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智能芯服务管理平台
项目背景

随着城市化进程加快,机动车保有量不断增加,作为城市交通的主要安全设施——护栏,据统计年损坏率在5%-11%之间,肇事逃逸无法追责的约占总撞损案件的20%-30%,在城市道路上被撞坏的护栏如果不及时清理,还容易导致次生事故的发生。

老百姓及民众会随意打开和关闭移动门伸缩护栏,容易造成人员肆意通行及车辆掉头。

目前的主要手段还是以人工排查为主(传统模式为肇事车主、目击者的主动报警或交警、维护单位巡查发现,除此之外还存在肇事逃逸,需人工对海量数据进行排查),各环节相对独立且时效性长,缺少结合物联网技术的秒级预警、监测、分析能力,一个共享、透明、高效的综合应用平台。

管理现状案例

(1)2020年8月1日凌晨1点肇事车主与朋友到酒吧喝酒,3点37分李某酒后驾驶苏G097G8号小型轿车行驶至郁州路与中分护栏发生碰撞,智能芯采集器迅速发出报警信息,过程中李某联系朋友顶包,执勤民警根据报警信息及时赶至现场并调取监控录像,快速还原事故现场,最终李某及顶包人员对自己所犯罪行为供认不讳,执勤交警对其进行相应处罚,智能芯及资产管理系统结合监控卡口数据协助了本次案件的成功侦破。
(2)2020年1月7日瀛洲路西凤凰山公园西南124米处发生事故、2月29日公园西南148米发生事故、4月30日公园西南128米处发生事故,连续三次同地点发生事故,资产管理系统结合上述事故数据及时推送异常情况,可能存在安全隐患;根据此信息,交警到现场勘查,发现事故地点新建一条道路系T型路口,但在T型路口南侧瀛洲路东侧并未设置安全警示标志,导致瀛洲路直行车辆与新建道路右转车辆事故频发,根据系统数据、事故数据结合现场勘查情况,及时做好设施完善工作,消除安全隐患点,减少该地点后续事故发生。
(3)2022年8月沪宁高速苏州段科创项目护栏撞击报警与视频监测管理系统在苏州收费站外匝道安装完成,该项目解决了苏州外互通匝道发生事故导致护栏撞损后追溯理赔困难的问题,通过在护栏上加装20个与视频联动的智能前端感知设备,并在匝道旁边的路灯杆上安装了一个高清智能球形摄像机,可以及时将匝道发生的异常情况及现场视频、图片及时上传至智能芯数字化管理平台,并推送至各职能部门及交警、执法大队相关人员,同时根据信息类型分别推送至相关情报板及资讯平台,将现场事故及时排除,避免发生二次事故,损坏的护栏能够及时追溯理赔。该系统于今年安装完成后的两个月内,已收到护栏撞击报警49次,其中造成护栏损坏需要修复的有16次,执法大队现场处理14次,另有两辆货车撞击后逃逸,现场摄像机已拍下车牌号码,后续将由执法大队进行追溯理赔,而在安装该系统之前,今年1-7月执法大队仅有6次理赔。此外,交警在该处的出警速度也缩短到了5分钟以内,基本一有撞击事故就可以立刻出警,而无需等待车主报警或巡逻发现

(4)拟在移动伸缩门护栏上增加 4G(北斗)定位监控终端,指挥中心平台能够实时远程监控移动伸缩门门护栏的状态,一旦出现非正常状态时能够及时报警,从而通知相关工作人员到现场进行快速处置,避免异常事故发生,提高路口通行效率:

