智能头盔与可视化平台相结合的智能安全监管系统

李小婷、李娜、李思南、刘春艳

山东协和学院，山东，济南

摘要：本文介绍了一款基于传感器检测、物联网通讯、大数据分析和可视化等技术研发的一套智能头盔与可视化平台相结合的安全监管系统。头盔采用人体红外线传感器检测佩戴情况，利用加速度传感器检测到瞬间加速度大于80m/s²时自动报警，运用GPS进行精准定位、NB模块传输信息上传至可视化平台。该系统解决外卖骑手骑行过程中频繁操作手机，发生事故时无法及时救助的问题，具有广阔的应用前景。

关键词：智能头盔；可视化平台；GPS；事故救援

引言

近年来，随着人民生活水平的提高，懒人经济的发展，外卖骑手的数量逐年增加,其在送餐途中的骑行事故也不断增多，据中国青年网发布，外卖配送已成为伤亡率最高的职业之一。目前普通头盔的功能单一，未能满足外卖骑手的佩戴需求，因此头盔佩戴率不高，上海道路安全项目评估数据显示上海市外卖骑手头盔佩戴率仅为34.3%。骑手在发生事故时，普通头盔不能及时报警求助，同时，外卖平台对骑手骑行情况的监管能力薄弱，因此事故率居高不下^[1]。

1 产品总体设计方案

1.1产品整体结构设计

智能头盔主要分为设备端、云端和客户端三端。产品框架图如图1-1-1所示。

图 1-1-1 产品框架图

（1）设备端：以普通头盔作为载体，加载了人体红外传感器、NB模块、加速度传感器、蓝牙模块、GPS定位模块和主控模块，实现了蓝牙通话、佩戴检测、撞击报警、实时定位等功能。在结构上实现了可拆卸的设计，用户可以根据需求调节舒适度。

（2）云端：主要实现计算、储存功能，可以对智能头盔和客户端上传来的数据进行实时分析、汇总和储存。具有路线绘制、路况查询、超速报警、最优路线、终端数据收集、生成事故报告和进行信息传输等功能。

（3）客户端：主要用来显示信息，对智能头盔和云端传入的信息进行处理和显示。手机APP具有显示电量、商家准确定位、智能语音处理、危险路况提示、自动接单、违章语音提醒等功能。可视化平台具有统计骑手分布状况、查询骑手轨迹、实时监控事故、实时违章记录、合理调节接单、提高配送效率等功能。

三端互联互通，设备端采集和预处理信息，根据采集情况上传至云端处理，云端将数据反馈至客户端，包括外卖平台的可视化平台和用户的手机APP。用户可通过对手机APP的操作，使头盔进行工作。

1.2产品各端功能

1.2.1头盔配件与功能

（1）人体红外传感器：通过红外传感技术，可检测骑手的头盔佩戴情况，将佩戴信息传至可视化平台。

（2）GPS模块：精准定位，检测骑手所在位置与路况状态。

（3）加速度传感器：本产品采用加速度检测模块为MPU6560，该模块用途广泛，具有灵敏度高、测量精度高、可靠性强等性能，在飞行器、工业安全头盔等领域都有应用。检测到瞬间加速度大于80m/s²时自动报警。

（4）蓝牙：通过在头盔上内置蓝牙模块，实现语音引擎，便于接听语音播报和实时通话，减少外卖骑手对手机的手持使用率，降低危险系数。

（5）耳麦：直接语音输入、语音采集。

（6）可拆卸电池模块：保证持续5小时工作。

（7）采用防水设计：支持恶劣天气正常工作。

1.2.2手机端APP功能

（1）智能自动接单

（2）违章语音提醒

（3）头盔电量显示

（4）商家准确定位

（5）智能语音处理

（6）危险路段提示

1.2.3可视化平台功能

（1）实时事故监控：头盔上的加速度传感器检测撞击后，根据所受重力情况，通过NB模块上传事故信息，通过云端处理后，在可视化平台显示，保证及时救助与处理。

（2）实时违章记录：通过定位信息变化速度与对比地图显示，行动轨迹是否正确，检测是否有违章现象。

（3）骑手分布统计：通过佩戴过程中定位信息在可视化平台显示骑手分布情况。

（4）合理调节接单：通过该地区历史接单数进行合理分配，提高配送效率。

1.2.4云端功能

（1）数据采集

（2）数据传输

（3）数据预处理

（4）数据分析

通过加速度传感器检测加速度，利用大数据分析判断受到撞击前是否违章，生成事故报告；通过GPS定位监测骑手地理位置变动，事故发生地点标红，避开人流量高峰地，生成骑手分布地图

2系统工作流程

2.1头盔系统

智能头盔系统通过加速度传感器检测所受撞击，当头盔受到瞬间加速度大于80m/s²时，系统会自动求助安全警报，并将此信号传输至云平台，监管人员可通过可视化平台接收到事故警报信息，并根据此信号作出响应，依照GPS定位规划路径赶到现场进行抢救与处理事故。

2.2.系统工作流程

图2-2-1 云端流程图

智能头盔与安全监管系统的主要特点是其智能性和功能多样性^[2]。在软件设计上，从增强功能实用性与可推广性的角度出发，需要考虑算法的合理性与数据获取的精确性以及数据采集的可用性

^[3]。首先分别设计各模块的程序，再优化算法并整合各模块设计整体程序，其中GPS信息获取和数据上传为主要部分。数据上传部分需要解决网络连接和数据传送问题，而定位信息和传感器的数据获取需要设计算法以提高精确度。云端流程图如图2-2-1所示。

结语

本文介绍了一种以智能头盔与可视化平台相结合的智能安全检测系统，将GPS定位、所受撞击检测和NB模块网络通信等多种功能有机结合的智能安全头盔系统。该系统硬件设计简单、可行性高、实用性强、软件研发成本低、智能化水平高，功能可扩展，能够检测骑手是否佩戴头盔，减少在骑行过程中手机的使用率，提高骑行交通的安全性、发生事故后的救援效率，减少人员伤亡。该系统作为物联网的一个典型应用，具有功能多样化、应用广泛的特点，此产品对改善骑手交通习惯、便利了外卖平台与政府的监管，同时对于数字化文明城市建设的建设起到一定的推动作用。

参考文献

[1]姚鑫. 我国城市电动自行车的交通安全管理分析[J]. 电动自行车, 2017 (06)

[2]王晓亚.基于外卖骑手行为分析的智能头盔设计[J].工程设计，2018（05）

[3]夏鄂，刘啸宇，颜龙飞，宋其津，张赛尧.实时监测骑行信息的智能头盔安全系统设计[J].中南大学,2020

作者简介：

李小婷（1998-），女，山东协和学院 护理学院 护理学2018级学生。