基于云端實時監(jiān)控的交通事故應急救援系統(tǒng)設計

徐勤亞　孫玉濤　鄭健

摘要：根據(jù)我國智慧城市建設需求，傳統(tǒng)的交通事故應急救援方式面臨轉型，文章提出了一種基于云端實時監(jiān)控的交通事故應急救援系統(tǒng)。由信息采集子系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)和綜合預警子系統(tǒng)三層架構組成，旨在實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測行駛車輛危險參數(shù)、綜合預警、準確定位功能，并將交警救援中心、120急救中心、保險應急中心、消防應急中心等部門緊密聯(lián)系起來，確保其能在事故發(fā)生時快速做出響應，為當前城市交通事故應急救援工作提供參考。

Abstract： According to the construction needs of intelligent cities in China， the traditional emergency rescue mode of traffic accidents is facing transformation. This paper proposes a real-time traffic accident emergency rescue system based on cloud monitoring. It is composed of three layers of information collection subsystem， information transmission system and comprehensive early warning subsystem. It aims at realizing the functions of dynamic monitoring of dangerous parameters of driving vehicles， comprehensive early warning and accurate positioning， and closely linking traffic police rescue center， 120 first aid center， insurance emergency center and fire emergency center to ensure that. It can respond quickly when an accident occurs， and provide a reference for the current emergency rescue work of urban traffic accidents.

關鍵詞：應急救援;云端監(jiān)控;交通事故

Key words： emergency rescue;cloud monitoring;traffic accidents

中圖分類號：TP277 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）23-0284-02

0 ?引言

目前，我國的道路交通事故發(fā)生數(shù)幾乎每年位居全球第一且死亡人數(shù)多，安全形勢十分嚴峻。就目前我國的應急救援系統(tǒng)來說，在長期工作中雖然已經(jīng)積累一定的經(jīng)驗，并形成一些有效機制，但現(xiàn)行的應急救援體系仍存在諸多問題。①交通事故發(fā)生后，大多是由好心的過路人打電話報警或者監(jiān)控值班員發(fā)現(xiàn)發(fā)生事故才觸發(fā)事故救援系統(tǒng)，而在一些偏遠地區(qū)、沒有道路監(jiān)控或監(jiān)控死角的區(qū)域，很多事故傷者無法得到及時救援。②由于事故發(fā)生后，交警部門不能第一時間接到報警通知，無法對事故發(fā)生地進行疏通隔離，往往導致二次事故的發(fā)生。③接到報警通知后，交警部門無法對事故現(xiàn)場進行觀察，導致救援方案不夠準確，救援效率低。

交通事故救援不及時、效率低是當前我國智慧交通建設的難題之一，由此可見，加強我國道路交通事故的緊急救援工作十分迫切。傳統(tǒng)的交通事故應急救援方式面臨轉型，因此，本文提出一種基于云端實時監(jiān)控的交通事故應急救援系統(tǒng)，系統(tǒng)可借助行車記錄儀實時傳輸行駛車輛視頻至交警部門云服務器，當車輛遭遇交通事故時，系統(tǒng)自動判別并向服務器發(fā)送訪問視頻的請求，同時向交警部門救援中心、120急救中心、消防應急中心和保險公司應急中心發(fā)出含有車輛準確位置信息和事故發(fā)生前視頻鏈接的報警短信，確保救援人員第一時間收到報警提示，快速做出響應，為百姓的生命財產(chǎn)安全贏得時間。

1 ?系統(tǒng)簡介

經(jīng)過對云端實時監(jiān)控交通事故應急救援系統(tǒng)方案的分析，將系統(tǒng)分為以下5個主要功能：①準確定位。使用北斗衛(wèi)星導航定位，能夠為救援人員提供事故發(fā)生地的精準位置，并在事故短信中提供具體位置坐標信息，便于了解事故源。②信息處理。事故預警的過程同時也是一個采集信息并處理信息的過程，它通過采集車輛行駛過程中加速度傳感器和重力傳感器參數(shù)，計算事故預警閾值開展危險參數(shù)分析工作。③短信傳輸。短信功能是系統(tǒng)十分重要的一項功能，由于短信數(shù)據(jù)量小，能夠在第一時間傳輸至救援人員通訊設備，將事故發(fā)生的具體信息展現(xiàn)給工作人員，使其能在事故發(fā)生第一時間進行救援準備。④視頻傳輸。行車記錄儀具有記錄車輛行駛錄像的功能，將此功能拓展開，使之聯(lián)網(wǎng)無線實時傳輸，并在報警信息發(fā)送同時自動在云端服務器調取事故發(fā)生前的視頻，能夠幫助救援人員了解事故現(xiàn)場的情況，是系統(tǒng)重要功能之一。⑤綜合預警。當預警值超過閾值時，系統(tǒng)可以請求訪問云平臺服務器內的視頻以及行駛車輛定位信息，通過手機短信的形式展示給救援人員，幫助其了解現(xiàn)場，以達到第一時間展開救援的目的，并減少二次事故發(fā)生的幾率。

確定系統(tǒng)準確定位、信息處理、短信傳輸、視頻傳輸和綜合預警5個主要功能需求，將其劃分為三個子系統(tǒng)：信息采集子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)和綜合預警子系統(tǒng)。

2 ?系統(tǒng)設計

2.1 總體架構 ?基于云端實時監(jiān)控的交通事故應急救援系統(tǒng)架構如圖1所示，由云平臺、用戶端、設備端以及提供用戶端和設備端上網(wǎng)的網(wǎng)絡接入層四部分構成，設備通過和云平臺建立連接形成可以通信的網(wǎng)絡，并借助云平臺實現(xiàn)用戶到終端設備以及終端設備之間的數(shù)據(jù)交互，下面對各部分功能進行詳細介紹。

