鄧紅濤，陳紅莉，李偉

（1.石河子大學(xué)，石河子　832000；2.新疆西部牧業(yè)股份有限公司，石河子　832000）

基于移動(dòng)終端的車輛監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)

鄧紅濤1，陳紅莉2，李偉1

（1.石河子大學(xué)，石河子832000；2.新疆西部牧業(yè)股份有限公司，石河子832000）

針對(duì)當(dāng)前車輛運(yùn)行監(jiān)管數(shù)據(jù)量大，車輛地理分散等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套基于移動(dòng)終端的車輛監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)，系統(tǒng)將無(wú)線通信技術(shù)和ZigBee技術(shù)相結(jié)合，利用傳感器和GSM模塊采集車輛位置、狀態(tài)等基礎(chǔ)信息，建立車輛基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建高效、開放的車輛管理信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)車輛管理信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。

車輛監(jiān)測(cè)；ZigBee技術(shù)

重大科技攻關(guān)課題（No.gxjs2013-zdgg03-01）、科技攻關(guān)課題（No.2015AB003）、重大科技攻關(guān)課題（No.gxjs2013-zdgg03-03）

0　引言

隨著無(wú)線通信技術(shù)和ZigBee技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)終端被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中，將無(wú)線通信技術(shù)和傳感器相結(jié)合構(gòu)建車輛監(jiān)控平臺(tái)，利用傳感器終端對(duì)車輛進(jìn)行溫度，濕度和速度等狀態(tài)的監(jiān)測(cè)［1］，利用無(wú)線通信技術(shù)將子節(jié)點(diǎn)之間信息傳遞給服務(wù)平臺(tái)，利用GPS技術(shù)定位車輛信息，構(gòu)成車輛監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋車輛位置、狀態(tài)信息、接收控制指令，實(shí)現(xiàn)車輛基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息分發(fā)與管理，有效的對(duì)車輛進(jìn)行監(jiān)管。

1　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)模塊、接收模塊、傳輸模塊等組成，以基于ZigBee無(wú)線通信協(xié)議的TI公司的 CC2430芯片為核心。ZigBee是一種短距離、低數(shù)據(jù)傳輸速率、低功耗、低成本、低復(fù)雜度、可靠性高的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要支持三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星形、樹形和網(wǎng)格形［2-3］。本系統(tǒng)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由一個(gè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)組成的，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)位于網(wǎng)絡(luò)的中心，主要作用是組建和維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)，終端節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)利用傳感器采集車輛狀態(tài)信號(hào)。數(shù)據(jù)通過終端和路由節(jié)點(diǎn)來(lái)采集，送到GSM模塊，在通過GMS短信息的方式發(fā)送到遠(yuǎn)程的服務(wù)器上［4］。遠(yuǎn)程上位機(jī)的串口上接有GSM接收模塊。上位機(jī)可以Web形式在網(wǎng)上發(fā)布。

圖1　系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

2　終端節(jié)點(diǎn)設(shè)置

ZigBee終端節(jié)點(diǎn)分為傳感器模塊、處理器模塊和通信模塊和供能模塊。傳感器模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)車輛狀態(tài)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。處理器和無(wú)線通信模塊負(fù)責(zé)存儲(chǔ)處理數(shù)據(jù)和與其他傳感器節(jié)點(diǎn)交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)。供能模塊的主要功能是維持終端節(jié)點(diǎn)能量供應(yīng)，本系統(tǒng)采用微型電池。

ZigBee終端節(jié)點(diǎn)安裝在車輛底板和車廂內(nèi)部，測(cè)量車輛位置、狀態(tài)等信息，ZigBee終端采集節(jié)點(diǎn)與溫濕度、加速度等傳感器相連的，把采集到的數(shù)據(jù)通過協(xié)議棧的組網(wǎng)協(xié)議傳送協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)組建網(wǎng)絡(luò)，然后終端和路由器可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加入申請(qǐng)，協(xié)調(diào)器會(huì)判斷和應(yīng)答，其數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)答流程圖如圖2所示。

圖2　終端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)答流程圖

3　GSM模塊

GSM系統(tǒng)定義的所有業(yè)務(wù)是建立在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)概念基礎(chǔ)上的，其短消息業(yè)務(wù)不用撥號(hào)建立連接，直接把要發(fā)的信息加上目的地址，然后通過無(wú)線控制信道發(fā)送到短消息服務(wù)中心，經(jīng)過短消息服務(wù)中心完成存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，最后到達(dá)接收端［5-6］。系統(tǒng)通過GSM模塊將終端采集的車輛狀態(tài)信息發(fā)送至服務(wù)平臺(tái)。所有的操作都是通過AT指令來(lái)完成的，把AT指令作為數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送GSM模塊，模塊接收到指令后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋并執(zhí)行相應(yīng)的操作，汽車的運(yùn)行狀態(tài)和位置信息通過命令傳至主控中心，通過管理中心服務(wù)平臺(tái)進(jìn)一步管理調(diào)度。

4　管理中心服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)

