基于物联网的智能汽车服务系统

符邵东 殷超 饶莉莉

摘 要：随着物联网等科学技术的不断发展，信息技术革命正在推动汽车设计翻开新的一页，在现代消费者需求多样化，个性化的市场环境中，现代汽车发展也就成为科学研究热点之一。本文采用物联网技术设计智能汽车服务系统，实现汽车远程行驶及安全监测等智能服务功能。本系统的设计主要分为三部分：底层传感数据采集与自动检测设计（MQ，HC-05），服务器设计（tomcat，mysql）和android手机客户端设计。通过系统设计，消费者可以和智能汽车实时进行友好交互，加上客户端较好的视觉设计，从而让用户更加方便，舒心的体验汽车智慧型服务。本文给出了硬件设计与软件设计方案，并在最后完成了系统的测试工作。测试结果表明，本系统能完成相应的功能，围绕汽车进行多方位服务。

关键词：智能汽车服务 物联网 蓝牙 无线通讯

中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（b）-0029-03

进入21世纪以后，汽车的使用已经越来越广，不过带来的问题也随之增加。如：交通事故不断发生，城市尾气等造成的环境污染加重，长时间行驶导致驾驶员颈椎疼痛等。随着人们生活水平的不断提高，上述问题也越发被人们所重视。同时，汽车行业和科学技术的融合发展，也将自动化、智能化、多功能作为21世纪汽车发展的新趋势。智能汽车概念的提出成为了现代汽车发展的主流方向。所以，对汽车进行整体的改造和性能上的提升，有利于提高汽車的安全性，舒适性以及提供优良的人车交互界面供消费者方便使用。

物联网已成为新一代信息技术的重要组成部分之一，在其基础之上，车联网概念也已被引申提出。车联网是汽车技术与互联网技术的高度融合。车辆可通过此技术以GPS，传感器等装置完成自身环境和状态信息的采集，再通过互联网技术将自身的各种信息汇聚至中央处理器，最后通过计算机技术使得信息可被分析及处理。正因为有车联网概念及相关技术，使得智能汽车的发展和智慧型服务可以快速进行设计和研究。

智能汽车服务系统的设计研究意义不仅在于汽车产品与技术的升级，更是国际上公认的未来汽车产业发展的战略制高点。当前主要发达国家均高度重视智能汽车的发展，投入力度不断加大，将之视为解决人类未来智慧出行问题以及构建智能社会的重要支撑。

1 系统硬件设计方案

1.1 系统整体硬件框架

本系统以底层电路板和模块驱动为基础，通过开发板和集成模块的综合使用从而实现采集数据和电机转动等功能。单片机采用串口通讯方式将实时采集到的数据发送至手机端。手机端也可以和蓝牙模块连接后对底层进行发送指令达到实时控制的效果。手机端的用户数据以访问本地服务器的形式和后台数据库进行交互和处理。系统整体硬件框架图如图1所示。

1.2 底层硬件数据采集与通信设计

本系统底层以主开发板和附加底板搭建构成。主开发板上带主控芯片，通过多条杜邦线和附加底板相连接，以实现控制底板电路模块的功能。多个采集和检测模块分别集成在这两块开发板上，传感数据采集模块包含酒精，烟雾，温度等传感器和光敏电阻。检测驱动模块分为：红外对管，电机驱动等器件组合。最后加上蓝牙模块即可完成数据采集及传输设计。

2 系统软件设计方案

系统软件设计主要包括蓝牙模块软件设计、物联网云层服务器设计、手机客户端设计这3个部分组成。

2.1 HC-05蓝牙模块软件设计

此设计软件包括蓝牙指令调试工具和串口调试助手，通过这两个软件可以完成对蓝牙模块的AT指令设置和串口通信的测试。

（1）蓝牙模块AT指令设计。

PC端打开蓝牙指令工具和串口调试助手，将蓝牙模块先上电即进入AT命令响应状态，设置蓝牙指令工具的波特率38400，数据位8位，停止位1位，无校验位，无流控制。再对HC-05进行AT指令设置。具体流程步骤如下：先用四条杜邦线将蓝牙模块和小车端的主开发板相连接，电源线和地线对应连接，模块上的发送端和接收端TXD，RXD分别连接主开发板上的P3.0和P3.1口。在指令工具中，首先发送AT进行测试。若回复OK，则表明蓝牙串口正确连接。也可以发送AT+RESET或者AT+VERSION？进行模块的复位和获取软件版本号。再次发送AT+ADDR？用来获取当前模块地址。最后发送AT+RANME，如果可以快速获取设备名称和地址就证明蓝牙模块设置AT指令成功。