云平臺是為系統(tǒng)提供終端統(tǒng)一管理、海量數(shù)據(jù)存儲、遠程即時通信、高性能計算分析等服務的數(shù)據(jù)業(yè)務中心。云平臺能夠實現(xiàn)有效的終端管理，提供終端的注冊和授權管理，使用戶能夠快速獲得設備端的信息和數(shù)據(jù)，并且能夠靈活地向設備端推送消息和下發(fā)控制指令;同時，云平臺能夠提供高效準確的數(shù)據(jù)處理及大規(guī)模數(shù)據(jù)管理服務。

基于云端實時監(jiān)控的交通事故應急救援系統(tǒng)主要分為信息采集子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)和綜合預警子系統(tǒng)。

2.2 信息采集子系統(tǒng)

信息采集子系統(tǒng)需要采集行駛車輛的加速度信息，車輛傾斜角以及行駛過程中的視頻。傳感器數(shù)據(jù)為模擬信號，無法識別，需轉換為數(shù)字信號便于處理。使用STM32芯片獲取傳感器信號，通過UART串口通信發(fā)送給ESP8266 WIFI模塊，通過WIFI經(jīng)過路由器轉發(fā)即可上傳至云平臺服務器。

2.3 信息傳輸子系統(tǒng)

信息傳輸子系統(tǒng)需要實時傳輸三軸加速度傳感器和重力傳感器采集的數(shù)據(jù)和行車記錄儀視頻至云平臺，同時要實現(xiàn)事故發(fā)生時進行報警短信至移動設備的傳輸和云平臺服務器視頻的遠程訪問。原始視頻經(jīng)行車記錄儀采集之后，經(jīng)過采集程序轉為待編碼的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，通過Hi3516芯片內部的H.264壓縮編碼技術對原始視頻數(shù)據(jù)進行壓縮編碼，并在RTP協(xié)議的支持下對數(shù)據(jù)進行打包傳輸至移動終端，并由移動終端相應的視頻解碼模塊對編碼后的數(shù)據(jù)進行解碼，然后播放。

2.4 綜合預警子系統(tǒng)

綜合預警子系統(tǒng)主要依靠云平臺實現(xiàn)，根據(jù)功能需要將云平臺分為通信網(wǎng)關區(qū)、數(shù)據(jù)分析區(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)。通信網(wǎng)關區(qū)用Flume框架進行數(shù)據(jù)收集，使用統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式JSON，分發(fā)到Kafka進行暫時存儲，數(shù)據(jù)分析區(qū)用Spark Streaming接收Kafka的數(shù)據(jù)并進行分析，數(shù)據(jù)存儲區(qū)采用非關系型數(shù)據(jù)庫MongoDB對事故發(fā)生車輛的數(shù)據(jù)以及行車記錄儀上傳視頻進行存儲。

3 ?系統(tǒng)創(chuàng)新點

3.1 綜合預警 ?在行車記錄儀原有結構基礎上，為其增加STM32和Hi3516芯片，分別起到傳感器數(shù)據(jù)采集傳輸和視頻傳輸功能，從而實現(xiàn)了車輛事故報警系統(tǒng)功能。與傳統(tǒng)報警器不同的是，系統(tǒng)可以根據(jù)車輛的加速度和水平面傾斜角變化，結合閾值判斷車輛的事故發(fā)生情況，實現(xiàn)車輛發(fā)生事故時能夠第一時間內自動聯(lián)系報警通知救援人員的功能。

3.2 雙重定位 ?隨著我國北斗導航系統(tǒng)的日益完善并投入使用，北斗導航系統(tǒng)將成為我國車聯(lián)網(wǎng)體系的核心技術之一，成為車聯(lián)網(wǎng)核心技術自主研發(fā)的重要開端。本公司采用北斗導航系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在全球范圍內全天候、全天時，為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導航、授時服務。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)向全球免費提供定位、測速和授時服務，定位精度10米，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒。同時配合使用GPS進行雙重定位，彌補單一方法的缺陷。

3.3 數(shù)據(jù)處理 ?在綜合預警子系統(tǒng)的云平臺中，完成了終端接入、基于規(guī)則的異構數(shù)據(jù)存儲和歷史數(shù)據(jù)管理、用戶與設備通信及設備與設備通信的通信模型，對于云平臺接收的海量數(shù)據(jù)進行周期性的歷史數(shù)據(jù)更替存儲，確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3.4 多方聯(lián)動的應急救援系統(tǒng) ?本公司在新型行車記錄儀內植入的基于云端實時監(jiān)控的交通事故應急救援系統(tǒng)，可在交通事故發(fā)生時，第一時間同時通知到交警部門110救援中心、120急救中心、消防應急中心和保險公司應急中心，確保交通事故第一時間得到全方位的高效處理。

4 ?結語

當下正是市場經(jīng)濟迅速發(fā)展的重要階段，未來車輛只會越來越多。交通事故、城市道路交通堵塞將會成為城市化管理中更加嚴峻的考驗。交通事故應急救援系統(tǒng)也將更加重要，應急救援的信息化、智能化必將成為發(fā)展的主流趨勢，系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性將面臨著不確定事件和隨機事件的挑戰(zhàn)。本系統(tǒng)巧妙地將各項成熟技術結合到了一起，在目前的市場上，類似的系統(tǒng)還十分少見。本系統(tǒng)基于云端實時監(jiān)控的概念開發(fā)，可進行交通事故的判定發(fā)生并自動報警，擁有應用價值，充分滿足了交通應急救援對準確性、及時性和可靠性的要求。為后續(xù)更智能的救援系統(tǒng)的開發(fā)提供了參考價值，對物聯(lián)網(wǎng)技術在應急救援領域的推廣和發(fā)展具有很強的指導意義。

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