車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

【摘 要】本文分析了在當(dāng)今現(xiàn)代社會中，車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對智能交通管理的重要性。重點介紹了車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成和關(guān)鍵技術(shù)。最后，根據(jù)各種技術(shù)的性能特點，提出了由ELM327藍(lán)牙模塊、Android平板電腦、4G通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心服務(wù)器、監(jiān)控軟件及客戶端組成的車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體方案，并詳細(xì)介紹了各個模塊的功能。

【關(guān)鍵詞】智能交通 遠(yuǎn)程監(jiān)控 Android平板電腦 OBD-Ⅱ

伴隨著人民生活水平的不斷提高以及國家經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，汽車與我們的生活日益緊密，為我們帶來便利的同時，也使得一些問題突顯出來。堵車、交通肇事、占道停車、人車爭路等一系列現(xiàn)象都是汽車保有量增加的負(fù)面影響。為了解決這些矛盾，提出了智能交通管理系統(tǒng)ITMS（Intelligent Traffic Management Systems）的概念。ITMS利用先進(jìn)的科技手段控制交通狀況，實現(xiàn)智能化管理，涉及無線通訊技術(shù)、計算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)以及自動控制技術(shù)。為保證ITMS實時、準(zhǔn)確、高效，需要建立一套集技術(shù)、管理、服務(wù)為一體的車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

1系統(tǒng)架構(gòu)分析

車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由車載終端、無線通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心服務(wù)器、監(jiān)控中心軟件以及軟件客戶端構(gòu)成?？蓪崿F(xiàn)車輛實時運(yùn)行參數(shù)采集、將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器、監(jiān)控中心處理和存儲汽車數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)庫以及完成客戶端查詢顯示車輛狀態(tài)等功能。

2系統(tǒng)原理

目前，幾乎所有處于在用狀態(tài)的車輛都搭載了第二代隨車自診斷系統(tǒng)，即OBD-Ⅱ（On Board Diagnostics-Ⅱ）。將ELM327藍(lán)牙模塊安裝到車輛的OBD-Ⅱ接口上，再使用Android平板電腦與 ELM327模塊進(jìn)行藍(lán)牙配對建立起車載數(shù)據(jù)采集終端。車輛的實時數(shù)據(jù)會由Android平板電腦中的APP應(yīng)用定時向OBD-Ⅱ系統(tǒng)采集。同時，平板電腦中內(nèi)置的GPS模塊還可以提供車輛的地理位置數(shù)據(jù)。利用成熟覆蓋廣泛的4G通信網(wǎng)絡(luò)，諸如發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)、故障碼、地理坐標(biāo)等信息將上傳到監(jiān)控中心的服務(wù)器上，經(jīng)處理后存入數(shù)據(jù)庫。監(jiān)控中心調(diào)取數(shù)據(jù)庫信息就可以實現(xiàn)車輛的狀態(tài)管理、軌跡查詢、維護(hù)預(yù)警等功能。通過車載終端的客戶端，系統(tǒng)用戶也可以獲得所需信息。

3系統(tǒng)組成

3.1車載終端

車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的車載終端包含數(shù)據(jù)采集模塊、GPS模塊、無線通信模塊等，主要由Android平板電腦和ELM327構(gòu)成。OBD-Ⅱ系統(tǒng)的車輛實時數(shù)據(jù)可通過ELM327的藍(lán)牙芯片發(fā)送至Android平板電腦，再利用平板電腦的通信模塊，通過4G無線網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控中心服務(wù)器。同時，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心也可向車載終端發(fā)出指令，調(diào)度和監(jiān)控車輛。實現(xiàn)車載終端與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)交互。

3.2 4G通信網(wǎng)絡(luò)

4G是第四代移動通信技術(shù)的簡稱，是目前應(yīng)用的最新一代無線通信協(xié)議。在協(xié)議結(jié)構(gòu)上4G通信網(wǎng)絡(luò)能夠與TCP/IP無縫連接，可以被當(dāng)做Internet互聯(lián)網(wǎng)的子網(wǎng)。在技術(shù)指標(biāo)上，4G通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率能夠達(dá)到100Mbps，滿足車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對于無線服務(wù)的要求，可將車輛的狀態(tài)信息實時、準(zhǔn)確的上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器。同時4G網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)點對點、點對多點的通信方式，可以同時對多個車輛實施監(jiān)控。

