基于物联网技术的智能头盔的研究与应用

基于物联网技术的智能头盔的研究与应用

陈志成、李思南、何超、江翠元

山东协和学院，山东，济南

摘要：随着信息技术发展后，物联网技术也在日常生活中的各个领域进行了不同的发展和应用。经过研究我们利用物联网技术和单片机技术研发了一套智能头盔监管系统，这套系统包括了设备端、云端和可视化平台三部分能在城市骑手管理中起到重要的作用，可以实现对城市骑行人员是否违章和事故有无发生实现有效的监管从而有效的缓解政府对电动车和摩托车监管难的问题。

关键词：物联网、可视化平台、单片机

随着社会的进步，骑行人员的数量不断增大，但政府目前对摩托车、电动车的管理方式不够有效，管理力度不够大，有不少电动车、摩托车骑行者不遵守交通规则无视法律法规，存在着很大的安全隐患。

本文设计了一套智能头盔监管系统，实时监测头盔定位信息的变换通过后云端的计算可以实时的计算车速，并通过检测加速度来判断骑行中是否发生剧烈撞击事故^[2]，如果检测到发生剧烈撞击事故会通过NB模块将瞬间加速度信息和警报信息发送到云端服务器，云端将信息进行整合后显示在可视化平台上，管理人员通过显示在可视化平台上的信息，可以知道骑行人员的实时车速和是否存在违章情况，以此提高政府对骑行人员的有效管理，知道发生事故时受到的冲击大小和事故发生的地点，提高事故救援效率。

1 系统总体设计方案

1.1 系统整体结构设计

智能头盔监管系统主要分为三部分：设备端、云端和可视化平台。设备端上有单片机、GPS模块、NB模块、加速度传感器等特殊模块。其中单片机作为主要的控制单元，可以对传感器采集的信息和GPS提供的定位信息进行处理和整合。当信息异常时则会发送警报信息。以上数据（位置信息、警报信息）通过NB模块上传到云端，云端接收到信息后通过算法进行计算，生成骑手的实时速度，判断是否逆行和生成事故报告后展示在可视化平台上。平台监管人员可以通过违章情况和事故报警功能对骑行人员进行处罚和事故的紧急处理。可以做到对骑手的实时监管，方便了事故地点在偏远地区时第一时间进行救援。

1.2 事故报警流程

当事故发生时，通过检测加速度传感器检测加速度是否有剧烈的变化。如果检测到剧烈的加速度变化，则向云端发送事故报警信息。云端进行数据处理后，显示到可视化平台上，管理人员根据传回的信息作出响应，依照系统上显示的地点赶到事故现场进行抢救。

2 功能模块介绍

根据我们研制的智能头盔的功能点，头盔有以下几个功能模块：

2.1 加速度检测模块

本系统所用加速度检测模块为MPU6560。这种传感器在市场上应用广泛，其内部功能全面，测量精度较高，可靠性强^[1]。

2.2 BDS/GPS双定位模块

本系统定位功能使用BDS/GPS双定位模块，其型号为ATGM336H。通过该模块，能接收到BDS/GPS信号，通过算法解析后得出真实坐标^[2]。

2.3 NB模块

本系统所用的是WH-NB71。DC 3.1～4.2V，适应多种场合应用，频段多，可以接入云端，功耗低，尺寸小。可实现将加速度、定位信息等信息通过网络进行传输连接。

3 软件设计

智能头盔监管系统的主要特点是其智能性和功能多样性。在软件设计上，从增强功能实用性的角度出发，既要考虑算法的合理性又要考虑数据获取的精确性。首先要设计单片机的程序，在初始化单片机程序后通过传感器采集的数据传给单片机，经过单片机的处理传给云端服务器。其中定位信息的获取、是否出现事故、数据的上传是整个功能的关键环节。云端接收到单片机传输来的信息后通过定位信息的变换生成轨迹路线，根据轨迹路线判断是否违章。这一部分需要对算法进行优化来提高精度。

4 可视化平台

智能头盔监管系统可视化平台可以显示骑手的实时车速、行动轨迹和是否违章。在有意外事故时，会弹出事故报告书，事故报告书上会展示撞击力度、最后车速和事故位置。

5 结语

本文介绍了一套智能头盔监管系统，通过单片机和云端进行计算，将定位、生成轨迹、检测是否违章和网络通信等功能结合的智能安全头盔系统。该系统硬件电路简单、实时性好，

软件设计成本低、功能可扩展，提高对安全事故的紧急救援效率、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、应用广泛能够有效提高政府对骑行者的管理能力。

参考文献：

[1]李雪研，黄志强，郭弈臻，张清文，基于北斗及移动网络的外卖配送智能安全头盔，中国民航大学电子信息与自动化学院，大学生创新创业训练项目 201810059111。

[2]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中南大学，长沙410083。

作者简介：

陈志成（1999-），男，山东协和学院 工学院 电子信息工程 2018级学生。

李思南（1999-），男，山东协和学院 计算机学院 软件技术 2018级学生。

何超（1999-），男，山东协和学院 计算机学院 物联网工程2018级学生。

通讯作者：江翠元（1985-），女，指导教师，硕士研究生，助教