基于微信公眾號的NB-IOT電瓶車定位防盜系統設計

留黎欽，張 荔，陳 煒，陳青青，楊倩倩

(1.莆田學院 信息工程學院，福建 莆田 351100；2.荊楚理工學院 電子信息工程學院，湖北 荊門 448000)

0 引言

隨著科學技術的發展，人們出行交通工具越來越多樣化。隨著“綠色”“環保”和“低碳”等概念的推廣，越來越多的人選擇了自行車、電動車或摩托車的方式出行[1]。在智慧城市交通管理中，如何確保車輛防盜是一項很重要的研究課題。為了防止車輛被盜，可以實時追蹤車輛定位情況，李健[2]設計了以全球移動通信系統(Global System for Mobile Communications，GSM)和全球定位系統(Global Positioning System，GPS)相結合的車輛定位系統，鈕思玥[3]設計利用通用分組無線業務(General Packet Radio Service，GPRS)作為無線傳輸，和GPS相結合車輛報警系統，然而GSM和GPRS同屬于移動第二代無線網絡，隨著無線技術的發展，移動第二代無線網絡很多都被3G/4G代替。與此同時，為了解決一些網絡瓶頸問題，將短距離通信射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)[4]和Zigbee[5]應用于車輛定位系統中，但是，這兩種短距離無線通信也存在著弊端，然后無法定位到一些比較隱蔽地方的車輛。窄帶物聯網(Narrow Band Internet of Things，NB-IoT)通信方式具有廣覆蓋、大連接、低成本、低功耗的優勢，可以有效地克服這個問題。

1 系統總體設計

基于NB-IOT智能電動車定位防盜系統總體設計如圖1所示。系統設計中微控制單元(Microcontroller Unit，MCU)采用STM32F051單片機。MCU從北斗GPS模塊中獲得了定位數據，并驅動NB-IOT模組，模組與NB-IOT基站進行連接，再與核心網建立連接，通過透傳云建立和云平臺的連接，云平臺接收定位數據、保存并管理數據，最后把定位信息發送到用戶端。當定位信息出現異常行為時，把告警信息發送給用戶。

2 北斗GPS定位軌跡

本設計中GPS芯片采用MTK高靈敏GPS芯片組，定位精度小于10m，跟蹤靈敏度為-165 dBm，捕獲靈敏度為-148 dBm，定位時間：熱啟動：<1 s；冷啟動<32 s，可以實現高精度的定位。結合微信公眾號，開發基于NB-IOT智能電動車定位防盜系統。用戶在微信公眾號上登錄平臺，點擊車輛管理中的車輛追蹤，輸入車主姓名和設備號等信息，就可以查詢車輛當前的位置和行車軌跡。平臺根據查詢條件查詢數據庫，如果數據庫中有該車輛的經緯度值，則根據經緯度數據渲染出車輛軌跡；如果沒有，平臺提示暫無軌跡信息。車輛軌跡定位流程如圖2所示。

圖2 定位軌跡流程

通過平臺渲染出來的某車輛在某一時段內行駛的軌跡如圖3所示。

圖3 定位軌跡

3 電子圍欄告警

在系統設計中，設置電子圍欄信息，當車輛離開了電子圍欄，將觸發告警行為并通知用戶車輛出現了異常行為。STM32F051單片機采集到北斗GPS定位信息，驅動NB-IOT模組，把信息發送到基站，通過云透傳與電信云平臺建立連接。系統接收到定位信息，并推送到消息隊列中。在數據庫中查找該設備是否存在，如果設備不存在，則記錄錯誤日志，結束；如果設備存在，則N200型號解析器開始解析程序。如果程序解析不成功，則記錄錯誤日志，結束；如果程序解析成功，則經緯度坐標入庫。再判斷是否開啟電子圍欄，如果沒有開啟電子圍欄，則不處理；如果開啟電子圍欄，則到數據庫中查詢該設備是否有對應的電子圍欄(電子圍欄數據可以根據實際需求設置，可以設置50 m、100 m、200 m、500 m等)。查詢到的電子圍欄有數據，則判斷車輛定位數據是否在電子柵欄內。如果不在電子圍欄范圍內，則添加電子圍欄告警。最后系統根據是否有告警數據，如果沒有告警數據，則結束；如果有告警數據，入庫告警數據，并把告警信息發送給用戶。這樣用戶就可以時刻清楚了解到自己車輛所在狀態，一旦有異常情況，可以第一時間追蹤到車輛，實現了車輛防盜功能。數據接收處理的流程如圖4所示。

圖4 數據接收處理(a)

車牌號為08C8893的電瓶車的電子圍欄設置范圍為200 m的定位信息如圖5所示。該電瓶車超過電子圍欄后系統給用戶發送的告警信息如圖6所示。

圖5 電子圍欄范圍定位

圖6 電子圍欄告警

4 結語

基于NB-IOT智能電瓶車定位防盜系統可以有效地讓用戶實現車輛定位，實時監察車輛的位置情況，同時設置了電子圍欄，如有異常行為，可以很快地追蹤到車輛，實現車輛防盜。本系統通過實際應用，性能穩定可靠，工作正常，具有一定的市場應用價值。