基于物聯(lián)網(wǎng)的智能汽車服務(wù)系統(tǒng)

符邵東 殷超 饒莉莉

摘 要：隨著物聯(lián)網(wǎng)等科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息技術(shù)革命正在推動(dòng)汽車設(shè)計(jì)翻開新的一頁，在現(xiàn)代消費(fèi)者需求多樣化，個(gè)性化的市場(chǎng)環(huán)境中，現(xiàn)代汽車發(fā)展也就成為科學(xué)研究熱點(diǎn)之一。本文采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)智能汽車服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽車遠(yuǎn)程行駛及安全監(jiān)測(cè)等智能服務(wù)功能。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要分為三部分：底層傳感數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)檢測(cè)設(shè)計(jì)（MQ，HC-05），服務(wù)器設(shè)計(jì)（tomcat，mysql）和android手機(jī)客戶端設(shè)計(jì)。通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)，消費(fèi)者可以和智能汽車實(shí)時(shí)進(jìn)行友好交互，加上客戶端較好的視覺設(shè)計(jì)，從而讓用戶更加方便，舒心的體驗(yàn)汽車智慧型服務(wù)。本文給出了硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)方案，并在最后完成了系統(tǒng)的測(cè)試工作。測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)能完成相應(yīng)的功能，圍繞汽車進(jìn)行多方位服務(wù)。

關(guān)鍵詞：智能汽車服務(wù) 物聯(lián)網(wǎng) 藍(lán)牙 無線通訊

中圖分類號(hào)：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）01（b）-0029-03

進(jìn)入21世紀(jì)以后，汽車的使用已經(jīng)越來越廣，不過帶來的問題也隨之增加。如：交通事故不斷發(fā)生，城市尾氣等造成的環(huán)境污染加重，長(zhǎng)時(shí)間行駛導(dǎo)致駕駛員頸椎疼痛等。隨著人們生活水平的不斷提高，上述問題也越發(fā)被人們所重視。同時(shí)，汽車行業(yè)和科學(xué)技術(shù)的融合發(fā)展，也將自動(dòng)化、智能化、多功能作為21世紀(jì)汽車發(fā)展的新趨勢(shì)。智能汽車概念的提出成為了現(xiàn)代汽車發(fā)展的主流方向。所以，對(duì)汽車進(jìn)行整體的改造和性能上的提升，有利于提高汽車的安全性，舒適性以及提供優(yōu)良的人車交互界面供消費(fèi)者方便使用。

物聯(lián)網(wǎng)已成為新一代信息技術(shù)的重要組成部分之一，在其基礎(chǔ)之上，車聯(lián)網(wǎng)概念也已被引申提出。車聯(lián)網(wǎng)是汽車技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高度融合。車輛可通過此技術(shù)以GPS，傳感器等裝置完成自身環(huán)境和狀態(tài)信息的采集，再通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將自身的各種信息匯聚至中央處理器，最后通過計(jì)算機(jī)技術(shù)使得信息可被分析及處理。正因?yàn)橛熊嚶?lián)網(wǎng)概念及相關(guān)技術(shù)，使得智能汽車的發(fā)展和智慧型服務(wù)可以快速進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究。

智能汽車服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究意義不僅在于汽車產(chǎn)品與技術(shù)的升級(jí)，更是國際上公認(rèn)的未來汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。當(dāng)前主要發(fā)達(dá)國家均高度重視智能汽車的發(fā)展，投入力度不斷加大，將之視為解決人類未來智慧出行問題以及構(gòu)建智能社會(huì)的重要支撐。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案

1.1 系統(tǒng)整體硬件框架

本系統(tǒng)以底層電路板和模塊驅(qū)動(dòng)為基礎(chǔ)，通過開發(fā)板和集成模塊的綜合使用從而實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)等功能。單片機(jī)采用串口通訊方式將實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至手機(jī)端。手機(jī)端也可以和藍(lán)牙模塊連接后對(duì)底層進(jìn)行發(fā)送指令達(dá)到實(shí)時(shí)控制的效果。手機(jī)端的用戶數(shù)據(jù)以訪問本地服務(wù)器的形式和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互和處理。系統(tǒng)整體硬件框架圖如圖1所示。

