周习祥

（益阳职业技术学院，湖南 益阳 413049）

0 引 言

随着汽车保有量的增加，汽车成为人们出行的主要交通工具。目前，物联网与人工智能技术的发展正促进汽车研发领域的转型变革，给汽车行业带来了巨大的发展动力。据报道，全世界的国家每年均有儿童因家长疏忽被遗忘在车内，当外界环境温度达到36 ℃时，1 h后，车内温度可达到62 ℃，高温将导致儿童被热死或闷死在车内，给家庭带来不可磨灭的创伤。美国公益组织noheatstroke.org在对本国被大人遗忘在车内而死去的儿童案例进行调查分析之后，得出了这样一组数据：每10天，就有一名儿童被闷死或热死在车内；自1998—2018年间，美国有794名儿童死于这种意外，其中54%的儿童小于2岁。中国虽然没有统计数据，但此类悲剧每年全国各地都有报道。美国公益机构“KidsandCars.org”（汽车与孩子）发起了2019安全行动，他们的宣传海报再度强调了“A-C-T”要诀，但这只是提醒，无法解决实质性问题。因此，如何有效防止此类悲剧的发生显得尤为重要。文中设计了基于物联网的汽车智能监控系统，在车辆上加装主动红外线探测器与物联网模块，当车身控制模块接收到遥控钥匙锁车信号时，开始进行红外线监测，确定车内是否有人，一旦车内有人，立即通过物联网发送信息给车主手机，提醒车主车内有人，不能锁车，同时，强制输出中控门锁开锁信号并发出报警声，使车辆无法上锁，确保车内人员安全。

据统计，每年均有相当数量车辆的财、物被偷，有些是车窗被砸，有些是破门而入，给车主带来一定的经济损失，而小偷的作案地点往往是监控死角或该处无监控，给警方破案带来了难度。如果车辆内置摄像头实时监控系统，当车辆锁车时，摄像头开始工作，一旦有人非法进入，则立即通过物联网模块发送短信给车主，便于车主第一时间赶到现场，同时通过摄像头记录小偷样貌，以便公安机关破案，为车主挽回经济损失。

随着经济的发展，人民生活水平逐步提高，汽车作为当今世界的主要交通工具，基本进入了每家每户。汽车产业是国家经济发展的支柱产业，随着汽车电子技术的迅猛发展，车联网、物联网等新技术成为了汽车研究的热点。不可否认，这些技术的运用将会给汽车发展带来颠覆性的变化，在方便人们出行的同时提高交通安全性与驾驶舒适性。多年来，研发人员在主动红外线监测与被动红外线监测研究方面取得了丰硕成果，并已应用在军事国防和民用领域，涉及物理、材料、化学、机械、微电子、计算机等学科，但唯独未应用在汽车领域。汽车防盗系统从早期的声光吓阻防盗发展到如今的无线电识别防盗、指纹防盗、视网膜防盗等模式。天网系统应用在交通系统后，使得非法车辆无法上路，进入20世纪20年代，车辆极少有被盗情况发生，但车辆上的财、物被盗情况屡见不鲜，事发地多为缺少视频监控的地方，提高了公安机关破案的难度，而这也成为亟待解决的问题。

物联网概念最早源于比尔·盖茨1995年出版的《未来之路》一书。随着科学技术的不断发展，2005年国际电信联盟正式提出物联网概念。物联网是指通过RFID、全球定位系统等构建网络实现远程感知和控制的智慧生产生活体系。经过几十年的发展，物联网产业已经初具规模，物联网技术正被应用到越来越多的行业中，其中也包括汽车行业。文献[1]认为，未来汽车物联网的发展将包括智能服务提供者、车间通信网络、互联网语音短信三部分；文献[2]主要概述了SMS技术与PLC技术，并以这两种技术为基础研究分析了红外线监控防盗系统，以期对构建安全、和谐社区，提高人们的生活水平有所帮助；文献[3]主要论述了以红外线轴温探测网络平台为基础，把货车运行状态监测系统（TPDS）、货车滚动轴承早期诊断系统（TADS）以及货车运行故障图象分析系统（TFDS）等相结合，加强车辆安全监控体系的构建，保证货车安全运转，同时提出了较具体的实施方案；文献[4]采用实时内核UCOS III，以STM32单片机为核心器件，充分发挥UCOS内核的多线程软件架构。创建集环境监控、GPS方位采集、GSM网络通信、交互界面等实时任务线程，并在系统研制完成后针对各种情况进行模拟，与标准仪器进行测试数据比对；文献[5]以ARM单片机为核心设计了一款移动远程车辆报警定位防盗系统，该系统包括主控模块、远程通信模块、报警模块、定位模块、传感器模块、控制模块，当车辆被盗后，系统立即向车主远程报警，同时发送定位信息；文献[6]针对车辆监控报警有效距离短、方式单一等问题，提出一种基于4G网络的监控视频实时传输系统设计方法；文献[7]利用模糊神经网络算法融合多种传感器监测数据以判断车辆状态；文献[8]给出了一种基于S3C2410硬件架构，结合GPS与GSM技术实现的车辆防盗与远程无线报警设计方案，可通过短信交互的方式让车主快速追踪被盗车辆。

