智能井蓋在道路交通安全中的應用

鮑鑫怡　韋芳　王念如　陳妤玥

摘要：隨處可見的井蓋在如今的5G時代變得更加的智能化，它的功能涉及廣泛。面對道路交通安全問題的頻發(fā)，我們就想能否通過以智能井蓋作為媒介，輔之以車流量檢測技術，使得智能井蓋增加能夠監(jiān)測車流量的功能，然后再將數(shù)據(jù)傳送到相應的平臺，進行數(shù)據(jù)分析，然后發(fā)送至路側(cè)LED電子屏，手機導航系統(tǒng)等地方提醒駕駛?cè)藛T合理安排出行，提高交警工作效率，保障道路交通安全。

關鍵詞：智能井蓋;道路交通安全;車流量

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）07-0184-02

1引言

如果世界的道路上每6秒就有人死亡或嚴重受傷，那么每天就有3000多人死亡，每年道路交通事故死亡人數(shù)130萬，交通事故已然成為一個全球性的殺手，死亡人群汽車乘員或行人占了94%。這是多么龐大的數(shù)據(jù)，為了改善這一問題，我們在行動中。

2道路交通安全的影響因素

2.1車流量

影響道路交通安全的一個重要因素就是車流量。車流量增加，道路車輛容易擁堵，導致道路交通事故頻發(fā)。同時，車流量的增加很大可能會帶來違法高峰：增加了超速行駛、違法停車、違法占用應急車道等嚴重違法交通行為的發(fā)生，也加大了車輛追尾碰撞的安全風險。例如一些車主，為了快速到達目的地，忽視交通安全規(guī)則，駕車時會選擇作出超速行駛、違法超車、不按規(guī)定讓行等違法行為，這也埋下安全隱患。

2.2道路條件

道路條件作為其中一個影響因素，需要得到重視。據(jù)統(tǒng)計，道路交通事故10%—20%與道路條件有很直接關系，道路交通事故50%—60%與道路條件有間接關系。道路的設計是否合理、等級是否到位、質(zhì)量是否合格，交通設施是否齊全等都會影響著道路交通安全。如道路部分出現(xiàn)故障需要維修，這時候的車輛的行走路線變窄，則易發(fā)生交通安全事故。

2.3交通管理

影響道路交通安全的另一個因素就是交通管理。由于交通管理的智能化、精細化程度不高。而且數(shù)據(jù)的采集分析不足，主要依賴人工觀測，交警疏導控制能力也有限，工作效率不高。出現(xiàn)問題也不能及時解決，沒有充分利用物聯(lián)網(wǎng)時代帶來的便捷。

3道路交通安全的解決方案

為了減少悲劇的發(fā)生，設計師們經(jīng)過不斷的摸索，設計制造出了智慧井蓋。通過智能井蓋監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)對井蓋當前的狀態(tài)進行監(jiān)控，確保井蓋處于安全狀態(tài)，保障其行人或車輛正常地通過，維護了道路交通安全。

而如今我國已經(jīng)正式進入了5G時代，使得物聯(lián)網(wǎng)技術的應用更加廣泛，智能井蓋應用也要更加的多元化，結(jié)合新型技術強國、興業(yè)、便民的建設目標，我們嘗試對智能井蓋在道路交通安全應用進行更進一步的探索。

3.1智能井蓋與車流量監(jiān)測相結(jié)合

因為井蓋的智能性和普遍性，我們思考能否將磁頻類車輛監(jiān)測器與智能井蓋相結(jié)合來監(jiān)測車流量，采用NB-IOT協(xié)議通過智能井蓋的系統(tǒng)架構，將與車輛有關的數(shù)據(jù)傳達到應用服務器，數(shù)據(jù)經(jīng)過整合梳理后能夠反映道路交通的現(xiàn)時狀態(tài)，甚至能快速發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題的道路位置，為交警提供便利，及時疏通，保證道路通暢。智能井蓋和車流量監(jiān)測的結(jié)合提高了資源的利用率，為道路交通安全提供了基礎。

3.2智能井蓋運用磁頻類車輛檢測器

隨著科技的不斷發(fā)展和進步，車流量監(jiān)測手段也不斷地更新，目前比較常見的車流檢測技術有：磁頻采集、波頻采集、視頻采集、浮動車法、車輛識別法和探測車法。我們可以采用磁頻類車輛檢測器，以地磁檢測器為主，感應線圈檢測器為輔，兩種檢測器相互驗證數(shù)據(jù)是否有效，也在一定程度上相輔相成提高了精確度，開創(chuàng)智能井蓋可以檢測車流量的新功能。

（1）以地磁檢測器主

每條機動車道都采用地磁檢測器，因為地磁檢測器的安裝需要通過灌注發(fā)泡劑、膠、細沙或瀝青等方式進行固定，并且要保持環(huán)境的干燥，所以通過加大外徑和材料加固來保證井蓋的原有正常功能，并且采用“蓋中蓋”設計，井蓋中間有一個可開啟的圓形蓋，圓形蓋都采用雙層智能鎖，僅可以采用“終端遠程+手機App口令密碼解鎖”的方式打開，圖1為智能井蓋示意圖。

地磁檢測器是利用地球磁場在有鐵磁性的物體通過時發(fā)生變化，非鐵磁性物體通過時無變化來檢測車流量的，對大范圍內(nèi)的磁通變化反應靈敏，結(jié)果更加精確所受干擾也更小。正常情況下，地磁檢測器的使用壽命比較長，但是也同樣面臨著一個問題：當線圈老化時，施工人員需要中斷交通開挖地面來進行施工維護。如果使用如圖一所示設計后就可以避免開挖路面來維護線圈，只需打開內(nèi)蓋就可以施工，對檢測器的檢修來說是更方便的。