移动伸缩门护栏正常打开的平面图展示

移动伸缩门护栏正常关闭的平面图展示

移动伸缩门护栏非正常打开的平面图

移动伸缩门护栏非正常关闭的平面图展示

(4.1)、在原有的移动伸缩门护栏上安装2套4G(北斗)定位监控终端、2套漫反射检测开关、2套漫反射板(A-4G定位监控终端联动A-漫反射开关检测A-漫反射板的距离,用于检测正常开门和非正常开门的状态,B-4G定位监控终端联动B-漫反射开关检测B-漫反射板的距离,用于检测正常关闭和非正常关闭的状态);
(4.2)、移动伸缩门护栏处在正常开门位置时,A-4G(北斗)定位监控终端联动A-漫反射开关检测漫反射板的距离(漫反射开关距离可调),当检测距离等于设定距离时,将正常开门位置状态发送给我司智能芯数字化管理平台,然后通过数据转发至指挥中心平台,指挥中心平台会显示移动门伸缩护栏正常打开;
(4.3)、移动伸缩门护栏处在正常关闭位置时,B-4G(北斗)定位监控终端联动B-漫反射开关检测漫反射板的距离(漫反射开关距离可调),当检测距离等于设定距离时,将正常关闭位置状态发送给我司智能芯数字化管理平台,然后通过数据转发至指挥中心平台,指挥中心平台会显示移动门伸缩护栏正常关闭;
(4.4)、移动伸缩门护栏处处在非正常开门位置时,A-4G(北斗)定位监控终端联动A-漫反射开关检测漫反射板的距离(漫反射开关距离可调),当检测距离大于设定距离时,即发生报警,将非正常开门位置状态发送给我司智能芯数字化管理平台,然后通过数据转发至指挥中心平台,指挥中心平台会显示移动门伸缩护栏非正常打开;(4.5)、移动伸缩门护栏处处在非正常关闭位置时,B-4G(北斗)定位监控终端联动B-漫反射开关检测漫反射板的距离(漫反射开关距离可调),当检测距离大于设定距离时,即发生报警,将非正常关闭位置状态发送给我司智能芯数字化管理平台,然后通过数据转发至指挥中心平台,指挥中心平台会显示移动门伸缩护栏非正常关闭

项目意义
解决问题

1、主动报警功能。提升预警能力,降低次生事故,提供精确数据协助逃逸案件的侦破;
2、历史资产管理,项目管理功能。打破部门墙,提供精确数据,提高后续项目建设、预算的准确性,避免重复投资、信息不对称;全生命周期记录为后续更换护栏的工艺优化提供思路;
3、派工管理,库存管理。数据一一对应,清晰维护工作数量、质量,杜绝数据造假,考核管理高效、透明;
4、数据分析,根据公安事故、监控数据、交警处罚数据,系统报警、运维数据,找出易发事故地点、时间、气候,辅助决策路段安全风险,提前做好预警准备,提升工作效率,降低事故率;同时各路段护栏损坏数据可为维护采购提供依据。

基本思路

1、在传统护栏上加装智能芯前端信息采集设备,内部设置一款运动传感器,运动传感器是一款基于4GCAT1通信的智能终端,主控MCU通过IIC通信接口采集六轴MEMS运动传感器的数据,通过算法实现三轴角度的检测;通过4GCAT1模组发送数据智能芯数字化管理服务平台,实现公共资产的远程监控和管理。
2、当系统收到的三轴角度值偏移达到设定的阈值的时候,系统平台推送产生告警信息,通过微信公众号或者短信通知系统相关负责人,实现角度值远程实时监控。

系统设计
原理简述

“系统”基于“4GCAT1”技术,公司专门研发了集北斗/GPS定位、姿态检测(三轴加速度计或三轴陀螺仪)、振动检测、电量提醒于一体的“智能芯前端信息采集设备”(简称“终端”),并将其安装在所需的交通护栏上;当所安装的护栏出现被盗或损毁时,由于相应护栏发生了姿态变化、产生振动或发生位移、角度等变化时,则“终端”通过4GCAT1信号发出报警信息到“系统”平台;管理人员通过平台或手机APP或微信公众号可对相关设施进行监控,一旦平台收到“终端”发出的警示信息后,立即自动转发到用户手机产生报警,使用户迅速知晓相关交通护栏发生了意外事件,可以尽快采取措施,恢复和维修损坏的护栏,及时减少事故隐患及人员的二次伤亡。该系统典型应用为交通护栏的定位管理、被盗报警、损坏报警、用户自主查询等方式。其中系统中的“终端”也可扩展应用于特殊资产的定位、报警及资产管理,通过查看手机客户端或者系统管理平台,管理部门可以统一有效的管理辖区内所有的交通护栏、特殊资产等,还可以形成大数据,为各部门提供相应服务等。

