特種車(chē)輛特征識(shí)別技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用

黃健

摘 ?要：有效落實(shí)車(chē)輛特征識(shí)別技術(shù)，保證智慧城市道路體系監(jiān)督與管控水準(zhǔn)，一方面須明確需要監(jiān)控地區(qū)的監(jiān)控地域布局，明確地域氣候、車(chē)輛流線、道路類(lèi)別等數(shù)據(jù)，確定具有針對(duì)性的車(chē)輛信息采集系統(tǒng)。另一方面，還需要做好車(chē)輛特征識(shí)別系統(tǒng)施工流程的管控工作，做好外場(chǎng)設(shè)備安裝、電力供應(yīng)與信號(hào)傳輸渠道的調(diào)控，并提供可靠的防護(hù)措施，以便更好地保證車(chē)輛特征識(shí)別工作順利開(kāi)展。該文基于特種車(chē)輛特征識(shí)別技術(shù)特征展開(kāi)分析，在明確系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與技術(shù)應(yīng)用要求的同時(shí)，期望能夠?yàn)楹罄m(xù)車(chē)輛特征識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)建提供良好參照。

關(guān)鍵詞：智慧城市;特種車(chē)輛;特征識(shí)別;技術(shù)應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于上海市臨港地區(qū)，該地區(qū)是上海市智慧城市建設(shè)體系的重要組成部分，為了更科學(xué)地管控地域車(chē)輛通行環(huán)境，使城市交通持續(xù)保持安全且暢通的狀態(tài)，現(xiàn)需要在臨港主城區(qū)位置設(shè)置車(chē)輛特征識(shí)別系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、篩選、處理、存儲(chǔ)與解析流程，監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中是否存在非法渣土車(chē)、非法垃圾清運(yùn)車(chē)等車(chē)輛，以便遏制非法垃圾傾倒等問(wèn)題發(fā)生，并提高地域執(zhí)法人員的整體工作效率。目前，車(chē)輛特征識(shí)別系統(tǒng)覆蓋范圍以滬城環(huán)路為主體設(shè)置防線，在臨港大道與申港大道等出入口位置安裝。

2 車(chē)輛特征識(shí)別技術(shù)

2.1 算法應(yīng)用

從算法類(lèi)型角度來(lái)看，目前車(chē)輛特征識(shí)別技術(shù)采用的算法共分為L(zhǎng)BP算法、主分量分析法與傅里葉變換特征算法3種類(lèi)型。其中，LBP算法需要在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改良，根據(jù)圖像內(nèi)容描述測(cè)量算子，并在硬件方面做出調(diào)整，以便提升測(cè)量特征值的提取速度，使車(chē)輛特征處理效率得到顯著提升。主分量分析法的重點(diǎn)是將多重指標(biāo)降至信息不重復(fù)的幾種目標(biāo)，以此來(lái)提升信息識(shí)別效率，使信息利用率與后續(xù)處理效率得到提升。傅里葉變換特征算法能夠根據(jù)車(chē)輛基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提取有效信息，使數(shù)據(jù)滿足可靠性與可利用性要求[1]。

2.2 功能特點(diǎn)

首先，車(chē)輛特征識(shí)別系統(tǒng)需優(yōu)先對(duì)車(chē)輛的三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，其中涵蓋了車(chē)型、車(chē)牌、顏色與軸型等數(shù)據(jù)內(nèi)容，并且識(shí)別率控制在98%以上。其次，信息采集設(shè)備基于視覺(jué)時(shí)光流法，能夠?qū)σ曇皟?nèi)的所有車(chē)輛信息進(jìn)行分離，避免信息混淆或錯(cuò)亂等問(wèn)題出現(xiàn)。再次，借助時(shí)光流法對(duì)車(chē)輛行駛的追蹤功能，能夠?qū)μ幱谥付ǖ赜虻能?chē)輛違規(guī)問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)，并將信息傳遞至對(duì)應(yīng)管理平臺(tái)。最后，車(chē)輛特征識(shí)別系統(tǒng)基于多數(shù)據(jù)采集與追蹤算法，能夠自動(dòng)分析車(chē)輛是否存在逃費(fèi)等問(wèn)題，并能夠根據(jù)車(chē)輛信息存儲(chǔ)至對(duì)應(yīng)的文件夾內(nèi)。另外，該系統(tǒng)也能夠以道路為主體計(jì)算流量數(shù)據(jù)，確定適宜的通行費(fèi)額度。

