基于微信公众号的NB-IOT电瓶车定位防盗系统设计

留黎钦，张 荔，陈 炜，陈青青，杨倩倩

(1.莆田学院 信息工程学院，福建 莆田 351100；2.荆楚理工学院 电子信息工程学院，湖北 荆门 448000)

0 引言

随着科学技术的发展，人们出行交通工具越来越多样化。随着“绿色”“环保”和“低碳”等概念的推广，越来越多的人选择了自行车、电动车或摩托车的方式出行[1]。在智慧城市交通管理中，如何确保车辆防盗是一项很重要的研究课题。为了防止车辆被盗，可以实时追踪车辆定位情况，李健[2]设计了以全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，GSM)和全球定位系统(Global Positioning System，GPS)相结合的车辆定位系统，钮思玥[3]设计利用通用分组无线业务(General Packet Radio Service，GPRS)作为无线传输，和GPS相结合车辆报警系统，然而GSM和GPRS同属于移动第二代无线网络，随着无线技术的发展，移动第二代无线网络很多都被3G/4G代替。与此同时，为了解决一些网络瓶颈问题，将短距离通信射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)[4]和Zigbee[5]应用于车辆定位系统中，但是，这两种短距离无线通信也存在着弊端，然后无法定位到一些比较隐蔽地方的车辆。窄带物联网(Narrow Band Internet of Things，NB-IoT)通信方式具有广覆盖、大连接、低成本、低功耗的优势，可以有效地克服这个问题。

1 系统总体设计

基于NB-IOT智能电动车定位防盗系统总体设计如图1所示。系统设计中微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)采用STM32F051单片机。MCU从北斗GPS模块中获得了定位数据，并驱动NB-IOT模组，模组与NB-IOT基站进行连接，再与核心网建立连接，通过透传云建立和云平台的连接，云平台接收定位数据、保存并管理数据，最后把定位信息发送到用户端。当定位信息出现异常行为时，把告警信息发送给用户。

2 北斗GPS定位轨迹

本设计中GPS芯片采用MTK高灵敏GPS芯片组，定位精度小于10m，跟踪灵敏度为-165 dBm，捕获灵敏度为-148 dBm，定位时间：热启动：<1 s；冷启动<32 s，可以实现高精度的定位。结合微信公众号，开发基于NB-IOT智能电动车定位防盗系统。用户在微信公众号上登录平台，点击车辆管理中的车辆追踪，输入车主姓名和设备号等信息，就可以查询车辆当前的位置和行车轨迹。平台根据查询条件查询数据库，如果数据库中有该车辆的经纬度值，则根据经纬度数据渲染出车辆轨迹；如果没有，平台提示暂无轨迹信息。车辆轨迹定位流程如图2所示。

图2 定位轨迹流程

通过平台渲染出来的某车辆在某一时段内行驶的轨迹如图3所示。

图3 定位轨迹

3 电子围栏告警

在系统设计中，设置电子围栏信息，当车辆离开了电子围栏，将触发告警行为并通知用户车辆出现了异常行为。STM32F051单片机采集到北斗GPS定位信息，驱动NB-IOT模组，把信息发送到基站，通过云透传与电信云平台建立连接。系统接收到定位信息，并推送到消息队列中。在数据库中查找该设备是否存在，如果设备不存在，则记录错误日志，结束；如果设备存在，则N200型号解析器开始解析程序。如果程序解析不成功，则记录错误日志，结束；如果程序解析成功，则经纬度坐标入库。再判断是否开启电子围栏，如果没有开启电子围栏，则不处理；如果开启电子围栏，则到数据库中查询该设备是否有对应的电子围栏(电子围栏数据可以根据实际需求设置，可以设置50 m、100 m、200 m、500 m等)。查询到的电子围栏有数据，则判断车辆定位数据是否在电子栅栏内。如果不在电子围栏范围内，则添加电子围栏告警。最后系统根据是否有告警数据，如果没有告警数据，则结束；如果有告警数据，入库告警数据，并把告警信息发送给用户。这样用户就可以时刻清楚了解到自己车辆所在状态，一旦有异常情况，可以第一时间追踪到车辆，实现了车辆防盗功能。数据接收处理的流程如图4所示。

图4 数据接收处理(a)

车牌号为08C8893的电瓶车的电子围栏设置范围为200 m的定位信息如图5所示。该电瓶车超过电子围栏后系统给用户发送的告警信息如图6所示。

图5 电子围栏范围定位

图6 电子围栏告警

4 结语

基于NB-IOT智能电瓶车定位防盗系统可以有效地让用户实现车辆定位，实时监察车辆的位置情况，同时设置了电子围栏，如有异常行为，可以很快地追踪到车辆，实现车辆防盗。本系统通过实际应用，性能稳定可靠，工作正常，具有一定的市场应用价值。