一种基于物联网技术的校园车辆防盗系统的制作方法

本发明涉及一种基于物联网技术的校园车辆防盗系统。属于智能控制领域。

背景技术：

非机动车辆作为一种便捷的交通工具，对学生群体的校园生活和出行方式提供了极大的便利。鉴于其价格便宜、节能环保、方便快捷等有利因素，非机动车成为学生群体日常出行的首要选择。但是由于校园空间较大，区域较为开放，人员流动性也较大，从而导致非机动车辆的失窃情况愈加严重。

现在的车辆防盗技术最常见的就是巡逻、安装摄像头进行监控、给非机动车进行上锁等。巡逻投入的费用高，同时存在弊端，安保人员不能时刻监管车辆安全，给不法分子提供了作案时间；通过摄像头进行监控，无法及时有效的防止车辆被盗，若在不法分子进行伪装的情况下，也无法找回丢失车辆。而给车辆进行上锁，部分不法分子不惜暴力解锁，另一方面现在的解锁工具也日益发展，不法分子可以轻易对上锁的车辆解锁。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有通过安装摄像头对车辆进行监控及通过对车辆进行上锁来防止车辆丢失的方式，防盗措施差的问题。现提供一种基于物联网技术的校园车辆防盗系统。

一种基于物联网技术的校园车辆防盗系统，它包括设备防拆结构和监控端2，

设备防拆结构包括金属壳1-1、防拆壳1-2、u型壳、u型管1-4和3个气压计模块，

防拆壳1-2嵌套在金属壳1-1内，u型壳嵌套在金属壳1-1和防拆壳1-2之间，防拆壳1-2内设置有监控端2，

u型壳的两个立面上各开有两个通孔，该结构的横面内设置有一个气压计模块，

金属壳1-1的两个相对面上和防拆壳1-2的两个相对面上各开有2个通孔，u型管1-4穿过金属壳1-1、防拆壳1-2和u型壳上的通孔，用螺母将u型管1-4固定在金属壳1-1上，u型管1-4用于锁住车辆，

u型管1-4和防拆壳1-2的内壁上各设置一个气压计模块，当u型壳和防拆壳1-2被破坏时，u型壳和防拆壳1-2内的气压计模块检测到气压的变化，分别将变化的气压传给监控端2，

当u型管1-4从通孔中拔出时，u型管1-4内部的气压计模块从监控端2被拔出，将该变化的气压传给监控端2，

3个气压计模块分别通过导线接入到监控端2的控制信号输入端，

监控端2用于接收气压变化信号，进行报警，并且通过无线模块将报警信号发送出去。

根据一种基于物联网技术的校园车辆防盗系统，它还包括手持端和网页端，

手持端，用于与监控端2进行通信，接收监控端2的报警信号，发出声音及指示灯闪烁向用户报警，还用于实时显示车辆信息，还用于远程切断车辆电源及远程启动或关闭监控端2的报警声音，

网页端，用于实时获取监控端2的位置信息和行驶轨迹，并显示行驶轨迹相应的时间段，在发现车辆位置信息不正常时，发送求助信号，还用于实时显示设备防拆结构的状态。

本发明的有益效果为：

监控端设置在设备防拆结构的内部，设备防拆结构由外向内依次设置为金属壳、防拆壳顶盖和防拆壳，并且在防拆壳顶盖、防拆壳和u型管内各设置一个3个气压计模块，

将u型管插入通孔内，然后将u型管内的气压计模块与监控端之间的导线连接上，当有人拔出u型管时，u型管内部的气压计模块也从监控端上拔下来，此时气压有变化，将该变化的气压传给监控端，进行报警，当防拆壳顶盖和防拆壳被破坏时，防拆壳顶盖和防拆壳内的气压计模块检测到气压的变化，分别将变化的气压传给监控端，监控端也会产生报警，本申请的防拆结构的三层结构结合气压计模块，增加了整个装置的密闭性和安全性，并且一旦被解锁或破坏防拆结构就进行报警，

