基于物聯網的智能汽車服務系統

符邵東 殷超 饒莉莉

摘 要：隨著物聯網等科學技術的不斷發展，信息技術革命正在推動汽車設計翻開新的一頁，在現代消費者需求多樣化，個性化的市場環境中，現代汽車發展也就成為科學研究熱點之一。本文采用物聯網技術設計智能汽車服務系統，實現汽車遠程行駛及安全監測等智能服務功能。本系統的設計主要分為三部分：底層傳感數據采集與自動檢測設計（MQ，HC-05），服務器設計（tomcat，mysql）和android手機客戶端設計。通過系統設計，消費者可以和智能汽車實時進行友好交互，加上客戶端較好的視覺設計，從而讓用戶更加方便，舒心的體驗汽車智慧型服務。本文給出了硬件設計與軟件設計方案，并在最后完成了系統的測試工作。測試結果表明，本系統能完成相應的功能，圍繞汽車進行多方位服務。

關鍵詞：智能汽車服務 物聯網 藍牙 無線通訊

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（b）-0029-03

進入21世紀以后，汽車的使用已經越來越廣，不過帶來的問題也隨之增加。如：交通事故不斷發生，城市尾氣等造成的環境污染加重，長時間行駛導致駕駛員頸椎疼痛等。隨著人們生活水平的不斷提高，上述問題也越發被人們所重視。同時，汽車行業和科學技術的融合發展，也將自動化、智能化、多功能作為21世紀汽車發展的新趨勢。智能汽車概念的提出成為了現代汽車發展的主流方向。所以，對汽車進行整體的改造和性能上的提升，有利于提高汽車的安全性，舒適性以及提供優良的人車交互界面供消費者方便使用。

物聯網已成為新一代信息技術的重要組成部分之一，在其基礎之上，車聯網概念也已被引申提出。車聯網是汽車技術與互聯網技術的高度融合。車輛可通過此技術以GPS，傳感器等裝置完成自身環境和狀態信息的采集，再通過互聯網技術將自身的各種信息匯聚至中央處理器，最后通過計算機技術使得信息可被分析及處理。正因為有車聯網概念及相關技術，使得智能汽車的發展和智慧型服務可以快速進行設計和研究。

智能汽車服務系統的設計研究意義不僅在于汽車產品與技術的升級，更是國際上公認的未來汽車產業發展的戰略制高點。當前主要發達國家均高度重視智能汽車的發展，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建智能社會的重要支撐。

1 系統硬件設計方案

1.1 系統整體硬件框架

本系統以底層電路板和模塊驅動為基礎，通過開發板和集成模塊的綜合使用從而實現采集數據和電機轉動等功能。單片機采用串口通訊方式將實時采集到的數據發送至手機端。手機端也可以和藍牙模塊連接后對底層進行發送指令達到實時控制的效果。手機端的用戶數據以訪問本地服務器的形式和后臺數據庫進行交互和處理。系統整體硬件框架圖如圖1所示。

1.2 底層硬件數據采集與通信設計

本系統底層以主開發板和附加底板搭建構成。主開發板上帶主控芯片，通過多條杜邦線和附加底板相連接，以實現控制底板電路模塊的功能。多個采集和檢測模塊分別集成在這兩塊開發板上，傳感數據采集模塊包含酒精，煙霧，溫度等傳感器和光敏電阻。檢測驅動模塊分為：紅外對管，電機驅動等器件組合。最后加上藍牙模塊即可完成數據采集及傳輸設計。

2 系統軟件設計方案

系統軟件設計主要包括藍牙模塊軟件設計、物聯網云層服務器設計、手機客戶端設計這3個部分組成。

2.1 HC-05藍牙模塊軟件設計

此設計軟件包括藍牙指令調試工具和串口調試助手，通過這兩個軟件可以完成對藍牙模塊的AT指令設置和串口通信的測試。

（1）藍牙模塊AT指令設計。

PC端打開藍牙指令工具和串口調試助手，將藍牙模塊先上電即進入AT命令響應狀態，設置藍牙指令工具的波特率38400，數據位8位，停止位1位，無校驗位，無流控制。再對HC-05進行AT指令設置。具體流程步驟如下：先用四條杜邦線將藍牙模塊和小車端的主開發板相連接，電源線和地線對應連接，模塊上的發送端和接收端TXD，RXD分別連接主開發板上的P3.0和P3.1口。在指令工具中，首先發送AT進行測試。若回復OK，則表明藍牙串口正確連接。也可以發送AT+RESET或者AT+VERSION？進行模塊的復位和獲取軟件版本號。再次發送AT+ADDR？用來獲取當前模塊地址。最后發送AT+RANME，如果可以快速獲取設備名稱和地址就證明藍牙模塊設置AT指令成功。

