车联网方案

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基于物联网技术的车辆智能综合管理信息系统

（车联网）

建

设

方

案

2014年9月25日

目录

前言 (3)

第1章方案概述 (3)

第2章非法车辆查缉 (4)

2.1电子车牌 (4)

2.1.1 Rfid技术应用 (4)

2.2.2 EPC编码结构 (5)

2.2.3 EPC编码规则 (5)

2.2.4 Savant系统 (5)

2.2.5 ONS系统 (6)

2.2.6 PML系统 (6)

2.2.7车辆电子标签中对应PML数据库中的信息设计 (6)

2.2系统设计 (7)

2.2.1系统结构设计 (7)

2.2.2监控中心设计 (7)

2.2.3信息服务系统设计 (8)

2.2.4车辆识别形象图 (8)

第3章打击涉车犯罪 (9)

3.1车载终端 (9)

3.1.1什么事车载终端 (9)

3.1.2车载终端的功能 (9)

3.2系统设计 (10)

3.2.1车载终端系统架构图 (11)

3.2.2控制中心 (11)

3.2.3通信系统 (11)

3.2.4位置服务系统 (12)

3.2.5应急联动系统 (12)

3.2.6系统数据架构 (13)

3.2.7通信网络设计 (13)

第4章总结 (14)

前言：车联网的提出与应用

据悉，汽车物联网项目已被列为我国重大专项，将获财政扶持资金。知情人士表示，扶持资金将集中在汽车电子、信息通信及软件解决方案上，车联网平台投资需求或超过百亿元。

车联网的核心部分是由电子地图、卫星定位导航、汽车电子、3G移动互联网所组成的Telematics（移动通信导航信息系统），是以无线语音、数字通信和GPS全球定位系统为基础，通过GPS定位系统和无线通信网，向驾驶员和乘客提供交通信息、应付紧急情况的对策、远距离车辆诊断和互联网（金融交易、新闻、电子邮件等）服务。因此，车联网最基础，也是最核心的服务之一首先是通信服务、导航服务、定位和智能交通服务，其中通信服务正是当前的最大焦点。

目前车联网发展的最大热点，就是对3G技术的整合。美国的汽车制造业基本上已经把移动通信模块作为一个标准配件安装在汽车上，使汽车在行驶的过程中与外界沟通联系，这就是车联网的基础应用。中国目前在这方面差距还很大，但是中国作为世界上最大的汽车消费国，车联网的前景非常值得看好。据了解，目前我国已经有超过20万用户正在体验车载信息服务，预计到2015年，用户规模将达到4000万，到2020年将实现可控车辆规模超过一亿。专家指出，由于互联网的发展，特别是移动通信的发展，车联网的概念已经逐渐被广大民众所认同，它正在从一个概念走向应用。

第1章：方案概述

随着我国汽车工业的发展和人民生活水平的提高，汽车越来越多地进入普通家庭。由于各种突发性道路交通事故与汽车盗窃案件的频繁发生，公安机关的工作强度越来越大，人们对汽车安全与防盗的关注度也日益提高。开发汽车安全与防盗系统，是确保查缉非法车辆与打击涉车犯罪的有效措施。

本方案主要利用物联网和云计算技术提高车辆防护能力，采用射频识别系统实现对入网车辆动静态信息全面采集，通过车载设备的地理位置实现对车辆的定位和跟踪，通过公安专网传输到互联网，建设公安机关车辆智能综合管理信息系统，实现对入网车辆的全面监控，能够在入网车辆发生突发事件时（被盗、车祸、故障），及时定位车辆，采取应急措施，保证车主财产和运行安全，全面提高车辆防护能力。

同时本方案也是未来车联网融合的基础。

第2章：非法车辆查缉

2.1电子车牌

2.1.1 Rfid技术应用：

Rfid技术由EPC、电子标签、标签读写器、EPC网络信息存储及管理系统组成。电子标签由于无接触的批量物体识别，能赋予物理实体一个惟一的身份标识，从而成为连接物理实体世界和数字化虚拟空间的桥梁，配合标签读写器识别物体。它有非接触、远距离、多目标、速度快等特点。电子标签用来存储物品特定的信息，文中系统存储的是车辆牌号、发动机号、车架(底盘)号的编码。EPC被存入电子标签中的芯片内，作为物体的惟一标识附着在物体上。标签读写器用来读取和修改电子标签内的信息，将信息传递到网络进行相应的处理。Rfid系统工作原理见下图：

