Design of Traffic Accident Emergency Rescue System Based on Cloud Real-time Monitoring
徐勤亚 XU Qin-ya；孙玉涛 SUN Yu-tao；郑健 ZHENG Jian
（安徽财经大学管理科学与工程学院，蚌埠 233030）
（School of Management Science and Engineering，Anhui University of Finance and Economics，Bengbu 233030，China）
摘要：根据我国智慧城市建设需求，传统的交通事故应急救援方式面临转型，文章提出了一种基于云端实时监控的交通事故应急救援系统。由信息采集子系统、信息传输系统和综合预警子系统三层架构组成，旨在实现动态监测行驶车辆危险参数、综合预警、准确定位功能，并将交警救援中心、120急救中心、保险应急中心、消防应急中心等部门紧密联系起来，确保其能在事故发生时快速做出响应，为当前城市交通事故应急救援工作提供参考。
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.
关键词：应急救援；云端监控；交通事故
Key words: emergency rescue；cloud monitoring；traffic accidents
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）23-0284-02
0 引言
目前，我国的道路交通事故发生数几乎每年位居全球第一且死亡人数多，安全形势十分严峻。就目前我国的应急救援系统来说，在长期工作中虽然已经积累一定的经验，并形成一些有效机制，但现行的应急救援体系仍存在诸多问题。①交通事故发生后，大多是由好心的过路人打电话报警或者监控值班员发现发生事故才触发事故救援系统，而在一些偏远地区、没有道路监控或监控死角的区域，很多事故伤者无法得到及时救援。②由于事故发生后，交警部门不能第一时间接到报警通知，无法对事故发生地进行疏通隔离，往往导致二次事故的发生。③接到报警通知后，交警部门无法对事故现场进行观察，导致救援方案不够准确，救援效率低。
交通事故救援不及时、效率低是当前我国智慧交通建设的难题之一，由此可见，加强我国道路交通事故的紧急救援工作十分迫切。传统的交通事故应急救援方式面临转型，因此，本文提出一种基于云端实时监控的交通事故应急救援系统，系统可借助行车记录仪实时传输行驶车辆视频至交警部门云服务器，当车辆遭遇交通事故时，系统自动判别并向服务器发送访问视频的请求，同时向交警部门救援中心、120急救中心、消防应急中心和保险公司应急中心发出含有车辆准确位置信息和事故发生前视频链接的报警短信，确保救援人员第一时间收到报警提示，快速做出响应，为百姓的生命财产安全赢得时间。
1 系统简介
经过对云端实时监控交通事故应急救援系统方案的分析，将系统分为以下5个主要功能：①准确定位。使用北斗卫星导航定位，能够为救援人员提供事故发生地的精准位置，并在事故短信中提供具体位置坐标信息，便于了解事故源。②信息处理。事故预警的过程同时也是一个采集信息并处理信息的过程，它通过采集车辆行驶过程中加速度传感器和重力传感器参数，计算事故预警阈值开展危险参数分析工作。③短信传输。短信功能是系统十分重要的一项功能，由于短信数据量小，能够在第一时间传输至救援人员通讯设备，将事故发生的具体信息展现给工作人员，使其能在事故发生第一时间进行救援准备。④视频传输。行车记录仪具有记录车辆行驶录像的功能，将此功能拓展开，使之联网无线实时传输，并在报警信息发送同时自动在云端服务器调取事故发生前的视频，能够帮助救援人员了解事故现场的情况，是系统重要功能之一。⑤综合预警。当预警值超过阈值时，系统可以请求访问云平台服务器内的视频以及行驶车辆定位信息，通过手机短信的形式展示给救援人员，帮助其了解现场，以达到第一时间展开救援的目的，并减少二次事故发生的几率。
确定系统准确定位、信息处理、短信传输、视频传输和综合预警5个主要功能需求，将其划分为三个子系统：信息采集子系统、信息传输子系统和综合预警子系统。
2 系统设计
