基于I2CT技術(shù)的智能視覺車聯(lián)網(wǎng)化解城市擁堵問題

周世詠

Zhou Shiyong

（智慧城市研究院 深圳市貝爾信智能系統(tǒng)有限公司 廣東 深圳 518057 ）

1 車聯(lián)網(wǎng)與交通信息化

交通信息化的內(nèi)涵包括 5個領(lǐng)域：（1）交通政務(wù)信息化；（2）交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與管理信息化；（3）交通運輸生產(chǎn)管理信息化；（4）交通產(chǎn)品營銷信息化；（5）交通科學(xué)技術(shù)信息化。重點是推廣應(yīng)用跨省市國道主干線聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)，開發(fā)跨省區(qū)的路網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)；開發(fā)高等級公路綜合管理系統(tǒng)和省級運政綜合管理系統(tǒng)；推廣物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計技術(shù)，完善物流實時跟蹤技術(shù)。這在客觀上提出了對車輛進行聯(lián)網(wǎng)的要求，因此，車聯(lián)網(wǎng)是城市交通信息化建設(shè)發(fā)展的必然結(jié)果。圖1顯示了交通信息化帶來的各類信息情況。

目前，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、行業(yè)信息服務(wù)正在開始成為信息通信技術(shù)（ICT）業(yè)務(wù)發(fā)展的重點領(lǐng)域，推動了汽車移動物聯(lián)網(wǎng)（車聯(lián)網(wǎng)）的形成，即利用先進傳感技術(shù)、移動互聯(lián)技術(shù)、智能控制與智能計算技術(shù)，對道路進行交通全時空控制，對車輛進行交通全程控制，實行有序進路，有序行駛，并最終實現(xiàn)道路交通“零堵塞”、“零傷亡”和“極限通行能力”。主要包括4大功能：交通擁堵控制、交通安全控制、交通信息服務(wù)、商業(yè)運營服務(wù)。

例如，以一臺汽車為載體，結(jié)合3G或者未來的4G運營網(wǎng)絡(luò)，將道路上的汽車行駛實景實時地傳輸?shù)桨惭b在汽車?yán)锏闹悄苘囕d電腦終端上，車主上車之后輕輕按動一鍵，在車載電腦的顯示屏幕上會出現(xiàn)自動規(guī)劃好的若干條道路的車輛行駛實景，通過這個實景，可以清晰地看到車主本人前方將要走的路是否擁堵以及擁堵情況如何，從而選擇最便捷的路線。

可以預(yù)計，通過建設(shè)國家移動車聯(lián)網(wǎng)，有助于搶占世界汽車物聯(lián)網(wǎng)科技經(jīng)濟制高點，帶動信息、航天、汽車、物流等支柱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為中國和全球經(jīng)濟發(fā)展提供新的發(fā)展動力。

2 車聯(lián)網(wǎng)的需求及I2CT的商業(yè)機會

利用車聯(lián)網(wǎng)解決城市交通擁堵問題是通過識別、傳感和交互設(shè)備，從信息維度全面感知道路交通的人、車、路、環(huán)境，再通過計算機、通信和控制技術(shù)等ICT技術(shù)，提供智能化的管理和服務(wù)，解決的關(guān)鍵是能否對城市道路交通運行現(xiàn)狀做到“全面感知”。

車聯(lián)網(wǎng)要求可實時、精準(zhǔn)地感知交通量、位置、路段交通流量、平均行程時間、平均行駛速度、黑名單、超速、限行、停車位等信息。一旦形成了海量的樣本數(shù)據(jù)、統(tǒng)計分析和預(yù)測信息，就會為交通規(guī)劃與管理決策提供依據(jù)。當(dāng)全面實施“車聯(lián)網(wǎng)”工程后，在理想的情況下，可以逐步實現(xiàn)“零擁堵”和“極限通行能力”。

未來建立的車聯(lián)網(wǎng)不僅可以用于治堵，還可以向公安、交通、城建、環(huán)保、稅務(wù)、保險和車主提供更多的信息服務(wù)，從而形成巨大的信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)。

