陆地交通工具事故报警系统设计

朱立宗　曾清德　牛彩云　邓万里

摘要：我国城市道路交通事故紧急救援模式还处于相对落后的阶段，事故发生后，通常情况下要通过电话报警，然后才调动医院、消防、交通等部门参与救援。本设计是通过传感器自动识别交通工具的事故，包括碰撞，翻转，跌落深谷等事件，采用合适的滤波器实现信号的过滤干扰，识别真正的事故，避免误报和漏报，从而实现自动报警。

关键词：交通事故；报警系统；设计

中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）01-0166-02

我国的城市道路事故的应急救援缺陷甚大，在事故发生后，相关救援部门采用的系统不一致，比如医院、消防以及交警部门因为各自独立的管理且通讯不畅通或者各自采用的系统通信无法统一协调，因此导致事故救援效率并不高。本設计应用物联网与单片机进行硬件构建，可以在交通事故发生后提供较准确的事故报警信息，并在第一时间将信息及时送至服务中心，能够为救援系统提供相关的信息支持，从而做到及时对事故进行有效处理，从而降低财产损失和事故伤亡率。

1 报警系统整体设计

自动识别系统所在的交通工具出现的危急情况，在危险导致现场人员无法自理或无人值守的情况下实现自动报警。智能识别警情包括：剧烈爆炸，物理碰撞，水灾，火警，设备移动等可依现场需要定制监测的环境信号。出现警情后，设备通过GSM通讯手段向远程报警受理站发送警报，确保危险现场在第一时间获得支援[1]。

该系统包括2部分组成（图1所示），即交通工具上的终端设备和事故受理中心设备。交通工具上的终端通过重力感应传感器监控车体是否出现撞击、爆炸、或翻滚，当出现此类情况时，触发报警信号，并利用GPS系统采集当时的地理位置数据，获得数据后，连接GSM网络将现场警情报送到远程事故受理中心。事故受理中心可依据报警器发送回来的地理位置和事故严重程度，安排适当警力到现场排险救助[2]。

该设备的应用范围可包括：汽车，内陆轮船；延伸的应用范围包括：工厂危险区域，商店，家庭 防盗等。本设计重点是通过传感器自动识别交通工具的事故，包括碰撞，翻转，跌落深谷等事件，需实现合适的滤波器过滤干扰，识别真正的事故，避免误报和漏报[3]。

2 关键技术

2.1 事故检测方面

本设计的核心技术是通过检测重力加速度的瞬间变化，以及变化轨迹来识别事故状况。车辆在跌落悬崖或翻车时，相对于汽车底盘，地心重力会发生数量和方向的改变；当发生碰撞时，加速度会出现极大的瞬值。因此，我们通过监测汽车的加速度及重力加速度，就能确定汽车是否发生重大交通事故。

ADXL345是高性能高可靠性的三向加速度测量芯片，其灵敏度是2mG（G是1重力加速度，下同），测量分辨率是4mG，最大测量量程是16G。功耗在1mA以下，非常适合电池供电设备。ADXL345封装如图2所示，其能同时测量XYZ三个互相垂直的方向的加速度大小。当加速度方向与所示坐标方向相反时，加速度值为负数。

假设将ADXL345平行安装在汽车上，如图2所示。

在静止或匀速前行时，汽车上的物体只受到地球引力作用，因此使用ADXL345测量时将测量到一个垂直向下的约9.8m/s^2的加速度。即Z=-1G。

当汽车加速前行时，以目前最高性能的汽车为例，从静止加速到100km/h约为3秒，其平均加速度约为9.2m/s^2（0.94G）。而国内大部分汽车的最高百公里加速时间约为12秒，平均加速度约为2.25m/s^2（0.23G）。从此可知，汽车启动加速时，ADXL345在X方向的绝对最大加速度约为0.94G左右。（即X=-0.94G）

当汽车紧急制动时， 100km/h速度到静止的制动距离约是34～50m，其制动阻力加速度约为5.36m/s^2（0.55G）～3.65m/s^2（0.37G）。考虑突发因素影响，可以估计制动的阻力加速度约为0.6G～0.9G左右。（即最大制动力时X=0.9G）

当汽车在高速公路急弯时，据高速公路标准，急弯的最小半径是650m，假设汽车以130km/h速度通过急弯，汽车将产生离心加速度。a = v^2/r=2.0m/s^2（0.2G）即汽车上的物体将受到指向弯路圆弧心的0.2G加速度。

而当汽车发生严重碰撞时，突变的加速度可以达到12～60m^2/S以上，因此，可以根据汽车承受的加速度变化检测到汽车碰撞情况。而当车辆发生翻车时，汽车虽然不一定会受到很大的突变加速度，但汽车所承受的重力加速度方向会改变，根据重力加速度方向的改变，可以检测到汽车是否发生翻车。汽车遭受水灾时进水，可以使用独立的水传感器进行检测。因此，一般的事故检测条件是可以通过现有的传感器技术实现的。

2.2 地理位置采集方面

使用GPS芯片，可以精确定位到5米左右的范围，对于汽车事故来说是可以满足要求的。

2.3 基于多Agent的应急救援模型

根据现场应急救援所要完成的任务可以模拟主控中心Agent区域中心Agent以及道路交叉口Agent等功能，并将所有的基础设施从现场应急救援的角度来进行建模。

参考文献

[1]陈燕.应对突发事件的城市交通应急管理研究[D].成都：西南交通大学，2009.

[2]程振华.高速公路交通事故紧急救援管理研究[D].成都：西南交通大学，2006.

[3]胡铁红.高速公路追尾及侧向碰撞预警系统模型的研究[D].西安：长安大学，2006.