基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

黃思斯 譚澤富 蔡黎 蘭麗

【摘要】 本文提出了一種新型實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理家庭與汽車安全的遠(yuǎn)程處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該方案基于Zigbee技術(shù)的WSN （Wireless Sensor Network，無線傳感網(wǎng)絡(luò)）與OBD（On-Board Diagnostic，車載診斷系統(tǒng)）汽車自檢測(cè)技術(shù)作為底層數(shù)據(jù)采集的核心技術(shù)，通過將數(shù)據(jù)上傳云端，然后在云端HTML5技術(shù)設(shè)計(jì)無差別終端處理平臺(tái)，可在Android/IOS實(shí)時(shí)顯示，并反饋處理，最終達(dá)到保證汽車使用的便利與家庭生活的安全。

【關(guān)鍵詞】 無線傳感網(wǎng)絡(luò) 智能家居 車載診斷系統(tǒng)Design of smart home and car system Based on the Internet of things technology

Huang sisi1， Tan zefu1 ， Cai li1 ， Lan li2

（1.Signal and information processing Key Lab， CTGU， Chongqing 404000；2. Chongqing changan industy（group） co..LTD 400000） Abstract：This paper presents a new design scheme of remote processing system for real-time monitoring and management of home and car safety. The scheme is based on Zigbee WSN （Wireless Sensor Network） and OBD （On-Board Diagnostic） since the detection technology as the core technology of the underlying data acquisition， through the data uploaded to the cloud， based on the HTML5 technology to design a non differential terminal processing platform， can be displayed in real time in Android/IOS， and feedback processing. Finally， achieve the convenience of the use of cars and the safety of family life.

Keywords： Wireless Sensor Network；Smart home；On-Board Diagnostic

一、引言

作為傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用背景下的兩大領(lǐng)域——智能家居與車聯(lián)網(wǎng)，其單獨(dú)兩個(gè)板塊發(fā)展都比較完善和成熟，但弊端也不可忽視的，對(duì)于智能家居來說，10年前就已經(jīng)在中國(guó)開始發(fā)展應(yīng)用，可惜到目前也沒有產(chǎn)生大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)中OBD車載自檢測(cè)系統(tǒng)來說，單獨(dú)OBD功能過于單一，本設(shè)計(jì)的解決方案為聯(lián)動(dòng)家庭和移動(dòng)車生活，將兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域形成場(chǎng)景化發(fā)展，設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的智能家車系統(tǒng)完成所有的功能。

二、智能家車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1“家”子系統(tǒng)

組建以家庭為單位的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)：通過人體紅外、燃?xì)鈭?bào)警等傳感器采集室內(nèi)安全、燃?xì)猱惓５鹊募彝グ踩嚓P(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)協(xié)調(diào)器，以ZigBee協(xié)議傳輸給家用WiFi網(wǎng)關(guān)，最終通過Internet將全部數(shù)據(jù)上傳至Cloud云服務(wù)器，形成“家”子系統(tǒng)。

2.2 “車”子系統(tǒng)

搭建汽車信息在線檢測(cè)系統(tǒng)：通過車載自診斷系統(tǒng)解析ECU（Electronic Control Unit，汽車電子控制單元）及車載總線中的傳感器的數(shù)據(jù)（油耗、速度、水溫、經(jīng)緯度、故障碼等），經(jīng)網(wǎng)關(guān)通過LTE數(shù)據(jù)服務(wù)上傳至Cloud云服務(wù)器，形成“車”子系統(tǒng)；在Cloud云服務(wù)器配置IIS （Internet Information Services，互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)），構(gòu)建數(shù)據(jù)開放的查詢平臺(tái)，以圖形、圖表等形式，提供大數(shù)據(jù)的分析和服務(wù)，用戶可以通過IOS/Android終端的應(yīng)用訪問數(shù)據(jù)，同時(shí)提供基于HTML5的微信公眾號(hào)互動(dòng)服務(wù)，最終形成家車信息互聯(lián)互通的平臺(tái)。

