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車輛管理中物聯網技術的應用:基于物聯網技術的智能小區車輛管理系統研究

【摘要】本文針對智能化小區車輛停車管理難題，提出了一種基于物聯網技術與嵌入式技術、無線傳感網技術相結合的智能小區車輛管理系統方案，通過綜合運用物聯網的思想、概念和方法，采用無線技術、網絡和設備，以構建一個信息化、自動化、網絡化、無線化的車輛管理系統，實現智能小區車輛動態、合理、高效地管理。

【關鍵詞】物聯網;ARM;無線;車輛管理

近年來，隨著社會經濟快速發展，人們的生活水平不斷提高，機動車輛越來越多地進入百姓家庭，住宅小區“停車難、管理亂”的問題日趨突出。智能小區車輛管理正在逐步趨于規范和科學，實現小區車輛智能化管理已經成為必然的發展方向與研究熱點。

1.系統設計方案

利用物聯網、嵌入式、無線傳感網等技術，實現智能小區車輛管理系統，將智能無線傳感器安裝在車輛、智能小區信息采集點，通過無線感知周邊的溫度、濕度、光線、位置等信息。在無線傳感器節點內同時集成CPU、無線通信模塊、天線、電源等，使得該無線傳感器節點具備與周邊傳感器節點協作、通信的功能，組成無線傳感網絡。每個節點即是信息的采集點又是路由中轉點，采集到的數據通過路由算法在各個節點中傳送，最終到達嵌入式智能小區網關。小區網關基于S3C6410與嵌入式Linux操作系統平臺之下，能有效運行協議轉化軟件，將無線傳感網傳輸的數據通過以太網發送到智能小區控制服務器，服務器接收到數據后發出相應的控制命令，經由智能網關發送到每個無線傳感節點。通過智能小區車輛管理無線傳感網，實現對智能小區內車輛的管理和控制，提高智能小區內車輛的管理效率。整個系統由出入口管理系統、停車場管理、小車輛區管理，無線節點管理四部分構成，其系統框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

2.關鍵技術介紹

2.1 物聯網關鍵技術

2.1.1 物聯網的概念

物聯網（IOT）是指將所有物體通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、等信息傳感設備，按約定的協議，與互聯網相連接起來，實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。從技術架構上來看，物聯網可分為三層：感知層、網絡層和應用層。和傳統的互聯網相比，其特征和優勢一它是各種感知技術的廣泛應用，二它是一種建立在互聯網上的泛在網絡。

2.1.2 射頻識別技術

RFID是射頻識別技術的英文縮寫，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種非接觸式的自動識別技術。一個完整的RFID系統硬件通常由標簽（Tag）、閱讀器（Reader）天線（Antenna）組成。其中，標簽由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象;閱讀器讀取（有時還可以寫入）標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式;天線在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。目前，RFID技術已經被廣泛應用于物流系統、電子收費系統、安防系統、供應鏈系統、車輛識別系統等各個行業。

2.1.3 車牌識別技術

車輛管理工作智能化的發展趨勢也讓通信技術以及計算機技術被廣泛應用于車輛管理領域中，其精度強、自動化程度高的特點在車輛管理領域逐漸突顯。其中車牌識別技術就是在此過程中引起廣泛關注的重要技術之一， 車牌識別是通過計算機的視頻及模式識別功能，對車輛擁有的唯一車牌號進行定位識別的系統技術。技術的主要環節包括對圖像開展預處理、對車牌進行定位、對字符進行分割以及對字符進行識別。

2.2 嵌入式技術

嵌入式系統（Embedded system）是一種“完全嵌入受控器件內部，為特定應用而設計的專用計算機系統”，根據英國電氣工程師協會的定義，嵌入式系統為控制、監視或輔助設備、機器或用于工廠運作的設備。與個人計算機系統不同，嵌入式系統通常執行的是帶有特定要求的預先定義的任務。由于嵌入式系統只針對一項特殊的任務，因此能夠對它進行優化，減小尺寸降低成本。嵌入式系統通常進行大量生產，所以單個的成本節約，能夠隨著產量進行成百上千的放大。近年來，隨著醫療電子、智能家居、物流管理和電力控制等方面的不斷風靡，嵌入式系統利用自身積累的經驗，在已經成熟的平臺和產品基礎上與應用傳感單元的結合，擴展物聯和感知的支持能力，發掘某一領域物聯網應用，成為物聯網系統技術的重要組成部分。

