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車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
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。
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。可實(shí)現(xiàn)車輛實(shí)時(shí)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(chǔ)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(duì)建立起車載數(shù)據(jù)采集終端。車輛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)由Android平板電腦中的APP應(yīng)用定時(shí)向OBD-Ⅱ系統(tǒng)采集。同時(shí)，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(dòng)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(shí)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(shí)時(shí)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(shí)，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(shí)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(dòng)通信技術(shù)的簡(jiǎn)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(duì)于無線服務(wù)的要求，可將車輛的狀態(tài)信息實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器。同時(shí)4G網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信方式，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)車輛實(shí)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(gè)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(chǔ)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(duì)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(shí)，服務(wù)器必須及時(shí)響應(yīng)。以便在監(jiān)控界面實(shí)時(shí)顯示車輛的狀態(tài)信息。
(3)報(bào)警預(yù)判。通過不斷收集多個(gè)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與故障模型比對(duì)，提前預(yù)判故障，防患于未然。對(duì)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(shí)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(dòng)態(tài)化，且存取速度快。監(jiān)控軟件利用數(shù)字地圖可實(shí)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(shí)對(duì)多個(gè)目標(biāo)的行駛軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)可以實(shí)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(shí)，駕駛員可在車載終端發(fā)出警報(bào)。監(jiān)控軟件根據(jù)警報(bào)類型提供急救、報(bào)警或保險(xiǎn)服務(wù)。在車輛處于停駐防護(hù)狀態(tài)時(shí)，如發(fā)生非正常移動(dòng)，監(jiān)控軟件也要發(fā)出警報(bào)。
(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(duì)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(cè)，登記車輛和個(gè)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及多種信息。
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