基于基于eFish-SBC-RK3576工控板的智慧城市边缘网关
此方案充分挖掘eFish-SBC-RK3576的硬件潜力，可快速复制到智慧园区、交通枢纽等场景。
方案亮点
- 接口高密度：单板集成5G+WiFi+多路工业接口，减少扩展复杂度。
- AIoT融合：边缘端完成传感器数据聚合与AI推理，降低云端负载。
- 灵活扩展：剩余接口支持接入照明控制、充电桩管理等子系统。
一、方案概述
利用eFish-SBC-RK3576工控机的高性能计算、多接口扩展能力及边缘AI支持，构建智慧城市边缘网关，实现以下核心功能：
- 环境监测：通过4路ADC采集温湿度、空气质量、噪声等传感器数据。
- 人流分析：通过USB 3.0外接AI加速棒实时处理摄像头视频流，统计人流密度。
- 异常告警：通过GPIO触发声光报警（如人流超限、环境指标异常）。
- 多模通信：5G远程回传数据至云平台，WiFi连接本地设备（如摄像头、LED屏）。
二、硬件配置与接口分配
1. 核心硬件选型
| 模块 | 接口/配置 | 说明 |
| 5G通信模块 | M2.E接口（PCIe扩展） | 支持5G NR Sub-6GHz，上行带宽≥200Mbps |
| WiFi模块 | M2.E接口（默认板载或扩展） | 双频WiFi 6，覆盖本地设备（摄像头、传感器） |
| AI加速棒 | USB 3.0接口 | 支持TensorRT/OpenVINO，部署人流分析模型 |
| ADC传感器 | 4路ADC接口 | 采集环境数据（温湿度、PM2.5、噪声等） |
| 报警触发器 | GPIO接口（配置为输入模式） | 接收外部告警信号（如消防传感器） |
2. 接口资源占用
- 已占用接口：
- 5G模块：1×M2.E
- WiFi模块：1×M2.E（若板载WiFi不满足需求，可扩展第二模块）
- AI加速棒：1×USB 3.0
- ADC传感器：4×ADC
- 报警触发：1×GPIO
- 剩余接口：
- USB 3.0×2（可扩展其他外设，如加密狗）
- RS485×6（预留工业设备接入）
- GPIO≥15（扩展更多告警或控制功能）
三、软件架构设计
1. 操作系统与驱动
- OS：Ubuntu 22.04 LTS（预装Rockchip BSP驱动）
- 关键驱动：
- 5G模块：Quectel RM500Q驱动（AT指令集+PPP拨号）
- AI加速棒：NVIDIA Jetson加速库或Intel OpenVINO工具链
- ADC/GPIO：通过Linux内核sysfs或libgpiod库访问
2. 核心软件组件
| 组件 | 技术栈 | 功能 |
| 数据采集层 | Python/C++ | 读取4路ADC传感器数据，轮询GPIO报警信号 |
| AI推理层 | TensorRT/OpenVINO | 运行人流密度检测模型（YOLOv8+DeepSORT） |
| 通信服务 | MQTT + HTTPS | 5G上传结构化数据至云端，WiFi下发控制指令 |
| 边缘规则引擎 | Node-RED/自定义逻辑 | 本地告警触发（如PM2.5超标时启动通风设备） |
3. 数据处理流程
mermaidCopy Code
graph TD
A[传感器数据] -->|ADC采集| B(边缘网关)
C[摄像头视频流] -->|USB3.0+AI加速棒| B
B --> D{边缘计算}
D --> E[人流统计结果]
D --> F[环境指标分析]
E -->|5G/HTTP| G[云平台]
F -->|5G/HTTP| G
D -->|GPIO触发| H[本地报警器]
G -->|WiFi/MQTT| I[控制终端]
四、关键技术与优势
1. 边缘计算性能优化
- 模型轻量化：使用TensorRT量化人流检测模型，推理延迟≤50ms（1080p@30fps）。
- 资源隔离：通过Cgroups限制AI任务CPU占用率≤60%，保障通信服务稳定性。
2. 多网络协同
- 5G链路冗余：支持APN专网与公网双备份，断网自动切换。
- WiFi Mesh：通过OpenWRT扩展为Mesh节点，覆盖500米半径设备接入。
3. 可靠性设计
- 看门狗机制：内置硬件看门狗，系统无响应10s后自动重启。
- 宽温支持：-20℃~70℃工业级温度范围，适应户外机柜部署。
五、部署与实施
1. 硬件部署示意图
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[智慧路灯杆]
├── eFish-SBC-RK3576（内置5G/WiFi）
├── 4路环境传感器（ADC接口）
├── AI摄像头（USB3.0加速棒）
└── 声光报警器（GPIO控制）
2. 成本与周期
| 项目 | 明细 |
| 单节点硬件成本 | ≈¥3,800（含工控机+5G模块+AI加速棒） |
| 软件定制开发周期 | 2-3周（模型训练+系统集成） |
| 部署调试周期 | 1周/节点 |