基于j808的北斗公务车物联网平台设计

基于j808的北斗公务车物联网平台设计

目前，公务车的管理存在许多问题和差距。私家车很难管理。报告的车辆油耗是虚假的。车辆缺乏有效的实时监控。为落实“互联网+”战略，进一步规范党政机关公务用车的规范性、效率性，保证公务活动的有效性，对公务用车的监控管理是大势所趋，公务车物联网监控平台的设计与实现愈发重要。本文介绍的系统从电脑端车辆监控和微信端车辆报警两个角度对公务用车进行全方位监控。通过Web端可实时获取车辆所在位置、车辆基本信息、车辆历史轨迹和车辆油耗里程等信息，通过微信端可获取车辆越界等违规行为的警告信息，提高了公务用车的监管水平和车辆的利用效率。1系统设计1.1基于jt808的rabcjtmq本系统主要完成对公务车辆基本信息的管理和行驶监控管理，由Netty通信服务层、数据持久层、业务处理层和Web信息处理与可视化平台组成。系统整体架构图如图1所示。Netty通信服务器采用Netty+SpringBoot的框架，基于交通运输部JT808协议，与终端进行TCP连接，上行信息和下行信息的编码解码等，解码而来的数据通过消息中间件RabbitMQ与数据持久层进行数据交互。数据持久层采用SpringBoot+MySQL+Redis架构，用于地理位置信息纠偏、地理数据批量存储、日常运营数据处理等，完成所有数据过滤与沉淀目的。面对地理数据量过大的问题，采用主从复制、读写分离的数据库设计思路，利用主从数据库来实现读写分离，进而分担了主数据库的数据访问压力。业务处理层与Web展示层采用弱前后端分离的设计架构，业务处理层不用考虑数据持久层和前端展示层的设计，只需关注业务逻辑的开发，对外暴露Rest风格的API接口供前端控制器调用。这样的分层处理实现了“高内聚”、“低耦合”的系统设计目标。1.2功能模块基于JT808的北斗公车物联网平台按照使用需求，可分为两大功能模块：电脑端和微信端。根据系统整体设计思路和具体业务分工，将电脑端和微信端的功能进行详细划分，具体见图2。1.2.1车辆运行监控模块微信端由三部分组成，分别为车辆申请、报警信息推送和统计报表。1）车辆申请模块。车辆使用者进入车辆申请页面后，填写个人基本信息、所驶车辆ID和目的地，等待管理员审核；2）报警信息推送模块。当车辆超速、驶处目的地区域，微信会向车辆使用者与管理者推送报警消息；3）统计报表模块。每个人可以查看自己每个月、每年的车辆行驶情况，包括行驶里程、油耗和报警次数等；车辆管理者可以查看所有车的运行情况，包括：每月行驶里程、油耗的饼状图与折线图；每个人的车辆行驶情况，包括：每月行驶次数等。1.2.2车辆日常管理维护电脑端由5部分组成，分别为基础数据登记模块、历史轨迹回放模块、区域查车模块、违规报警模块和统计报表模块。1）基础数据登记模块。该模块主要完成设备登记、车辆登记、设备与车辆绑定，以及对设备车辆静态信息的日常管理维护；2）历史轨迹回放模块。以车牌号、时间段为条件，可查看车辆在某段时间的历史行驶轨迹以及车辆的基本数据；3）区域查车模块。动态查询指定区域内的车辆信息，展示此区域车辆数量、车辆基本信息；4）违规报警模块。实现各种违规行为的参数设置（速度、目的地）、及时报警、记录再案；5）统计报表模块。统计车辆各项运营数据，提高车辆运行管理能力。2系统关键的实现2.1多线程控制程序通信服务器要与多台北斗设备同时进行数据传输，考虑到高并发问题以及数据实时采集所需的低延迟要求，使用Netty框架开发通信服务器。Netty支持高并发访问，具有更高的吞吐量，减少内存拷贝，资源消耗更少，满足开发要求。北斗终端与Netty服务端建立TCP长连接后，进行双向通信。北斗终端发送上行信息，Netty服务端根据JT808协议解析上行信息并发送下行信息，数据包双向传输过程见图3。使用Netty接收解析终端数据可分为2个步骤：Netty服务端初始化和自定义数据处理器Handler进行数据处理。(1)Netty服务端初始化编写Netty服务端程序首先要对Netty进行初始化设置，共4个步骤：创建两个NIO线程组、创建ServerBootstrap对象作为辅助启动类、创建数据处理类ChannelInitializer进行初始化设置和绑定端口等待服务端。如下为创建Netty服务端的关键代码：(2）自定义接收和发送数据的handler处理器2.2前端控制器的资源及请求结果在前后端分离的设计架构中，后端业务层以接口API的形式与前端进行数据交互，为统一开发规范，本系统采用Rest风格的API。Rest风格的API具有如下特点：1)URL表示互联网资源。Rest是一种软件架构风格，强调HTTP以资源为中心。资源即URL,URL全称统一资源定位符，表示一个网络实体，对应唯一的网络资源。2)HTTP请求代表对资源的操作。对互联网资源的操作，即查询、更新、新增、删除操作，则依次对应HTTP协议中的四类请求：GET、PUT、POST、DELETE。本系统中，所有前端控制器的业务请求结果均通过调用业务层暴露的RestfulAPI获得。基于RestfulAPI的新增、查询接口代码如下：2.3前后端分离原则在通信服务器接收、解析终端数据信息并完成数据沉淀后，业务处理层与Web展示层采取弱前后端分离的方式进行架构。系统前后端未分离时代，前端开发过程严重依赖后端，在后端没有完成的情况下，前端无法开发，这种前后端高度耦合的架构风格严重制约开发进度和系统的易扩展性，故需要分别开发前端和后端，做到前后端分离。但是完全的前后端分离，前端需要使用Node.js通过HTTP调用外部接口，页面完全是静态化，不易于前端开发时页面灵活跳转，使得开发缺乏灵活性，故使用“弱前后端分离”的分离模式，完全分离与弱分离原理图见图4和图5。前端工程由页面和前端控制器组成，控制器主要实现两类功能：页面跳转和调用外部RestfulAPI。本系统中，控制器调用Java原生类HttpURLConnection实现外部接口的调用。关键代码如下：3实时监控管理本文介绍了基于JT808的北斗公务车物联网平台的设计与实现。随着“互联网+”战略的落地、移动互联网的普及和物联网技术的发展，对公务用车的实时监控管理势在必行，这将有效保证公务活动达到节约型机关建设的要求。编写处理通信数据的处理器TCPServ