如圖2所示，未來的車聯(lián)網(wǎng)將借助物聯(lián)網(wǎng)、寬帶網(wǎng)絡(luò)、云計算基礎(chǔ)平臺、云計算業(yè)務(wù)平臺等先進的ICT技術(shù)，并納入智慧城市的建設(shè)當(dāng)中，從而做到“城市服務(wù)實現(xiàn)智慧化、城市管控實現(xiàn)智能化和城市發(fā)展實現(xiàn)持續(xù)化”，其中，服務(wù)智慧化和管控智能化是實現(xiàn)發(fā)展持續(xù)化的根本保證。

然而，單純依賴傳統(tǒng)的ICT技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，如何使ICT技術(shù)插上“智慧”的翅膀？

隨著寬帶技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，深圳市貝爾信智能系統(tǒng)有限公司鄭長春先生提出了以“智能感知、互聯(lián)互通、協(xié)同共享、城市運營”為核心思想的智慧信息技術(shù)——I2CT。其目標(biāo)是構(gòu)建智能視覺物聯(lián)網(wǎng)：通過視覺傳感器、信息傳輸和智能視覺分析，感知人、車、物（人：智能行為識別（IVS）、車：智能交通（ITS）、物：RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)）、路及環(huán)境。

智能視覺物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過視覺傳感標(biāo)簽、射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。智慧信息技術(shù)——I2CT是實現(xiàn)智能視覺物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

I2CT技術(shù)的特點是：以各種先進的ICT技術(shù)為基礎(chǔ)，由云計算—云分析—云存儲—云控制平臺承載，通過遍布城市的智能視覺探頭、智能視頻分析模塊以及視覺標(biāo)簽，借助城市三維全景3D GIS定位系統(tǒng)，實現(xiàn)城市級物件和事件的可視化、智能化識別、定位、動態(tài)跟蹤、監(jiān)控和管理。

通過公共場所管理、智能樓宇、交通管制、學(xué)校、監(jiān)獄、金融、社區(qū)、個人視頻設(shè)備等終端用戶搭建起“智能視覺物聯(lián)網(wǎng)”，能夠?qū)崿F(xiàn)對資源的統(tǒng)一監(jiān)控、管理和調(diào)度，因此，智能視覺物聯(lián)網(wǎng)具有廣泛的應(yīng)用前景。

未來的智能視覺車聯(lián)網(wǎng)是智能視覺物聯(lián)網(wǎng)的升級版，它以智慧信息技術(shù)I2CT為基礎(chǔ)，將引領(lǐng)整個智能交通行業(yè)在車聯(lián)網(wǎng)大潮中實現(xiàn)升級轉(zhuǎn)型，以智能視覺分析技術(shù)為基礎(chǔ)來構(gòu)建能夠?qū)崟r智能感知人、車、物、路、環(huán)境的智能視覺車聯(lián)網(wǎng)。

3 智能視覺車聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)和實現(xiàn)

智能視覺車聯(lián)網(wǎng)是汽車工業(yè)和智能視覺技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。通過構(gòu)建智能視覺車聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛狀態(tài)的在線檢查、在線年檢、在線監(jiān)控；通過在線識別車輛狀態(tài)和狀況，可以了解車輛是否具備合法運營執(zhí)照，是否符合環(huán)保要求，是否有危險行車行為等；通過給汽車建立可視化網(wǎng)絡(luò)身份證，容易實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空間與物理空間的映射，在提高車輛網(wǎng)絡(luò)可視性的同時，具備網(wǎng)絡(luò)防偽、防套牌、防假冒、網(wǎng)絡(luò)追蹤、反走私等功能，可方便地與移動支付、駕乘者信息檔案等捆綁，實現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)世界到物理世界的整體安全可信性，因此，“可視化網(wǎng)絡(luò)車牌”和“可視化黑匣子”將誕生出巨大的產(chǎn)業(yè)。

如圖 3所示，利用無線寬帶技術(shù)，如無線城市 Wi-Fi熱點或 3G、4G網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合車載和路側(cè)建立的視頻監(jiān)控點，能構(gòu)建智能視覺車聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對車牌、事故現(xiàn)場、事件、災(zāi)難等的可視化管理。