（1）标签读写器读出电子标签中的 EPC，由 savant服务器过滤，经网络传到ONS服务器，找到该EPC对应的IP地址，由IP地址找到PML服务，获取其中存放的相关实物信息并作相应处理。

（2）savant服务器是每一个 EPC系统获取信息、处理信息和传递信息的核心部分，被称为神经网络软件或中间件。它在标签读写器和 internet 之间，主要任务是：数据校对、标签读写器协调、数据传送、数据存储和任务管理。电子标签中的信息由标签读写器读出，送到savant服务器处理后再传递到internet。

（3） ONS (object naming service对象名称解析服务)服务器：把 EPC转化成IP地址，用来定位相应的计算机和完成相应的服务。

（4） PML(physical markup language 实体标识语言)服务器，存储用PML语言描述的实物信息，如实物名称、种类、性质、生产日期、生产厂家信息、实物存放位置、实物的使用说明等。由于电子标签存储容量有限，不能保存大量的实物信息。 PML的使用解决了该问题。在电子标签内只存储电子产品编码，其他的产品数据存储在PML服务器中，通过产品的电子编码访问对应的PML服务器，获取相关实物信息。文中系统的各种信息，如车辆基本信息、车主信息、车辆通行信息、缴费信息等，用PML描述并存储在服

务器中，供系统调用和用户查询。

2.2.2 EPC编码结构：

EPC编码目前 EPC有64位、96位和256位，见

右表。其特点是安全、简单，具有惟一性和分层扩展性。

为了降低电子标签成本，系统采用EPC-64Ⅲ型64位编

码，版本号2位，域名管理26位，作为厂商识别代码，

可以对67 108 864个公司编码；对象分类13位，可以

为8192种不同种类的物品编码；序列号23位，可以为

8 388 608件物品编码。这样可为每个公司超过 680亿

件的不同产品进行编码。

2.2.3 E PC编码规则：

由于国内车辆是按照省、地、县市分级管理，所以系统车牌的编码采用分段式结构，对车辆号码逐级分层管理，有利于扩展和提高信息查询效率。编码规则图如下：

2.2.4 Savant系统：

Savant是程序模块集成器，由Auto-ID设计的模块称为标准模块，也可由用户设计。标准模块包括：事件管理系统(Event Management System，EMS)，实时内存事件数据库(Real～time In-Memor y E-vent Database，RIED)，任务管理系统(Task Management System，TMS)。Savant提供标签读写器和应用程序2个接口。标签读写器接口与标签读写器连接，应用程序接口使Savant与外部应用程序连接，实现通信功能。EMS用于读取系统标签读写器中的车辆EPC，将信息做平滑、协同及转发后，存入RIED数据库中，RIED是优化的数据库，访问速度快，通过应用程序接口将数据存入外部数据库。TMS相当于任务管理器，用来执行外部应用程序定制的任务，如标签读写器启动、读取车辆电子标签信息、关闭标签读写器等。系统采用GT4 (Globus Tookit4)平台，利用网格技术基于SOA( Service Oriental Architecture) 思想设计实现分布式Savant系统。Globus是一种开放式体系结构，它提供的协议和服务为Savant的设计提供了有利的技术支持，便于系统的资源整合、维护和升级。Savant系统的实现可充分利用GT4提供的许多服务资源，有效管理系统的内部资源，协调与外部系统之间的交互，使车辆管理系统中多站点、分布式Savan系统协调、可靠运行。

2.2.5 ONS系统：

ONS采用BIND ( Berkeley Internet Names Domain )进行配置，它相当于Internet中的域名系统DNS，可提供Internet域名解析服务，完成“主机名”和IP地址之间的转换。Savant系统获取车辆EPC(C002，3060，2000，DA95)后，传递给ONS，转换为IP地址( 61. 79.143.54)，在Internet上搜索该IP地址对应的计算机和相应服务，从PMI 服务器中获得车辆的描述信息。

