疲劳驾驶是交通事故的一项主要诱因,对于矿用卡车、挖掘机、推土机、起重机、运货汽车、商用客车等载重汽车而言尤为如此。此类载重汽车的驾驶员轮岗时间通常很久,驾驶过程中感到困倦或疲劳时可能会打个盹(图1)。据澳大利亚、英国、芬兰及欧洲其他几个国家数据得知,疲劳驾驶造成的撞车事故占10-30%。

 

 

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图1. 一场典型的疲劳事故,驾驶员睡着了,幸而只受到轻伤。(图片来源:《2013年欧洲事故调查与安全报告》)

 

 

Lanner Electronics,一家专注于先进网络应用与耐用型工业计算机的全球硬件供应商,提出了一项有助于预防疲劳驾驶事故的有趣方案。其车载监控平台能够用摄像机监测驾驶员的疲劳状态。该平台将作为网关PC,实时分析视频,并向控制室发送警报与通讯消息。通讯消息可包括驾驶员实时警觉性、车辆位置等数据。

 

疲劳驾驶事故的起因与范围

根据美国国家公路交通安全管理局估算数据,每年由疲劳驾驶直接造成的报警车祸有100000起。这些车祸造成死亡人数约1550人,受伤人数约71000人,钱财损失约125亿美元。这些数据或许只是冰山一角,因为很难将车祸归咎于瞌睡。许多疲劳驾驶事故也许未能归为此类。此处的重点在于,疲劳驾驶事故产生了巨大了经济影响——而这仅仅是美国的情况。

 

马萨诸塞州2009年"车轮上的酣睡"研究数据表明,最可能发生疲劳驾驶事故的包括年龄在16-29岁的年轻男性、患有睡眠障碍却未接受治疗的驾驶员、夜班人员、商业司机以及轮岗时间长之人。全国科学院于2016年发布了一份关于美国每年因卡车和客车相撞造成约4000人死亡的报告,估计其中10-20%涉及疲劳驾驶。Volvo一项研究表明,造成卡车司机受伤的大部分事故均为卡车驶离道路的单车事故。

 

在夜间或凌晨行驶的长途卡车司机特别容易受到睡眠不足的影响,因为他们的天然睡眠模式在夜间或长期不规律工作过程中发生紊乱。澳大利亚研究人员开展过一项研究,结果显示,保持清醒18个小时所形成的损害相当于血液酒精浓度达到0.05。保持清醒24小时后数值升至0.10(法律认为0.08即为醉酒)。

 

一个棘手的难题

睡意与醉酒不同,没有呼吸分析仪。自我报告和自我监控并不可靠。因此,越来越多使用载重汽车的公司开始寻找能够探测驾驶员警觉性的车载方案。这些公司意识到,降低事故率和损害能够助其进一步保护驾驶员和群众,还能帮助他们避免诉讼,降低保险费率。

 

一项简单的方案

Lanner的载重汽车驾驶员疲劳管理系统方案是一套监测驾驶员闭眼等眼部行为以及眨眼频率和时长的视频监控系统。当分心或长时间闭眼等异常行为发生时,系统会提醒驾驶员,并向调度员发送视频图像。系统还能激活座椅颤动器和/或扬声器等系统——能实实在在地摇醒驾驶员。

 

关键部件为Lanner LVR-2010车载PC平台。这款坚固的移动计算机将作为视频分析系统和IoT网关。平台会运行疲劳驾驶管理软件,并通过自身无线网络连接令调度员获取红外传感器、摄像机与警报器的数据。图2为方案主要部件及其功能。

 

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图2. Lanner LVR-2010车载PC平台为疲劳驾驶管理系统提供视频分析与网关功能。

 

 

LVR-2010十分适合路上的生活。采用铝盒装置的无风扇式高效能PC能提供宽温支持,并能充分连接防震型M12接口(图3)。PC兼容EN50155,并经过MIL-STD-810G认证,符合关于承受冲击、震动、潮湿与极端温度(-40°C ~ 70°C)的多重耐久性标准。

 

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图3. Lanner LVR-2010的正视图(上图)与后视图(下图)展示其所有经IP-67认定的M12接口。

 

 

装置的设计保障了移动过程中的可靠性,即使是装在颠簸的坑洼石路上的载重型采矿和挖掘设备上也能发挥良好性能。为保护PC免受潜在粉尘、飞溅液体和剧烈震摇,LVR-2010的M12接口获得了IP-67认定。这些接口包括3个COM端口、2个USB端口、2个LAN端口、CAN总线、2个视频端口、音频端口、模块化输入/输出(MIO)端口以及DC电源输入。这些端口均为警报设备IP摄像机等外围设备提供了简单连接。2.5"驱动器槽提供了充足的存储容量。

 

 

LVR-2010内置的GPS与重力感应器提供了位置跟踪与加速度测量功能。显示功能方面,LVR-2010具备VGA和HDMI两种功能。

 

耐用型处理器打造耐用型设备

经众多应用证实可靠而高效能的Intel® Atom™ E3845处理器令LVR-2010具备了超乎所需的处理能力。这款被过去几期《Embedded Innovator》杂志大量提及的处理器是一种四核片上系统(SoC)。64位1.91 GHz的SoC采用英特尔22nm处理技术,因此仅需10瓦特(TDP)即可呈现出色的计算、图形与媒体性能。这款处理器是为球栅阵列(BGA)插槽设计的,底座防震耐用。

 

对疲劳驾驶管理系统尤为重要的是,处理器的集成Intel® HD Graphics节省了显卡的费用和功率成本。图形能力包括Intel® Quick Sync Video——一款基于硬件的视频转码引擎,通过处理解码和编码功能来解放处理器内核以服务多种应用。Intel® Atom处理器内核也采用与Intel® Core™处理器和Intel® Xeon®处理器系列相同的x86流SIMD扩展(SSE)4.2指令集,从而令开发者能够直接从以服务器为中心的方案接入现存视频分析算法,如用于监测眼睛转动与闭眼的算法。

 

具备上述特征的Intel Atom处理器能轻而易举地处理疲劳驾驶管理软件、驾驶员眼部监测视频分析以及系统所有相关通讯消息与警报功能。有了多余的处理能力,疲劳管理系统的设计师甚至还能添加额外的安全与通讯功能。

 

帮助保持睁眼并注意路况

Lanner LVR-2010车载PC的多功能耐用型设计,使其成为适用于任何车辆疲劳驾驶管理的可靠方案。如需了解Intel®物联网解决方案联盟成员推出的所有耐用型移动平台,请查阅我们的解决方案目录

 

 

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Lanner是Intel®物联网解决方案联盟的Associate级成员。