào)警終端硬件設(shè)計(jì)

2.1 信息處理單元及外圍電路

車載報(bào)警終端主要由作為信息處理芯片的STM32F103及外圍電路組成，如圖2所示。STM32F103的32位ARM內(nèi)核最高工作頻率可達(dá)72MHz，具有80個(gè)快速I/O端口及9個(gè)通信接口，既能滿足實(shí)時(shí)獲取全方位數(shù)據(jù)，又具備嵌入多功能的外圍電路模塊的能力。

車載人數(shù)或貨物噸數(shù)通過鍵盤設(shè)置，并連同車牌號(hào)碼、事故類型存儲(chǔ)在SD卡內(nèi)。LCD顯示屏可顯示車牌號(hào)、所設(shè)定的人數(shù)或貨物噸數(shù)、當(dāng)前所處位置的經(jīng)緯度及各種傳感數(shù)據(jù)。當(dāng)司機(jī)或車輛被劫持時(shí)，可通過按鍵報(bào)警，本地所有報(bào)警信息均通過GPRS傳輸。

2.2 報(bào)警終端傳感器模塊

傳感器模塊主要用于檢測(cè)車輛是否發(fā)生撞擊或側(cè)翻、有無(wú)燃燒現(xiàn)象及車內(nèi)含氧量。其中，選用加速度傳感器endevco 7264檢測(cè)車輛的撞擊或側(cè)翻，并配合2M010汽油氣體傳感器檢測(cè)車輛油箱或車載油罐是否泄露，以供接警中心判斷是否啟動(dòng)消防救援力量。同時(shí)，選用探測(cè)范圍廣、靈敏度高的煙霧傳感器MQ-2進(jìn)一步關(guān)注是否發(fā)生火災(zāi)，也可用于車輛自燃的檢測(cè)。車內(nèi)含氧量檢測(cè)選用超聲波氧氣濃度流量傳感器USM100，它具有比氧化皓氧傳感器成本低、精度高、響應(yīng)快等特性。

2.3 GPS與GPRS模塊

車載GPS負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星信號(hào)，并通過串口將獲得的定位數(shù)據(jù)傳輸至信息處理單元。處理單元根據(jù)NMEA-0183協(xié)議[3]的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范從中解析出經(jīng)緯度數(shù)值，為了防止頻繁解析產(chǎn)生過多的冗余數(shù)據(jù)，可設(shè)定讀取GPS數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔。GPRS模塊通過串口與STM32F103進(jìn)行通信。車輛的所有報(bào)警信息通過GPRS按照統(tǒng)一的格式傳輸至接警中心。

3 報(bào)警系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 報(bào)警終端軟件

報(bào)警終端向接警中心傳遞報(bào)警信息的數(shù)據(jù)格式為：車牌號(hào)、運(yùn)輸類別、人數(shù)或噸位、經(jīng)緯度、報(bào)警類型。其中，運(yùn)輸類別包括客運(yùn)、普通貨物運(yùn)輸及危險(xiǎn)品運(yùn)輸。報(bào)警類型由報(bào)警觸發(fā)按鍵或傳感數(shù)據(jù)決定，分為交通事故、劫持、著火自燃與缺氧窒息。

所有的報(bào)警觸發(fā)事件檢測(cè)中，按鍵觸發(fā)的優(yōu)先級(jí)最高，主要適用于司機(jī)或車輛的劫持報(bào)警。其余各類報(bào)警事件對(duì)應(yīng)的傳感器將不間斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，信息處理單元根據(jù)傳感數(shù)據(jù)及設(shè)定的閾值判斷是否發(fā)生突發(fā)事件。如果車輛處于應(yīng)急狀態(tài)，報(bào)警終端每間隔1分鐘向接警中心報(bào)告實(shí)時(shí)信息，以便接警中心調(diào)整救援策略。

3.2 接警中心軟件

接警中心獲取車輛的經(jīng)緯度信息后要實(shí)時(shí)顯示在電子地圖上。本系統(tǒng)采用Google網(wǎng)站的電子地圖作為Web GIS應(yīng)用方案[4]。Google Maps屬于衛(wèi)星軟件和Web地圖相結(jié)合的產(chǎn)物，它是一種開放的且易于使用的JavaScript API，同時(shí)具有一套調(diào)用的服務(wù)接口，能夠交互式地將其嵌入到報(bào)警系統(tǒng)。接警指揮中心擁有一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)自動(dòng)將獲取的信息以時(shí)間順序存儲(chǔ)。

接警系統(tǒng)收到報(bào)警信息后，直接將事故車輛的位置以不同的顏色標(biāo)注在地圖上，接警人員點(diǎn)擊標(biāo)注即可查看該車輛當(dāng)前的詳細(xì)信息，并立即制定救援方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，各種與車輛相關(guān)的事故頻發(fā)，行車安全作為一種公共安全備受關(guān)注。在事故發(fā)生后，最有效的辦法就是及時(shí)掌握險(xiǎn)情并制定一套周全的方案?；谲嚶?lián)網(wǎng)的車輛應(yīng)急報(bào)警系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)通信不受限制，且可持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作，時(shí)刻監(jiān)測(cè)行車狀態(tài)，能夠?yàn)槭鹿侍幚硖峁┤妗?shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。

[參考文獻(xiàn)]

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[4]孫曉茹，趙軍.Google Maps API在WEBGIS中的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息，2006，22（19）.