平台构架原理图
系统构成

共分为三个部分:即智能芯数字化服务平台管理软件、智能芯手机APP软件和智能芯前端信息采集设备。

(1)智能芯数字化服务平台管理软件——江苏爱可青交通科技与中国移动、中国联通、中国电信合作已建设完成“物联网平台”(包括云服务器、云存储和平台软件),用户在需用户在需要(使用系统较多、使用终端较多情况下)使用平台对终端进行管理时,公司将授权给用户进行平台管理软件的使用。

(2)智能芯手机 APP 软件——用户可以下载使用手机 APP 软件,也可以使用微信公众号软件,实现与“终端”的绑定、设置和管理,以及“终端”向手机和平台报送相关信息和报警信息等。

(3)智能芯前端信息采集设备,内部设置一款运动传感器,运动传感器是一款基于 4G CAT1 通信的智能终端,主控 MCU 通过 IIC 通信接口采集六轴 MEMS 运动传感器的数据,通过算法实现三轴角度的检测;通过 4G CAT1 模组发送数据到智能芯数字化管理服务平台,实现公共资产的远程监控和管理。

系统架构

“系统”是由后台网站、手机客户端(App、微信小程序、微信公众号)、数据推送平台、数据处理平台、物联网平台、“终端”等几部分组成。
“系统”为模块化设计,可根据用户实际应用灵活调整,可适应性、扩展性强,使用方便,不仅可以管理城市交通护栏,还可以添加相应软件模块及硬件设备等。

4G 太阳能智能芯终端
4G 智能芯采集器终端图纸
4G 智能芯采集终端主要功能及技术参数

1)技术参数
工作电压:3V~4.2V(太阳能供电)
电池容量:7800mAh
震动灵敏度:1~128(1 最灵敏,128 最迟钝)
温度范围:-20 - +70℃
湿度范围:0-99% 无凝露
防水等级:IP68
通信方式:4G CAT1
设备尺寸:150MM*60MM*55MM(长*宽*高)
定位方式:北斗/GPS 定位
2)功能及性能要求:
4G 智能芯采集终端自带无线开关功能,可以通过手机 APP 实现设备的安装部署、开机\关机、激活及修改相关参数等,幵且无需拆机可通过无线开关实现设备的信息查看,方便后期设备维护;
4G 智能芯采集终端具备震动唤醒功能,幵可以通过手机 APP 修改震动灵敏度。在异常震动唤醒的时候,连接 4G CAT1 平台,通过推送给管理系统平台,产生实时告警;
4G 智能芯采集终端可以检测护栏的倾斜角度,无论是震动唤醒还是定时唤醒都会检测护栏当前三轴倾角,与护栏最初安装角度做比较,状态异常立即通过平台告警通知相关负责人;
4G 智能芯采集终端采用低功耗 4G CAT1 的通信模式,由太阳能板供电,满足产品待机需求

“终端”结构

“终端”主要包括了主控单元、供电单元、三轴加速度计、定位模块、振动检测模块、物联网通信模块等,结构详见下图:

*主控单元:包括核心处理芯片,主要处理“终端”中加速度计、振动检测模块、定位模块、物联网报警通信模块、供电单元返回的数据,可根据预设模式触发报警、解除报警等;
*三轴加速度计:可根据“终端”的实际状态输出姿态数据,如移动、跌落、振动等,传送至主控单元进一步判断处理;
*振动检测模块:通过主控单元,接收来自系统平台或用户手机客户端的布防或撤防指令,主要对被监控物品的振动幅度进行检测,发现超过锁定时的振动幅度则进行报警。
*定位模块:包括北斗/GPS定位,可快速输出“终端”的位置数据;
*物联网报警通信模块:模块接入流量SIM卡注册网络后,借助于基站蜂窝网信号,将报警信息发送至中心,也可接收中心或用户终端的控制数据送至主控单元;
*太阳能供电:供电方式采用太阳能供电,连续阴雨15天能正常使用,且待机电池满足5年以上使用寿命

“终端”安装
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