（2）藍牙穿透協議測試設計。

進行藍牙穿透協議測試，步驟如下：先用AT指令設置模塊為主機模式。此時使用串口調試助手設置串口通信方式（和使用藍牙指令工具類似），在單片機中燒錄串口接收數據測試LED燈代碼，啟動單片機，串口調試助手發送一個字節的數據，如果此時可以在單片機上看到LED亮起，則證明藍牙模塊可以完成數據傳輸功能。

2.2 物聯網云層服務器設計

本系統云層設計采用服務器Tomcat和數據庫Mysql。數據庫設計采用JDBC編程。本系統的設計模式為DAO。此設計模式將數據訪問和業務邏輯分層，實現解耦合，有利于數據的封裝。根據DAO模式設計要求。本設計分為DAO，VO和SERVICE。基于客戶端設計需求，在數據庫中建立用戶等表存儲相關數據信息。然后對數據操作邏輯處理方法封裝在DAO類中，VO類作為JavaBean，加上服務器端Servlet程序設計，即可完成對數據庫整體操作和處理。物聯網云層整體流程如圖2所示。

2.3 Android手機客戶端設計

客戶端作為用戶體驗該系統的直接前臺，必須集功能特性，界面個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之上，也能夠在視覺和其他觸覺體驗上增加舒適性和服務性。本系統從用戶審美角度出發，盡可能將客戶端界面朝著易用和娛樂方向發展和設計，充分應用安卓主流框架和對數據校驗處理技術，最終完成菜單設計（主菜單，側滑菜單等），基本功能設計（登錄注冊，數據監測等）和第三方引入設計（地圖集成等）。

3 基于物聯網智能汽車服務系統的實現

基于物聯網智能汽車服務系統是以智能車系統模擬，底層使用多個傳感模塊對數據進行采集，藍牙透傳串口協議進行數據傳輸，上層使用手機客戶端接收數據并監控顯示，后臺使用服務器和數據庫對數據進行保存和交互。

（1）系統參數。

本次設計的系統整體參數表如表1所示。

（2）底層數據的采集與傳輸實現。

數據采集包括溫度，酒精濃度等，一旦單片機進行上電工作，底層的數據會不斷發送至手機端，具體實現如下：溫度設定為超過30°，酒精濃度超過20mg/100mL即底層和手機端同時報警并提示，并且手機端自動發送短信至家人手機端給予第一時間提示，車輛緊急剎車（根據外界環境因素和車輛實際情況，數據臨界值可以進行相修改）。

（3）Android app實現。

打開基于物聯網智能汽車服務系統的APP軟件，登錄之后進入到的是由3個fragment碎片組成的菜單，分別為：互動，車場，導航。互動包含通知和動態。通知是指接收后臺管理系統發來的消息推送。動態是指用戶可以在這里進行一些休閑性活動，例如小游戲等。車場包含三大車系。為了符合廣大車主的需求，此系統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該系統。但是具體車輛是否支持需要交給后臺管理系統的研發是否完成，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。導航通過GPS定位模塊和手機端加入高德地圖API實現，達到實時監控小車位置的目的。

4 結語

本設計綜合使用了物聯網底層、物聯網云層服務器，android等嵌入式物聯網開發技術進行了智能汽車模擬的服務設計。具體功能如下：

（1）手機客戶端實現對汽車數據參數的監測（溫度等）。

（2）實現了遠程遙控車輛（車速、燈光等）。

（3）模擬車型的選擇和其他有關汽車的服務（維修資等）。

（4）客戶端的界面設計也是一大優勢，符合消費者對客戶端的市場需求。

目前物聯網等技術正在迅速發展，關于未來汽車行業在智能化，科技化方向的變革勢必是一種阻擋不了的新趨勢。除了本系統設計的汽車服務之外，圍繞汽車關于生活方面的服務正在被各大公司和科技巨頭所研究如服務訂閱，信息查詢等功能。

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