宋余君，刘先明，刘桂红，米贤武

（怀化学院 电气与信息工程学院，湖南 怀化 418008）

0 引 言

目前，电动车已逐渐成为人们的代步工具。2016年仅江苏徐州、盐城地区的电动车销量约为5万～7.5万台[1]。与此同时，电动车被盗事件时有发生。以宁波市北仑区为例，2015年共发生盗窃电动车案件3 553起[2]，且被盗车辆难以追回。很多学者对电动车被盗问题进行了深入研究，新型电动车防盗手段正逐步提高。朱贵宪提出将细铜丝作为警戒线[3]；张皓提出使用单片机GSM通信技术[4]；翁信文等提出使用GNSS和 GSM 等技术实现被盗车辆定位和跟踪[5]；蔡祥春等提出运用 ZigBee 和 GPRS 技术实现电动车防盗[6]。但这些防盗手段均从某个点出发解决车辆被盗问题，未从车辆被盗的整个过程出发，犯罪分子仍可利用防盗器的漏洞进行盗窃活动。本文防盗终端从防电门锁暴力破坏、防电瓶断电、防黑箱盗窃、防止利用无GPS信号盗窃以及盗窃后电动车寻迹等方面解决防盗问题，并增加了用户所关心的车辆故障信息、蓄电池电量信息、续航信息、行驶里程及行驶速度等附加功能，便于用户使用。

1 防盗系统总体设计

电动车防盗系统包含三大部分，即电动车车载防盗终端、云服务器平台、用户端手机APP，系统结构如图1所示。其中，车载防盗终端负责采集门锁状态信息、GPS信息、震动信息、陀螺仪信息、蓄电池信息以及电动车控制器输出的故障信息、速度信息等原始数据；云服务器平台负责所有电动防盗终端的数据接入、处理以及存储，并提供手机终端的注册、注销、绑定等服务，可根据需要向用户手机终端推送报警或产品消息；用户手机终端是用户注册、绑定电动车、使用防盗系统的人机交互平台。服务器平台可根据用户在APP上设定的电子围栏及电动车终端上报的位置信息，综合判断当前车辆是否被盗。

图1 电动车防盗系统结构示意图

2 防盗终端硬件设计

防盗终端采集的信息是车联网电动车防盗系统判断电动车是否被盗的唯一参量，因此，信息准确度将直接影响客户体验。防盗终端原理如图2所示。电源取自电动车电瓶，为保证适应性，该电源输入范围可达40～100 V，囊括了市面上的所有电动车。GPS信号正常时，车辆定位信息从GPS定位模块获取；无GPS信号或信号较弱时，结合陀螺仪模块输出转向角及加速度传感器输出的加速度值，采用惯性定位算法实现电动车定位[7,8]。CDMA模块实现终端与云服务器的数据交互，中国电信推出了物联网卡的优惠政策，且可将卡号存储于CDMA模块内，在满足通信功能的同时避免了因SIM卡损坏、接触不良、掉落等问题产生的不稳定性。

图2 防盗终端原理框图

2.1 门锁信号检测及非法拆锁检测设计

防盗终端的工作状态分为骑行状态和设防状态。当电动车电门锁合法打开时，电动车进入骑行状态，此时电动车防盗终端主要监测车辆故障信息、骑行速度、位置信息等，并将信息传至云端服务器存储于数据库中，手机客户端可查询行车轨迹及车辆历史行驶状态。当电动车电门锁闭合时，电动车进入设防状态，此时电动车防盗终端主要监测车辆震动信息及计算位置信息，当检测到持续震动信息或剧烈震动信息后，系统唤醒并上报当前位置信息和震动报警信息，此时云端服务器根据电子围栏范围判断是否越界，若越界则向手机终端推送越界报警信息，若未越界则推送震动警报信息。门锁状态及非法拆锁检测电路如图3所示。其中，A号端口为电源输入端口；B号端口为门锁状态输出端口，当使用钥匙打开电门锁时，该端口输出高电平，当关闭电门锁时，该端口输出低电平；C号端口为电源地。防盗报警终端分别检测A号端口和B号端口的电平信号，且接线时尽量靠近电门锁一侧；R为下拉电阻。当电门锁正常打开时防盗报警终端的1号、2号输入端均为高电平；当电门锁关闭时防盗报警终端的1号输入端为低电平，2号输入端为高电平；当电门锁遭暴力破坏时，防盗报警终端的2号输入端输入低电平。

图3 电动车电门锁接线示意图

2.2 电瓶防盗检测设计

电动车的所有能源来源于电瓶，且电瓶的价格约占普通电动车的三分之一，是盗窃者的首选目标。本防盗终端的电源管理系统如图4所示。该系统具有电瓶被盗报警提醒，被盗后电动车定位追踪功能。其中，XL7015为DC/DC转换芯片，输入电压范围为5～80 V，输出电压为5 V，最大输出电流为0.8 A；HX9001为配电开关，当电源由蓄电池供电时，系统电源由蓄电池直接供给，并通过锂电池管理芯片给锂电池充电；当蓄电池被盗时，系统电源由锂电池供给，此时系统进入省电模式，可持续供电约10小时。

图4 电动车防盗终端电源管理原理框图

3 结 语

本文防盗终端稳定可靠，加入存储芯片后，可存储因CDMA信号弱而未能及时发出的信息，能够有效避免车辆被盗问题，在车辆被盗后可及时提醒用户，并提供车辆位置信息。该智能终端提供了车辆故障信息、蓄电池电量信息、续航信息、行驶里程及行驶速度等附加功能，有效提升用户依赖性。同时，该智能终端还可与电动车仪表相结合，使电动车防盗更隐蔽，更便捷。

[1] 顾小磊.2016年中国7大核心电动车市场销量对比[J].电动自行车，2017（1）：8-9.

[2] 张应立.盗窃电动自行车犯罪及其防控的实证研究——以宁波市北仑区为例[J].公安学刊（浙江警察学院学报），2016（4）：68-75.

[3] 朱贵宪.电动车用新型防盗报警器的设计[J].山西电子技术，2017（5）：34-36.

[4] 张皓.基于MSP430单片机和GSM模块的电动车防盗器设计[J].通讯世界（下半月），2015（5）：31-32.

[5]翁信文，汪维.基于GNSS/传感器电动车防盗定位系统设计[J].科技创新与生产力，2016（5）：50-51.

[6]蔡祥春，王宜怀，周杰，等.基于物联网技术的电动车防盗系统[J].计算机工程，2011，37（20）：236-238.

[7]蔡伯根.利用GPS和惯性传感器的融合和集成实现车辆定位[J].北方交通大学学报，2000，24（5）：7-14.

[8]李文娟.车联网中车辆定位及其优化技术研究[D]. 南京：南京邮电大学，2013.