基于車聯網的車輛應急報警系統設計

摘 要：交通安全問題日益嚴峻且接警部門無法及時、準確掌握事故信息。論文引入車聯網設計了一種車載報警終端，接警指揮中心通過無線通信網絡接收報警信息并在電子地圖上定位車輛實時位置。本系統通信暢通、無延遲，能夠有效地輔助接警中心展開救援，降低事故造成的損失。

關鍵詞：車聯網；應急報警；GPS；GPRS

隨著現代物流運輸業的發展及家用小轎車的普及，在公路上行駛的車輛日益增多，諸多不安全因素也對車輛及駕駛員構成了極大地威脅。除傳統的車輛碰撞、側翻和墜落等交通事故外，近年來出現了歹徒劫持司機或搶劫車輛，行駛途中的車輛自燃，車內窒息等意外傷亡事故。當車輛面臨或正遭受一系列重大事故時，及時著力消除隱患并進行施救方可將傷亡損失降到最低程度。國內很多文獻僅提出了針對單一交通事故的報警[1-2]，這將不能有效應對各種復雜的情況。針對以上問題，論文提出了基于車聯網的應急報警系統。

1 應急報警系統總體方案設計

車輛應急報警系統主要由車載應急報警終端和接警指揮中心組成，兩者間采用移動無線網絡進行通信。如果車輛在行駛途中發生危急情形，車載報警終端向接警指揮中心請求救援。接警指揮中心根據警情制定救援方案，救援力量在趕赴事故現場的途中可通過無線網絡從指揮中心獲取現場實時數據，為營救制定切實可行的措施。報警系統架構如圖1所示。

當行駛車輛遇到突發交通事故、遭遇劫持、自燃或車內窒息的情形，報警終端通過無線網絡按照一定的時間間隔向接警指揮中心報告車輛牌照、當前位置、運輸類型、實載人數或噸位、事故類型等信息，以利于接警中心應對處理。

2 車載報警終端硬件設計

2.1 信息處理單元及外圍電路

車載報警終端主要由作為信息處理芯片的STM32F103及外圍電路組成，如圖2所示。STM32F103的32位ARM內核最高工作頻率可達72MHz，具有80個快速I/O端口及9個通信接口，既能滿足實時獲取全方位數據，又具備嵌入多功能的外圍電路模塊的能力。

車載人數或貨物噸數通過鍵盤設置，并連同車牌號碼、事故類型存儲在SD卡內。LCD顯示屏可顯示車牌號、所設定的人數或貨物噸數、當前所處位置的經緯度及各種傳感數據。當司機或車輛被劫持時，可通過按鍵報警，本地所有報警信息均通過GPRS傳輸。

2.2 報警終端傳感器模塊

傳感器模塊主要用于檢測車輛是否發生撞擊或側翻、有無燃燒現象及車內含氧量。其中，選用加速度傳感器endevco 7264檢測車輛的撞擊或側翻，并配合2M010汽油氣體傳感器檢測車輛油箱或車載油罐是否泄露，以供接警中心判斷是否啟動消防救援力量。同時，選用探測范圍廣、靈敏度高的煙霧傳感器MQ-2進一步關注是否發生火災，也可用于車輛自燃的檢測。車內含氧量檢測選用超聲波氧氣濃度流量傳感器USM100，它具有比氧化皓氧傳感器成本低、精度高、響應快等特性。

2.3 GPS與GPRS模塊

車載GPS負責接收衛星信號，并通過串口將獲得的定位數據傳輸至信息處理單元。處理單元根據NMEA-0183協議[3]的標準規范從中解析出經緯度數值，為了防止頻繁解析產生過多的冗余數據，可設定讀取GPS數據的時間間隔。GPRS模塊通過串口與STM32F103進行通信。車輛的所有報警信息通過GPRS按照統一的格式傳輸至接警中心。

3 報警系統軟件設計

3.1 報警終端軟件

報警終端向接警中心傳遞報警信息的數據格式為：車牌號、運輸類別、人數或噸位、經緯度、報警類型。其中，運輸類別包括客運、普通貨物運輸及危險品運輸。報警類型由報警觸發按鍵或傳感數據決定，分為交通事故、劫持、著火自燃與缺氧窒息。

所有的報警觸發事件檢測中，按鍵觸發的優先級最高，主要適用于司機或車輛的劫持報警。其余各類報警事件對應的傳感器將不間斷地進行數據采集，信息處理單元根據傳感數據及設定的閾值判斷是否發生突發事件。如果車輛處于應急狀態，報警終端每間隔1分鐘向接警中心報告實時信息，以便接警中心調整救援策略。

3.2 接警中心軟件

接警中心獲取車輛的經緯度信息后要實時顯示在電子地圖上。本系統采用Google網站的電子地圖作為Web GIS應用方案[4]。Google Maps屬于衛星軟件和Web地圖相結合的產物，它是一種開放的且易于使用的JavaScript API，同時具有一套調用的服務接口，能夠交互式地將其嵌入到報警系統。接警指揮中心擁有一個龐大的數據庫，系統自動將獲取的信息以時間順序存儲。

接警系統收到報警信息后，直接將事故車輛的位置以不同的顏色標注在地圖上，接警人員點擊標注即可查看該車輛當前的詳細信息，并立即制定救援方案。

4 結束語

近年來，各種與車輛相關的事故頻發，行車安全作為一種公共安全備受關注。在事故發生后，最有效的辦法就是及時掌握險情并制定一套周全的方案。基于車聯網的車輛應急報警系統在網絡覆蓋范圍內通信不受限制，且可持續長時間工作，時刻監測行車狀態，能夠為事故處理提供全面、實時的數據。

[參考文獻]

[1]顧陳耀，等.車禍自動定位報警系統的設計與實現[J].電子設計工程，2011，19（9）.

[2]U.斯塔林，T.格羅騰多斯特.用于應急車輛在應急服務中報警的方法和裝置[P].中國：CN101796558A，2010.08.04.

[3]曹婷婷，高玉.GPS中NMEA-0183協議的應用[J].電子工程師，2006，32（10）.

[4]孫曉茹，趙軍.Google Maps API在WEBGIS中的應用[J].微計算機信息，2006，22（19）.