3.3 監(jiān)控中心服務(wù)器

監(jiān)控中心服務(wù)器是車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的核心，類似人類的大腦。主要的功能包括：

（1）數(shù)據(jù)庫管理。數(shù)據(jù)庫管理主要包括車輛運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和車輛及駕駛員資料數(shù)據(jù)兩個部分。服務(wù)器一方面將車載終端上傳的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后儲存在數(shù)據(jù)庫中；另一方面保存車輛和駕駛員背景資料，并可根據(jù)需要對資料進(jìn)行查詢、修改、增刪等管理操作。

（2）軟件交互。監(jiān)控中心提出數(shù)據(jù)要求時，服務(wù)器必須及時響應(yīng)。以便在監(jiān)控界面實時顯示車輛的狀態(tài)信息。

（3）報警預(yù)判。通過不斷收集多個車輛的行車數(shù)據(jù)，建立車輛故障的大數(shù)據(jù)模型。將實時數(shù)據(jù)與故障模型比對，提前預(yù)判故障，防患于未然。對已經(jīng)發(fā)生故障的車輛，根據(jù)故障類型提供維修提示。

（4）防火墻。保護(hù)車輛數(shù)據(jù)和用戶信息免受網(wǎng)絡(luò)攻擊和病毒破壞。

3.4 監(jiān)控軟件

監(jiān)控軟件是車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)交互媒介，其核心是地理信息系統(tǒng)GIS（Geographic Information System）。依托GIS可實現(xiàn)以下功能：

（1）數(shù)字地圖。數(shù)字地圖提供更加豐富的地理信息，可以將地圖立體化，動態(tài)化，且存取速度快。監(jiān)控軟件利用數(shù)字地圖可實現(xiàn)行駛路線規(guī)劃，車輛導(dǎo)航，地物查詢等功能。

（2）行車軌跡監(jiān)控。結(jié)合數(shù)字地圖，監(jiān)控中心可同時對多個目標(biāo)的行駛軌跡進(jìn)行實時監(jiān)控。而且行駛軌跡可以同步保存在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，必要時可以實現(xiàn)行駛軌跡回放。

（3）緊急情況處置。在車輛行駛過程中，如發(fā)生交通肇事或遇到盜搶事件時，駕駛員可在車載終端發(fā)出警報。監(jiān)控軟件根據(jù)警報類型提供急救、報警或保險服務(wù)。在車輛處于停駐防護(hù)狀態(tài)時，如發(fā)生非正常移動，監(jiān)控軟件也要發(fā)出警報。

（4）狀態(tài)顯示。利用監(jiān)控軟件可快捷查詢車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)，方便的對車輛和駕駛員信息進(jìn)行管理。

3.5 客戶端

使用車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的用戶，需要在Android設(shè)備上安裝系統(tǒng)客戶端。通過客戶端進(jìn)行注冊，登記車輛和個人信息。在客戶端上使用用戶名和密碼可以登陸監(jiān)控中心服務(wù)器，查詢車輛實時數(shù)據(jù)及多種信息。

4結(jié)語

智能交通管理系統(tǒng)ITMS是一種保障安全、提高效率、改善環(huán)境、節(jié)約能源的綜合運(yùn)輸系統(tǒng)。在現(xiàn)代交通管理中發(fā)揮著舉足輕重的作用，車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是其中重要的一環(huán)，應(yīng)用前景廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]刁磊.4G網(wǎng)絡(luò)下的智能交通系統(tǒng)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014，（9）：29-30

[2]宋清昆，劉小磊.GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)車載終端的設(shè)計與實現(xiàn)[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2009，（12）：42-46.

[3]賀馮良，張敏，馬玲芳.基于Android+ARM平臺的車載信息系統(tǒng)的應(yīng)用[J].信息與電子工程，2012，（3）：270-273.

作者簡介：高川（1984—），男，漢族，遼寧沈陽人，本科，講師，研究方向：車輛工程。