该报警信号还可以通过无线信号传给手持端，发出声音及指示灯闪烁向用户报警，手持端还用于实时显示车辆信息，还用于远程切断车辆电源及远程启动或关闭监控端的报警声音。另一方面，还提供了网页端，在手机或电脑上可以实时显示车辆位置(以地图的形式显示)，行驶轨迹，用户可以向保安发送求助信息。安保人员也可以查看全校所有车辆的位置、轨迹，同时可以接收手持端的求助，决定是否同意车辆出入校园，以便于学校对校园车辆的集中管理。

在监控端，单片机通过收集和发送wifi的mac及信号强度信息给服务器完成自身位置的信息的汇报，这样避免了使用gps模块带来的成本高以及耗电量大的问题。当单片机接收到来自服务器的控制信号时即可触发动作，如蜂鸣器报警、切断车辆电源从而阻止盗窃者的进一步行动。

手持端，可实时显示车辆的状态信息，并对车辆做出控制，由于其灵巧便捷，可随身携带。另由于其为独立设备，可以一直与校园wifi相连，从而避免用户使用手机移动端监控必须一直连接访问可能受限的校园wifi。

服务器，其使用通用服务器使其便于采购，而内部使用高性能架构进行优化，可以保证服务器实时具有最高的性能为用户提供服务。同事，在其提供的网页系统上可实时显示车辆位置信息，并可以加载历史轨迹、向保安求助以及检查设备状态；学校也可集中对所有车辆的信息进行监控、管理，可减轻学校保卫部门需要对车辆反复巡检所需消耗的人力物力。

整个系统设备之间的通讯和定位均基于校园wifi，校园wifi几乎覆盖整个校园，其具有覆盖范围广，地理位置容易获取，不需要附加的硬件设备等优点。所以用校园wifi进行定位既方便又快捷。三点定位即通过移动信号和三个无线网络接入点的无线信号交流来鉴别移动信号所处的位置。通过无线信号强度(rssi)的方式，设备附近无线信号被记录下来，定位引擎中预设有无线信号的设置原型(定位引擎识别rssi值)，系统计算出地图中二维坐标，应用程序发送rssi到定位引擎，定位引擎计算客户位置并发送定位信息给应用程序完成准确定位。而校园wifi的广泛覆盖性亦为数据传输提供的近乎零成本的通讯方式。

本申请结构简单，自动化程度高，功耗低，节约资源和时间。

本申请采用监控端、设备防拆结构和手持端对校园车辆进行监管，一旦有人盗取车辆将进行提醒及能够随时监控车辆位置，本申请的防盗系统与现有相比防盗措施提高5倍以上。

附图说明

图1为设备防拆结构的结构示意图，附图标记1-3为金属壳和防拆壳之间的隔层，监控端和防拆壳之间的隔层，附图标记3表示气压计模块；

图2为设备防拆结构的立体图；

图3为u型壳的结构示意图；

图4为服务端的软件流程图；

图5为监控端的原理示意图；

图6为监控端中单片机的电路结构图；

图7为监控端中扬声器模块的电路结构图；

图8为监控端中wifi模块的电路结构图；

图9为5v转3.3v电源电路；

图10为5v稳压电路；

图11为外接锂电池电路；

图12为手持端电路原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1至图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于物联网技术的校园车辆防盗系统，它包括设备防拆结构和监控端2，

设备防拆结构包括金属壳1-1、防拆壳1-2、u型壳、u型管1-4和3个气压计模块，

防拆壳1-2嵌套在金属壳1-1内，u型壳嵌套在金属壳1-1和防拆壳1-2之间，防拆壳1-2内设置有监控端2，

u型壳的两个立面上各开有两个通孔，该结构的横面内设置有一个气压计模块，

金属壳1-1的两个相对面上和防拆壳1-2的两个相对面上各开有2个通孔，u型管1-4穿过金属壳1-1、防拆壳1-2和u型壳上的通孔，用螺母将u型管1-4固定在金属壳1-1上，u型管1-4用于锁住车辆，

u型管1-4和防拆壳1-2的内壁上各设置一个气压计模块，当u型壳和防拆壳1-2被破坏时，u型壳和防拆壳1-2内的气压计模块检测到气压的变化，分别将变化的气压传给监控端2，