2.3 無線傳感技術

無線傳感網，簡稱WSN，是指由一組隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊的傳感器以自組織方式構成的無線網絡，用于實時監測網絡覆蓋區域的各類監測對象的信息。WSN綜合了傳感器技術、無線通信技術、嵌入式系統技術、分布式信息處理等技術，是一項集成了多學科的技術領域，已成為構建無線物聯網的重要技術。

3.關鍵技術實現方法

3.1 車輛識別

RFID讀寫設備主要完成車上卡片與主機上的信息的交換，用于識別車輛信息以及完成收費等一系列服務，此部分要求模塊穩定度高，靈敏度高，可以實現2米以上讀卡，讀卡速度可以設定，至少是lOms，相同ID信息輸出時間間隔設定為2分鐘以上，與上位機通信采用232接口，系統可以在很短時間內穩定地實現收費等系列服務。攝像頭作為RFID讀寫器的輔助設備，可以在繳費、登記時對車輛進行監控、抓拍，防止在無人值守情況下發生車輛作弊行為。系統圖像采集模塊采用基于CMOS圖像傳感器的OV7620感光器件及OV511微處理芯片組成的USB接口攝像頭。

3.2 無線傳感網絡

系統利用CC2431協議技術和NesC技術進行無線傳感節點的軟硬件設計，為構筑智能小區內車輛在無線傳感器網絡，每個傳感器節點需要同時具備傳感器及計算功能。無線傳感節點硬件采用8051 MCU控制單元及CC2420 RF傳輸芯片相結合的SoC TI CC2431，以支持使用TI CC2431 ZDK的Zigbee協議，并通過TinyOS 2.x實現實時傳感器網絡。在CC2431的控制下選擇不同的傳感器以實現不同的數據信息的采集。軟件采用無線傳感器網絡的專用操作系統TinyOS 及TinyOS下具有類形式組件（component）結構的NesC語言來開發節點程序，完成不同傳感器的程序編寫以實現數據采集和無線傳輸，達到數據采集功能，并通過對無線傳感網MAC協議的優化和改進，最大限度減少電池的能量消耗，延長傳感器的使用時間。

3.3 嵌入式網關

要完成有線和無線的通信、融合，需將無線節點發送的數據通過智能小區嵌入式網關或智能家居嵌入式網關進行協議轉換，并通過以太網發送到小區控制主機，同時將主機的指令通過嵌入式網關轉換為無線指令發送到無線傳感器節點。系統中采用基于S3C6410微處理器與嵌入式Linux相結合的智能小區網關，并完成Linux下的協議轉化軟件的編程。

4.結論

本系統提出了一種將物聯網技術與嵌入式、無線傳感網技術相結合，利用先進的控制技術實現智能小區車輛管理系統方案，是一種高效、方便快捷、科學的車輛管理手段。能體現智能小區車輛管理要求高可靠性、高實時性、高安全性、低維護性，實現信息資源共享和任務綜合管理特點。

車輛管理中物聯網技術的應用:淺析物聯網技術在車輛管理系統中的應用

摘要：隨著我國高速公路體系的快速發展，半自動收費和人工收費的方式費時費力，已無法滿足高速公路現代化管理的需要。因此，在車輛管理系統之中引入物聯網技術，設計一套專門應用于高速公路的車輛管理系統具有非常重要的意義。本文對物聯網技術在車輛管理系統中的應用進行了研究。

關鍵詞：物聯網技術；車輛管理系統；高速公路

1 引言

隨著我國高速公路體系的快速發展，半自動收費和人工收費的方式費時費力，已無法滿足高速公路現代化管理的需要。而電子不停車收費的收費方式常常在實際使用過程中存在著用戶繳費和收費管理不便等各種問題，主要有用戶對預付卡惡意盜用和冒用等問題。因此，在車輛管理系統之中引入物聯網技術，設計一套專門應用于高速公路車輛管理的車輛管理系統具有非常重要的意義。系統通過自動標識通行車輛，然后系統自動通過物聯網對銀行服務系統進行訪問，完成相關費用的收繳。這樣解決了原收費系統必須需要預付卡購買、儲值和收費等環節，有利于車輛管理系統的應用 [1]。