三、系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)采用深圳飛比FB250XRF系列傳感器，實(shí)現(xiàn)家庭紅外防盜防火、檢測(cè)漏水漏氣漏電、IP遠(yuǎn)程監(jiān)控、門磁數(shù)據(jù)采集、協(xié)調(diào)、上傳功能，通過對(duì)OBD系統(tǒng)的運(yùn)用，解決汽車油耗、水溫、胎壓、經(jīng)緯度、安全氣囊等狀態(tài)的解析；傳感器和分協(xié)調(diào)器之間經(jīng)RS232串口連接并供電，所采集數(shù)據(jù)通過ZigBee協(xié)議傳輸至總協(xié)調(diào)器（包含A8網(wǎng)關(guān)），A8網(wǎng)關(guān)把ZigBee協(xié)議轉(zhuǎn)換為TCP/IP協(xié)議，最后通過家用無線路由器經(jīng)FTTB （Fiber to The Building，光纖到樓）網(wǎng)絡(luò)傳送至云服務(wù)器；汽車數(shù)據(jù)通過OBD模塊（具有LTE上網(wǎng)功能，把所解析的信息傳送至Internet）直接將數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器；使用ZigBee采集傳輸傳感器數(shù)據(jù)，由總協(xié)調(diào)器和A8網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換為TCP/IP上傳至Internet云服務(wù)器。

信息傳輸過程中，利用家庭路由器、紅外等設(shè)備可減小成本，不同的2.4GHz下無線傳輸方式的應(yīng)用，可保證信號(hào)不會(huì)受到家用變頻空調(diào)、電磁爐，市區(qū)無線廣播等信號(hào)的串?dāng)_和干擾，使數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸；軟件支撐采用IAR等編程軟件，編寫各類傳感器節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)程序、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)程序、OBD接收譯碼算法、數(shù)據(jù)上傳云端程序編程；編寫移動(dòng)終端數(shù)據(jù)融合處理程序、移動(dòng)終端顯示程序，將兩子系統(tǒng)集成，調(diào)試達(dá)到兩數(shù)據(jù)的同時(shí)處理和顯示，完成整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)傳感器設(shè)備、數(shù)據(jù)上傳、應(yīng)用在線訪問的目的；自建云服務(wù)器平臺(tái)：搭建Linux微內(nèi)核，配置云計(jì)算機(jī)軟件，安裝與管理服務(wù)器進(jìn)行通訊的Agent程序，安裝配置Trans--warp Data Hub 4.3軟件，實(shí)現(xiàn)云服務(wù)器的大數(shù)據(jù)分析功能。

硬件采用TI公司的CC25XX系列芯片，通過ZigBee技術(shù)基于Z-Stack協(xié)議書寫底層程序，采集來自傳感節(jié)點(diǎn)的各類安全信息數(shù)據(jù)，用Visual Studio開發(fā)設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件，用APP Inventor開發(fā)終端應(yīng)用，微信互動(dòng)平臺(tái)采用HTML5技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)IOS/Android多終端數(shù)據(jù)互動(dòng)。

四、結(jié)語(yǔ)

本智能家車系統(tǒng)可以有效改變各種系統(tǒng)的不足，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)知相關(guān)信息，提前報(bào)警，減少家庭、汽車安全事故的發(fā)生，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定和諧，通過Cloud云服務(wù)器的大數(shù)據(jù)挖掘分析得到諸多信息，如某片區(qū)偷盜案件發(fā)案率、某型號(hào)汽車故障率等，利于政府及相關(guān)部門的決策和管理；同時(shí)該系統(tǒng)應(yīng)用能促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品的銷售，從而帶動(dòng)智能家居、家裝、汽車銷售與維修甚至運(yùn)營(yíng)商流量服務(wù)等的市場(chǎng)提升，創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張遠(yuǎn)， 何袁全， 張寧. 一種車載終端軟件架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用， 2015， 24（08）： 137-140.

[2]蔣建春， 王開龍， 景艷梅. 車載終端車聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制， 2015，23（07）： 2566-2569.

[3]LIN LIU，YANG LIU et al. ，Economical and Balanced Energy Usage in the Smart Home Infrastructure： A Tutorial and New Results，”IEEE Transactions EMERGING TOPICS IN COMPUTING， Vol. 3， No. 4， PP. 556-570， Dec. 2015.

[4]陳前斌， 柴蓉， 岑明. 車聯(lián)網(wǎng)何去何從[J]. 中興通訊技術(shù)， 2015（01）： 47-51.

[5]Jiahong. Yan， Xiangqi Zhu， Ning Lu， Smart hybrid house test systems in a solidstate transformer supplied microgrid，” IEEE Power& Energy Society General Meeting， pp. 1-5， 2015.