1.2 底層硬件數(shù)據(jù)采集與通信設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)底層以主開發(fā)板和附加底板搭建構(gòu)成。主開發(fā)板上帶主控芯片，通過多條杜邦線和附加底板相連接，以實(shí)現(xiàn)控制底板電路模塊的功能。多個(gè)采集和檢測(cè)模塊分別集成在這兩塊開發(fā)板上，傳感數(shù)據(jù)采集模塊包含酒精，煙霧，溫度等傳感器和光敏電阻。檢測(cè)驅(qū)動(dòng)模塊分為：紅外對(duì)管，電機(jī)驅(qū)動(dòng)等器件組合。最后加上藍(lán)牙模塊即可完成數(shù)據(jù)采集及傳輸設(shè)計(jì)。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括藍(lán)牙模塊軟件設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)云層服務(wù)器設(shè)計(jì)、手機(jī)客戶端設(shè)計(jì)這3個(gè)部分組成。

2.1 HC-05藍(lán)牙模塊軟件設(shè)計(jì)

此設(shè)計(jì)軟件包括藍(lán)牙指令調(diào)試工具和串口調(diào)試助手，通過這兩個(gè)軟件可以完成對(duì)藍(lán)牙模塊的AT指令設(shè)置和串口通信的測(cè)試。

（1）藍(lán)牙模塊AT指令設(shè)計(jì)。

PC端打開藍(lán)牙指令工具和串口調(diào)試助手，將藍(lán)牙模塊先上電即進(jìn)入AT命令響應(yīng)狀態(tài)，設(shè)置藍(lán)牙指令工具的波特率38400，數(shù)據(jù)位8位，停止位1位，無校驗(yàn)位，無流控制。再對(duì)HC-05進(jìn)行AT指令設(shè)置。具體流程步驟如下：先用四條杜邦線將藍(lán)牙模塊和小車端的主開發(fā)板相連接，電源線和地線對(duì)應(yīng)連接，模塊上的發(fā)送端和接收端TXD，RXD分別連接主開發(fā)板上的P3.0和P3.1口。在指令工具中，首先發(fā)送AT進(jìn)行測(cè)試。若回復(fù)OK，則表明藍(lán)牙串口正確連接。也可以發(fā)送AT+RESET或者AT+VERSION？進(jìn)行模塊的復(fù)位和獲取軟件版本號(hào)。再次發(fā)送AT+ADDR？用來獲取當(dāng)前模塊地址。最后發(fā)送AT+RANME，如果可以快速獲取設(shè)備名稱和地址就證明藍(lán)牙模塊設(shè)置AT指令成功。

（2）藍(lán)牙穿透協(xié)議測(cè)試設(shè)計(jì)。

進(jìn)行藍(lán)牙穿透協(xié)議測(cè)試，步驟如下：先用AT指令設(shè)置模塊為主機(jī)模式。此時(shí)使用串口調(diào)試助手設(shè)置串口通信方式（和使用藍(lán)牙指令工具類似），在單片機(jī)中燒錄串口接收數(shù)據(jù)測(cè)試LED燈代碼，啟動(dòng)單片機(jī)，串口調(diào)試助手發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，如果此時(shí)可以在單片機(jī)上看到LED亮起，則證明藍(lán)牙模塊可以完成數(shù)據(jù)傳輸功能。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)云層服務(wù)器設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)云層設(shè)計(jì)采用服務(wù)器Tomcat和數(shù)據(jù)庫Mysql。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)采用JDBC編程。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式為DAO。此設(shè)計(jì)模式將數(shù)據(jù)訪問和業(yè)務(wù)邏輯分層，實(shí)現(xiàn)解耦合，有利于數(shù)據(jù)的封裝。根據(jù)DAO模式設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)分為DAO，VO和SERVICE?；诳蛻舳嗽O(shè)計(jì)需求，在數(shù)據(jù)庫中建立用戶等表存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)信息。然后對(duì)數(shù)據(jù)操作邏輯處理方法封裝在DAO類中，VO類作為JavaBean，加上服務(wù)器端Servlet程序設(shè)計(jì)，即可完成對(duì)數(shù)據(jù)庫整體操作和處理。物聯(lián)網(wǎng)云層整體流程如圖2所示。

