基于物联网技术的公路长途客运安全监管系统研究

2019-05-25潘晶莹

微型电脑应用 2019年5期

潘晶莹

(西安航空职业技术学院电子工程学院，西安 710089)

0 引言

目前，在我国社会经济不断发展的过程中，我国高速公路发展较为迅速，并且对高速公路监控系统的需求也在不断的提高。高速公路交通流监控系统技术水平对高速公路的整体建设及发展具有一定的影响，使用有效且合理的监控技术，能够使高速公路监控效率得到有效提高，降低交通事故的发生机率，从而对人民财产及生命安全进行有效保证，从而对国家及社会的利益进行有效维护[1]。高速公路交通流的主要目标就是交通体系的智能化。在高速公路中车辆数量不断增加及车速越来越高的背景下，交通事故发生机率也在不断的提高，如果无法实现高速公路交通流有效监控，就会导致高速公路瘫痪或者二次事故，对人们的生命安全造成了严重的威胁，并且还对社会造成了严重的经济损失[2]。所以，就要使用先进的技术实现交通流的合理监控，以此降低高速公路交通事故的发生机率，对高速公路正常运行进行维护。

1 物联网技术概述

物联网在体系结构方面主要包括网络层、感知层和网络层三方面。感知层的主要目的就是利用多种传感设备收集实体信息，网络层的主要目的就是实现信息传递，应用层适合相应行业需求相互结合，实现数据的分析、处理、挖掘和融合，从而提高智能化使用的广泛性[3]。那么本文所研究系统使用的物联网技术也祝要包括感知技术、通信和网络技术体系、应用体系，物联网的技术体系，如图1所示。

图1 物联网的技术体系结构

其中传感器技术、RFID技术、数据挖掘等一系列的技术属于交通领域中物联网技术的主要技术。

从本质上来说，物联网属于聚合性应用，其能够将各种网络传输技术、感知识别技术、人工智能技术等相互融合，从而有效实现物和物之间在任何地点及时间信息的相互共享和交互，所以其具有可靠传输及全面感知、智能处理的特点。其能够通过二维码、RFID、GPS和传感器等感知识别及定位技术获得物体位置、属性和周边的环境等信息。其还能够和物体与广域网相互连接，利用终端和网络相互融合，从而使物体信息能够实时精准的传送，有效实现信息共享和交流。其也能够通过各种智能计算机技术对传输的大量数据实现分析和处理，从而对数据进行智能化的控制和决策，比如模糊识别、云计算等技术[4]。

2 公路长途客运安全监管系统的框架

本文表示公路客运安全监控系统的安全性要从人员、车辆及线路等方面进行讨论，利用客运生产的整个过程实现监测预警，及时发现并且控制危险因素。基于物联网的公路长途客运安全监控系统框架，如图2所示。

图2 基于物联网的公路长途客运安全监控系统框架

其中物联感知层主要包括前端处理和收集两种，前端收集主要是使用微波技术、传感技术、视频技术等交通信息收集手段，和车载标签单元、无线射频技术等相互结合，从而收集驾驶员、线路和车辆的数据，找到出现事故时候的信息并且收集。全段分析主要是使用嵌入在传感器和信息收集设备中的智能分析设备提取信息，将具有重要作用的信息到应用层进行传输，避免信息在传输过程中出现冗余的问题[5]。其中网络传输层主要是利用先进通信网络实现信息实时且高效的传输。系统应用层主要包括公路客运安全保障系统中的公共信息平台和应用子系统，两者之间的信息能够相互的传递。公共信息平台主要将客运系统中的要素基础数据作为底层数据，利用不同客运要素的结合实现系统完善，比如客运线路信息数据库、驾驶员及车辆的信息数据库。公共信息平台是利用在数据库中创建的应用系统，从而实现面向不同客运要素的安全服务保障。

3 公路长途客运安全监管系统的设计

3.1 系统的硬件设计

系统主要包括三部分，分别为监控平台、通讯线路、车载监控系统，车载监控系统还包括监控摄像机、硬盘录像机、通讯设备和GPS，通讯线路主要包括前端移动传输、后台指挥通信，监控平台主要包括流媒体、监控软件、应用服务器等，能够根据自身需求创建多级监控平台。

