基于AIOT1808工控板的工地安全監(jiān)測方案

1. 功能簡介

建筑行業(yè)是城市建設(shè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，但是建筑行業(yè)也是頻發(fā)安全事故的高危行業(yè)，對此，國建有關(guān)部門對建筑工地安全施工的監(jiān)管力度也越來越大。根據(jù)規(guī)定，現(xiàn)在任何建筑工地施工必須安裝視頻監(jiān)控設(shè)備來對施工過程中各種不安全因素進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，從而營造出一個健康安全的建筑工地現(xiàn)場環(huán)境。

2. 方案簡介

針對建筑工地存在的眾多危險因素，我們運(yùn)用當(dāng)前先進(jìn)的AI和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，做出了一套監(jiān)測方案。

該監(jiān)測方案利用遠(yuǎn)距離攝像頭實(shí)現(xiàn)火焰的監(jiān)測，判斷是否存在著火，同時可以對施工人員的行為進(jìn)行監(jiān)測，比如抽煙、是否穿工衣、是否佩戴安全帽等，在人員禁止區(qū)域進(jìn)行人體識別，判斷是否有人闖入。

監(jiān)測方案支持人臉識別，在入閘處進(jìn)行人員打卡，同時實(shí)時監(jiān)測工地里面的每個人，判斷是否存在非工作人員。板載的顯示屏可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)置，和人員信息的錄入。

內(nèi)置TF卡能本地存儲監(jiān)測信息，監(jiān)測信息也可通過千兆以太網(wǎng)、Wi-Fi、4G/3G/2G等通信方式上傳服務(wù)器。同時也可以從云端進(jìn)行人員信息錄入。方案集成有喇叭，能在監(jiān)測到員工的不規(guī)范行為時，通過語音進(jìn)行提醒。

（2）方案供電

方案的供電方式是9~36V的直流電源輸入，在電源的輸入端設(shè)計(jì)有可靠的保護(hù)電路，能承受靜電、群脈沖、雷擊浪涌等干擾。同時能濾除電源接口輸入的諧波等干擾信號，也能防止內(nèi)部干擾信號輸出到外部電源。

（3）方案的USB接口

該方案總共擁有5路USB接口，其中2路是USB Device，用作軟件調(diào)試。2路USB2.0 Host接口和1路標(biāo)準(zhǔn)USB 3.0接口，用于插入USB接口的外設(shè)。

（4）方案的交互接口

方案的交互接口有帶電阻觸摸的顯示屏和喇叭。顯示屏用于數(shù)據(jù)的直接查看和系統(tǒng)設(shè)置，喇叭用于廣播和監(jiān)測到違規(guī)行為之后進(jìn)行語音提醒。

（5）方案的攝像頭

該方案選用具有遠(yuǎn)距離拍攝功能的攝像頭，用于現(xiàn)場的視頻錄入和AI算法的數(shù)據(jù)獲取。每臺設(shè)備可監(jiān)控較廣的范圍。適用于建筑工地這樣的大范圍監(jiān)控。

（6）方案的通信接口

方案有千兆以太網(wǎng)、Wi-Fi、4G模塊（七模全網(wǎng)通）等通信接口，可通過不同的方式連接到網(wǎng)絡(luò)，保證設(shè)備的數(shù)據(jù)實(shí)時上傳和接收來自服務(wù)器的指令。

（7）方案的其他外設(shè)

方案有RTC、TF卡、預(yù)留的通信接口等外設(shè)。RTC用于時鐘計(jì)時，為設(shè)備提供時間參考。TF卡可以本地存儲數(shù)據(jù)。預(yù)留的SPI、I2C、UART接口，可用于外接各類傳感器外設(shè)。

3. 方案搭建

方案的硬件主板采用AIOT1808工控板。AIOT1808是基于RK1808處理器（雙核Cortex?-A35架構(gòu)）的工控機(jī)主板。內(nèi)置的NPU峰值算力高達(dá)3.0TOPs，支持 INT8/INT16/FP16混合運(yùn)算，并支持TensorFlow/MXNet/PyTorch/Caffe等一系列框架的網(wǎng)絡(luò)模型轉(zhuǎn)換，兼容性強(qiáng)。