2.2.6 PML系统：

典型的PML系统原理见下图。WEB服务器接收到客户请求，确认后经SOAP引擎找到相应的服务处理程序，在数据存储单元中找到PML文件，经WEB提供给用户。文中PML系统采用Apache的Tomcat及SOAP作为WEB服务器和SOAP引擎。车辆信息组成PML文件，以网页的形式提供给用户。

2.2.7 车辆电子标签中对应PML数据库中的信息设计

2.2系统设计

2.2.1系统结构设计：

系统结构图

( 1 ) 车辆识别：由标签读写器、电子标签及天线等构成，完成车辆信息的识别和传送。

( 2 ) 监控中心：由管理主机和数据接口构成，负责本地车辆信息的监控、本地信息和服务器的管理、远程信息的网络调度。

( 3 ) 信息服务：由本地和远程服务器构成，远程服务器由服务供应商提供，保存各种车辆有关的信息，供用户查询使用：本地服务器用来保存通行车辆的相关信息以及由远程服务器传过来的信息。

工作过程：当车辆通过感应路口时，附着在车辆上的电子标签进入RFID磁场，接收标签读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量，发送出存储在电子标签芯片中的车辆信息，标签读写器读取信息并解码后形成EPC，送至管理主机，通过本地及远程接口，存储到本地服务器或访问远程服务器进行相应数据处理。

2.2.2监控中心设计：

车辆经过监控主机，监控主机接收识别系统发来的车辆信息，信息确认后正常通过。确认后的EPC、照片、录像信息按系统格式存储到本地服务器多媒体数据库中，并在本地数据库中查询是否有该车辆的相关信息。若本地数据库中没有该车辆的相关信息，则访问远程服务器，将车辆的相关信息存入本地服务器，对信息进行合法认证。合法及违规信息发往沿途管理主机并做报警等处理。沿途主机接收识别系统发来的车辆信息，并与监控主机发来的信息核对，违规车辆另行处理。对合法车辆，道闸开启放行。车辆信息存储在本地数据库，经加密后发往相关服务系统，进行存储。

记录车辆号码、发动机和车辆出厂编号的EPC，由入口主机完成信息核查，与车辆管理中心的车辆标准信息进行比对，多个EPC 比对结果完全一致则为合法信息。车辆和人员的照片、录像等所有信息、作为车辆通行的依据定期备份、永久保存，可供用户查询、核对通行费用等相关信息。

2.2.3信息服务系统设计

本地信息系统有2台服务器和数据库管理系统软件构成，2台服务器为主、从配置，数据实时备份，确保数据安全可靠。远程信息系统由服务商提供。本地数据库使用多表结构设计，分别存储车辆基本信息、

车主基本信息、车辆通行信息、缴费信息、车辆和人员照片、录像等多媒体信息。

2.2.4车辆识别形象图

通过路侧设备实现与车载RFID的通信，并取得车辆信息，从而可以进行车辆识别、收费、监测和处罚。

第3章：打击涉车犯罪

3.1车载终端

3.1.1 什么是车载终端

车载终端集成定位，通信、汽车行驶记录仪等多项功能；具有强大的业务调度功能和数据处理能力；支持电话本呼叫、文字信息语音播报;具有安防报警、剪线报警及远程安全断油、断电安全保护功能；预留多个RS-232接口和RS485接口，可外接计价器、摄像头、麦克风、耳机、TTS语音合成盒子。分体式设计主机可隐蔽安装，自备高量备用电池可供车载终端的无电情况下工作报警。

车载终端是车辆监控管理系统的前端设备，一般隐秘地安装在各种车辆内，车载终端设备主要由车载视频服务器、LCD触摸屏、外接摄像机、通话手柄、汽车防盗器等各种外接设备组成。

