基于大数据分析的车辆安全检测系统研究_蒋庆.pdf

收稿日期：基金项目：高校学科（专业）拔尖人才学术基金（），安徽高校自然科学研究（）和皖西学院高层次人才科研基金（）资助项目作者简介：蒋庆（），男，江西南昌人，副研究员，博士，主要从事智能控制、知识工程等方面的研究：通信作者：周先存（），女，安徽六安人，教授，主要从事物联网与智能计算方面的研究：蒋庆，陶峰，章玉，等 基于大数据分析的车辆安全检测系统研究 江西师范大学学报（自然科学版），（）：，（），（）：文章编号：（）基于大数据分析的车辆安全检测系统研究蒋 庆，陶 峰，章 玉，杨建文，周先存（皖西学院电子与信息工程学院，安徽 六安）摘要：为了检测车辆实时状态和预防交通事故，应采取相应的措施减小交通事故的危害 该文通过物联网与大数据技术，利用 传感器实现数据整理和采集、协议 中国移动 云平台消息服务、后端数据处理与感知数据库以及前端实时可视化等技术，对大数据进行数据的清洗及多维度归类，从而达到集预警、报警、分析为一体的服务框架，实现自动预警并发送至用户关键词：物联网；大数据；车辆运行安全中图分类号：；文献标志码：引言随着中国经济社会的发展和人民生活水平的提高，人们对车辆安全及其行驶的要求越来越高 如各种运输车的安全问题不容小觑 以油罐车为例，若在运输过程中出现意外，则发生火灾或爆炸的可能性非常高，一旦事故发生将会带来重大破坏和高昂的经济损失，后果不堪设想 然而，目前一般的车辆危险检测和预警系统已经不能满足高安全、高准确的要求，需要对其进一步地改进本文对在市面上一些相似系统进行了以下分析：）过程监控难 由于车辆作业分散，不能集中管理，而且司机素质参差不齐，所以交通部门很难对车辆进行监控，以至不能及时预防和阻止事故发生）过程调度难 若在人烟稀少的地方发生事故，司机无法及时通知管理中心，则会导致事态进一步加剧造成更严重的后果）无法对历史数据进行分析和总结，无法从事故中获取教训和提取规律来做到未雨绸缪针对以上问题，此系统采用了如下的方法：）项目模块包括多种传感器，能够对不同类型的车辆实行定制化的检测，如油罐车要油浸检测、静电检测、侧翻检测、火灾检测、检测以及温湿度检测等；冷链车则有侧翻检测、火灾检测、检测、温湿度检测等）在前端网页上可实时显示检测模块发送来的环境数据，业务后台根据获取的检测数据进行记录和分析，若车辆驶入大数据分析所得出的事故多发地段，则系统会进行自动判断并发出相应预警，且会给出一些解决方案）在司机在无法避免事故发生的情况下，该系统可以迅速通知管理中心并及时报警，提供准确位置，避免引起重大伤亡和经济损失）在对交通事故产生的各种影响因素进行全面分析的基础上，采取有效的控制措施，使车辆检测更加科学高效 在系统中的主要应用技术数据发送算法：数据的发送端对于需要发送的单包数据按照通信协议正确地组装协议报头、有效数据和协议报尾，在每包数据发送后需要立即接收并监听数据接收端反馈回来的结果，若接收正确则第 卷 第 期 江西师范大学学报（自然科学版）年 月 （）继续发送下一包数据，若接收错误则需要重新发送该包数据，从而保证数据通信的正确 发送算法流程如图 所示，数据接收算法流程如图 所示 物联网技术物联网（，简称）是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，从而实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理 物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络该系统主要应用物联网技术中的物体识别技术、位置识别技术以及感知技术 物体识别技术以图 发送算法流程图图 数据接收算法流程江西师范大学学报（自然科学版）年 技术为代表，自动识别车辆的身份信息以加强对运输车辆的监管；位置识别技术则以 