基于車聯網技術的校車安全監控系統研究

摘 要：目前，為了提高學生上放學的安全性以及校務管理有效性，校車的應用越來越廣泛，校車安全監控也得到了校方和學生家長的重點關注。同時，由于我國早晚高峰時段交通相對擁堵，校車交通事故案件增多，給校車安全監控提出了新的要求與挑戰。為此，本文從車聯網技術的應用角度入手，對校車安全監控系統進行了深入研究，希望可以進一步提高校車行駛安全性，降低校車交通事故概率，提高校車安全監控效果。

關鍵詞：車聯網技術;校車;安全監控;云計算;車載終端

0 引言

現如今，隨著國民經濟的快速發展，人們的出行方式出現了較大變化，駕車出行成為了人們的首選，尤其是早晚高峰時段，道路通行壓力較大，交通擁堵現象嚴重，同時也引起了多起交通事故，給學生的生命安全造成了巨大威脅。因此，校車安全性獲得了社會各界的廣泛重視，需要在更換先進車輛、安裝衛星定位系統的基礎上，加強安全監控系統的研究與應用，實時監控校車運行情況，了解學生乘坐情況，為校車的調度和行駛安全提供必要幫助。

1 車聯網技術

目前，隨著科學技術的快速發展，車輛制造和運行過程中使用到更多的先進技術，給車輛的運行安全奠定了良好的技術基礎。其中，車聯網技術是一種相對先進且應用范圍很廣的技術，將其應用在車輛上，可以提高車輛運行安全性與穩定性，具有多種服務功能。車聯網的概念是指在車輛上裝置車載終端，利用無線通信技術將網絡平臺上全部的車輛信息聯系在一起，并且進行動態監控與管理，提高車輛動態信息的實際利用率。車聯網技術的應用可以為車輛間距的保持提供依據，同時可以進行實時導航，與通行車輛建立網絡通信渠道等，有助于道路交通通行效率的提升。車聯網技術包括了射頻識別技術、傳感網絡技術、衛星定位技術、無線通信技術以及大數據分析技術等，可以在車與車、人、路、服務平臺之間建立網絡連接，為車輛行駛提供安全、智能、舒適以及高效的駕駛服務。

2 基于車聯網技術的校車安全監控系統框架

“車聯網”的概念源自于物聯網，其本質為車輛物聯網，主要感知對象為行駛中的車輛，需要借助多種先進的信息通信技術，實現車輛與車、人、道路、服務平臺的網絡連接，進行實時的網絡通信，交換信息資源。基于車聯網技術的校車安全監控系統創建是對車聯網的有效運用，需要在現有的科學技術支撐下，完成車內網絡、車際網絡以及車載移動網絡的全面融合，利用交互傳感技術等動態感知車輛的運行狀態信息，并以此為基礎處理各種車輛信息，實現車輛智能化管理，提高校車安全監控效果。基于車聯網技術的校車安全監控系統主要由校車監控計算機終端、云計算服務平臺以及家長手機、移動互聯網工具等組成，實現了對校車安全的動態監控管理。

2.1 車載監控計算機終端

車聯網監控計算機終端的主體為Flexray總線、LIN總線以及CAN總線，實現了校車內部的網絡連接，并且利用短程無線在校車與校車之間、校車與道路基礎設施之間建立了網絡連接，實現信息數據的傳遞與共享，對校車的運行安全進行實時監控與管理。傳統的校車安全監控計算機終端在傳輸數據時都需要使用到SMS短信息業務，通信頻次較多，并且通信費用高。隨著網絡技術的創新與發展，車載監控計算機終端的信息傳輸得到了快速發展，尤其是在5G網絡技術研發成功并進入試運行階段以后，校車安全監控系統的構建可以利用5G網絡、4G網絡等與校車安全監控云計算平臺建立連接，利用GPS定位技術精準定位校車的位置[1]。

另外，校車車載監控計算機終端可以使用RFID技術實時獲取校車上學生的信息，并利用大數據技術對學生信息進行整理與分析，及時傳遞到校車安全監控云計算平臺上，并集中發布到學校安全服務平臺或者學生家長手機客戶端上，實現校車運行安全信息的實時共享，動態反饋校車上學生的現實情況。校車上配備了360°無死角的視頻監控攝像頭，可以實時讀取校車司機的面部表明，以此判斷其是否存在疲勞駕駛的問題，提高對校車駕駛人員的管理。校車車載GPS系統可以及時提供校車運行線路數據，通過與既定行駛路線進行比較，可以幫助學校管理人員判定校車的實際運行安全情況。與此同時，在校車內部還可以安裝紅外測溫儀以及氣體分析儀等，用來收集學生提問和車輛內部空氣情況，以此預測校車內學生身體狀況以及車內空氣質量等，提高校車內部環境舒適度。

