一种基于Arduino的智能车载监控系统

寇世文 孙锦琛 杨成慧

摘 要 本文主要提出一种基于Arduino的车载监控系统的设计方案，通过结合电子信息技术，来实时获取车内的如温度、湿度、二氧化碳浓度等模拟量，使人类的生活出行更加便捷。该方案的设计采用Arduino为中控单片机，从而达到维持整个系统的运转和有效的数据收发处理效果。本文介绍了系统的设计思想，以及设计方案。

【关键词】车载监控 物联网 Arduino Wi-Fi模块

1 引言

物联网智能家居的出现实现了人物互联，物物互联，方便了人们的住。除了在家中，另外一个对于我们比较重要的地方就是我们的代步工具汽车了。智能汽车监控系统的设计是以方便我们出行，时刻监控汽车内部各个指标变化为目的，它的设计融合了无线传输技术、单片机开发、服务器设计等等。该设计可以通过手机app检测系统、将汽车与手机进行实时互联。方便我们的出家旅行。

目前智能车载监控技术的研究仍然不够普及，因此研究该设计方案的意义就由此体现。

2 系统组成

如图1所示。

2.1 Arduino

Arduino是一块开源的单片机硬件，它是由一个意大利团队在2005年所开发。大多数Arduino单片机都具有一个Atmel 的8位AVR微控制器，且具有较大的闪存以及足够的引脚。单片机的整体通过左右两列排插来和其他电路进行连接。本设计方案一共需要5个模拟量读写接口，3个数字量读写接口。在Arduino Uno R3具有快速地处理，亲民的价格，方便的操作，低功耗等优良特性的基础上完全适合用于本系统的设計。因此采用Arduino Uno R3这个型号作为本设计的主控单元。

2.2 Wi-Fi模块

即串口Wi-Fi模块，它可以将TTL或者串口电频转化成为符合Wi-Fi无线网络传输标准的信号。本设计方案采取NodeMCU单片机作为本方案的Wi-Fi模块。NodeMCU基于ESP8266，在2013年所被开发，它具有一个TensilicaXtensa LX106内核，被广泛用于各种物联网设备的设计使用当中。

2.3 服务器

本设计方案的服务器选用机智云物联网开发平台。机智云是一个方便技术开发人员，快速开发智能硬件的物联网开发社区。它为开发者提供了设备远程控制管理，数据存储分析等等服务。在接入该平台时，它提供了许多接入云端的方案，同时它可以自动生成许多相关功能实现的配置代码。

2.4 传感器

传感器由非电信号转换成电信号的元件，它可以把自然界检测到的各种模拟量转换成为电信号的形式，是一种便于计量求值的一种辅助手段。在挑选传感器时应选取具有输入输出单值对应且良好的线性关系的传感器，要求传感器有较高的灵敏度且具有一定的抗外界干扰能力；可以在较差的工作条件下正常灵敏工作；具有较好的频响特性；稳定可靠等。

湿度温度传感器：在本设计中选取DHT11作为本项目的湿度温度传感器。DHT11传感器具有一个已经校准的温度湿度数字输出口。其湿度测量范围在20-90%RH，温服测量范围在0～50℃，基本符合车内的温度湿度范围。

一氧化碳传感器：TGS203是一个半导体气体传感器，它对一氧化碳你的检测范围在50-1000ppm之间，同时它具有寿命长、灵敏度高后期电路简单等优良特性。因此选取该型号的一氧化碳传感器作为本设计使用。

烟雾传感器：MQ-2是一个较为常见的烟雾传感器，它具有较高的灵敏度和抗外界干扰能力，且对甲烷、酒精、烟雾较为敏感，适合用于家庭和工厂的气体泄露检测。由于其相对经济的价格以及优良的性能，因此本设计方案采取MQ-2作为烟雾传感器。

3 系统设计与实现

该设计方案大致分为四个模块：服务器的设计、传感器Wi-Fi模块、Arduino单片机模块的设计。首先通过机智云选择接入云服务器的方案，选择好需要监控的模拟变化量如温度湿度、一氧化碳浓度。由于机智云提供了Arduino相关网络配置的代码生成功能，因此在Arduino开发时可以利用机智云生成的网络代码，减少了开发难度。同样在开发Arduino单片机时需根据需要检测的模拟量配置好相关引脚的功能。最终Arduino单片机连接Wi-Fi模块接入机智云完成整个监控系统的构成。

4 结语

该设计可以解决现代人类行车用车中的一些常见问题，例如近些年来汽车自然的发生。通过实时网络互连技术，即使车主不在汽车附近，如果车内产生自然现象，车内的烟雾传感器会第一时间检测到并立即报警提示车主汽车的一些变化，防止车主经济利益的损失。再如夏季车内一氧化碳中毒，通过进一步的改进如果车内一氧化碳的浓度达到一定的数值之后车窗会自动摇下并同时报警，提示车主。

该系统的设计采用了简单的构架实现了日常生活中人类驾车出行过程中的一些急需处理的常见问题，通过合理地运用相应的传感器可以将汽车趋向智能化，因此该设计具有一定的使用价值。

参考文献

[1]Marco Schwartz Internet of Things with ESP8266 [M].Birmingham B3 2PB： Packt Publishing Ltd，2016

[2]邓凡平.深入理解Arduino：Wi-Fi、NFC和GPS卷[M].北京：机械工业出版社，2014.

[3]迈克J.麦格拉思，克莱娜N.斯克奈尔著.胡宁，王君，王平，译.智能传感器：医疗、健康和环境的关键应用[M].机械工业出版社，2016.

作者单位

西北民族大学 甘肃省兰州市 730124