由于地磁檢測器往往不能檢測低速車輛，在道路擁擠時較難做出反應，所以感應線圈檢測器為輔來幫助進一步判斷車流量和地面交通狀況。

（2）以感應線圈監(jiān)測器為輔

以組為單位間隔性的安裝感應線圈來輔助地磁檢測器。按照相關技術要求安裝，以兩個環(huán)形感應線圈為一組（即前后兩個井蓋為一個檢測組），當車輛行駛過一個檢測組后才會被記錄，一定程度上減小了檢測誤差。感應線圈檢測器在車流量的檢測上僅起到輔助精確的作用，但它有效的彌補了地磁檢測器在車輛行駛時速較慢的情況下難以捕捉車子經(jīng)過的缺陷，同時以一個檢測組之間的距離除以經(jīng)過一個檢測組所需時間可得出車速，當連續(xù)車輛以較低速度運行時，可以大致得出道路擁擠的結(jié)論。

3.3智能井蓋的系統(tǒng)架構

智能井蓋通過采用NB-IOT協(xié)議，將各種檢測器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳送到NB-IOT基站，通過S1接口與IOT核心網(wǎng)連接。IOT核心網(wǎng)將相關數(shù)據(jù)傳送到IOT平臺，IOT平臺將收集到的數(shù)據(jù)進行初步處理后，再將數(shù)據(jù)和預處理結(jié)果傳至云平臺進行安全備份，最終將數(shù)據(jù)以及處理結(jié)果發(fā)送至各個不同的應用服務器。

采用NB-IOT與磁頻類車輛檢測器結(jié)合，無須另行建立基站，通過升級改造5G網(wǎng)絡中的移動通信無線網(wǎng)絡形成的組網(wǎng)是工作在蜂窩授權頻段上的，具有成本低、功耗低、連接強、覆蓋廣的特點，相比目前也相當常見的視頻圖像采集的車流檢測技術，無須進行復雜的圖像處理分析，數(shù)據(jù)的傳送和分析更實時快速，誤差也更小。

3.4智能井蓋將車流量相關的數(shù)據(jù)傳送

智能井蓋將車流量和車速的數(shù)據(jù)傳送到交通管制中心，中心將數(shù)據(jù)整合分析后能夠?qū)崿F(xiàn)城市交通系統(tǒng)的實時感知，然后將最后得出的結(jié)果投送至可發(fā)布信息的路側(cè)LED電子屏和手機導航系統(tǒng)來提醒駕駛員某路段交通擁擠，從而節(jié)約居民的出行時間，做到了智慧出行，也便于交警及時指揮交通。

將車輛擁堵的數(shù)據(jù)傳至市政中心應用服務器，進行數(shù)據(jù)的進一步分析，如果某條道路經(jīng)常性出現(xiàn)擁堵的情況，市政部門就要開始考慮是否拓寬道路等具體的措施來緩解城市病，在一定程度上為城市規(guī)劃提供了數(shù)據(jù)支持。

部分智能井蓋的磁頻檢測器的異常信息也會直接發(fā)送至電子屏，顯示某井蓋已異常多少天，使居民監(jiān)督工作又多了一條途徑，同時井蓋異常的信息會直接發(fā)送消息給相關維修人員的手機App，通過手機端的確認以及市政端授權才可以檢修井蓋，也能明確到具體某一人員的責任，避免了相互之間的推托。

4智能井蓋應用的實際性

4.1智能電力井蓋的有效應用

智能井蓋得到了很好的應用，就說在2019年，南京市啟用了50套由國家電網(wǎng)南京供電公司研發(fā)，搭載了電力物聯(lián)網(wǎng)技術，用于監(jiān)控井下線路狀態(tài)，可實時反饋設備運行信息的智能電力井蓋。一旦井蓋傾斜、位移，或者遇到非法開鎖、盜竊，井下淹水、設備自燃等情況，智慧井蓋會及時定位報警，工作人員將第一時間前往檢修。以此類推，相信智能井蓋監(jiān)測車流量也能得到應用

4.2智能井蓋在監(jiān)測車流量上的推廣

監(jiān)測車流量的功能也十分的實用，為道路交通安全提供了保障。居民通過手機詳細了解出行路段的交通流量預測及繞行，路線分流，從而避免盲目出行，節(jié)省時間。同時，交警合理調(diào)度安排對道路交通進行疏導，對行人、機動車等違法行為積極進行勸說、引導，保障道路交通安全、通暢，秩序井然。俗話說“耳聽為虛，眼見為實”，成果示范作為智能井蓋的車流量功能應用的一個重要環(huán)節(jié)，可以號召一部分居民參與其中，親身體驗一下智能井蓋的車流量監(jiān)測功能的可靠性，讓他們能夠更加深入和全方位地感受到智能井蓋的這項功能的便捷性，從而可以通過他們傳到更多人的耳朵里。還應對推廣方式進行適當?shù)母母飫?chuàng)新，豐富形式，比如通過互聯(lián)網(wǎng)、電視、微博、微信等多種媒介擴大的范圍，提高工作的效率。

5結(jié)語

道路交通安全作為直接關系著每個人和每個家庭的平安幸福的問題，我們探究智能井蓋的監(jiān)測車流量的功能，目的就是能夠通過一定的技術，減少道路交通事故的發(fā)生，維護道路交通安全。雖然由于是非專業(yè)的學生，上述的車流量技術方面寫的略顯稚嫩，但是希望智能井蓋的監(jiān)測車流量技術能夠得到專業(yè)人員注意和完善，然后得到很好的應用。

參考文獻：

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【通聯(lián)編輯：光文玲】