2.2 校車安全監控云計算平臺

校車安全監控云計算平臺為校車安全監控系統的建立提供了必要的服務支持，云計算技術屬于一種分布式計算技術，是服務器虛擬化技術與基礎架構服務技術的有機融合，可以為用戶提供優質、可靠的服務，減少在軟硬件以及專業技術應用方面的投入[2]。校車安全監控云計算平臺的架構主要包括云計算中心、校車監控管理中心、云存儲中心以及車載終端監控系統和校車手機管理中心等組成。要想支持大規模的云計算服務，單個的處理計算機節點無法發揮出現實作用，需要全面應用云計算技術，將分布的大量單個處理節點結合在一起組成處理集群，并利用虛擬操作系統、存儲功能以及虛擬CPU等為云計算服務提供可計量、可伸縮的條件，為云計算平臺的運行與管理提供必要的系統和技術支持。

校車安全監控云計算平臺的構建基于車聯網技術，并且應用到4G、GPRS以及GIS技術等，學生家長以及學校管理人員均可以利用移動互聯網，使用手機或者電腦登錄終端系統，進入校車安全金控云計算平臺，實時查詢校車運行信息，包括校車上人員信息、校車行駛路線等，以便及時了解學生的身體狀態。另外，學生家長和學校管理人員還可以利用車載的LED屏幕與學生進行遠程信息交互，及時提醒學生注意安全，改正錯誤行為等。另外，學生家長和學校管理人員還可以在云計算平臺的存儲中心中調取校車內部的監控錄像，全面掌握學生的動態情況以及校車的運行狀況等，避免發生超載、危險駕駛等問題的發生，提高對校車安全的監控與管理，保證學生安全，為學生提供舒適、優質的校車服務。

3 車聯網技術在校車安全監控系統中的應用

3.1 信息交互技術的應用

基于車聯網技術的校車安全監控系統的構建核心在于車聯網技術，車聯網是一種裝載在車輛上的電子標簽，可以利用無線射頻識別技術提取和利用車輛屬性信息和靜態、動態信息等，以此為基礎針對不同的校車服務需求對其運行狀況進行實時監控與管理。車聯網信息交互技術在校車安全監控系統中的應用，可以借助先進信息技術的采集、識別以及存儲功能，將校車的車輛位置、行駛路線、交通狀況、天氣情況以及車內空氣質量等信息匯總在一起，并利用車載安全監控終端將具體信息內容傳遞到校車安全監控云計算平臺上，通過大數據技術進行統一整理、分析和處理。校車調度中心可以根據車聯網提供的各種交通路面信息和車輛運行數據等，對校車行駛路線上的路況信息、是否發生交通事故、是否存在交通施工等進行了解，并對校車的行駛路線進行重新規劃，提高校車的運行效率，減少擁堵或者交通事故的發生，提高校車行駛安全性[3]。

3.2 信息安全技術的應用

校車安全監控系統運行過程中產生的數據信息是海量的，包括了校車定位、行駛路線、使用情況以及車輛人員數量和組成等，具有公共安全特性，是一種比較特殊的私有數據，需要在使用過程中注意信息安全的保護，提高校車安全監控系統運行的安全等級，保護學生的個人信息[4]。因此，在構建基于車聯網的校車安全監控系統時，首先需要考慮到車載智能終端接入的認證問題，可選用身份認證或者加密的手段去加強校車安全監控系統的運行安全等級，即在傳輸校車各項運行信息之前，對數據進行加密后再進行反饋傳輸，云計算平臺在接收到數據信息后需要先進行解密才能查看信息內容。其次，校車安全監控系統的設計和運行中要重點提高系統的防病毒入侵能力，盡可能避免結構上的單點故障，以此保證數據傳輸的完整性與有效性。最后，要對校車安全監控系統的云計算平臺進行安全防護，設置身份驗證模塊，無論是校方管理人員還是學生家長，在登記云計算平臺時都需要進行相應的身份驗證，可以采取密碼驗證、短信認證等方式，或者可以實現面部識別驗證等，確保登錄者身份準確，防止因為手機丟失或者密碼泄露而導致的身份冒用。

4 結論

綜上所述，基于車聯網技術的校車安全監控系統研究，需要立足于現有的網絡信息技術，將車輛網技術優勢和特點充分發揮出來，合理搭配并應用射頻識別技術、GIS技術、GPRS技術以及大數據技術等，提高校車安全監控系統運行效率，實現校車運行信息的實時反饋以及動態監控，為學生家長和校方管理人員提供準確、完整的校車信息，時刻觀察學生情況，為其提供優質、可靠的校車服務。

參考文獻：

[1]李小偉，王知學，張曉鵬，解兆研，陸亞鵬.車聯網技術在校車安全監控系統中的應用[J].自動化儀表，2013，34（10）：40-42.

[2]王亞平，張政，藺紅良.基于移動互聯的車聯網監控調度系統設計與研究[J].電子設計工程，2018，026（015）：123-126.

[3]劉躍華.基于車聯網技術的校園智能交通管理系統設計研究[J].科學與信息化，2019（018）：145，151.

[4]王迅.車聯網技術在校車安全監管中的應用探討[J].電腦知識與技術，2012，08（005）：3035-3037.

作者簡介：朱正吉（1983-），女，江蘇無錫人，研究生，講師，研究方向：汽車電子技術、車聯網研究。