2.3 Android手機(jī)客戶端設(shè)計(jì)

客戶端作為用戶體驗(yàn)該系統(tǒng)的直接前臺(tái)，必須集功能特性，界面?zhèn)€性化及多方面綜合為一體。讓用戶能夠在使用基本和核心功能的基礎(chǔ)之上，也能夠在視覺和其他觸覺體驗(yàn)上增加舒適性和服務(wù)性。本系統(tǒng)從用戶審美角度出發(fā)，盡可能將客戶端界面朝著易用和娛樂方向發(fā)展和設(shè)計(jì)，充分應(yīng)用安卓主流框架和對(duì)數(shù)據(jù)校驗(yàn)處理技術(shù)，最終完成菜單設(shè)計(jì)（主菜單，側(cè)滑菜單等），基本功能設(shè)計(jì)（登錄注冊(cè)，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等）和第三方引入設(shè)計(jì)（地圖集成等）。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)智能汽車服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

基于物聯(lián)網(wǎng)智能汽車服務(wù)系統(tǒng)是以智能車系統(tǒng)模擬，底層使用多個(gè)傳感模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，藍(lán)牙透?jìng)鞔趨f(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，上層使用手機(jī)客戶端接收數(shù)據(jù)并監(jiān)控顯示，后臺(tái)使用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和交互。

（1）系統(tǒng)參數(shù)。

本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)整體參數(shù)表如表1所示。

（2）底層數(shù)據(jù)的采集與傳輸實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)采集包括溫度，酒精濃度等，一旦單片機(jī)進(jìn)行上電工作，底層的數(shù)據(jù)會(huì)不斷發(fā)送至手機(jī)端，具體實(shí)現(xiàn)如下：溫度設(shè)定為超過30°，酒精濃度超過20mg/100mL即底層和手機(jī)端同時(shí)報(bào)警并提示，并且手機(jī)端自動(dòng)發(fā)送短信至家人手機(jī)端給予第一時(shí)間提示，車輛緊急剎車（根據(jù)外界環(huán)境因素和車輛實(shí)際情況，數(shù)據(jù)臨界值可以進(jìn)行相修改）。

（3）Android app實(shí)現(xiàn)。

打開基于物聯(lián)網(wǎng)智能汽車服務(wù)系統(tǒng)的APP軟件，登錄之后進(jìn)入到的是由3個(gè)fragment碎片組成的菜單，分別為：互動(dòng)，車場(chǎng)，導(dǎo)航?；?dòng)包含通知和動(dòng)態(tài)。通知是指接收后臺(tái)管理系統(tǒng)發(fā)來的消息推送。動(dòng)態(tài)是指用戶可以在這里進(jìn)行一些休閑性活動(dòng)，例如小游戲等。車場(chǎng)包含三大車系。為了符合廣大車主的需求，此系統(tǒng)可以連接不同車系中的不同汽車品牌，從而讓大部分車主都能夠體驗(yàn)該系統(tǒng)。但是具體車輛是否支持需要交給后臺(tái)管理系統(tǒng)的研發(fā)是否完成，完成后是否通過消息推送的方式通知用戶是否可以連接該品牌車輛。導(dǎo)航通過GPS定位模塊和手機(jī)端加入高德地圖API實(shí)現(xiàn)，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控小車位置的目的。

4 結(jié)語

本設(shè)計(jì)綜合使用了物聯(lián)網(wǎng)底層、物聯(lián)網(wǎng)云層服務(wù)器，android等嵌入式物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)技術(shù)進(jìn)行了智能汽車模擬的服務(wù)設(shè)計(jì)。具體功能如下：

（1）手機(jī)客戶端實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車數(shù)據(jù)參數(shù)的監(jiān)測(cè)（溫度等）。

（2）實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控車輛（車速、燈光等）。

（3）模擬車型的選擇和其他有關(guān)汽車的服務(wù)（維修資等）。

（4）客戶端的界面設(shè)計(jì)也是一大優(yōu)勢(shì)，符合消費(fèi)者對(duì)客戶端的市場(chǎng)需求。

目前物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)正在迅速發(fā)展，關(guān)于未來汽車行業(yè)在智能化，科技化方向的變革勢(shì)必是一種阻擋不了的新趨勢(shì)。除了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的汽車服務(wù)之外，圍繞汽車關(guān)于生活方面的服務(wù)正在被各大公司和科技巨頭所研究如服務(wù)訂閱，信息查詢等功能。

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