技术为主，用以对车辆位置跟踪；而感知技术则主要是指传感器，它是用来获取关于物理信息的重要器件，也是构成物联网的基础单元 系统主要应用的传感器包括倾角传感器、速度及加速度传感器、湿度传感器、温度传感器、压力传感器等，用于对车辆运输以及车辆运行状态进行及时检测 其接脚可以供使用者远程遥控自由使用 大数据技术大数据是一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合，具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低 大特征该系统主要应用了 技术和 技术 是一个由 基金会所开发的分布式系统基础架构，用户可以在不了解分布式底层细节的情况下开发分布式程序，从而充分利用集群机的威力进行高速运算和存储 实现了一个分布式文件系统，系统采用其对数据进行分析和处理 是一种编程模型，用于大规模数据集（大于 ）的并行运算（，消息队列遥测传输）是一种轻量级的 协议，将数据作为字节数组传输，通信负载小、流量低，适用于设备和平台保持长时间连接 其特点是可以实现设备间的单播和组播，设备可以在不依赖下发命令服务、推送服务等命令服务的情况下，以应用服务器的方式对其他设备进行管理和控制 系统结构基于物联网与大数据分析的车辆安全系统和监测被给出，并在前端展示，系统结构如图 所示 系统分成如下几个部分：本地端、物联网端、大数据端、业务逻辑端 本地端通过 引脚读取相关信息以及通过 协议将数据上传至云服务器；物联网端再通过配置服务器 协议的端口安全组推送至应用平台，让数据及时入库；大数据端通过大量数据呈现数据长远性规律，物联网收集的数据在通过大数据处理后形成危险地段警告，当车辆经过危险地段时，系统会发送短信提醒用户；业务逻辑端则将数据进行可视化图 系统结构图 本地端本地端的运行逻辑图如图 所示 本地端通过 单片机系列、针对不同种类车辆的传感器模块和通讯模块组成本地端系统 首先，在网络自检完成后，设备会将设备 和鉴权密钥发送至后台服务器中的物联网（，）消息服务器进行设备鉴权 此时 消息服务器会根据接收到的设备 和鉴权密钥与数据库中的权限表中的相应数据进行比对，若匹配则准许此设备接入，否则拒绝（接口的微型版本）通过读取传感器上 引脚获取到的相关数据并进行采集，将数据打包后传递给物联网 芯片 ，通过 上面连接的 进行远程通信，由传感器对数据进行收集，并由 语言所编写的循环轮询系统对所接收到的数据进行解析 其中接收到的传感器模块需要针对不同类型的车辆进行定制，再通过 协议将数据整合发布到云端 并且在终端上电后会自启动程序代码，在正常运行后会进行网络自检，若发现当前无法连接到网络则会以 为周期不断进行重连直至网络连接成功，从而使数据以更快捷高效的方式传递到云服务器图 运行逻辑图 物联网端数据推送的流程时序图如图 所示 在信息上传到物联网开放平台 之后，物联网端通过配置 向 后台推送服务，然后 向数第 期蒋 庆，等：基于大数据分析的车辆安全检测系统研究据流接收平台推送服务，在通过 协议对数据源进行处理后产生数据，再对数据进行签名加密，数据流接收平台在接收到数据后再向 后台推送由“？”中 生成的一串用于服务器校验的值 在通过 协议打包数据后产生的数据经过切割转化成在 协议里的键值对，最后配置 协议的端口将数据推送到应用平台，利用 影响下的消息推送服务能在服务器空闲或者不繁忙时将消息推送出去的特性，使得用户既能及时收到预警信息，又不会因消息发送过于频繁而被打扰图 数据推送的流程时序图 大数据端大数据端的运行逻辑图如图 所示 大数据端主要由 对数据进行清理和分析，通过 缓存小数据表到本地端中与大数据表进行比对，并对数据进行处理，再由 串联的多个 对数据进行清洗、分离和分析，最后通过 