当u型管1-4从通孔中拔出时，u型管1-4内部的气压计模块从监控端2被拔出，将该变化的气压传给监控端2，

3个气压计模块分别通过导线接入到监控端2的控制信号输入端，

监控端2用于接收气压变化信号，进行报警，并且通过无线模块将报警信号发送出去。

本实施方式中，监控端2设置在设备防拆结构内部，为了防止设备防拆结构被损坏，设计了金属壳1-1。

u型管1-4可以将车辆锁在道路上的固定支架上，还可以锁在车辆骨架上。

监控端的单片机通过收集和发送wifi的mac及信号强度信息给服务器完成自身位置的信息的汇报，这样避免了使用gps模块带来的成本高以及耗电量大的问题。当主控芯片接收到来自服务器的控制信号时即可触发动作，如蜂鸣器报警、切断车辆，电源从而阻止盗窃者的进一步行动。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于物联网技术的校园车辆防盗系统作进一步说明，本实施方式中，它还包括手持端和网页端，

手持端，用于与监控端2进行通信，接收监控端2的报警信号，发出声音及指示灯闪烁向用户报警，还用于实时显示车辆信息，还用于远程切断车辆电源及远程启动或关闭监控端2的报警声音，

网页端，用于实时获取监控端2的位置信息和行驶轨迹，并显示行驶轨迹相应的时间段，在发现车辆位置信息不正常时，发送求助信号，还用于实时显示设备防拆结构的状态。

本实施方式中，提供给用户查看信息的手持端设置了一块5键键盘，在键盘正面图中，左右两颗键用于切换界面，上下两颗键用于数值调整，中间一颗键用于选择调整对象。系统设置两颗开关按键，尺寸较大的是系统电源开关，尺寸较小的是wifi相应参数设置开关。

当检测时间达到系统设定时间后，设备会通过wifi向服务器发送请求，服务器判断其设备类型，若为安装在车辆上的监控端，则要求监控端搜索周围的wifi信号信息，并同时返回用户是否要求蜂鸣器鸣响和切断车辆电源任务信息；若为提供给用户查看信息的手持端，则传递用户车辆的实时位置以及安全信息给手持端，并要求手持端提供是否需要报警和切断车辆电源请求。服务器在收到上述信息之后会进行存储，并在监控端和手持端之间相互转发信息，以保证各种信息的实时性；而两种设备在接受到状态控制信息之后也会做出要求的动作以保证车辆安全。在一轮通讯结束后，设备将按照系统设定时间短暂休眠，之后重复上述过程。

网页端为电脑用户和手机用户提供服务。在网页端，用户可以进行设备绑定以实现监控端和手持端之间的相互识别，同时确定用户所持有的设备，为下文中的数据查看提供支撑。当用户绑定过设备之后，就可以在网页端实时获取监控端的位置信息并展示在地图上，在地图上同样会显示监控端的历史轨迹，并可以选择查看历史轨迹的时间段和间隔区间。在网页的右端会实时显示设备的状态，并提供一个向保安发送文字的功能，可以在发觉车辆位置信息不正常时及时联系保安。当保安以保安专用用户登录系统的时候便可实时查看整个系统内所有车辆的位置，这会便于对校园内所有车辆的实施管控，同时也可显示某一个用户车辆的所有信息。在保安页面的右边同样有信息实时显示区域，可以显示所有用户向保安发送的求助信息，及通过网页端向保安发送的自定义联系信息。

具体实施方式三：参照图4具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于物联网技术的校园车辆防盗系统作进一步说明，本实施方式中，它还包括服务器，

服务器用于在监控端2和手持端之间相互转发信息，以保证各种信息的实时性，还用于对接收信息进行存储。

本实施方式中，服务器硬件由普通pc主机构成，软件包括linux操作系统，mongodb数据库，redis内存数据库，rabbitmq消息队列以及使用python编写的高性能数据处理、分发程序构成。

linux操作系统，mongodb数据库，redis内存数据库，rabbitmq消息队列以及使用python编写的高性能数据处理、分发程序均安装在普通pc主机上。

linux操作系统作为和pc硬件交互的平台，运行在最底层，

mongodb数据库为整个系统提供数据存储和读取的功能，其负责存取用户信息，对应关系及权限，车辆历史位置信息，wifi热点对应地理位置信息。

redis内存数据库作为内存数据库为软件系统各个模块之前的临时数据分发提供支持，其负责临时存放车辆的实时位置信息，车主报警求助信息以及系统内部通讯信息。

rabbitmq消息队列实现了计算任务的实时分发，其负责将终端上传的wifi热点信息进行临时存储，并公平的、无遗漏分发到各个数据处理程序，从而保证系统的高效运行。

