基于地磁传感器的车联网数据平台设计

侯 群，关雅琪

（江汉大学，湖北 武汉 430056）

0 引 言

智慧交通、车联网正在成为解决城市交通问题的重要途径，是缓解交通拥堵、停车难、提高交通运输和管理效率的有效手段。随着无线地磁传感器网络在车辆检测应用上的成熟，智慧停车进入了推广落地阶段：全方位智能停车诱导、停车导航、车流及车位信息发布、停车管理等技术的应用，标志着我国智能交通及智能停车市场开始进入爆发期[1-3]。

为了满足庞大的智能停车市场需求，众多停车运营商都在快速部署、落地各种停车应用。但是运营商若缺少全网平台的支撑，会导致垂直应用小、多、散，各类数据汇总困难，难以为数据挖掘提供支持；无业务支撑平台将导致新业务开发周期变长，无法形成规模效应，存在集中管理困难等问题。随着车联网建设内容的不断丰富，需要统一解决稳定可靠运行、互联互通、协同工作、大数据智能等共性问题。以集中建设的方式建设统一的运行、数据、服务平台，以统一的架构和技术规范，通过运行、数据、服务三层平台形成可持续运营的智能底座，使各种应用能够便捷地插入底座，实现数据共享、协同工作、灵活扩展，赋能智慧网联、智慧交通乃至智慧城市应用和创新[4-6]。

1 地磁数据网络架构

车辆检测数据网络拓扑如图1所示。各地磁检测节点设备（SN）负责采集、加密上行用户数据，或接收下行用户控制命令；LoRa网关设备（GW）桥接低功耗网络中的SN和IP网络中的网络服务器；网络服务器（Network Server）管理和配置SN节点的速率和频率；应用服务器（Application Server）解密SN发送的上行数据，或者发送下行控制命令[7-8]。

图1 车辆检测数据网络拓扑

网络速率按照链路质量的变化动态调整，进行双向传输。可变报文长度每节点55～222 B，可变传输速率每节点0.018 b/s～37.5 Kb/s。网络安全包括SN入网合法性校验，网络数据包合法性、完整性校验，端到端AES 128加密，网络层和应用层数据双重加密。

2 地磁数据平台体系结构

车联网地磁数据平台体系结构如图2所示。平台数据流包括信息数据流和业务控制数据流。地磁终端的数据流是地磁终端采集到的数据传输到应用系统的数据流，应用系统经过车辆检测数据运营平台的认证后，在路由引擎的寻址帮助下，在保证网络安全、数据安全的前提下，获取地磁终端采集的相关数据[9-10]。

图2 车联网地磁数据平台体系结构

业务控制数据流是车辆数据平台应用系统调用其他行业应用系统业务能力的数据流程，即云能力数据流。数据平台应用系统除了可以直接为用户提供业务应用外，还可通过标准的API，以业务引擎的方式向外提供业务处理服务，比如道路停车API向外部系统提供车位租赁查询，通过业务引擎开发自动缴费应用等。

业务控制数据流可以提高车辆数据运营平台的业务能力，为其他应用系统提供业务逻辑云能力。开放的数据平台是一个面向应用的开放环境，开发人员只需要调用业务控制数据流就可以开发。

3 车联网地磁数据平台系统设计

车联网地磁数据平台由6大主要模块组成，分别为用户登录、我的账户、我的物联、智能物联、统计分析及报表、预警管理。系统结构如图3所示。

图3 车联网地磁数据平台结构

（1）用户登录模块具有识别用户身份的功能。

（2）我的账户模块具有查看、修改、设置用户相关信息等功能。

（3）我的物联模块具有查看和添加用户的传感器设备和控制器设备，以及快捷查看实时数据等功能。

（4）智能物联模块具有查看、添加表达式和发送内容，以及管理执行计划和单元等功能。

（5）统计分析及报表模块具有导出数据、查看历史数据、对传感器数据的范围分布进行分析、对报警数据进行分析等功能。

（6）预警管理模块具有添加数据发送对象，设置数据发送联系人群组以及查看通知历史等功能。

3.1 我的账户模块

我的账户模块包括以下功能：

（1）设置个人信息：查看、编辑用户的用户名、电话、email等个人信息；设置是否接收邮件通知；查看、重新生成Userkey；查看当前用户的使用权限；快捷跳转到充值界面。