之间的仲裁机制以及节点之间的响应机制协调多个分布式进程之间的活动 由此实现对车辆当前的种类、所处日期与温度以及对车辆当前该地区事故发生率等进行判断并通过数据进行预测图 运行逻辑图 业务逻辑端前端项目采用以 框架创建主要底层页面并加以应用 框架中的页面组件以达到美化页面的效果，以及使用 和 数据可视化的效果 后端采用的是 框架和 安全框架，最后放到服务器中进行运行服务器将从 协议的数据传送到云服务器上，并且将数据通过前端数据可视化 在用户登录的模式下，可以查看绑定的车辆车牌号、设备安装的位置以及车辆信息状态 在客服登录的模式下，可以看见受灾车辆信息 后端通过 对前端数据进行支撑，使数据可视化，然后对采集到的信息数据进行大数据分析，判断该种车辆是否安全以及是否对车辆发出预警，并且将采集到的数据收集到数据库中 系统测试 采集模拟测试准备此测试主要目的是验证软件能否正常将数据发送至后台服务器进行处理，测试准备结果如图 所示 在数据库的表中新增 条设备的鉴权信息，如增加设备 为，设备鉴权密钥为 然后打开电脑命令行进行终端运行，软件已成功运行 最后查询在数据库物联网表中是否有设备 为 的状态信息以及在物联网表中是否有模拟数据“”：“”，“”：“”图 测试准备结果图江西师范大学学报（自然科学版）年 图 显示了数据库数据均有该设备的状态信息和传感数据信息，测试软件是成功的 系统测试检查打开前端页面查看采集终端数据是否正常 在打开网页前端后，首先会显示等待设备绑定界面，通过输入设备数字编码，均可绑定监测设备，对不同设备监测数据进行区分（见图）图 前端页面示意图 监测设备对车辆状态进行快速检测，通过前端将检测数据曲线可视化，并点击数据图表可查看历史数据，监测页面如图 所示，前端报警系统如图 所示图 数据流图 在通过大数据分析后产生的数据刷写的分区列表可以进行数据可视化，在经数据分析后的图如图 和图 所示从图 和图 可以看出：车辆在 和 时事故发生的概率明显增大，可以让司机在对应时段增加注意并在此时间段内增加客服人数，以提升事故响应的效率图 前端报警系统展示图第 期蒋 庆，等：基于大数据分析的车辆安全检测系统研究图 时间火焰指标六方图图 精细化火焰指标图 结语本文将传统的物联网技术结合大数据技术，由于这 种技术互补，所以这在一定程度上对当前一般的车辆危险检测和预警系统进行了改进 本文构建了基于物联网技术的车辆运行安全检测系统，实现了对车辆行驶状况的监控，这在一定程度上避免了交通事故的发生，极大地保护了人们的生命财产安全 参考文献 赵文博 危险品车辆运输的安全管理研究 时代汽车，（）：孙宇星，张豪杰，胡松，等 基于动态监管数据的公路运输车辆安全评价研究 公路，（）：张健鹏 针对石油行业车辆运输安全控制的措施 化工管理，（）：王淑宁，张雄伟，张宇帆 运输车辆安全驾驶行为的分析 内江科技，（）：杨春晓 危险品运输企业做好车辆运输安全管理探析 化工管理，（）：贾晓珑，卢欣 浅谈危险品车辆运输安全隐患预防对策及监管措施 安全、健康和环境，（）：马若飞，洪伟，杨柳 一种高效可靠的串行数据通信协议及处理算法 火控雷达技术，（）：刘陈，景兴红，董钢 浅谈物联网的技术特点及其广泛应用 科学咨询，（）：曹安民 物联网技术的发展展望与应用探讨 广播电视网络，（）：高连周 基于物联网技术的道路危险货物运输智能监控系统的研究 物流工程与管理，（）：，夏远望 大数据时代要有大数据思维 ：徐继业，朱洁华，王海彬 气象大数据 上海：上海科学技术出版社，刘燕 大数据技术在数据库设计中的应用分析 电子技术，（）：宋大治，王健，徐钟全，等 城市轨道交通大数据技术应用研究 铁路通信信号工程技术，（）：李汉尧 大数据技术在计算机信息安全中的应用探究 电子测试，（）：，（，）：，：；（责任编辑：冉小晓）江西师范大学学报（自然科学版）年