车载视频服务器采集音视频信号并压缩为数字流，通过cdma20001x等无线网络传输到用户监控中心，达到远程监控、应急指挥的目的。车载视频服务器需要的是双码流同时编码，包括本地独立的录像码流和网传码流。

用户需要提取视频监控的数据，可以采用两种方式：一是通过车载终端USB端口，二是通过EV-DO（cdma20001x、Wi-Fi）远程调取。

3.1.2功能介绍：

（1）在线监控：全方位、全智能、精准监控

通过后台系统提供对车队和车辆的位置信息查询、区域查车、实时监控跟踪、轨迹查询、轨迹回放、报警信息提醒查看、拍照、视频监控等功能，进行实时监控车辆的信息，做到方便管理。

（2）调度管理：自动调度、节省成本、时间

主要包括自动调度、人工调度、状态查询功能。其中，自动调度结合车辆任务情况、车辆位置范围，自动计算匹配，对其自动发送调度任务信息；人工调度提供区域查车、短信调度、语音调度。多种类、全方位的信息调度为企业节省更多成本与时间。

（3）报表管理：业务信息内容，全面、丰富

TCU提供报表的多条件查询和报表的导出功能。借助于报表功能，全面丰富业务信息内容，车辆信息更为丰富。

报表主要包括报警统计（SOS报警、越界报警、超速报警、断电报警）、行车报表（开停车统计、历史轨迹）、油耗报表（每日油耗、加油统计）、里程统计、温度统计、短信息统计、图像统计。

（4）OBD信息：随时、随地掌握车辆健康状态

提供车辆实时车况信息（油耗信息、电瓶电压、进气管温度、当前车速、发动机水温、引擎转速）的实时查询，故障记录、保养管理以及行车报告等功能。

（5）CRM

为企业用户提供客户资源管理功能，包括客户信息管理、联系人、增加业务机会以及合同管理等。

（6）订单管理：方便、高效

主要包括发单管理、收单管理以及任务管理模块，能提供订单查询（多条件组合）、订单生成、变更、订单查看、订单分配、发送、撤销等功能。

（7）媒体信息：信息随时下发、互动性强

提供对新闻信息和广告信息的管理。新闻管理可实现新闻信息的录入、修改、发布、注销、浏览等功能；广告信息管理主要是利用接入的显示屏或移动互联终端，实现广告信息的录入、发布功能，其中发布广告时，可选择发布对象、有效期、显示方式等。

（8）系统管理：操作简单、实用

系统管理包括用户管理、群组管理、角色管理、司机管理、车辆管理、设备管理、报警配置、系统日志。

3.2系统设计

3.2.1车载终端系统应用架构图

系统架构图

（1）车载终端采集车辆动静态信息，通过无线通信网络，上传至控制中心

（2）控制中心接受位置信息，进行处理，提交到位置服务系统。

（3）位置服务系统，对车载终端信息进行处理，生成车辆位置信息，对外提供位置服务，进行车辆的跟踪定位。

（4）车辆发生突发事件，车主报警，应急联动系统根据车辆位置信息和现场情况，启动预案进行处理，实现公安机关、服务机构业务联动。

3.2.2控制中心

控制中心实现系统联网、警情处理、设备管理及与其他应用系统互连等功能。监控中心由通信设备、显示记录设备、计算机系统及应用软件组成。

网络管理

监控中心是系统的网络管理中心，主要实现用户数据，车辆信息，警情接收、交换、转发，设备参数及操作记录等基础信息处理的能力和故障诊断、设备配置、系统安全和计费管理等网络管理的能力。

电子地图

系统提供满足系统监控范围、符合实际应用要求、比例尺适当的电子地图，能够方便进行地理信息查询。

3.2.3通信网络

通信网络主要由有线网络和无线网络组成。有线网络主要包括公安专网、互联网接入部分网络，无线网络主要实现车载车载设备与监控中心的信息联动，主要包括宽带无线网络和由三大运营商提供的移动通信网络（2G 和3G ）组成。

3.2.4位置服务系统

位置服务系统，主要采用基于GPS 、wifi 、基站等方式进行定位，主要通过车载设备上传的车辆实时运行地理信息，获取全面地车辆运行轨迹，实现车辆实时定位，向用户提供车辆全面准确的定位服务信息。主要提供定位信息查询、轨迹信息查询、位置信息发布等功能