對于智能交通和安防行業(yè)來說，為汽車工業(yè)提供高質(zhì)量的車道偏移監(jiān)控攝像機（見圖 4）、車載監(jiān)控攝像機系統(tǒng)是很大的市場機會，目前許多廠家已經(jīng)在進行中。

在這些不同的車載智能視覺應(yīng)用中，智能視覺技術(shù)應(yīng)用的子系統(tǒng)包括：

（1）駕駛員磕睡監(jiān)測和提醒系統(tǒng)；

（2）車道偏離控制系統(tǒng)；

（3）駕駛員行為視頻監(jiān)控系統(tǒng)；

（4）可視化后視鏡系統(tǒng)；

（5）可視化泊車系統(tǒng)；

（6）車前方遠(yuǎn)紅外行人、動物探測系統(tǒng)；

（7）物流車輛貨物可視化監(jiān)控系統(tǒng)；

（8）物流園區(qū)可視化裝卸系統(tǒng)；

（9）可視化貨物產(chǎn)地及供應(yīng)鏈追溯系統(tǒng)；

（10）路況無線視頻監(jiān)控點及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3G無線車載硬盤錄像機對于全力打造包括智能視覺車聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的智能交通體系正在發(fā)揮重要的作用。它集3G無線視頻傳輸、雙向語音對講、車載硬盤錄像、GPS定位、廣告下發(fā)、車載媒體播放于一體，構(gòu)成了全方位、多功能的車載監(jiān)控設(shè)備，能夠給全國各地道路交通管理部門的實時監(jiān)管和信息采集提供有效的支撐。

利用3DGIS三維全景可視化城市級云計算—云分析—云存儲—云控制主機（VIDC）構(gòu)建的智能視覺車聯(lián)網(wǎng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測特定城市區(qū)域內(nèi)的人、車、物、路和環(huán)境，通過云視頻實時記錄各類城市物件視覺信息，并進行標(biāo)簽、編碼、記錄，當(dāng)發(fā)生事故、災(zāi)害等事件時，能夠第一時間將現(xiàn)場可視化信息通報城市交通指揮中心，讓城市緊急救援救助中心快速準(zhǔn)確地響應(yīng)，實現(xiàn)立體快速救援，大幅提高救援的精確性和實效性，最大限度地降低人民生命財產(chǎn)的損失。同時，也可以作為城市可視化應(yīng)急指揮系統(tǒng)的重要組成部分。

4 一桿一系統(tǒng)在智能視覺車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

一桿一系統(tǒng)由微波車輛檢測器、智能交通視頻檢測和測速系統(tǒng)、高清視頻電子警察系統(tǒng) 3部分組成，內(nèi)嵌智能視覺分析模塊，可以實現(xiàn)智能交通領(lǐng)域的各類應(yīng)用。

遍布城市的一桿一系統(tǒng)可以借助GPRS或3G通信系統(tǒng)，構(gòu)建智能視覺物理網(wǎng)，建成城市交通基礎(chǔ)信息快速檢測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)對城市交通視頻信息的實時采集，傳遞給智能交通公用信息平臺，滿足人、車、路、環(huán)境的監(jiān)控和管理需求，特別是對車輛的智能視頻進行分析。

如圖 5所示，一桿一系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對闖紅燈違規(guī)抓拍、逆行違規(guī)抓拍以及壓線越線違規(guī)抓拍。把眾多系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)即可構(gòu)成智能視覺物理網(wǎng)，對具有視覺標(biāo)簽的人和車輛進行自動識別。

一桿一系統(tǒng)的智能視覺物理網(wǎng)系統(tǒng)屬于智能交通管理系統(tǒng)的前端攝像機聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，主要由路口聯(lián)網(wǎng)電子警察系統(tǒng)組成，每個攝像機均嵌入了具有智能視覺分析功能的模塊，通過電信、移動、聯(lián)通的寬帶有線或無線網(wǎng)絡(luò)，各桿逐級聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)可視化跟蹤聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控和監(jiān)測系統(tǒng)，同時，為城市交通信息管理平臺提供實時全覆蓋視頻交通狀況信息。

