基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)多功能行車記錄儀應(yīng)用研究

莫紹區(qū) 張萬盛

摘 要：目前電動摩托車在使用時缺少安全記錄儀，這就導(dǎo)致一旦電動摩托車出現(xiàn)意外情況很難對責(zé)任進(jìn)行判定，并且一旦出現(xiàn)電動摩托車被偷盜的情況，也很難對電動摩托車進(jìn)行追回，不利于電動摩托車的使用，這是現(xiàn)有技術(shù)電動摩托車使用的不足之處。基于以上的原因，本設(shè)計一款基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多功能行車記錄儀，可以解決現(xiàn)有高速電動摩托車多功能聯(lián)網(wǎng)安全記錄儀來解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 行車記錄儀 多功能

Abstract：At present， the lack of safety recorders on electric motorcycles makes it difficult to determine the responsibility once the electric motorcycle has an accident. And once the electric motorcycle is stolen， it is also difficult to judge the electric motorcycle. The recovery of the vehicle is not conducive to the use of electric motorcycles， which is a shortcoming of the use of electric motorcycles in the prior art. Based on the above reasons， this design is a multifunctional driving recorder based on the internet of things technology， which can solve the existing high-speed electric motorcycle multifunctional networked safety recorder to solve the deficiencies of the existing technology.

Key words：internet of things， driving recorder， multi-function

1 引言

隨著我國電動摩托車保有量逐年增長，電動摩托車普及率也逐漸增高，據(jù)不完全統(tǒng)計，僅僅在廣西南寧市2020年電動摩托車保有量就在300萬輛左右位居全國第一，各大市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)也同樣擁有著大量的電動摩托車。所以在廣西以及全國，未來越來越多人們將電動摩托車作為出行方式，但是發(fā)生交通安全事故的概率隨之增大，據(jù)統(tǒng)計，僅僅從2014年到2018年廣西南寧市涉電動自行車道路的交通安全事故造死亡人數(shù)為828人，其中事故中因賠償問題和哪一方是否存在違反交通安全問題等，在沒有記錄數(shù)據(jù)視頻的情況下非常難判定。還有電動摩托車安全防盜上也沒有得到一個有效的解決措施，例如自近年以來電動摩托車及電池被盜事件頻頻發(fā)生，甚至于在南寧街頭一夜之間有100多輛電動摩托車電瓶被偷，偷電瓶的有專門的犯罪團伙，如果電動摩托車上安裝了此款行車記錄儀那么在防盜問題上即可得到相應(yīng)的解決，網(wǎng)聯(lián)智能行車記錄儀是作為創(chuàng)新實用型應(yīng)用的產(chǎn)品，可以有效的記錄電動摩托車行駛情況實時記錄并上傳至云端，并且在一定時間內(nèi)設(shè)備可以記錄事故及突發(fā)事件的過程，在平時電動摩托車停放過程中還可以有效的解決防盜及安全問題。

2 行車記錄儀概述

電動摩托車是在多學(xué)科、高新技術(shù)基礎(chǔ)上的集成產(chǎn)物，從現(xiàn)在出來的國家政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施和售后服務(wù)等一系列的支持。電動摩托車的行業(yè)有著極大的發(fā)展?jié)摿?，同時電動摩托車作為一種現(xiàn)代化的交通代步工具，具有方便、快捷等優(yōu)點，但是隨著電動摩托車保有量的增加，城市環(huán)境的安全和偷竊等問題變得日益嚴(yán)重，于是電動摩托車的安全問題和防盜技術(shù)開發(fā)便提到了議事日程上來。

行車記錄儀使用簡潔并且容易安裝，制造成本較低，又有極大的發(fā)展空間，也是一個較有潛力的研究方向。就實用性而言，此類產(chǎn)品預(yù)期會給廣大的電動摩托車、電動自行車車主朋友的出行提供極大的安全保障及便利性;方便交通管理部門在遇到涉及電動摩托車、電動自行車發(fā)生交通安全事故時進(jìn)行調(diào)查取證和責(zé)任判定;有利于公安部門在涉及電動摩托車、電動自行車發(fā)生盜搶時進(jìn)行證據(jù)的收集及取證。

3 行車記錄儀總體設(shè)計

設(shè)計的行車記錄儀總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，最為核心的主控模塊采用的是89C51單片機，此外，行車記錄儀還包括儲存、電源、攝像頭等模塊，具體見圖1。

攝像頭通過USB接口與行車記錄儀連接，然后攝像頭將會對車輛周邊的實時環(huán)境進(jìn)行采集，由于攝像頭采集得到的視頻數(shù)據(jù)為圖像格式，需要經(jīng)過89C51單片機轉(zhuǎn)換成RGB格式后，才能在LCD顯示屏中顯示。如果采用YUV攝像頭，則采集的視頻信息需要89C51處理器的多媒體模塊進(jìn)行壓縮處理，然后儲存至AVI文件中，最后才會儲存到SD卡。

