物聯網在智能車載系統中的應用

白景斐

（山西電力職業技術學院 山西 太原 030021）

物聯網有關技術的日趨成熟使得全球信息化得到快速發展，更促進了數字信息化的發展[1]。數字信息化的應用已經成為各界提升自身競爭力和發展力的有力工具，尤其是現代物流業。如何進一步加強數字信息化在提高企業效益中的應用成為現在物流業及其管理理念的重要思考方向。現階段物流業大多數的車載系統中，僅能提供錄像功能供以后觀看而不能實現物流信息的實時監控。

本文提出一種基于物聯網的智能車載系統，結合RFID、GPS定位、GPRS通信以及圖像采集等技術，使得物流車輛在無人工操作的情況下與監控終端實時通信，實現了對物流車輛全程的實時監控。

1 相關技術

RFID技術是物聯網技術中不可忽視的重要組成部分，它的日趨成熟使物聯網得到快速發展，也給許多行業都帶來了深刻的變革。本文將RFID技術與GPS定位、GPRS通信以及圖像采集等技術綜合運用于車載系統中，利用各個技術的優勢構造出一個智能車載系統。

1.1 物聯網概念

作為新一代信息技術的重要部分，物聯網即通過RFID、GPS、紅外感應器等信息設備，遵照協議將任一物品與互聯網連接來進行信息的交流，從而實現識別、跟蹤、監控與管理的智能化流程。物聯網可分為感知層、網絡層和應用層，它將各種感知技術綜合應用起來，比互聯網有顯著的優勢，目前已廣泛應用在智能消防、只能交通、工業檢測、環境保護與檢測等許多領域[2]。

1.2 RFID技術

RFID是無線射頻識別（Radio Frequency IDentification）的簡稱，即在識別系統與特定物體之間不存在機械或光學接觸的前提下，通過無線電信號識別特定物體的同時讀寫入相關信息，在物流管理中得到廣泛應用。RFID系統通常由應答器、閱讀器以及應用軟件系統組成。

根據工作頻段的不同，RFID技術也可應用在不同領域。如低頻段125～135 kHz因其良好的事物穿透能力廣泛應用在門禁管理、車輛管理、考勤及固定設備等；高頻段13.56 MHz已被廣泛應用于防偽、物流及人員識別等領域；而超高頻段860～960 MHz則被應用于移動商務、物流管理等領域。

1.3 GPS技術

GPS是全球定位系統（Global Positioning System）的簡稱，用戶通過衛星持續發送自身的星歷參數和時間信息，經過計算得出接收機的三維信息及速度和時間信息等，由空間星座、地面控制和用戶設備三部分組成。GPS具有全天候、高精度、自動化等顯著優點，廣泛運用于軍事、民事交通、精確農業及日常生活等許多領域。

2 智能車載系統設計

本系統以改進和完善物流過程、解決在運輸中對物流車輛不能實時監控為目標，在物聯網的技術背景下，將嵌入式技術、無線通信技術、全球定位技術及圖像采集技術等綜合有效地應用于智能車載系統[3]。該系統在Linux平臺上用ARM11處理器進行開發，在植入終端的嵌入式軟件中通過程序來進行對系統中其他部分的控制。

智能車載系統主要由全球定位模塊、無線通信模塊、RFID模塊、圖像采集模塊等組成。其系統總體結構如圖1所示。

圖1 系統總體結構圖Fig.1 Structure diagram of the system

2.1 全球定位模塊

全球定位模塊選用SIRF芯片系列的GS-92衛星定位模塊，具有定位塊、性能好、體積小、功耗低等優點，廣泛應用于GPS導航、車載終端、車輛防盜、公交車自動報站等領域。

GPS模塊的軟件程序是本系統的重要部分，主要用來檢測車輛的速度、經緯度、加速度、海拔等信息。模塊開始使用后，先進行串口的初始化，設置好相應參數后打開串口讀出初始記錄，最后通過gps_pharse函數 （char*line，GPS_INFO*GPS）； 進行GPS信息的解析[4]。GPS模塊程序處理流程如圖2所示。

圖2 GPS模塊程序處理流程Fig.2 Program process of GPSmodule

2.2 無線通信模塊

GPRS模塊采用的是西門子公司MC系列的MC55i，它是四波段（850 MHz、900 MHz、1 800 MHz、1 900 MHz）的 GPRS模塊，可在全世界任一國家的GSM網使用，具有功耗低、可靠性高、性價比高和易開發等特點。MC55i模塊目前廣泛應用于智能公交、遠程無線抄表、無線數據傳輸單元等實際系統中。