Web服務(wù)平臺(tái)由地圖服務(wù)器、通信中心、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)等部分組成，企業(yè)用戶或車主個(gè)人可通過Internet及專線訪問中心Web服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的網(wǎng)上管理［7］。采用基于TCP/IP的有線通信與無(wú)線通信結(jié)合的方式。主控中心與各分中心、用戶遠(yuǎn)程終端、其他系統(tǒng)的連接均通過網(wǎng)絡(luò)（Internet或?qū)＞€）連接，以實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的快速傳輸。主控中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理、分發(fā)，實(shí)現(xiàn)各級(jí)平臺(tái)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)具有如下功能。

4.1通用GPS監(jiān)控功能

在操作窗口中輸入或選擇車輛牌號(hào)或車載電話電碼，系統(tǒng)自動(dòng)查詢車輛位置信息，并在地圖上顯示車輛的位置狀態(tài)（經(jīng)度、緯度、速度、方向、定位狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)）等信息。系統(tǒng)使用時(shí)設(shè)定某一時(shí)間段，在GIS電子地圖上就可以顯示該時(shí)間段某車輛的運(yùn)動(dòng)路線。車輛動(dòng)態(tài)運(yùn)行軌跡可以通過回放顯示，同時(shí)，也可以通過靜態(tài)軌跡線顯示路線狀況。

4.2車輛管理功能

每輛車可以用車牌號(hào)碼或攜帶的卡號(hào)作為唯一的標(biāo)識(shí)。車輛管理信息包括車輛首次建立賬號(hào)、賬號(hào)信息注銷、車輛屬性修改、信息查詢、車輛報(bào)表的功能。由有權(quán)限的管理員修改。車輛屬性包括車牌號(hào)碼、車輛類型、外觀顏色、使用單位、駕駛者信息、保養(yǎng)維護(hù)記錄等。

4.3特殊行業(yè)專有功能

車載終端可對(duì)車輛出發(fā)后途中停留情況進(jìn)行監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)停車時(shí)間超時(shí)即報(bào)警，中心可及時(shí)處理警情，防止司機(jī)途中違規(guī)行為。車載終端可擴(kuò)展門磁開關(guān)，安裝在貨柜門上，在設(shè)防后發(fā)現(xiàn)貨柜門被非法開啟時(shí)上報(bào)警情，中心可及時(shí)監(jiān)控位置、核實(shí)警情，防止非法行為。

圖3　車輛管理中心服務(wù)平臺(tái)

5　結(jié)語(yǔ)

本文基于ZigBee無(wú)線通信技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)了一套車輛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的信息，通過GSM模塊將車輛信息發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)通過Web網(wǎng)絡(luò)查詢車輛狀態(tài)信息、調(diào)度車輛等工作，解決了監(jiān)控系統(tǒng)受工作條件制約的問題，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、便于維護(hù)、擴(kuò)展性較強(qiáng)，有利于運(yùn)輸物流等行業(yè)發(fā)展。

［1］王小強(qiáng).ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［M］.北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［2］商萍君.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在制冷空調(diào)行業(yè)中的應(yīng)用［J］.制冷與空調(diào)，2013，37（27）：143-148.

［3］崔遜學(xué)，趙湛，王成.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)域應(yīng)用與設(shè)計(jì)技術(shù)［M］.北京，國(guó)防工業(yè)出版社，2009.

［4］汪燕.基于ZigBee技術(shù)和GSM短信息的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（27）：13243-13248.

［5］呂立新，丁德銳，汪偉.基于ARM和GSM的嵌入式農(nóng)田信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2008.

［6］劉艷娟.基于嵌入式的公交監(jiān)控系統(tǒng)［D］.西安科技大學(xué)，2012.

［7］鄭江送，徐建軍，李世中.運(yùn)用單片機(jī)及GSM模塊的遠(yuǎn)程溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.現(xiàn)代制造工程，2012，11：84-86.

Vehicle Monitoring；ZigBee Technology

Vehicle Monitoring and Management System Based on Mobile Terminal

DENG Hong-tao1，CHEN Hong-li2，LI Wei1
（1.College of Information Science and Technology，Shihezi University，Shihezi 832000；2.Xinjiang Western Animal Husbandry Co.Ltd，Shihezi 832000）

In view of the large amount of current vehicle operating supervision data，vehicle geographical dispersion characteristics，designs a vehicle monitoring and management system based on mobile terminal，system combines wireless communication technology and ZigBee technology，uses the basic sensor and GSM module acquisition vehicle position and state information，the establishment of information database based on the vehicle，builds efficient and open vehicle management information platform to achieve the vehicle management information system，intelligent and networked.

1007-1423（2016）28-0066-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.28.018

鄧紅濤（1981-），女，四川綿陽(yáng)人，碩士，講師，研究方向?yàn)樾盘?hào)處理、計(jì)算機(jī)仿真陳紅莉（1979-），女，新疆石河子人，碩士，畜牧師，通訊作者，研究方向?yàn)槟膛ｏ曃构芾砝顐ィ?980-），男，新疆石河子人，碩士，副教授，研究方向?yàn)檐浖こ?/p>

2016-08-16

2016-09-30