VPU視頻處理單元支持1080P視頻編解碼，內(nèi)置ISP，支持麥克風(fēng)陣列，硬件VAD功能，支持低功耗偵聽遠(yuǎn)場喚醒。

核心板內(nèi)置人臉識別、吸煙檢測、明火檢測、安全帽檢測、工衣工服檢測等各類AI算法，并提供完整的Linux開發(fā)包給客戶二次開發(fā)。AIOT1808主板外設(shè)資源豐富、接口齊全。集成有千兆以太網(wǎng)、Wi-Fi、4G模塊等通信外設(shè)。遠(yuǎn)程攝像頭、顯示屏（帶電阻觸摸）、喇叭等交互外設(shè)。2路USB Host接口、1路USB3.0接口、2路USB Device調(diào)試接口。還有RTC、TF卡等通用外設(shè)。SPI、I2C、UART等預(yù)留接口?？梢栽诠I(yè)溫度范圍-40℃~85℃內(nèi)穩(wěn)定工作，滿足各種條件苛刻的工業(yè)應(yīng)用，可靠性強(qiáng)。

下面是主板的硬件參數(shù)描述。

? 內(nèi)核：雙核Cortex?-A35，工作頻率1.6GHz；
? 內(nèi)置NPU：最大算力為3.0TOPs；
? 內(nèi)置VPU：支持1080P視頻編解碼；
? 內(nèi)存：1GB DDR3；
? 電子硬盤：8GB EMMC；
? 以太網(wǎng)：1路千兆以太網(wǎng)；
? 4G模塊：七模全網(wǎng)通，支持2G/3G/4G；
? Wi-Fi：2.4GHz；
? USB：2路USB 2.0 Host、2路USB 2.0 Device、1路標(biāo)準(zhǔn)USB3.0；
? 攝像頭：遠(yuǎn)距離高清攝像頭；
? 顯示屏：分辨率1920*1080，帶電阻觸摸；
? 音頻輸出：支持外接喇叭；
? RTC：高精度實(shí)時時鐘；
? TF：可支持256G容量；
? 按鍵：1個復(fù)位鍵、1個開機(jī)鍵、2個功能鍵；
? 預(yù)留UART接口：5路；
? 預(yù)留SPI接口：2路；
? 預(yù)留I2C：2路；
? 供電電壓：直流9~36V；

算法部分

AIOT1808提供人臉識別、吸煙檢測、安全帽檢測、明火檢測、人體識別等算法。下面逐一介紹各個算法。

（1）人臉識別

人臉識別由人臉檢測、人臉關(guān)鍵點(diǎn)定位、人臉校準(zhǔn)、特征提取、特征比對等多種算法組成，算法在國際標(biāo)準(zhǔn)LFW的數(shù)據(jù)集上準(zhǔn)確率達(dá)到99.7% FAR=0.001。而且支持多人同時識別，支持雙目活體檢測功能。

（2）吸煙檢測

由于建筑工地存在一些易燃的建筑材料，所以部分區(qū)域需要禁止吸煙。吸煙檢測使用高效的目標(biāo)檢測算法，實(shí)時檢測圖像中有沒有出現(xiàn)吸煙的人員。

（3）人員檢測

建筑工地里面的部分區(qū)域是禁止人員進(jìn)入的，在這些區(qū)域進(jìn)行人員檢測就尤為重要。人員檢測使用高效的目標(biāo)檢測算法，實(shí)時檢測圖像中有沒有存在人員出現(xiàn)。

（4）安全帽檢測

工地現(xiàn)場一般需要佩戴安全帽以保障人員生命安全，安全帽檢測算法為檢測當(dāng)前有沒有違規(guī)人員不按規(guī)定佩戴安全帽的，能夠?qū)崟r統(tǒng)計(jì)佩戴安全帽的人數(shù)與違規(guī)的人數(shù)。

（5）明火檢測

如果在工地出現(xiàn)明火，很容易導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果。明火檢測采用高效的目標(biāo)檢測算法實(shí)時檢測火情的出現(xiàn)，避免導(dǎo)致重大的生命安全事故。

（6）工服檢測

工服檢測為定制化算法，需要客戶提供工服的數(shù)據(jù)樣本，配合我們完成該算法。

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