智能汽車監(jiān)控系統(tǒng)

摘要：在貨車的行駛過程中，貨倉內(nèi)發(fā)生的情況往往是司機所不知曉的，因而給行車安全以及運輸貨物的安全帶來了極大的隱患。為了實現(xiàn)將貨倉內(nèi)的環(huán)境信息實時地傳送給駕駛司機，當(dāng)險情突發(fā)時，司機能夠在第一時間采取必要的防范措施，以保證行車安全。文章設(shè)計的系統(tǒng)集中了溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器、光照強度傳感器、紅外防盜傳感器以及GPS定位來保證貨物安全，同時實現(xiàn)了貨車防盜的功能。
關(guān)鍵詞：汽車監(jiān)控；傳感器；GPS定位；防盜

0 引言
    現(xiàn)階段，貨車失事事故屢見不鮮，其中失火現(xiàn)象尤為突出，這不但給我們帶來了巨大的經(jīng)濟損失，而且對我們的人身安全也構(gòu)成了巨大的威脅。很多情況下，火災(zāi)是由貨倉的貨物在運輸過程中燃燒引起的。究其原因是貨車在行駛的過程中，當(dāng)異情發(fā)生時，司機不能在第一時間采取措施，導(dǎo)致事故發(fā)生?；诖耍覀冊O(shè)計了基于STM32F407的智能車載監(jiān)控系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由一個放在駕駛室的主機和一個置于貨倉中的從機構(gòu)成，從機傳感器將采集到的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，通過無線通信模塊發(fā)送給主機，主機通過對接受到的數(shù)據(jù)進行分析，進而提醒司機或自動采取相應(yīng)的解決措施，防止災(zāi)難的發(fā)生。

1 系統(tǒng)整體方案
    如圖1所示，本系統(tǒng)由主機和從機組成，主機以STM32F407為主控，該主控為最新的高性能ARMCortexTM-M4內(nèi)核，主頻高達(dá)168M，能夠?qū)崿F(xiàn)DSP運算和硬件浮點運算，而且外設(shè)豐富，應(yīng)用十分靈活。中間采用Silicon Laboratories SI4432芯片制作的無線模塊進行數(shù)據(jù)通信，SI4 432無線模塊是采用Silicon Laboratories SI4432芯片制作的無線模塊。

    工作在433M免費頻段。最大功率可以到20dBm(100mW)，接收靈敏度可以到-121dBm，因其發(fā)射功率大，接收靈敏度高，可以傳輸?shù)缴锨椎木嚯x，素有“穿墻王”之稱。從機由各種傳感器組成，放于貨艙，對貨艙內(nèi)環(huán)境進行實時檢測，將檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)回主機，主機對接收的數(shù)據(jù)分析處理。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2．1 溫濕度傳感器
    溫濕度傳感器硬件電路如圖2所示，溫濕度測量采用AM2301數(shù)字溫度傳感器，該傳感器具有穩(wěn)定性強、功耗低、使用便捷等特點。用它對貨倉內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù)進行采集，采集的數(shù)據(jù)通過無線模塊發(fā)送給主機，主機通過對數(shù)據(jù)的處理分析，就能得到貨倉內(nèi)的溫濕度情況。輸出的端口接兩個二極管，起保護作用，能有效地防止輸出的電壓太大，將單片機的I／O口燒壞。

2．2 氣體傳感器
    煙霧濃度測量系統(tǒng)采用MQ135氣體傳感器，該傳感器具有低成本、長壽命、高靈敏度等特點。當(dāng)貨倉環(huán)境煙霧濃度過高時，傳感器的電導(dǎo)率會隨著污染濃度的變大而變大，因此根據(jù)這一特性就能對當(dāng)前環(huán)境的污染度進行測量，通過無線傳送數(shù)據(jù)給主機后，主機就能實時掌握貨箱內(nèi)的煙霧濃度情況，同樣在輸出端口接兩個二極管起保護作用。硬件電路圖如圖3所示。

2．3 紅外傳感器
    紅外防盜報警采用RD-622熱釋電紅外線傳感器作為報警電路的主要器件，如圖4所示。該傳感器具有高靈敏度和優(yōu)越的信噪比以及對溫度變化的高穩(wěn)定度。結(jié)合BIS0001紅外傳感信號處理器，該電路能很好地實時監(jiān)控貨倉內(nèi)是否有人員活動，同時該系統(tǒng)通過軟件設(shè)置了兩種模式，一般模式和防盜模式，當(dāng)人離開貨倉時即可以啟動防盜模式，當(dāng)人要從貨艙內(nèi)搬運貨物，司機只需啟動一般模式即可。

3 軟件流程圖
    主機流程圖5所示。該系統(tǒng)先將各個模塊初始化，接著判斷接收的數(shù)據(jù)是哪個傳感器的，再對數(shù)據(jù)進行分析處理，得到相關(guān)參數(shù)后判斷其指標(biāo)是否超過預(yù)設(shè)指標(biāo)，若超過則啟動相應(yīng)的報警系統(tǒng)。

    從機流程圖如圖6所示。先是初始化各個模塊，針對不同的傳感器，我們先采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，將采集后的數(shù)據(jù)進行組合分析處理，得到一個數(shù)據(jù)包，再通過無線將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，直到發(fā)送成功為止。

4 實驗結(jié)果及分析
    本文設(shè)計了基于單片機STM32F407的智能貨艙監(jiān)控系統(tǒng)，這樣司機就能通過置于駕駛室內(nèi)的主機時刻監(jiān)控貨車車廂內(nèi)的環(huán)境情況，在監(jiān)測的基礎(chǔ)上，我們還可以根據(jù)主機所設(shè)定的警戒數(shù)據(jù)來采取相應(yīng) 的措施，實現(xiàn)實時的監(jiān)控，這樣能有效減少貨車因貨艙內(nèi)的事故而引發(fā)的交通事故，同時本系統(tǒng)還可以增加GPS定位功能，這樣物主就能隨時隨地地知道自己貨物的具體信息，此系統(tǒng)不僅可用于貨車車廂內(nèi)的環(huán)境監(jiān)控，還可以用于火車、集裝箱等貨艙。主機實物如圖7所示，通過觸摸屏液晶就可以操控整個系統(tǒng)，非常簡單方便，具有很好的人機互動。此系統(tǒng)還可根據(jù)貨箱的大小設(shè)置多個結(jié)點，以實時監(jiān)控貨艙內(nèi)各個地方的環(huán)境指標(biāo)，應(yīng)用范圍非常廣泛。