随着城市化建设的加速推进与机动车保有量的持续增长,作为城市道路交通安全设施核心组成部分的护栏,其结构完好性正面临严峻考验。据统计,城市道路护栏年损坏率常年维持在 5%—11% 的区间,这一数据直观反映出护栏在日常交通运行中承受着高频次的撞击与持续性损耗。尤为值得关注的是,在各类交通事故造成的护栏损伤案例里,约 20%—30% 的撞损事件因肇事方逃逸而无法锁定责任主体,这为后续的护栏修复与损失追偿工作带来了极大阻碍。
在车流量密集的城市道路环境中,受损护栏若未能得到及时清理与修复,极易衍生出新的交通安全隐患。一方面,受损护栏会完全丧失原有的安全防护功能;另一方面,其残缺、变形的状态还可能对车辆驾驶员与行人造成路况误判,进而诱发连锁性次生事故。例如,护栏撞损后的残片可能散落或刺入行车道,直接干扰车辆正常通行;倾斜变形的护栏会破坏道路通行的视觉参照,导致非机动车骑行者与行人偏离安全路线;而缺失的护栏则会打破车流隔离秩序,造成不同行驶方向的车流混杂,大幅提升车辆交叉碰撞的风险。
基于此,构建一套全域覆盖、响应高效的护栏倾斜碰撞智能监测系统已迫在眉睫。该系统需具备实时感知护栏运行状态的能力,可自动识别护栏是否出现倾斜、破损或遭受撞击等异常情况,并迅速向交通管理与养护部门推送预警信息,以便相关单位第一时间开展处置工作。这一系统的落地应用,不仅能显著提升城市道路交通安全的精细化管理水平,有效降低因护栏损坏引发的各类交通事故发生率,还能进一步优化城市交通运维成本结构,助力打造更安全、更有序的城市道路交通生态。
(一)总体设计
基于无线传输技术,我司专门研发了姿态检测(三轴加速度计或三轴陀螺仪)、振动检测、电量提醒于一体的“智能护栏碰撞监测终端”(简称“终端 ”),并将其安装在所需的交通护栏上;当所安装的护栏出现被盗或损毁时,由于相应护栏发生了姿态变化、产生振动或发生位移、角度等变化时,则“终端”通过无线信号发出报警信息到“系统”平台;管理人员通过平台或手机APP或微信公众号可对相关设施进行监控,一旦平台收到“终端”发出的警示信息后,立即自动转发到用户手机产生报警,使用户第一时间知晓相关交通护栏发生了意外事件,可以尽快采取措施,恢复和维修损坏的护栏,及时减少事故隐患及人员的二次伤亡。
1.系统构成
本系统由智能护栏监测数字化服务平台管理软件和智能护栏监测前端信息采集设备组成。
(1)智能护栏监测数字化服务平台管理软件与中国移动、中国联通、中国电信合作已建设完成“物联网平台 ”(包括云服务器、云存储和平台软件),用户在需要(使用系统较多、使用终端较多情况下)使用平台对终端进行管理时,公司将授权给用户进行平台管理软件的使用。


(2)智能护栏监测前端信息采集设备,内部设置一款运动传感器,运动传感器是一款基于无线通信的智能终端,主控MCU通过IIC通信接口采集MEMS运动传感器的数据,通过算法实现三轴角度的检测;通过通信模组发送数据到智能护栏监测数字化管理服务平台,实现公共资产的远程监控和管理。

2.护栏碰撞监测终端
(1)技术参数:
待机电流/Standby current:不大于20uA
供电/Power supply:采用锂铔电池(待机3年)
数据上传频率/Data upload frequency:自定义
通信方式/Communication method:NB-Iot或4G
工作温度/Operating temperature:-40 +85℃
防护等级/Class of protection:IP68
监测方法/Monitoring method:采用低功耗三轴加速度传感器
电池容量/Battery capacity:8500mAh
(2)结构组成
“终端 ”主要包括了主控单元、供电单元、三轴加速度计、振动检测模块、物联网通信模块等,结构详见下图:

l 主控单元:包括核心处理芯片,主要处理“终端 ”中加速度计、 振动检测模块、定位模块、物联网报警通信模块、供电单元返回的数据,可根据预设模式触发报警、解除报警等;
l 三轴加速度计:可根据“终端 ”的实际状态输出姿态数据,如移动、跌落、振动等,传送至主控单元进一步判断处理;
l 振动检测模块:通过主控单元,接收来自系统平台或用户手机 客户端的布防或撤防指令,主要对被监控物品的振动幅度进行检测,发现超过锁定时的振动幅度则进行报警;
l 物联网报警通信模块:模块接入流量 SIM 卡注册网络后,借 助于基站蜂窝网信号,将报警信息发送至中心,也可接收中心或用户终端的控制数据送至主控单元。