2.1 总体架构 基于云端实时监控的交通事故应急救援系统架构如图1所示，由云平台、用户端、设备端以及提供用户端和设备端上网的网络接入层四部分构成，设备通过和云平台建立连接形成可以通信的网络，并借助云平台实现用户到终端设备以及终端设备之间的数据交互，下面对各部分功能进行详细介绍。
云平台是为系统提供终端统一管理、海量数据存储、远程即时通信、高性能计算分析等服务的数据业务中心。云平台能够实现有效的终端管理，提供终端的注册和授权管理，使用户能够快速获得设备端的信息和数据，并且能够灵活地向设备端推送消息和下发控制指令；同时，云平台能够提供高效准确的数据处理及大规模数据管理服务。
基于云端实时监控的交通事故应急救援系统主要分为信息采集子系统、信息传输子系统和综合预警子系统。
2.2 信息采集子系统
信息采集子系统需要采集行驶车辆的加速度信息，车辆倾斜角以及行驶过程中的视频。传感器数据为模拟信号，无法识别，需转换为数字信号便于处理。使用STM32芯片获取传感器信号，通过UART串口通信发送给ESP8266 WIFI模块，通过WIFI经过路由器转发即可上传至云平台服务器。
2.3 信息传输子系统
信息传输子系统需要实时传输三轴加速度传感器和重力传感器采集的数据和行车记录仪视频至云平台，同时要实现事故发生时进行报警短信至移动设备的传输和云平台服务器视频的远程访问。原始视频经行车记录仪采集之后，经过采集程序转为待编码的数字视频数据，通过Hi3516芯片内部的H.264压缩编码技术对原始视频数据进行压缩编码，并在RTP协议的支持下对数据进行打包传输至移动终端，并由移动终端相应的视频解码模块对编码后的数据进行解码，然后播放。
2.4 综合预警子系统
综合预警子系统主要依靠云平台实现，根据功能需要将云平台分为通信网关区、数据分析区和数据存储区。通信网关区用Flume框架进行数据收集，使用统一数据格式JSON，分发到Kafka进行暂时存储，数据分析区用Spark Streaming接收Kafka的数据并进行分析，数据存储区采用非关系型数据库MongoDB对事故发生车辆的数据以及行车记录仪上传视频进行存储。
3 系统创新点
3.1 综合预警 在行车记录仪原有结构基础上，为其增加STM32和Hi3516芯片，分别起到传感器数据采集传输和视频传输功能，从而实现了车辆事故报警系统功能。与传统报警器不同的是，系统可以根据车辆的加速度和水平面倾斜角变化，结合阈值判断车辆的事故发生情况，实现车辆发生事故时能够第一时间内自动联系报警通知救援人员的功能。
3.2 双重定位 随着我国北斗导航系统的日益完善并投入使用，北斗导航系统将成为我国车联网体系的核心技术之一，成为车联网核心技术自主研发的重要开端。本公司采用北斗导航系统，该系统可在全球范围内全天候、全天时，为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。北斗卫星导航系统向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。同时配合使用GPS进行双重定位，弥补单一方法的缺陷。
3.3 数据处理 在综合预警子系统的云平台中，完成了终端接入、基于规则的异构数据存储和历史数据管理、用户与设备通信及设备与设备通信的通信模型，对于云平台接收的海量数据进行周期性的历史数据更替存储，确保整个系统的稳定运行。
3.4 多方联动的应急救援系统 本公司在新型行车记录仪内植入的基于云端实时监控的交通事故应急救援系统，可在交通事故发生时，第一时间同时通知到交警部门110救援中心、120急救中心、消防应急中心和保险公司应急中心，确保交通事故第一时间得到全方位的高效处理。
4 结语
当下正是市场经济迅速发展的重要阶段，未来车辆只会越来越多。交通事故、城市道路交通堵塞将会成为城市化管理中更加严峻的考验。交通事故应急救援系统也将更加重要，应急救援的信息化、智能化必将成为发展的主流趋势，系统运行的可靠性和稳定性将面临着不确定事件和随机事件的挑战。本系统巧妙地将各项成熟技术结合到了一起，在目前的市场上，类似的系统还十分少见。本系统基于云端实时监控的概念开发，可进行交通事故的判定发生并自动报警，拥有应用价值，充分满足了交通应急救援对准确性、及时性和可靠性的要求。为后续更智能的救援系统的开发提供了参考价值，对物联网技术在应急救援领域的推广和发展具有很强的指导意义。
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