1 基于物联网的汽车智能监控系统构建机理

为保障汽车上儿童的安全，防止车辆财物被盗，紧密结合汽车发展领域前沿科学，根据汽车行业发展状况与物联网新技术的发展趋势，综合运用电路设计理论、系统辨识与控制、信号分析与处理、通信技术、红外线监测技术、计算机科学技术等科学理论与方法，将车辆控制信号与红外线探测、车辆防盗、物联网有机结合，深入研究红外探测器控制电路、车辆防盗控制电路、物联网信号分析、处理与传输，构建基于物联网的汽车智能监控系统框架。在车辆上加装主动红外线探测器、视频实时监控装置、物联网模块，研究红外探测器启动时机与控制电路，红外线探测结果与物联网模块的通信问题；研究车辆防盗视频实时监控系统控制电路，视频实时监控装置与物联网模块的通信问题；研究物联网与手机之间的通信问题。通过该研究，形成比较完整的车辆智能监控系统，解决车辆防盗问题。

2 基于物联网的汽车智能监控系统构建思路

2.1 构建基于物联网的车辆智能监控系统

目前，车辆中控门锁控制系统一般包括遥控钥匙、天线接收器、车身电子控制单元（舒适系统中央控制单元）、驾驶侧门锁控制单元及其他侧门锁控制单元，各门锁单元、车门开关、喇叭控制电路、危险警告灯控制电路、舒适CAN总线、LIN总线、遥控钥匙通过以上各元件及电路控制车辆开锁与闭锁，各信号大多通过总线传输方式实现控制，防盗方式为被动防盗。基于物联网的汽车智能监控系统框图如图1所示，在车辆上加装红外探测器及其电源控制电路、摄像头、存储器、电源控制电路、物联网模块等。车辆防盗监控系统与红外监控系统无需在行车过程中工作，当遥控钥匙发出闭锁信号后根据各传感器、开关信号检测结果，由车身电子控制单元（舒适系统中央控制单元）控制车辆防盗监控系统与红外监控系统进入工作状态。如果有人非法进入车辆或车辆振动，车身控制模块开始工作，并储存信息，同时物联网模块发送信息给车主手机，以便车主第一时间掌握车辆监控信息；如果检测到车内有人，则由车身控制模块通过CAN总线对车门锁控制单元实施控制，使车辆无法锁车，并通过喇叭控制电路、危险警告灯控制电路实现声光报警，通过物联网模块发送信息，提醒车主车内有人，无法锁车。

图1 基于物联网的汽车智能监控系统框图

2.2 构建车辆红外探测智能监控系统

当车身控制模块接收到闭锁信号时，立即启动红外探测电路，实施车内人员探测，一旦车内有人，立即通过物联网模块发送信息给车主手机，提醒车主车内有人，不能锁车。同时，车身控制模块通过CAN总线强制输出中控门锁开锁信号给主、副驾驶侧车门控制单元，主、副驾驶侧车门控制单元通过LIN总线传输开锁信号给左后、右后门控单元，使门锁打开。此时，车身控制单元控制喇叭电路间歇工作，实现声音报警，控制危险报警灯电路工作，实现光报警，多措并举确保车上人员的安全。此系统无需长时间工作，电源电路可采用定时控制方式。

2.3 构建车辆防盗智能监控系统

当车身控制模块接收到闭锁信号后，车辆防盗智能监控系统进入待机状态，通过车门开关信号、振动传感器等监测是否有人非法进入车内，一旦有人非法进入，则立即启动车辆防盗智能监控系统，摄像头开启，并记录现场情况，之后通过物联网模块发送短信给车主，便于车主第一时间赶到现场。为防止环境因素导致车辆防盗智能监控系统工作而过量消耗蓄电池电能，防盗智能监控系统应配备电源控制电路，行车时为锂电池充电，闭锁后，锂电池为系统供电，当锂电池电量不足时利用蓄电池供电。

2.4 实现物联网通信

物联网卡具有短信、无线数据通信等基础通信功能，具有终端开关机、定位、GPRS上/离线、IP地址查询等终端状态查询功能，此系统主要应用短信通信与定位功能。车身控制系统控制物联网模块工作，触发物联网卡发送短信，并将物联网卡与车主手机联网，以便车主掌握车辆情况，实现实时监控。

3 结 语

鉴于目前汽车行业发展状况与物联网新技术的发展趋势，基于物联网的汽车智能监控系统搭建尤为重要，旨在解决多年来一直未解决的民生问题与车辆防盗问题，在汽车研发领域具有重要的现实意义和广阔的应用前景。