使用python编写的高性能数据处理程序实现了将rabbitmq消息队列传递过来的由终端上传的wifi热点信息进行处理运算，通过特殊的定位算法，结合从mongodb数据库读取到的wifi热点对应地理位置信息，从而得到终端在该时刻所处的地理坐标，并存储在redis数据库中供python编写的高性能数据分发程序读取使用。

使用python编写的高性能数据分发程序实现了接受终端所上传的数据，并将其分类后送到rabbitmq消息队列；以及读取redis内存数据库和mongodb数据库向用户界面传递用户所需要的各种信息。如图4所示。

具体实施方式四：参照图2具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于物联网技术的校园车辆防盗系统作进一步说明，本实施方式中，在u型管插入侧开有贯穿金属壳1-1、防拆壳1-2和u型壳的开口1-5，充电线从该开口1-5进入，为监控端2补充电能。

具体实施方式五：参照图5至图11具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于物联网技术的校园车辆防盗系统作进一步说明，本实施方式中，监控端2包括stc12c5a60s2单片机、esp8266wifi模块、ams117电源管理芯片、isd1810扬声器模块和oled显示屏，

stc12c5a60s2单片机的3个气压检测信号输入端分别连接3个气压计模块的气压检测信号输出端，

stc12c5a60s2单片机的无线信号输出端连接esp8266wifi模块的无线信号输入端，

stc12c5a60s2单片机的声音信号输出端连接isd1810扬声器模块的声音信号输入端，

stc12c5a60s2单片机的显示信号输出端连接oled显示屏的显示信号输入端，

ams117电源管理芯片为监控端2提供供电电源。

本实施方式中，图6中连接单片机30号引脚和31号引脚的接口用来接3个气压计模块，显示屏接口用来接oled显示屏，ps2为ps2键盘接口，jp3至jp5为闲置接口。图7中的接口用来接喇叭。

ams117电源管理芯片的输入由专用的锂电池充放电电路提供，其中锂电池充放电电路由充电和放电保护两部分结构组成。其中充电部分使用tp4056芯片及其外围电路构成，负责将microusb接口输入的5.0v电压降压到锂电池的充电电压进行充电，并在电池充满之后自动停止充电过程。放电保护部分由dw01配mos管8205a进行保护的典型电路构成，能在锂电池电压低于2.5v的时候切断输出电路以保证锂电池不会因为过度放电而损坏。由专用的锂电池充放电电路提供的电源经过两层ams117电源管理芯片的处理，ams117电源管理芯片的电路结构如图8和9所示，其中第一层ams117电源管理芯片实现将图11中锂电池所提供的3.7v～4.2v电压通过图10升压到5.0v为单片机和喇叭模块提供供电；图11中的jp7连接锂电池，sw1为系统电源开关。

第二层ams117电源管理芯片实现将第一层ams117电源管理芯片提供的5.0v电压减压到3.3v为esp8266wifi模块供电，如图9所示。

具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种基于物联网技术的校园车辆防盗系统作进一步说明，本实施方式中，手持端包括stc12c5a60s2单片机、esp8266wifi模块、ams117电源管理芯片、oled显示屏和多个操作按钮，

stc12c5a60s2单片机的无线信号输出端连接esp8266wifi模块的无线信号输入端，手持端的esp8266wifi模块与监控端2的esp8266wifi模块进行无线通信，

stc12c5a60s2单片机的显示信号输出端连接oled显示屏的显示信号输入端，

ams117电源管理芯片为监控端2提供供电电源，

多个操作按钮组成按钮矩阵向stc12c5a60s2单片机输入按键信息。

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式四所述的一种基于物联网技术的校园车辆防盗系统作进一步说明，本实施方式中，开口1-5还用于解除信号屏蔽，使得监控端的esp8266wifi模块正常联网。

具体实施方式八：参照图12具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于物联网技术的校园车辆防盗系统作进一步说明，本实施方式中，监控端2的外表面包裹电路保护胶。

本实施方式中，监控端2的外表面包裹电路保护胶，用于保护监控端2。