一、方案概述

利用‌eFish-SBC-RK3576‌工控機的高性能計算、多接口擴展能力及邊緣AI支持，構建智慧城市邊緣網(wǎng)關(guān)，實(shí)現以下核心功能：

• ‌環(huán)境監測‌：通過(guò)4路ADC采集溫濕度、空氣質(zhì)量、噪聲等傳感器數據。
• ‌人流分析‌：通過(guò)USB 3.0外接AI加速棒實(shí)時(shí)處理攝像頭視頻流，統計人流密度。
• ‌異常告警‌：通過(guò)GPIO觸發(fā)聲光報警（如人流超限、環(huán)境指標異常）。
• ‌多模通信‌：5G遠程回傳數據至云平臺，WiFi連接本地設備（如攝像頭、LED屏）。

二、硬件配置與接口分配

1. 核心硬件選型

模塊	接口/配置	說(shuō)明
‌5G通信模塊‌	M2.E接口（PCIe擴展）	支持5G NR Sub-6GHz，上行帶寬≥200Mbps
‌WiFi模塊‌	M2.E接口（默認板載或擴展）	雙頻WiFi 6，覆蓋本地設備（攝像頭、傳感器）
‌AI加速棒‌	USB 3.0接口	支持TensorRT/OpenVINO，部署人流分析模型
‌ADC傳感器‌	4路ADC接口	采集環(huán)境數據（溫濕度、PM2.5、噪聲等）
‌報警觸發(fā)器‌	GPIO接口（配置為輸入模式）	接收外部告警信號（如消防傳感器）

2. 接口資源占用

• ‌已占用接口‌：
• 5G模塊：1×M2.E
• WiFi模塊：1×M2.E（若板載WiFi不滿(mǎn)足需求，可擴展第二模塊）
• AI加速棒：1×USB 3.0
• ADC傳感器：4×ADC
• 報警觸發(fā)：1×GPIO
• ‌剩余接口‌：
• USB 3.0×2（可擴展其他外設，如加密狗）
• RS485×6（預留工業(yè)設備接入）
• GPIO≥15（擴展更多告警或控制功能）

三、軟件架構設計

1. 操作系統與驅動(dòng)

• ‌OS‌：Ubuntu 22.04 LTS（預裝Rockchip BSP驅動(dòng)）
• ‌關(guān)鍵驅動(dòng)‌：
• 5G模塊：Quectel RM500Q驅動(dòng)（AT指令集+PPP撥號）
• AI加速棒：NVIDIA Jetson加速庫或Intel OpenVINO工具鏈
• ADC/GPIO：通過(guò)Linux內核sysfs或libgpiod庫訪(fǎng)問(wèn)

2. 核心軟件組件

組件	技術(shù)棧	功能
‌數據采集層‌	Python/C++	讀取4路ADC傳感器數據，輪詢(xún)GPIO報警信號
‌AI推理層‌	TensorRT/OpenVINO	運行人流密度檢測模型（YOLOv8+DeepSORT）
‌通信服務(wù)                   ‌	MQTT + HTTPS	5G上傳結構化數據至云端，WiFi下發(fā)控制指令
‌邊緣規則引擎‌	Node-RED/自定義邏輯	本地告警觸發(fā)（如PM2.5超標時(shí)啟動(dòng)通風(fēng)設備）

3. 數據處理流程

  A[傳感器數據] -->|ADC采集| B(邊緣網(wǎng)關(guān))

  C[攝像頭視頻流] -->|USB3.0+AI加速棒| B

  B --> D{邊緣計算}

  D --> E[人流統計結果]

  D --> F[環(huán)境指標分析]

  E -->|5G/HTTP| G[云平臺]

  F -->|5G/HTTP| G

  D -->|GPIO觸發(fā)| H[本地報警器]

  G -->|WiFi/MQTT| I[控制終端]

四、關(guān)鍵技術(shù)與優(yōu)勢

1. 邊緣計算性能優(yōu)化

• ‌模型輕量化‌：使用TensorRT量化人流檢測模型，推理延遲≤50ms（1080p@30fps）。
• ‌資源隔離‌：通過(guò)Cgroups限制AI任務(wù)CPU占用率≤60%，保障通信服務(wù)穩定性。

2. 多網(wǎng)絡(luò )協(xié)同

• ‌5G鏈路冗余‌：支持APN專(zhuān)網(wǎng)與公網(wǎng)雙備份，斷網(wǎng)自動(dòng)切換。
• ‌WiFi Mesh‌：通過(guò)OpenWRT擴展為Mesh節點(diǎn)，覆蓋500米半徑設備接入。

3. 可靠性設計

• ‌看門(mén)狗機制‌：內置硬件看門(mén)狗，系統無(wú)響應10s后自動(dòng)重啟。
• ‌寬溫支持‌：-20℃~70℃工業(yè)級溫度范圍，適應戶(hù)外機柜部署。

五、部署與實(shí)施

1. 硬件部署示意圖

[智慧路燈桿]

  ├── eFish-SBC-RK3576（內置5G/WiFi）

  ├── 4路環(huán)境傳感器（ADC接口）

  ├── AI攝像頭（USB3.0加速棒）

  └── 聲光報警器（GPIO控制）

2. 成本與周期

項目	明細
單節點(diǎn)硬件成本	≈¥3,800（含工控機+5G模塊+AI加速棒）
軟件定制開(kāi)發(fā)周期	2-3周（模型訓練+系統集成）
部署調試周期	1周/節點(diǎn)

六、方案亮點(diǎn)

1. ‌接口高密度‌：?jiǎn)伟寮��?span lang="EN-US">5G+WiFi+多路工業(yè)接口，減少擴展復雜度。
2. ‌AIoT融合‌：邊緣端完成傳感器數據聚合與AI推理，降低云端負載。
3. ‌靈活擴展‌：剩余接口支持接入照明控制、充電樁管理等子系統。

此方案充分挖掘eFish-SBC-RK3576的硬件潛力，可快速復制到智慧園區、交通樞紐等場(chǎng)景。