2 物聯網技術概述

物聯網的英文簡稱為“IOT”，所謂物聯網是指“物與物相連的互聯網”，對于物聯網的定義國內外有很多說法，其中最為常用的一種定義是：網聯網是通過紅外感應器、射頻識別（RFID）裝置、激光掃描器、全球定位系統等信息傳感設備，按約定的物理網協議，把互聯網與任何物品相連接，以實現相關信息通信和交換，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡[2]。

3 基于物聯網技術的車輛管理系統設計

3.1 車輛管理系統結構

本文設計的車輛管理系統主要由以下幾個部分構成：車輛識別系統、監控中心系統、信息服務系統。其具體工作過程是：在高速公路上當車輛通過收費口時，在車輛上附著的電子標簽進入了RFID磁場，系統對由標簽讀寫器所發出來的射頻信號進行接收，然后射頻系統依靠感應電流所獲得的能量，發出相關的車輛信息。車輛的相關信息由系統的標簽讀寫器讀取，然后由解碼器進行解碼，送至監控中心系統，再通過本地及遠程接口，存儲到訪問遠程服務器或本地服務器進行相應數據處理[6]。

3.2 系統的硬件設計

3.2.1 電子標簽選用

本文設計的系統采用的電子標簽芯片是Philips的UCODE HSL，本文系統之中采用的電子標簽主要有3個，這三個電子標簽分別嵌入到車牌、發動機缸體和車體框架之中。這三個電子標簽分別對車輛的號碼、發動機和車架的出廠編號信息進行記錄，這樣多標簽的設計可以防止車牌的盜用、套牌等違法行為。

3.2.2收費站車輛入口、出口設計

收費站的車輛入口、出口主要由車輛感應器和道閘控制器、車輛檢測傳感器、LED信息提示牌、接收天線及標簽讀寫器組成、多點攝像系統。具體的工作流程如下：車輛進出高速公路收費口時，車道下面的檢測傳感器對車輛的相關信息進行檢測，然后多點攝像系統對駕乘人員和車輛進行拍照和錄像，同時，車輛的電子標簽芯片被標簽讀寫器激活。同時，將電子標簽的相關信息與照片、錄像信息等信息打包傳輸給遠程主機，進行相關檢測后，進行放行[8]。

3.2.3監控中心設計

車輛系統的監控中心主要有入口主機系統和出口主機系統構成，入口主機系統主要用來接收識別系統發來的車輛信息，然后對相關信息進行確認，并將相關信息傳輸并存儲給到本地服務器多媒體數據庫中，數據庫對車輛信息進行查詢，若沒有發現該車輛的相關信息，則再到遠程數據庫進行查詢。出口主機系統主要用來當車輛到達出口時，對系統發來的車輛信息進行接收和識別，然后將相關信息與入口發來的信息進行核對，對違規車輛進行處理，并計算出該車輛應繳納的里程和費用等等[9]。

3.2.4信息服務系統設計

本地信息系統主要由數據庫管理系統軟件和2臺服務器構成，對這2臺服務器進行主從配置，其中從屬服務器主要用于數據的實時備份[10]。以確保相關數據的絕對安全可靠。由服務商提供遠程信息系統，使用多表結構設計本地數據庫，分別對車輛的基本信息、車輛通行信息、繳費信息、車主基本信息、錄像等多媒體信息、車輛和人員照片等進行記錄。

3.3 EPC編碼功能設計

本系統采用EPC編碼，這種編碼格式主要有：64位、96位和256位。這種編碼格式的特點是簡單和安全，這種編碼具有惟一性和分層擴展性。本文設計的系統為了降低電子標簽的成本，采用EPC-64Ⅲ型64位編碼格式[12]，其中域名管理26，位版本號2位，這種編碼格式可以作為廠家識別的代碼。由于國內車輛是按照省、地、縣市分級管理，所以系統車牌的編碼采用分段式結構，對車輛號碼逐級分層管理，有利于擴展和提高信息查詢效率。

3.4 Savant系統

本文的Savant系統由以下幾個部分構成：事件管理系統，實時內存事件數據庫，任務管理系統。這個系統的功能是負責整個車輛管理系統的程序集成和整體控制。Savant系統提供了標簽讀寫器和應用程序等兩個接口。其中標簽讀寫器主要與車輛管理系統的標簽讀寫器相連接，而應用程序接口主要是為了實現通訊功能與外部應用程序相連接。系統的具體工作流程如下：Savant系統通過接口讀取系統標簽讀寫器中的車輛EPC，將信息做平滑、協同及轉發后，存入RIED數據庫中。