。

3.2.5应急联动系统

整合交通、汽车维修机构、救援服务机构等资源，实现与整合机构的资源共享和业务联动。主要实现资源整合、应急联动等功能。

资源整合

主要是整合交通部门的视频监控信息，确认车辆的运行状态和现场情况，例如：入网车辆发生在高速公路出现故障，控制中心根据入网车辆位置信息，

调取交通部门对应视频信息，鲁F ?B6666

速度8km/h(向北)

定位时间

2013-9-25 鲁F ?B6666

速度8km/h(向北)

定位时间2013-9-25

方便确认报警车辆状态以及现场信息。

应急联动

与交通、汽车维修、救援服务等机构进行制定联动规则和应急预案，实现突发事件发生的应急联动。例如：入网车辆出现故障，向控制中心报警后，控制中心根据入网车辆位置信息，通知相关入网维修与救援服务机构，提供现场应急维修与救援服务。

3.2.6系统数据架构体系

系统数据架构如下图所示：

由于系统涉及到车辆运行的动静态信息实时采集，在入网车辆达到一定规模后，将会出现海量信息和业务处理，传统IT架构将无法满足系统运行要求，为保证将来系统的正常运转，采用云计算平台进行系统的建设工作，

IaaS层：主要实现物理资源（服务器、存储、网络）虚拟化管理，并实现计算、存储、网络（含安全）的资源池的统一、自动化的调度控制和管理，实现资源的按需配置、弹性扩展和负载均衡，削峰填谷，提高软硬件资源利用率，位系统建设提供统一的基础运行平台。

PaaS层：主要提供应用支撑和应用开发所需环境和服务。面向应用的部署与发布构筑一个强大而稳定的服务基础架构，能够快速便捷地进行应用开发、部署、运行和管理，为构建多层、分布的应用提供一个稳定高效，安全可靠的平台。可为应用提供更加丰富灵活的集成开发环境；并支持应用集成从建模、开发、集成、部署、运行、监控、维护的完整生命周期过程管理工具，提高服务的可重用性、灵活性、可扩展性，做到“随需应变、快速构建”。主要提供应用的部署与发布服务、数据集成服务、工作流服务、报表服务、统一认证授权服务、门户服务、内容服务等。

应用层，主要基于PaaS进行业务系统构建，系统的主要业务都在这一层构建，主要提供监控系统、位置服务系统和应急处置业务系统。

接入层：主要为不同用户提供访问系统的入口，主要提供对网络、手机、智能终端的接入支持。

3.2.7通信网络设计

项目中通信网络建设分为两类，分别入网车辆和控制中心之间的网络建设以及控制中心和其他机构的网络建设，其中入网车辆和控制中心之间的网络为接入网，控制中心与其他机构之间为骨干网。

接入网设计

本项目中接入网采用移动通信网和公安专网、移动通信网可以实现无缝覆盖，公安专网采用光纤通信，通信质量稳定可靠、安全性高，可减少汽车信息丢失或被窃取的可能性(此外，公安专网还可以直接与公安车辆管理系统进行信息交互，以获取被盗汽车更详细的信息!如车主的住址)备用电话等，公安专网业务量少，频带资源丰富。传输汽车信息的,信道分配方式可采用静态分配。

骨干网设计

通信网络的功能除了将信息采集系统所采集的信息传输到控制中心外!更重要的功能是让车主通过网络获取汽车的实时信息和历史数据!所以骨干网应采用技术最成熟)应用最广泛的网络

本项目中骨干网采用互联网，信息采集系统收集的汽车信息经过云计算系统过滤汇总后通过接入网被及时准确地传送至互联网，并被存储在相关数据库中，使汽车信息全球互联,车主通过互联网可方便地获取汽车的实时信息。

第4章：总结

本方案可以灵活应用于智慧交通、智能车库、高速收费、套牌车辆缉查、非法车辆缉查、等物联网相关建设中。