基于Stm32的智能汽車安全保護系統的研究與設計

羅亞歐 喬應

摘 要：低碳、環保是國家經濟發展的基本要求，使用信息化、智能化的物聯網技術對車輛進行合理管理與調度是提高運輸效率、優化運輸體系、降低碳排放的有效途徑之一。文章提出了“車聯網+移動互聯”的架構，并基于云平臺開發了車輛安全保護系統，車輛安全監控管理云平臺通過技術手段，方便簡易地對設備檢修質量和上線作業安全進行有效的監控。

關鍵詞：車輛安全;監控系統;云平臺;系統大戶人家

0 ? 引言

車輛安全監控管理云平臺是利用云技術為車輛系統提供安全監控的管理平臺，車輛安全監控管理云平臺可對安防、關鍵作業點、作業場安全、設備安全等進行實時監控，有利于強化現場管理，是車輛安全風險管理的組成部分。車輛安全監控管理云平臺的監控系統操作、控制和管理以站段為主，強調數據信息共享整合，管理人員在一臺終端上就可以看到不同系統數據，包含既有駐地及異地車間安防視頻監控、生產過程關鍵環節監控、作業現場安全監控、設備安全監控等[1]。

1 ? 系統組成

車輛安全管理平臺采用云服務的方式，使用的技術是軟件服務（SaaS技術），因而其業務主要采用軟件管理的方式實現。根據物流企業的業務需求，系統應能提供車輛調度、安全監控、安全管理、運營管理、車輛服務等[2]。

（1）車輛安全監控對駕駛員的駕駛行為、駕駛習慣進行記錄，并通過云平臺分析、監控這些信息，實時對駕駛員危險駕駛行為進行告警，駕駛員的駕駛行為數據是通過車輛輔助駕駛智能終端（ADAS）采集的。

（2）安全管理功能涵蓋了車輛行駛前、中、后的整個周期，能向駕駛員和調度員提供車輛安全的管理信息。在這些信息中，駕駛員需要干預初始檢查、每日檢查、皮卡檢查，并在駕駛時配合調度員的安全調度指示。調度員需要開始檢查，定期檢查，并根據平臺警報警告司機不良行為和危險駕駛行為。

（3）運營管理功能包含了車輛的運營證照管理、業務管理和事故處理。車輛牌照不僅包括車輛的營運執照、隨行駕駛證、人員的保險證明書管理、車輛事業管理、貨物追蹤和車輛派遣管理，還包括事故處理和交通事故、設備事故、操作事故報告書，提供事故處理及其他服務。

（4）服務管理可以向直接客戶（如：駕駛員、車輛管理者或企業管理者）和間接客戶（貨主）提供信息提醒、車輛查詢等服務，讓駕駛員、物流公司管理者和貨主能實時了解車輛和貨物信息，方便安排各自的工作計劃。此外，平臺可根據采集的駕駛記錄和人工操作日志，按照物流企業的人事考核制度對企業員工進行量化考核，有助于實現企業的量化績效管理。

2 車輛安全監控管理云平臺中心服務器

車輛安全監控管理云平臺由云平臺服務器、管理服務器及流媒體服務器組成，云平臺服務器利用云技術將前端采集設備數據發送到云平臺進行注冊，車輛安全監控管理云平臺統一監控前端采集設備信息，判斷設備是否在線，接收采集設備，上傳報警信息，云平臺統一轉發到管理人員電腦及手機上[3]。

流媒體服務器對前端采集設備的視頻流進行統一管理，通過流媒體服務器可對有線連接的前端采集設備視頻資料統一保存管理，對實時視頻統一處理，滿足多用戶同時查看實時視頻的需求，通過流媒體服務器，多用戶可以同時訪問同一前端探測設備，也可以同時訪問多個前端探測設備。

管理服務器可以對分散設備進行統一管理，根據管理需要分發管理及查看權限，指定設備包機人等，當前端采集設備發生報警時，及時通知管理人員，由管理人員進行處理。

3種服務器可以利用3臺物理服務器，也可以通過虛擬化技術整合在一臺物理服務器中，通過雙機熱備+磁盤陣列柜的方式保障服務器的安全穩定運行。

3 ? 車內人身安全保護部分

熱電紅外傳感器的原理是采用輻射的紅外線，中心波長為9～10 um，而探測元件的波長靈敏度在0.2～20 um，傳感器的上部有濾光器透鏡的窗口，適合檢測人體內的紅外線通過7～10 um的波長范圍，其他波長的紅外線被濾光器吸收。對車內實施反復探測時， 如果沒人則處于無安全事件響應狀態。當有入侵者出現時，會檢測到有人并產生相應安全事件的響應代碼，將信息傳送至控制管理模塊， 激活其他檢測模塊。

為確定一氧化碳濃度，采用直流5 V一氧化碳傳感器MQ-7進行檢測設計，采用可逆氧化-傳感器以減少反應，將化學能以電壓傳輸的形式轉化為電能。然而，電壓與模擬體積有關，單芯片微機如果在模擬體積和數字體積之間進行轉換，可以獲取并識別數字體積。傳感器芯片為LM393，采用原理是輸入電壓與內部電壓參考，芯片內部的參考電壓分為多個電壓開關，精度與每個開關電壓一樣高，輸入電壓值與電開關時的電壓值等于或接近最高值，切換對應的二進制代碼存儲在內存中，接收MCU 傳感器傳輸的信號，并與內部程序設計的報警值進行比較。

溫濕度模塊能直接測量溫濕度，通過傳感器進行AD模擬信號采集數據， 然后再反饋給單片機，由于已經預先設定了限制值， 單片機可以通過數據直接進行比較。溫濕度傳感器對溫濕度進行實時的信號采集，返回的信號再由單片機進行判斷。

一種基于STM32F107單片機為控制核心的二氧化碳檢測系統，通過T6603-0 Safe-AirTM CO2傳感器，對超過正常值輸出0～3.3 V的數字信號進行檢測。該傳感器利用非分光紅外（NDIR）原理檢測二氧化碳濃度，由一個鍍金封裝的光學系統、信號放大和處理元器件組成。其他操作類似于一氧化碳模塊。部分系統結構如圖1所示。

4 結語

車輛系統對于日常作業的安全要求日益嚴格，而監控手段作為其中重要的管理抓手必不可少?；ヂ摼W云平臺實現了物聯網的應用，解決了車輛安全監控管理的實時性要求，同時極大地加強了管理人員對安全管理的手段，是車輛安全運營的重要保障。

[參考文獻]

[1]許潔.車聯網安全應逐步形成強制性要求[N].證券日報，2021-03-04（A03）.

[2]郭振，馬超，王國良，等.智能汽車信息安全技術發展現狀與展望[J].汽車零部件，2021（2）：115-121.

[3]金祥榮，趙雪嬌.行政權分割、市場分割與城市經濟效率—基于計劃單列市視角的實證分析[J].經濟理論與經濟管理，2017（3）：14-25.

（編輯 王永超）