3.5 ONS系統

車輛管理系統之中的ONS系統采用BIND程序進行配置，ONS相當于Internet中的域名系統DNS。它可通過Internet域名解析實現與互聯網的連接。具體來說，ONS就是為了完成“主機名”和IP地址之間的轉換，實現與外部Internet系統連接。同時ONS系統的具體工作流程如下：車輛管理系統的Savant系統獲取車輛EPC，然后將車輛EPC傳遞給ONS，進行IP地址的轉換。同時，車輛管理系統在Internet上搜索該IP地址對應的計算機和相應服務，從PML服務器中獲得車輛的描述信息，進行完成相關車輛信息的調用。

4 結論

在我國交通快速發展的今天，在車輛管理系統之中引入物聯網技術，設計一套專門應用于高速公路車輛管理的車輛管理系統具有非常重要的意義。本文就此問題進行了分析。文章在通過認真分析物聯網技術的基礎上，完成了基于物聯網技術的車輛管理系統的設計，具體分為：車輛管理系統結構，，系統的硬件設計，EPC編碼功能設計，Savant系統，ONS系統。

車輛管理中物聯網技術的應用:物聯網技術在智能車輛管理中的應用探究

【摘要】物聯網技術作為一種全新的技術措施，在智能車輛管理系統中實現了信息的交換、管理與監控，隨著車輛的不斷增加，物聯網技術應用于智能車輛管理的體系也越來越健全。本文在了解物聯網技術內容的基礎上，對物聯網技術在智能車輛管理系統中的應用進行了探究。

【關鍵詞】物聯網技術 智能車輛 管理系統 技術應用

一、物聯網技術簡介

隨著經濟的飛速發展和社會的不斷進步，城市人口數目有了很大范圍的增加，汽車數量也在持續增多，交通堵塞、擁擠的現象愈加嚴重，因此而引發的大氣污染、噪聲污染、能源消耗等也成為各工業發達和發展中國家所面臨的嚴峻問題。智能交通系統（ITS，Intelligent Transportation System）作為近年來逐漸興起的技術措施，可以有效改善交通阻塞問題，使得交通擁擠問題得以解決，這一措施也越來越受到國內外專家學者和政府決策部門的重視，在許多國家和地區也開始了更為廣泛的應用。隨著近年來物聯網技術在國內的快速發展，智能交通領域也被賦予了更為豐富的技術內涵，同時，在管理理念及相關技術手段上也引起了革命性的變革。

顧名思義，物聯網（IOT，The Internet of Things）就是物物相連的網絡，一般認為，物聯網指的是通過傳感器網絡、射頻識別及全球定位系統等信息傳感設備，按提前約定的協議，把某物品與互聯網連接起來，以便進行信息通訊及交換，從而實現智能化識別、跟蹤、定位、監控及管理的一種網絡。從1999年物聯網概念的提出直至2005年國際電信聯盟（ITU）年度互聯網報告引發全球范圍內的對物聯網的相關討論，再到2009年IBM提出“智慧地球”的概念，物聯網的定義及范圍都發生了巨大的變化，其覆蓋范圍也有了較大的拓展，不再僅僅是基于RFID技術的互聯網。物聯網技術應用于智能化車輛管理，使得交通事件從“事后處置”轉變為“事前預判”這一模式，是智能交通領域內一次較為深刻的變革。