如圖 6所示，通過智能視頻分析技術(shù)實現(xiàn)自動檢測和自動報警，在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用很多。包括占用公交車道和應(yīng)急車道監(jiān)測、套牌車監(jiān)測、非本市車輛監(jiān)測、大貨車監(jiān)測、闖紅燈監(jiān)測等違法行為監(jiān)測。

5 VIDC在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

車聯(lián)網(wǎng)通過“信息識別和傳感設(shè)備”（如無線射頻識別、地感線圈、浮動車、視頻監(jiān)控等），從信息維度感知道路交通狀況，利用涉車相關(guān)的屬性信息和動、靜態(tài)信息形成的涉車信息資源，提供豐富的智能化涉車管理和商業(yè)服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是提升城市信息化水平，緩解和解決困擾城市發(fā)展的道路交通問題，實現(xiàn)“人—車—路—環(huán)境”和諧統(tǒng)一的車聯(lián)網(wǎng)。云計算—云存儲—云分析—云控制主機VIDC的應(yīng)用包括以下方面。

5.1 VIDC在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中可以擔(dān)當(dāng)管理中心主機的作用

對采集的車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進行存儲和分發(fā)，供后端車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層使用，如圖 7所示，包括：遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控、車載娛樂、道路事故處理系統(tǒng)、緊急救援等應(yīng)用系統(tǒng)。

5.2 VIDC在應(yīng)急車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

在應(yīng)急聯(lián)動調(diào)度過程中需要調(diào)配各種應(yīng)急車輛，包括應(yīng)急指揮車、警車、救護車等，通過車聯(lián)網(wǎng)，車與車之間能夠相互傳輸各種消息，而無需固定的基礎(chǔ)設(shè)施，可實時獲知事故現(xiàn)場和周圍路況信息，提高救援效率。VIDC在應(yīng)急指揮中心中發(fā)揮管理中心的作用。

5.3 VIDC在運營車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

建設(shè)運營車聯(lián)網(wǎng)的意義在于提供：車輛安全預(yù)警、節(jié)能駕駛服務(wù)、車輛運行監(jiān)控、出行誘導(dǎo)服務(wù)、遠(yuǎn)程故障診斷、緊急救援服務(wù)。交通部規(guī)定，從2012年1月1日起，“沒有按照規(guī)定安裝衛(wèi)星定位裝置或未接入全國聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)的運輸車輛，道路運輸管理部門將暫停營運車輛資格審驗?！?/p>

通過構(gòu)建運營車聯(lián)網(wǎng)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)超速預(yù)警、危險路段識別和安全駕駛預(yù)警、彎道行駛預(yù)警以及坡度角和路面附著系數(shù)預(yù)警。VIDC可以作為構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)和云計算的核心設(shè)備。

5.4 VIDC在車路協(xié)同管理中心的應(yīng)用

車路協(xié)同系統(tǒng)是指基于無線通信、傳感探測等技術(shù)進行車路信息獲取，通過車—車、車—路信息交互和共享，并實現(xiàn)車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間智能協(xié)同與配合，達(dá)到優(yōu)化利用系統(tǒng)資源、提高道路交通安全、緩解交通擁堵的目標(biāo)。VIDC在交通管理中心發(fā)揮可視化管理平臺的作用。

5.5 VIDC在公交調(diào)度中心的應(yīng)用

建設(shè)內(nèi)容包括中心機房服務(wù)器、操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、網(wǎng)絡(luò)、存儲、核心交換和路由等軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施；防火墻、網(wǎng)絡(luò)版防毒軟件、數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)等網(wǎng)絡(luò)安全改造和升級；智能公交系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和管理軟件部署。

6 結(jié)束語

城市級智能視覺車聯(lián)網(wǎng)是一項巨大的系統(tǒng)工程，在智能視覺物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，首次提出智能視覺車聯(lián)網(wǎng)概念，為推動城市交通實現(xiàn)零傷亡、交通實現(xiàn)零擁堵而做出持續(xù)不斷的努力。