基于AIOT1808工控板的工地安全监测方案

1. 功能简介

建筑行业是城市建设经济发展的重要支柱，但是建筑行业也是频发安全事故的高危行业，对此，国建有关部门对建筑工地安全施工的监管力度也越来越大。根据规定，现在任何建筑工地施工必须安装视频监控设备来对施工过程中各种不安全因素进行实时监控，从而营造出一个健康安全的建筑工地现场环境。

2. 方案简介

针对建筑工地存在的众多危险因素，我们运用当前先进的AI和物联网技术，做出了一套监测方案。

该监测方案利用远距离摄像头实现火焰的监测，判断是否存在着火，同时可以对施工人员的行为进行监测，比如抽烟、是否穿工衣、是否佩戴安全帽等，在人员禁止区域进行人体识别，判断是否有人闯入。

监测方案支持人脸识别，在入闸处进行人员打卡，同时实时监测工地里面的每个人，判断是否存在非工作人员。板载的显示屏可以进行数据的交互，进行系统的设置，和人员信息的录入。

内置TF卡能本地存储监测信息，监测信息也可通过千兆以太网、Wi-Fi、4G/3G/2G等通信方式上传服务器。同时也可以从云端进行人员信息录入。方案集成有喇叭，能在监测到员工的不规范行为时，通过语音进行提醒。

（2）方案供电

方案的供电方式是9~36V的直流电源输入，在电源的输入端设计有可靠的保护电路，能承受静电、群脉冲、雷击浪涌等干扰。同时能滤除电源接口输入的谐波等干扰信号，也能防止内部干扰信号输出到外部电源。

（3）方案的USB接口

该方案总共拥有5路USB接口，其中2路是USB Device，用作软件调试。2路USB2.0 Host接口和1路标准USB 3.0接口，用于插入USB接口的外设。

（4）方案的交互接口

方案的交互接口有带电阻触摸的显示屏和喇叭。显示屏用于数据的直接查看和系统设置，喇叭用于广播和监测到违规行为之后进行语音提醒。

（5）方案的摄像头

该方案选用具有远距离拍摄功能的摄像头，用于现场的视频录入和AI算法的数据获取。每台设备可监控较广的范围。适用于建筑工地这样的大范围监控。

（6）方案的通信接口

方案有千兆以太网、Wi-Fi、4G模块（七模全网通）等通信接口，可通过不同的方式连接到网络，保证设备的数据实时上传和接收来自服务器的指令。

（7）方案的其他外设

方案有RTC、TF卡、预留的通信接口等外设。RTC用于时钟计时，为设备提供时间参考。TF卡可以本地存储数据。预留的SPI、I2C、UART接口，可用于外接各类传感器外设。

3. 方案搭建

方案的硬件主板采用AIOT1808工控板。AIOT1808是基于RK1808处理器（双核Cortex™-A35架构）的工控机主板。内置的NPU峰值算力高达3.0TOPs，支持 INT8/INT16/FP16混合运算，并支持TensorFlow/MXNet/PyTorch/Caffe等一系列框架的网络模型转换，兼容性强。

VPU视频处理单元支持1080P视频编解码，内置ISP，支持麦克风阵列，硬件VAD功能，支持低功耗侦听远场唤醒。

核心板内置人脸识别、吸烟检测、明火检测、安全帽检测、工衣工服检测等各类AI算法，并提供完整的Linux开发包给客户二次开发。AIOT1808主板外设资源丰富、接口齐全。集成有千兆以太网、Wi-Fi、4G模块等通信外设。远程摄像头、显示屏（带电阻触摸）、喇叭等交互外设。2路USB Host接口、1路USB3.0接口、2路USB Device调试接口。还有RTC、TF卡等通用外设。SPI、I2C、UART等预留接口。可以在工业温度范围-40℃~85℃内稳定工作，满足各种条件苛刻的工业应用，可靠性强。

下面是主板的硬件参数描述。

• 内核：双核Cortex™-A35，工作频率1.6GHz；
• 内置NPU：最大算力为3.0TOPs；
• 内置VPU：支持1080P视频编解码；
• 内存：1GB DDR3；
• 电子硬盘：8GB EMMC；
• 以太网：1路千兆以太网；
• 4G模块：七模全网通，支持2G/3G/4G；
• Wi-Fi：2.4GHz；
• USB：2路USB 2.0 Host、2路USB 2.0 Device、1路标准USB3.0；
• 摄像头：远距离高清摄像头；
• 显示屏：分辨率1920*1080，带电阻触摸；
• 音频输出：支持外接喇叭；
• RTC：高精度实时时钟；
• TF：可支持256G容量；
• 按键：1个复位键、1个开机键、2个功能键；
• 预留UART接口：5路；
• 预留SPI接口：2路；
• 预留I2C：2路；
• 供电电压：直流9~36V；

算法部分

AIOT1808提供人脸识别、吸烟检测、安全帽检测、明火检测、人体识别等算法。下面逐一介绍各个算法。

（1）人脸识别

人脸识别由人脸检测、人脸关键点定位、人脸校准、特征提取、特征比对等多种算法组成，算法在国际标准LFW的数据集上准确率达到99.7% FAR=0.001。而且支持多人同时识别，支持双目活体检测功能。

（2）吸烟检测

由于建筑工地存在一些易燃的建筑材料，所以部分区域需要禁止吸烟。吸烟检测使用高效的目标检测算法，实时检测图像中有没有出现吸烟的人员。

（3）人员检测

建筑工地里面的部分区域是禁止人员进入的，在这些区域进行人员检测就尤为重要。人员检测使用高效的目标检测算法，实时检测图像中有没有存在人员出现。

（4）安全帽检测

工地现场一般需要佩戴安全帽以保障人员生命安全，安全帽检测算法为检测当前有没有违规人员不按规定佩戴安全帽的，能够实时统计佩戴安全帽的人数与违规的人数。

（5）明火检测

如果在工地出现明火，很容易导致非常严重的后果。明火检测采用高效的目标检测算法实时检测火情的出现，避免导致重大的生命安全事故。

（6）工服检测

工服检测为定制化算法，需要客户提供工服的数据样本，配合我们完成该算法。

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