（2）账户充值：输入充值卡卡号、密码，为当前用户账户充值；购买充值卡。

（3）系统通知：查看系统为用户发送的通知信息。

（4）修改密码：修改用户的登录密码，保障用户账户的安全。

（5）退出登录：退出当前登录。

3.2 我的物联模块

我的物联模块包括以下功能：

（1）我的设备：查看当前用户已添加设备的标识、类型、名称、地理位置、是否可控、是否公开、排序号等相关信息；查看该栏设备日志、管理图片、编辑、删除的操作；添加新设备；添加新的SN功能。

（2）传感器与控制器：查看用户当前连入的所有传感器，并支持按网关类型、传感器类型、传感器标识、传感器名称进行分类查询；添加新的传感器信息；用于查看用户当前连入的所有控制器，并支持按网关类型、控制器类型、控制器标识、控制器名称进行分类查询；添加新的控制器信息。

（3）实时数据：用于查看当前各设备的实时数据。

3.3 智能物联模块

智能物联模块如图4所示。

图4 智能物联模块

（1）表达式管理：查看所有表达式的标识、介绍、类型、是否输出文本等信息并支持编辑、删除等操作；添加新的表达式。

（2）发送内容管理：查看所有发送内容的标题、内容等信息并支持编辑、删除等操作；添加新的发送内容，并支持实时测试。

（3）自动发送设置：查看自动发送的发送方式、发送内容、重复方式、是否开启、上次发送时间等信息并支持编辑、删除等操作。

（4）控制命令管理：查看执行命令的标题、设备、方法名、参数等信息并支持编辑、删除等操作；添加新的执行命令。

（5）执行单元管理：查看执行单元的名称、命令、介绍等信息并支持编辑、删除等操作；添加新的执行单元。

（6）执行计划设置：查看执行计划的名称、执行单元、重复方式、是否开启、上次执行时间等信息并支持编辑、删除等操作；添加新的执行计划。

（7）触发器：查看触发器对应的传感器、介绍、类型、是否开启等信息并支持编辑、删除等操作；添加新的触发器。

3.4 统计分析及报表模块

统计分析及报表模块如图5所示。

图5 统计分析及报表模块

（1）历史走势分析：查询传感器数据的历史走势，并支持根据选择的传感器、网关类型、自定义时间等进行条件查询，据此分析传感器的状态。

（2）历史数据查询：查询传感器的历史数据，支持用户自己选择传感器进行显示。

（3）传感器对比分析：查询传感器数据，支持用户自己选择的传感器进行显示；

（4）数据分布统计：根据用户自己选择网关上的传感器查询该传感器一段时间内的数据，并支持按照数值范围筛选显示。

（5）数据报警分析：根据用户自己选择网关上的传感器查询该传感器一段时间内的报警数据，并支持按照数值范围筛选并显示。

（6）数据导出：查看所有传感器设备的标识、类型、名称、数据最后更新时间、最多保存的数据量等信息，同时导出数据，并支持按照用户选择的传感器类型、标识、名称进行筛选并显示。

3.5 预警管理模块

预警管理模块包括以下功能：

（1）我的通讯录：查询通讯录中联系人的姓名、手机号、email、微信号、介绍等信息并支持编辑、删除等操作；添加新的联系人。

（2）通知组管理：查看所有消息通知组的组名、描述、组中联系人等信息，并支持编辑、删除等操作；创建新的通知群组。

（3）通知历史：查看所有通知历史的来源、接收对象、类型、标题、内容、时间、结果等信息，根据用户选择的设备、时间段等信息进行筛选并显示。

4 结 语

智慧交通是智慧城市的重要构成部分，智能停车是智慧城市的微观单元。本项目以应用需求驱动设计，以持续可运营为优先选择因素，以开放的设计方案，本着安全性的原则，将智能停车与智慧城市紧密结合，建立了基于地磁传感器的车联网大数据融合系统平台。该平台系统通过建设车联网地磁数据全网平台，汇聚各类数据，为数据挖掘和数据共享提供支持，实现对城市全貌从宏观到微观、从静态到动态的一体化精确掌控。城市与车联网大数据融合系统所包含的感知数据融合平台、城市辅助决策系统、城市融合感知一体化交互系统将成为今后智能网联汽车产业的重要组成部分。