GPRS模塊的軟件程序只要用來實現無線和實時的數據通信，從而進行在線數據更新、短信的收發及控制終端控制等功能，GPRS模塊是在AT指令模式下工作的[5]。

2.3 RFID讀寫設備及嵌入式平臺

RFID讀寫設備主要進行物流車輛信息與控制終端信息的交換，是本系統的核心和基礎。射頻識別模塊采用nRF24L01無線模塊，它具有極低的電流消耗，將標簽放置在物流車輛內的貨物上，經由控制終端的RFID讀卡器來識別管理物流車輛[6]。該無線模塊通過UART串口與ARM系統連接通信，下面給出其初始化部分代碼：

void init_NRF24L01（void）{

CE=0； CSN=1； SCK=0；

SPI_Write_Buf （WRITE_REG +TX_ADDR，TX_ADDRESS，TX_ADR_WIDTH）；//寫本地地址

SPI_Write_Buf （WRITE_REG + RX_ADDR_P0，RX_ADDRESS， RX_ADR_WIDTH）；//寫接收端地址 0

}

攝像頭模塊作為RFID讀寫部分的輔助設備，用來完成圖像采集功能。模塊通過USB接口直接與ARM平臺連接，由嵌入式平臺對其中的圖像進行存儲，數據的安全性得以保障。ARM系統對得到的圖像信息進一步處理，由GPRS模塊發送至控制終端[7]。

本系統要求對物流車輛采集實時動態信息，集傳輸、GPS信息、RFID識別于一體的綜合要求，嵌入式平臺的CPU采用三星公司的S3C2440A微處理器，該處理器為手持設備與普通應用提供了高性能、低功耗的解決方案，其簡單精致、全靜態的設計尤其適合于對成本和功耗敏感的系統。

3 系統功能的實現

本系統中控制終端的監視查看界面是用PowerBuilder可視化開發區工具開發的，其內置的PowerScript編程語言為可擴展的面向對象的語言，具有強大的功能。控制終端可實時地查看所監控車輛的相關信息，從而進行有效管理。下面給出控制終端界面示例，如圖3所示。

4 結束語

圖3 控制終端界面Fig.3 Control terminal interface

本文系統設計提出了一種基于物聯網的智能終端系統，將物聯網技術融入到物流業的車載系統中，結合RFID和GPRS等技術，根據系統實際需求，選擇相應的處理器和硬件設備，三位一體地實現了對物流車輛實時信息的監控。提高了物流車輛實時監控信息傳輸的可靠性和安全性，同時降低了實際成本。在實際應用中對智能車載系統的各個子系統功能了解和分析不夠深入，而且各地區功能需求的不同，使得本系統仍有許多不足之處，在實際應用中還可進一步深入完善和改進。

[1]朱曉榮，孫君，齊麗娜，等.物聯網[M].北京:人民郵電出版社，2010.

[2]林明蘊.淺議基于物聯網的智能車輛管理系統設計思路[J].信息與電腦，2013（1）:183-185.LIN Ming-yun.Discussion on the intelligent vehicle management system design based on the Internet of things[J].China Computer&Communication，2013（1）:183-185.

[3]賈華偉，朱勇，趙廣鳴，等.基于RFID的智能車輛管理系統[J].物聯網技術，2013（8）:30-32.JIA Hua-wei，ZHU Yong，ZHAO Guang-ming，et al.Intelligent vehicle management system based on RFID system[J].Internet of Things Technologies，2013（8）:30-32.

[4]劉源.基于嵌入式Linux的GPS車載定位導航系統設計[D].浙江:浙江大學，2007.

[5]孫德輝，衛革.基于ARM的GPRS遠程數據傳輸系統的設計[J].計算機應用，2010，29（7）:26-28.SUN De-hui，WEI Ge.Design of GPRS remote data transmission system based on ARM[J].Computer Application，2010，29（7）:26-28.

[6]游戰清，劉克勝.無線射頻識別（RFID）與條碼技術[M].北京:機械工業出版社，2007.

[7]李先茂，王蓉，孫晟，等.基于Linux遠程圖像采集控制系統的設計[J].ARM開發與應用，2010，26（12）:99-101.LI Xian-mao，WANG Rong，SUN Sheng，et al.Linux-based remote image acquisition control system design[J].Development and Application of ARM，2010，26（12）:99-101.