基于地磁傳感器的車聯網數據平臺設計

侯 群，關雅琪

（江漢大學，湖北 武漢 430056）

0 引 言

智慧交通、車聯網正在成為解決城市交通問題的重要途徑，是緩解交通擁堵、停車難、提高交通運輸和管理效率的有效手段。隨著無線地磁傳感器網絡在車輛檢測應用上的成熟，智慧停車進入了推廣落地階段：全方位智能停車誘導、停車導航、車流及車位信息發布、停車管理等技術的應用，標志著我國智能交通及智能停車市場開始進入爆發期[1-3]。

為了滿足龐大的智能停車市場需求，眾多停車運營商都在快速部署、落地各種停車應用。但是運營商若缺少全網平臺的支撐，會導致垂直應用小、多、散，各類數據匯總困難，難以為數據挖掘提供支持；無業務支撐平臺將導致新業務開發周期變長，無法形成規模效應，存在集中管理困難等問題。隨著車聯網建設內容的不斷豐富，需要統一解決穩定可靠運行、互聯互通、協同工作、大數據智能等共性問題。以集中建設的方式建設統一的運行、數據、服務平臺，以統一的架構和技術規范，通過運行、數據、服務三層平臺形成可持續運營的智能底座，使各種應用能夠便捷地插入底座，實現數據共享、協同工作、靈活擴展，賦能智慧網聯、智慧交通乃至智慧城市應用和創新[4-6]。

1 地磁數據網絡架構

車輛檢測數據網絡拓撲如圖1所示。各地磁檢測節點設備（SN）負責采集、加密上行用戶數據，或接收下行用戶控制命令；LoRa網關設備（GW）橋接低功耗網絡中的SN和IP網絡中的網絡服務器；網絡服務器（Network Server）管理和配置SN節點的速率和頻率；應用服務器（Application Server）解密SN發送的上行數據，或者發送下行控制命令[7-8]。

圖1 車輛檢測數據網絡拓撲

網絡速率按照鏈路質量的變化動態調整，進行雙向傳輸。可變報文長度每節點55～222 B，可變傳輸速率每節點0.018 b/s～37.5 Kb/s。網絡安全包括SN入網合法性校驗，網絡數據包合法性、完整性校驗，端到端AES 128加密，網絡層和應用層數據雙重加密。

2 地磁數據平臺體系結構

車聯網地磁數據平臺體系結構如圖2所示。平臺數據流包括信息數據流和業務控制數據流。地磁終端的數據流是地磁終端采集到的數據傳輸到應用系統的數據流，應用系統經過車輛檢測數據運營平臺的認證后，在路由引擎的尋址幫助下，在保證網絡安全、數據安全的前提下，獲取地磁終端采集的相關數據[9-10]。

圖2 車聯網地磁數據平臺體系結構

業務控制數據流是車輛數據平臺應用系統調用其他行業應用系統業務能力的數據流程，即云能力數據流。數據平臺應用系統除了可以直接為用戶提供業務應用外，還可通過標準的API，以業務引擎的方式向外提供業務處理服務，比如道路停車API向外部系統提供車位租賃查詢，通過業務引擎開發自動繳費應用等。

業務控制數據流可以提高車輛數據運營平臺的業務能力，為其他應用系統提供業務邏輯云能力。開放的數據平臺是一個面向應用的開放環境，開發人員只需要調用業務控制數據流就可以開發。

3 車聯網地磁數據平臺系統設計

車聯網地磁數據平臺由6大主要模塊組成，分別為用戶登錄、我的賬戶、我的物聯、智能物聯、統計分析及報表、預警管理。系統結構如圖3所示。

圖3 車聯網地磁數據平臺結構

（1）用戶登錄模塊具有識別用戶身份的功能。

（2）我的賬戶模塊具有查看、修改、設置用戶相關信息等功能。

（3）我的物聯模塊具有查看和添加用戶的傳感器設備和控制器設備，以及快捷查看實時數據等功能。

（4）智能物聯模塊具有查看、添加表達式和發送內容，以及管理執行計劃和單元等功能。

（5）統計分析及報表模塊具有導出數據、查看歷史數據、對傳感器數據的范圍分布進行分析、對報警數據進行分析等功能。

（6）預警管理模塊具有添加數據發送對象，設置數據發送聯系人群組以及查看通知歷史等功能。

3.1 我的賬戶模塊

我的賬戶模塊包括以下功能：

（1）設置個人信息：查看、編輯用戶的用戶名、電話、email等個人信息；設置是否接收郵件通知；查看、重新生成Userkey；查看當前用戶的使用權限；快捷跳轉到充值界面。