二、智能車輛管理中的物聯網技術應用

（1）射頻識別技術。射頻識別技術是智能車輛管理中對車輛出入的一種管理，比如根據企業事業單位對于人員出入車輛的管理需要，會給員工車輛發放一張遠距離識別卡，將卡片固定在車的某一部位（如：前擋風玻璃），在道閘前段部位地面下安裝遠距感應器，當攜有RFID卡的車輛到達此區域時，遠距離讀卡器將讀到的RFID卡號傳遞給控制器，進而控制器對所讀卡號進行合法判斷，在卡片合法的情況下，控制器上繼電器工作，從而使得與之相連接的智能道閘打開，反之，卡片不合法時，繼電器則不會工作，道閘不打開，同時傳遞給計算機一個引發警報的信息。這種利用遠距離自動控制技術和射頻識別技術共同開發成的具有國際領先水平的智能化管理系統，可以實現人員車輛進出速度快、更便捷的目的。它不僅可以使人員車輛出入的批準步驟得以簡化，而且可以實現人性化的自動識別人員車輛的身份，使得人員車輛的管理更加簡單、精準，而且可以有效提高企業的形象。射頻識別技術的應用具有感應距離遠、多重識別、讀信息速度快等優點，這種技術擁有著較高的穩定性和可靠性，一車一卡，資料存檔，防偽性極高，在保證安全性的基礎上，避免了人為控制帶來的諸多不便，車輛出入資料更便于工作人員監督。

（2）車輛定位技術。車輛定位技術使用包括通訊器和定位器兩部分的RFID硬件設備，以電子標簽作為標識碼，駕駛員使用人員標簽，車輛使用車輛標簽，具備了數據可靠、有效通訊距離長、不宜破損等特點，電子標簽的基本原理則是利用射頻信號及其空間耦合與傳輸特性實現的對移動或靜止的待識別物體的自動識別。利用電子標簽并結合車輛內所具有的視頻監控設備，建立起一套較為完整的車輛定位跟蹤管理系統。車輛定位技術可以自動檢測受控目標經過受控區域的時間及地點信息，并可以實現對受控目標的統計及安全管理的自動化；具有成熟可靠的網絡通信系統，對信息可以進行實時采集，整個過程無需人為參與；具有完備的信息查詢與數據統計軟件，為高層人員管理與查詢提供了全方位的服務；該技術具備較強的安全、可靠、穩定性，對于異常情況可以及時發現，并有報警呼叫系統的高級配置。

（3）車牌識別技術。車牌識別技術是智能車輛管理中的一項重要技術，也是智能車輛管理時所關注的內容。如今，車輛管理工作越來越注重追求車輛管理的高質量、高效率及高精確度，由此，車輛管理自動化程度和管理精度自然而然地成為了智能車輛管理的主要關注對象。車輛的識別較為冗雜，首先需要在動態的運行車輛中抓取快照，通過對照片的預先處理獲取較為清晰的照片，接著通過計算機對車牌信息進一步自動識別車牌數字信息，根據自動定位技術采集的車輛位置信號與車輛進行對應，并進行位置定位，由此完成車牌的識別。車牌對于整輛車來說較小，而且車牌處于整輛車下部較為隱蔽的位置，這也就增加了車牌的檢測難度。然而車牌識別在車輛管理過程中是尤為重要的一個環節，工作人員需要根據檢測到的車牌確定各車主，并且可以通過視頻監控和模式識別等功能對車輛進行實時定位。

（4）底盤掃描技術。對車輛進行底盤的識別有利于保障車輛的運行安全性，對于車輛正常行駛有著極其重要的意義。底盤檢測相對來說也存在一定的難度，通過肉眼觀察以及人工安置反光鏡為較為傳統的檢測方法，受管理人員能力與經驗的影響，這種方法檢測效率不高、精確度較低，同時也不利于檢測工作的順利進行。智能化的車輛管理系統在克服低效率、低精確度問題的基礎上，實現了檢測數據化存儲與分析處理，滿足了更多車輛管理的需求。智能的底盤掃描系統則是利用現代化的傳感器裝備來檢測底盤的形狀、運行特性參數及零部件位置等，通過將檢測信息與標準信息對比，在一定時間內對其進行預測，當預測的檢測結果超過了所設定的閾值時便可對底盤故障進行判斷，并發出故障預警。此外由于底盤的檢測環境有所不同，底盤檢測技術要對于環境的改變及時做出靈活調試及轉變，以便適應較為復雜的車輛狀況。

三、結語

物聯網技術應用于智能車輛管理系統需要遵循一定的管理機制，隨著車輛智能化管理的實現，根據所需管理車輛的規模對終端監測節點和上位機監控界面進行合理設計，在解決交通阻塞、交通擁擠問題和減少交通事故的前提下，車輛的管理效率也將會得到大幅度提高。對于較大規模的車輛管理工作可以通過中央控制系統進行層層下分，以便保證整個系統的協調高效運行。