4 行車記錄儀硬件設(shè)計

4.1 攝像頭電路

89C51單片機上擁有的USB接口就是常規(guī)USB接口，可以直接與U盤、鍵盤、等USB接口設(shè)備相連，所以，本設(shè)計采用USB接口的攝像頭，只需要將攝像頭直接與單片機連接即可正常工作，設(shè)計方便簡單，攝像頭具體的電路圖如圖2所示。

4.2 SD卡槽電路

圖3為SD卡槽的電路圖，89C51單片機中COM0、COM1、COM2三個串口，經(jīng)過串口轉(zhuǎn)換線的轉(zhuǎn)換，才能與SD卡槽連接，從而實現(xiàn)與PC機數(shù)據(jù)傳輸。

本文設(shè)計的行車記錄儀采用的彈出式SD卡槽，因此使用的接口為CON6接口，SD卡儲存最大可以達(dá)到32GB，可以實現(xiàn)在視頻顯示的同時，SD卡數(shù)據(jù)信息儲存?？梢灾苯优c89C51單片機兼容，應(yīng)用較為廣泛。89C51單片機擁有LCD1、LCD2以及LCD3三個接口，液晶顯示屏也擁有1、2、3接口連接，其中1和2接口采用0.5 mm間距的40 Pin貼片座，而3接口采用2 mm間距的40 Pin插針座。本設(shè)計中，液晶顯示屏只與89C51單片機LCD1連接即可。同時為了提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕?9C51單片機內(nèi)置有兩路安全數(shù)字輸入輸出接口，并且兼容目前市場上大部分型號SD卡。

5 攝像模塊軟件設(shè)計

5.1 攝像頭工作原理

攝像頭是數(shù)據(jù)信息采集的關(guān)鍵設(shè)備，其組成包括鏡頭、CMOS/CCD感光陣列、AGC電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、同步信號發(fā)生器等結(jié)構(gòu)。CMOS/CCD感光陣列是攝像頭理想的圖像信息傳感元件。

在鏡頭拍攝范圍內(nèi)的物體反射光線進(jìn)入鏡頭，攝像頭的鏡頭將會對反射光線進(jìn)行聚焦，然后到達(dá)CMOS/CCD感光陣列，該機構(gòu)將會每幅圖像轉(zhuǎn)換成電信號，同時AGC電路可以將電信號進(jìn)行放大處理。由于核心處理器無法識別電信號，需要A/D轉(zhuǎn)換電路將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。同步信號發(fā)生器主要功能是實現(xiàn)垂直和水平掃描驅(qū)動信號，然后靠漫畫驅(qū)動信號傳輸至IC進(jìn)行圖像處理，最終輸出端即可輸出一個標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號。圖4為攝像頭感光示意圖。

5.2 顏色空間與格式轉(zhuǎn)換

目前對于顏色的描述處理常用的RGB三原色外，還有極坐標(biāo)、YUV亮度色度等多種不同方式。具體選擇何種描述方式，則需要根據(jù)描述環(huán)境來確定。不同顏色描述方式通過轉(zhuǎn)換，能夠?qū)崿F(xiàn)不同色彩的描述。

在攝像頭顏色描述中，RGB三原色和YUV亮度色度是使用最為廣泛兩種方式，其中RGB三原色主要是將紅、綠、藍(lán)相互疊加來對顏色進(jìn)行描述，此方式可以分為RGB888、RGB565等。YUV亮度色度主要是通過亮度及色度差來對一個顏色點進(jìn)行描述，種類包括YUV444，YUV422，YUV420等。

本文根據(jù)設(shè)計需要，采用的是YUV亮度色度描述方式，變換公式為：

Y=0.30R+0.59G+0.11B

U=0.493（R-Y）=-0.15R-0.29G+0.44B

V=0.887（R-Y）=0.62R-0.52G-0.10B （1）

其中：Y為灰階度;U和V為色度;R、G、B分別為紅、綠、藍(lán)3個顏色通道。公式表達(dá)式的差距主要體現(xiàn)在攝像頭傳感器上，有一些攝像頭傳感器能夠設(shè)置YUV的輸出的一定范圍。需要明白關(guān)鍵的一點是，UV信號是藍(lán)色差信號與紅色差信號，從而在一定程度上代表的是藍(lán)色和紅色，基于這一點，可以更好地理解顏色空間變換。

6 系統(tǒng)測試與功能實現(xiàn)