（2）賬戶充值：輸入充值卡卡號、密碼，為當前用戶賬戶充值；購買充值卡。

（3）系統通知：查看系統為用戶發送的通知信息。

（4）修改密碼：修改用戶的登錄密碼，保障用戶賬戶的安全。

（5）退出登錄：退出當前登錄。

3.2 我的物聯模塊

我的物聯模塊包括以下功能：

（1）我的設備：查看當前用戶已添加設備的標識、類型、名稱、地理位置、是否可控、是否公開、排序號等相關信息；查看該欄設備日志、管理圖片、編輯、刪除的操作；添加新設備；添加新的SN功能。

（2）傳感器與控制器：查看用戶當前連入的所有傳感器，并支持按網關類型、傳感器類型、傳感器標識、傳感器名稱進行分類查詢；添加新的傳感器信息；用于查看用戶當前連入的所有控制器，并支持按網關類型、控制器類型、控制器標識、控制器名稱進行分類查詢；添加新的控制器信息。

（3）實時數據：用于查看當前各設備的實時數據。

3.3 智能物聯模塊

智能物聯模塊如圖4所示。

圖4 智能物聯模塊

（1）表達式管理：查看所有表達式的標識、介紹、類型、是否輸出文本等信息并支持編輯、刪除等操作；添加新的表達式。

（2）發送內容管理：查看所有發送內容的標題、內容等信息并支持編輯、刪除等操作；添加新的發送內容，并支持實時測試。

（3）自動發送設置：查看自動發送的發送方式、發送內容、重復方式、是否開啟、上次發送時間等信息并支持編輯、刪除等操作。

（4）控制命令管理：查看執行命令的標題、設備、方法名、參數等信息并支持編輯、刪除等操作；添加新的執行命令。

（5）執行單元管理：查看執行單元的名稱、命令、介紹等信息并支持編輯、刪除等操作；添加新的執行單元。

（6）執行計劃設置：查看執行計劃的名稱、執行單元、重復方式、是否開啟、上次執行時間等信息并支持編輯、刪除等操作；添加新的執行計劃。

（7）觸發器：查看觸發器對應的傳感器、介紹、類型、是否開啟等信息并支持編輯、刪除等操作；添加新的觸發器。

3.4 統計分析及報表模塊

統計分析及報表模塊如圖5所示。

圖5 統計分析及報表模塊

（1）歷史走勢分析：查詢傳感器數據的歷史走勢，并支持根據選擇的傳感器、網關類型、自定義時間等進行條件查詢，據此分析傳感器的狀態。

（2）歷史數據查詢：查詢傳感器的歷史數據，支持用戶自己選擇傳感器進行顯示。

（3）傳感器對比分析：查詢傳感器數據，支持用戶自己選擇的傳感器進行顯示；

（4）數據分布統計：根據用戶自己選擇網關上的傳感器查詢該傳感器一段時間內的數據，并支持按照數值范圍篩選顯示。

（5）數據報警分析：根據用戶自己選擇網關上的傳感器查詢該傳感器一段時間內的報警數據，并支持按照數值范圍篩選并顯示。

（6）數據導出：查看所有傳感器設備的標識、類型、名稱、數據最后更新時間、最多保存的數據量等信息，同時導出數據，并支持按照用戶選擇的傳感器類型、標識、名稱進行篩選并顯示。

3.5 預警管理模塊

預警管理模塊包括以下功能：

（1）我的通訊錄：查詢通訊錄中聯系人的姓名、手機號、email、微信號、介紹等信息并支持編輯、刪除等操作；添加新的聯系人。

（2）通知組管理：查看所有消息通知組的組名、描述、組中聯系人等信息，并支持編輯、刪除等操作；創建新的通知群組。

（3）通知歷史：查看所有通知歷史的來源、接收對象、類型、標題、內容、時間、結果等信息，根據用戶選擇的設備、時間段等信息進行篩選并顯示。

4 結 語

智慧交通是智慧城市的重要構成部分，智能停車是智慧城市的微觀單元。本項目以應用需求驅動設計，以持續可運營為優先選擇因素，以開放的設計方案，本著安全性的原則，將智能停車與智慧城市緊密結合，建立了基于地磁傳感器的車聯網大數據融合系統平臺。該平臺系統通過建設車聯網地磁數據全網平臺，匯聚各類數據，為數據挖掘和數據共享提供支持，實現對城市全貌從宏觀到微觀、從靜態到動態的一體化精確掌控。城市與車聯網大數據融合系統所包含的感知數據融合平臺、城市輔助決策系統、城市融合感知一體化交互系統將成為今后智能網聯汽車產業的重要組成部分。