车载监控系统主要包括四部分，比如无线视频系统、卫星定位系统、车载硬件系统及监控系统平台。车载设备利用GPS模块得到车辆的目前位置信息，根据GIS电子地图实现车辆的精准定位，并且对车辆实施一系列GPS车辆管理及安全监控功能。本文所使用的GPS全球定位系统[6]。

无线视频监控系统利用4G网络将车辆的状态、声音及视频等信息到监控中心进行传输，并且得到监控中心所反馈的指令。

监控系统平台的主要目的就是对监控数据进行处理，实现车辆视频、报警、录像、GPS、用户权限等信息的处理。前端车载信息收集设备在车辆中安装，设备中主要包括音视频音视频编解码模块、收集模块、GPS数据收集模块及4G传输模块。前端系统利用司机启动车辆，车载监控设备就会自动的启动，通过摄像头将车内外的音频和视频信息进行提取，交到车载监控主机中进行压缩存储。根据4G无线网络，将车辆行驶状态、情境、位置及事故发生现场的情况对中心服务器进行传输，之后到管理员显示器中传输信息[7]。

并且车辆中传输至少四个摄像头，实现车厢视频的监控。系统核心处理器使用功能ST公司，其成本低，并且系统功耗较低，管脚的数目比较少，并且其还具有一定的计算性能及中断系统响应。其具有较高的中心内核效率，编程较为简单，性能较为强大。长途客运车内部视频收集设备的布置，如图3所示。

图3 长途客运车内部视频收集设备的布置

在车辆中实现信息显示屏的安装，从而能够将调度信息及安全行车提醒实时的展现出来。监控指挥中心利用4G网络中的路况提醒、天气情况、线路偏离等提示到车载DVR中传输，之后通过智能仪表显示到信息屏中，并且信息屏中的中文语音合成模块能够保证驾驶人员在行车过程中清晰的听到语音播报。在车辆出现事故或者故障的时候，司机也能够通过信息屏发送求助信息。

管理平台属于监控系统核心内容，系统使用B/S结构，不仅稳定，而且可靠。监控系统功能主要包括车辆实时报警、跟踪、地理信息管理及历史行程跟踪等。视频监控功能主要包括视频报警提示、监控浏览、下载录像存储、设备管理、用户设置等。

3.2 系统数据库

通过上文分析，公路长途客运安全监管系统所收集的信息主要包括车辆情况、驾驶人员情况、道路等级、车辆维护周期等。根据数据收集类型进行分类，将收集数据分为静态和动态两种类型。所以系统属性数据库也包括静态和动态两种，动态数据库主要存储车辆超速、驾驶时间、车辆故障检测、超载的情况，静态数据库主要对道路等级进行存储。公路长途客运安全监管系统的数据库设计框架，如图4所示。

本文以公路长途客运的安全监管系统需求使用ORACLE数据库对系统属性数据进行存储，此数据库系统是通过美国甲骨文公司所研发的分布式数据库，其属于常用的数据库系统，数据管理功能较为完整。

关系数据库主要通过多种数据表构成，数据库能够体现多种存储数据的二维的联系。数据库设计是对每项数据类型和范围的确定，并且还能够使表利用唯一性索引、主键约束和引用完整性约束保证数据完整性。以下为公路长途客运安全监控系统的数据表，如表1所示。

表1 车辆数据表

表2 道路与环境数据表

4 系统的实现

本文所设计的公路长途客运安全监管系统在MyEclipse开发环境中使用Java语言开发程序实现，访问数据库，利用服务器存取各种安全监管数据并且运算，实现判断结果的输出，并且实时的监管公路长途客运。本文将系统的数据库与web两台服务器设置到同台电脑中。因为此监管系统数据并不复杂，所以一台电脑就能够满足其运行需求，并且也便于实现系统的维护。因为客运安全监管数据大部分都是实时数据，所以还要实现信息备份和存储。车辆终端使用收集驾驶员、车辆及乘客信息，之后将收集信息利用4G通信技术到监控中心数据库传输，在监控中心实现决策之后，利用车载终端对驾驶员进行车辆报警信息的反馈。

本文所设计系统的主界面主要包括密码修改和信息查询。