6.1 系統(tǒng)登錄模塊

在這個窗口中需要輸入用戶名與密碼，在輸入用戶名和密碼之后點擊登錄。必須在用戶名與密碼正確的情況下才能通過認(rèn)證進(jìn)入系統(tǒng)，使用系統(tǒng)的各種功能。詳情如圖5所示。

6.2 功能模塊實現(xiàn)

6.2.1 用戶賬號

操作人員點擊系統(tǒng)的圖標(biāo)，雙擊之后會彈出一個窗口，要求操作人員填寫相關(guān)信息并完成登陸，如圖6所示。操作人員在本頁面可查看相應(yīng)的信息，要求操作人員輸入對應(yīng)的信息完成用戶賬號相關(guān)功能操作。操作人員依次選擇對應(yīng)的增加用戶、修改用戶、增加組、修改組、修改密碼等功能。

6.2.2 系統(tǒng)主菜單

基系統(tǒng)主菜單功能包括：錄像查詢、系統(tǒng)信息、系統(tǒng)設(shè)置、遠(yuǎn)程設(shè)備高級選項、文件備份、關(guān)閉系統(tǒng)等功能。如圖7所示。

系統(tǒng)信息包括了磁盤信息、碼流統(tǒng)計、日志信息、版本信息、在線用戶、遠(yuǎn)程設(shè)備信息等功能。

6.2.3 硬盤數(shù)據(jù)信息

操作人員點擊主界面“查看硬盤錄像時間”按鈕，系統(tǒng)自動彈出“查看硬盤錄像時間”窗口，如圖8所示。用戶點擊“查看硬盤類型和容量”按鈕可以查看硬盤類型和容量數(shù)據(jù)信息。用戶點擊向上翻頁按鈕可以查看上一頁數(shù)據(jù)信息。用戶點擊向下翻頁按鈕可以查看下一頁數(shù)據(jù)信息。

6.2.4 行車記錄儀單目圖像測距

在本系統(tǒng)中點擊行車記錄儀單目圖像測距的功能按鈕，就能在界面中顯示出關(guān)于行車記錄儀單目圖像測距的功能，可以看到相應(yīng)的信息，點擊相應(yīng)的功能按鈕，就能在界面顯示出對應(yīng)的功能，如圖9所示。

7 結(jié)語

本設(shè)計以89C51系列單片機為MCU的電動摩托車行駛狀態(tài)記錄儀，它能夠監(jiān)視電動摩托車在運行時的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)并記錄在存儲芯片當(dāng)中?？梢员ＷC在行車的過程中記錄意外和防盜以保留證據(jù)，并將電動摩托車行駛情況實時記錄并上傳至云端，在一定時間內(nèi)設(shè)備可以記錄事故及突發(fā)事件的過程，在平時電動摩托車停放過程中還可以有效的解決防盜及安全問題。隨著我國電動摩托車保有量逐年增長，電動摩托車普及率也逐漸增高，據(jù)不完全統(tǒng)計，僅僅在廣西南寧市2020年電動摩托車保有量就在300萬輛左右位居全國第一，各大市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)也同樣擁有著大量的電動摩托車。所以在廣西以及全國，未來越來越多人們將電動摩托車作為出行方式，但是發(fā)生交通安全事故的概率隨之增大，據(jù)統(tǒng)計，僅僅從2014年到2018年廣西南寧市涉電動自行車道路的交通安全事故造死亡人數(shù)為828人，其中事故中因賠償問題和哪一方是否存在違反交通安全問題等，在沒有記錄數(shù)據(jù)視頻的情況下非常難判定。還有電動摩托車安全防盜上也沒有得到一個有效的解決措施，例如自近年以來電動摩托車及電池被盜事件頻頻發(fā)生，甚至于在南寧街頭一夜之間有100多輛電動摩托車電瓶被偷，偷電瓶的有專門的犯罪團伙，如果電動摩托車上安裝了此款行車記錄儀那么在防盜問題上即可得到相應(yīng)的解決，網(wǎng)聯(lián)智能行車記錄儀是作為創(chuàng)新實用型應(yīng)用的產(chǎn)品，可以有效的記錄電動摩托車行駛情況實時記錄并上傳至云端，并且在一定時間內(nèi)設(shè)備可以記錄事故及突發(fā)事件的過程，在平時電動摩托車停放過程中還可以有效的解決防盜及安全問題。此外，當(dāng)車超速時系統(tǒng)將提醒司機減速發(fā)出警報。電動摩托車行駛狀態(tài)記錄儀的設(shè)計可以有效地防止司機違規(guī)駕駛和遏制重大交通事故，具有精度高，效率高和易于使用等優(yōu)點。

項目來源：本研究受到廣西科技師范學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（編號S202111546123）資助。

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作者簡介

莫紹區(qū)：（2001.02—），男，壯族，本科。研究方向：網(wǎng)聯(lián)智能行車記錄儀。