陸地交通工具事故報警系統設計

朱立宗　曾清德　牛彩云　鄧萬里

摘要：我國城市道路交通事故緊急救援模式還處于相對落后的階段，事故發生后，通常情況下要通過電話報警，然后才調動醫院、消防、交通等部門參與救援。本設計是通過傳感器自動識別交通工具的事故，包括碰撞，翻轉，跌落深谷等事件，采用合適的濾波器實現信號的過濾干擾，識別真正的事故，避免誤報和漏報，從而實現自動報警。

關鍵詞：交通事故；報警系統；設計

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）01-0166-02

我國的城市道路事故的應急救援缺陷甚大，在事故發生后，相關救援部門采用的系統不一致，比如醫院、消防以及交警部門因為各自獨立的管理且通訊不暢通或者各自采用的系統通信無法統一協調，因此導致事故救援效率并不高。本設計應用物聯網與單片機進行硬件構建，可以在交通事故發生后提供較準確的事故報警信息，并在第一時間將信息及時送至服務中心，能夠為救援系統提供相關的信息支持，從而做到及時對事故進行有效處理，從而降低財產損失和事故傷亡率。

1 報警系統整體設計

自動識別系統所在的交通工具出現的危急情況，在危險導致現場人員無法自理或無人值守的情況下實現自動報警。智能識別警情包括：劇烈爆炸，物理碰撞，水災，火警，設備移動等可依現場需要定制監測的環境信號。出現警情后，設備通過GSM通訊手段向遠程報警受理站發送警報，確保危險現場在第一時間獲得支援[1]。

該系統包括2部分組成（圖1所示），即交通工具上的終端設備和事故受理中心設備。交通工具上的終端通過重力感應傳感器監控車體是否出現撞擊、爆炸、或翻滾，當出現此類情況時，觸發報警信號，并利用GPS系統采集當時的地理位置數據，獲得數據后，連接GSM網絡將現場警情報送到遠程事故受理中心。事故受理中心可依據報警器發送回來的地理位置和事故嚴重程度，安排適當警力到現場排險救助[2]。

該設備的應用范圍可包括：汽車，內陸輪船；延伸的應用范圍包括：工廠危險區域，商店，家庭 防盜等。本設計重點是通過傳感器自動識別交通工具的事故，包括碰撞，翻轉，跌落深谷等事件，需實現合適的濾波器過濾干擾，識別真正的事故，避免誤報和漏報[3]。

2 關鍵技術

2.1 事故檢測方面

本設計的核心技術是通過檢測重力加速度的瞬間變化，以及變化軌跡來識別事故狀況。車輛在跌落懸崖或翻車時，相對于汽車底盤，地心重力會發生數量和方向的改變；當發生碰撞時，加速度會出現極大的瞬值。因此，我們通過監測汽車的加速度及重力加速度，就能確定汽車是否發生重大交通事故。

ADXL345是高性能高可靠性的三向加速度測量芯片，其靈敏度是2mG（G是1重力加速度，下同），測量分辨率是4mG，最大測量量程是16G。功耗在1mA以下，非常適合電池供電設備。ADXL345封裝如圖2所示，其能同時測量XYZ三個互相垂直的方向的加速度大小。當加速度方向與所示坐標方向相反時，加速度值為負數。

假設將ADXL345平行安裝在汽車上，如圖2所示。

在靜止或勻速前行時，汽車上的物體只受到地球引力作用，因此使用ADXL345測量時將測量到一個垂直向下的約9.8m/s^2的加速度。即Z=-1G。

當汽車加速前行時，以目前最高性能的汽車為例，從靜止加速到100km/h約為3秒，其平均加速度約為9.2m/s^2（0.94G）。而國內大部分汽車的最高百公里加速時間約為12秒，平均加速度約為2.25m/s^2（0.23G）。從此可知，汽車啟動加速時，ADXL345在X方向的絕對最大加速度約為0.94G左右。（即X=-0.94G）

當汽車緊急制動時， 100km/h速度到靜止的制動距離約是34～50m，其制動阻力加速度約為5.36m/s^2（0.55G）～3.65m/s^2（0.37G）。考慮突發因素影響，可以估計制動的阻力加速度約為0.6G～0.9G左右。（即最大制動力時X=0.9G）

當汽車在高速公路急彎時，據高速公路標準，急彎的最小半徑是650m，假設汽車以130km/h速度通過急彎，汽車將產生離心加速度。a = v^2/r=2.0m/s^2（0.2G）即汽車上的物體將受到指向彎路圓弧心的0.2G加速度。

而當汽車發生嚴重碰撞時，突變的加速度可以達到12～60m^2/S以上，因此，可以根據汽車承受的加速度變化檢測到汽車碰撞情況。而當車輛發生翻車時，汽車雖然不一定會受到很大的突變加速度，但汽車所承受的重力加速度方向會改變，根據重力加速度方向的改變，可以檢測到汽車是否發生翻車。汽車遭受水災時進水，可以使用獨立的水傳感器進行檢測。因此，一般的事故檢測條件是可以通過現有的傳感器技術實現的。

2.2 地理位置采集方面

使用GPS芯片，可以精確定位到5米左右的范圍，對于汽車事故來說是可以滿足要求的。

2.3 基于多Agent的應急救援模型

根據現場應急救援所要完成的任務可以模擬主控中心Agent區域中心Agent以及道路交叉口Agent等功能，并將所有的基礎設施從現場應急救援的角度來進行建模。

參考文獻

[1]陳燕.應對突發事件的城市交通應急管理研究[D].成都：西南交通大學，2009.

[2]程振華.高速公路交通事故緊急救援管理研究[D].成都：西南交通大學，2006.

[3]胡鐵紅.高速公路追尾及側向碰撞預警系統模型的研究[D].西安：長安大學，2006.