（2）蓝牙穿透协议测试设计。

进行蓝牙穿透协议测试，步骤如下：先用AT指令设置模块为主机模式。此时使用串口调试助手设置串口通信方式（和使用蓝牙指令工具类似），在单片机中烧录串口接收数据测试LED灯代码，启动单片机，串口调试助手发送一个字节的数据，如果此时可以在单片机上看到LED亮起，则证明蓝牙模块可以完成数据传输功能。

2.2 物联网云层服务器设计

本系统云层设计采用服务器Tomcat和数据库Mysql。数据库设计采用JDBC编程。本系统的设计模式为DAO。此设计模式将数据访问和业务逻辑分层，实现解耦合，有利于数据的封装。根据DAO模式设计要求。本设计分为DAO，VO和SERVICE。基于客户端设计需求，在数据库中建立用户等表存储相关数据信息。然后对数据操作逻辑处理方法封装在DAO类中，VO类作为JavaBean，加上服务器端Servlet程序设计，即可完成对数据库整体操作和处理。物联网云层整体流程如图2所示。

2.3 Android手机客户端设计

客户端作为用户体验该系统的直接前台，必须集功能特性，界面个性化及多方面综合为一体。让用户能够在使用基本和核心功能的基础之上，也能够在视觉和其他触觉体验上增加舒适性和服务性。本系统从用户审美角度出发，尽可能将客户端界面朝着易用和娱乐方向发展和设计，充分应用安卓主流框架和对数据校验处理技术，最终完成菜单设计（主菜单，侧滑菜单等），基本功能设计（登录注册，数据监测等）和第三方引入设计（地图集成等）。

3 基于物联网智能汽车服务系统的实现

基于物联网智能汽车服务系统是以智能车系统模拟，底层使用多个传感模块对数据进行采集，蓝牙透传串口协议进行数据传输，上层使用手机客户端接收数据并监控显示，后台使用服务器和数据库对数据进行保存和交互。

（1）系统参数。

本次设计的系统整体参数表如表1所示。

（2）底层数据的采集与传输实现。

数据采集包括温度，酒精浓度等，一旦单片机进行上电工作，底层的数据会不断发送至手机端，具体实现如下：温度设定为超过30°，酒精浓度超过20mg/100mL即底层和手机端同时报警并提示，并且手机端自动发送短信至家人手机端给予第一时间提示，车辆紧急刹车（根据外界环境因素和车辆实际情况，数据临界值可以进行相修改）。

（3）Android app实现。

打开基于物联网智能汽车服务系统的APP软件，登录之后进入到的是由3个fragment碎片组成的菜单，分别为：互动，车场，导航。互动包含通知和动态。通知是指接收后台管理系统发来的消息推送。动态是指用户可以在这里进行一些休闲性活动，例如小游戏等。车场包含三大车系。为了符合广大车主的需求，此系统可以连接不同车系中的不同汽车品牌，从而让大部分车主都能够体验该系统。但是具体车辆是否支持需要交给后台管理系统的研发是否完成，完成后是否通过消息推送的方式通知用户是否可以连接该品牌车辆。导航通过GPS定位模块和手机端加入高德地图API实现，达到实时监控小车位置的目的。

4 结语

本设计综合使用了物联网底层、物联网云层服务器，android等嵌入式物联网开发技术进行了智能汽车模拟的服务设计。具体功能如下：

（1）手机客户端实现对汽车数据参数的监测（温度等）。

（2）实现了远程遥控车辆（车速、灯光等）。

（3）模拟车型的选择和其他有关汽车的服务（维修资等）。

（4）客户端的界面设计也是一大优势，符合消费者对客户端的市场需求。

目前物联网等技术正在迅速发展，关于未来汽车行业在智能化，科技化方向的變革势必是一种阻挡不了的新趋势。除了本系统设计的汽车服务之外，围绕汽车关于生活方面的服务正在被各大公司和科技巨头所研究如服务订阅，信息查询等功能。

参考文献

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