基于OneNET平台的汽车智能报警系统

张韬 李克勤 张仁永 王亚丹

摘 要：针对汽车发生严重交通事故，驾乘人员无法及时报警的问题，设计了智能汽车报警系统，该系统由STM32单片机系统模块、加速度传感器、碰撞传感器、GPS模块、GPRS模块、LCD显示模块等组成。以单片机STM32为核心控制系统，实现检测汽车经纬度、海拔高度、加速度等数据的采集，由GPRS模块将数据发送至OneNET云平台，形成汽车行驶轨迹。若加速度超过阈值且碰撞传感器信号触发，则自动将存储位置发送至指定联系人，实现报警求救。

关键词：STM32;OneNET平台;智能报警

中图分类号：U436.6 文献标识码：A

1 方案确定

汽车智能报警系统是利用全球定位系统（GPS）来确定车辆，人员或其所附资产的精确位置的系统。收集的信息可以存储在跟踪单元内，或者传输并存储在远程位置的数据库管理系统上。实时传输可确保传播延迟最小。使用GPS追踪软件在地图上可视化地显示位置。每年都有很多人在不同的生活中失去生命，为了防止行车事故或道路意外事故所导致的死亡。

本文提出设计和开发基于GPS/GSM的智能报警求救系统。该系统采用GPS和GSM技术。由GPS模块，微控制器和GSM调制解调器连接在一起组成的车载单元位于车辆中，以便跟踪。GPS模块接收车辆的位置和安全气囊状态信息并将其发送给STM32微控制器。STM32MCU微控制器然后将处理后的信息发送给GSM调制解调器，GSM调制解调器通过SMS（短消息服务）在GSM网络上发送它。

2 系统设计

2.1 硬件电路系统设计

数据采集处理器实时采集GPS数据、碰撞传感器状态、加速度传感器数据交予单片机处理分析，完毕后，由GPRS无线数据传输服务上传远程物联网云服务器平台，完成汽车行驶状态在线监控，同时监测数据也通过人机界面更新显示。当发生严重交通事故时，碰撞的力度大于预设的阀值时且驾车车辆安全气囊打开作为系统的触发信号，求救系统自动打开，及时发出求救信息。本课题重点研究的是汽车智能报警系统嵌入式软件设计及研发，从系统的触发信号、状态采集、状态触发、远程无线数据传输、在线平台连接的整个嵌入式软件设计流程。

2.2 碰撞系统单元

碰撞传感器是汽车发生碰撞事故作为安全气囊启动的触发信号。负责检查汽车正面和侧面的碰撞力度程度大小，并将碰撞力度信号发送至安全气囊的电子控制单元，目前市面上大多数碰撞传感器采用惯性式机械结构开关，类似于普通开关，其工作状态取决于行驶汽车的碰撞的力度和加速度的大小。正常情况下，碰撞传感器还可以起碰撞防护作用，用做碰撞信采集传感器，采集汽车碰撞的激烈程度值，但必须设定传感器的加速度值和阀值。

汽车碰撞传感器的碰撞的阀值和加速度值作为本系统触发开关信号值，利用单片机处理器对碰撞传感器动态阀值不间断的监测，当碰撞传感器碰撞信号大于预设的阀值时，事故启动信号触发，车载模块将碰撞传感器的碰撞信号送入微处理器，通过串行接口驱动无线数据传输模块，经GPRS网络将事故信息发送给家人和物联网云服务器平台。解决了严重交通事故第一时间把求救信息广播出去。

2.3 STM32微控制器

STM32F103微控制器，具有开发简单实用方便等特点，STM32F103C8T6开发板是汽车智能报警系统的核心部分，数据的处理与存储全由它来实现，将传感器采集的位置信息进行处理，并通过控制界面的控制将数据进行存储，同时调用存储数据，将车祸信息数据发送至云平台，实现智能报警的控制。

3 软件设计

根据任务优先级将程序分割成若干个独立模块，使系统功能设计简单化，由于系统采用RTOS操作系统内核，对任务执行实时性得到可靠、快速的处理;本系统以任务块的形式创建了GPS采集处理任务、碰撞传感器任务、加速度窗前任务。各单元模块数据处理完毕后，利用任务切换，切换至数据处理单元任务，主任务模块将各模块数据打包封装为http传输协议上传OneNET设备云平台。本系统核心是碰撞传感器部分，在程序设计时，采用单独数据处理，保证该部分模块程序正常运行。

4 系统测试

4.1 GPS模块测试

利用串口模块的TX、RX、VCC、GND分别连接GPS模块RX、TX、VCC、GND接口，将串口模块接入电脑USB接口中，在电脑端打开串口调试助手软件，选择对应的串口端口，配置波特率9600。如电路连接成功，这时电脑串口调试助手会打印GPS模块输出的GPS原始数据。

4.2 碰撞传感器模块测试

模拟撞传感器被打开时，碰撞开关信号引脚输出低电平，碰撞传感器板载的红色LED亮起，控制器板载的13号引脚LED亮起，通过串口打印显示出当前开关状态“switch is CLOSE”，碰撞传感器未被打开时，碰撞开关信号引脚输出高电平，碰撞传感器板载的红色LED熄灭，控制器板载的13号引脚LED熄灭，通过串口打印显示出当前传感器状态“switch is OPEN”，打开串口监视器之后，会输出当前检测到开关状态值。

4.3 OneNET平台连接测试

本系统软件测试主要是上位机联合测试，下位机与上位机是共存的，上位机要保证下位机实时连接，下位机在不掉线情况下实时传输数据给上位机。测试如下：

下位机程序修改平台连接信息。保证数据上传OneNET平台，需修改对于平台上的创建产品APIkey、ID号，以及服务器端口地址。修改程序如下：

char OneNet_Server_[ ] = "api.heclouds.com";       //服務器接口地址

char device_id[ ] = "3*******";    //修改为用户设备ID

char API_KEY[ ] = "R9xO5NZm6oVI4YBHvCPK*******";    //修改为自己的API_KEY。

5 结束语

实验测试结果表明GPS定位，传感器监测汽车的行驶状态检测正常，在用校正传感器辅以软件算法能有效剔除误报和漏报。当汽车发生危及驾乘人员生命安全的碰撞和坠落，系统自动发出求救短信和OneNET平台链接，告知家属和救援者，车祸发生的经纬度和地图标识。

参考文献：

[1]王勤.高速公路防护栏碰撞仿真和智能自报警系统设计[J].上海建设科技，2020，41（04）：38-42.

[2]张仁永，卢瑛，陈新.基于Arduino的用电器检测系统设计与实现[J].自动化与仪器仪表，2020，40（10）：113-116.

[3]张仁永，王小红，卢瑛.基于STM32的手语翻译手套设计[J].现代工业经济和信息化，2020，10（03）：46-47+54. [4]王剑波，陈晋，胡昌宁.汽车碰撞事故后乘员保护及自动警示装置设计[J].汽车实用技术，2018，44（11）：97-98+109.

[5]胡均平，刘镇，李勇成.汽车驾驶员自适应防碰撞预警系统设计[J].计算机仿真，2017，34（11）：107-113.