2.3 性能優(yōu)勢(shì)

首先，車(chē)輛特征識(shí)別技術(shù)可以通過(guò)信息采集裝置，持續(xù)對(duì)區(qū)域內(nèi)所有通行的車(chē)輛進(jìn)行抓拍，并在短時(shí)間內(nèi)得到對(duì)應(yīng)車(chē)輛的信息。其次，基于車(chē)型、車(chē)牌、時(shí)間段與區(qū)域參數(shù)等數(shù)據(jù)，能夠?yàn)楣芾砥脚_(tái)提供快速檢索渠道。再次、基于追蹤算法，能夠判斷車(chē)輛是否存在逃費(fèi)等行為，降低稽查工作的成本與壓力。最后，借助自動(dòng)化數(shù)據(jù)分類(lèi)與存儲(chǔ)系統(tǒng)，車(chē)輛特征識(shí)別技術(shù)能夠根據(jù)車(chē)輛信息提供對(duì)應(yīng)的車(chē)型信息庫(kù)，使車(chē)型庫(kù)信息內(nèi)容得到持續(xù)擴(kuò)充。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

3.1 整體設(shè)計(jì)

車(chē)輛特征識(shí)別系統(tǒng)的重點(diǎn)是識(shí)別車(chē)輛信息，為其他車(chē)輛管控系統(tǒng)與職能的展開(kāi)提供資料參考。因此，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)主要分為信息采集設(shè)備與智能核查功能2個(gè)方面。其中，信息采集設(shè)備著重采用人眼攝像與像素動(dòng)態(tài)瞬時(shí)分配技術(shù)，以便通過(guò)跟蹤算法對(duì)多目標(biāo)車(chē)輛信息進(jìn)行捕捉與檢測(cè)。智能核查軟件著重采用大數(shù)據(jù)及AI匹配算法，能夠通過(guò)攝像機(jī)捕捉到車(chē)輛信息，與ETC交易流水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，再借助人工智能、圖像處理、信息識(shí)別與重點(diǎn)篩選等措施，提供具有針對(duì)性的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并最終產(chǎn)出車(chē)輛信息報(bào)表[2]。

3.2 管理系統(tǒng)與模塊劃分

根據(jù)車(chē)輛特征識(shí)別技術(shù)運(yùn)用與技術(shù)特征可知，管理系統(tǒng)內(nèi)涵蓋了運(yùn)行模塊、管理模塊、實(shí)時(shí)顯示模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊4個(gè)部分。

運(yùn)行模塊：運(yùn)行模塊主要負(fù)責(zé)識(shí)別車(chē)輛信息，通過(guò)追蹤算法與車(chē)輛數(shù)據(jù)解析的措施，完成視頻化處理需求。相關(guān)信息能夠與ETC數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)、匹配與審核，以便為后續(xù)稽查工作的開(kāi)展提供詳細(xì)且可靠的數(shù)據(jù)參照。

管理模塊：管理模塊主要是審核與整理所有車(chē)輛信息數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)調(diào)用與存儲(chǔ)提供規(guī)范化的管控平臺(tái)，以便為稽查等工作的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。另外，管理模塊也可以根據(jù)地方道路的要求篩選或修改某些資料數(shù)據(jù)，為管理部門(mén)提供管理渠道。

實(shí)時(shí)顯示模塊：實(shí)時(shí)顯示模塊是將現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)在最短時(shí)間內(nèi)傳遞至監(jiān)督與管理平臺(tái)的舉措。在應(yīng)用過(guò)程中，既需要在顯示平臺(tái)基礎(chǔ)上提供高清影像，便于車(chē)輛管理工作開(kāi)展，同時(shí)還需提供車(chē)庫(kù)信息核對(duì)平臺(tái)，以便車(chē)庫(kù)信息的管理效率提升。

數(shù)據(jù)查詢模塊：數(shù)據(jù)查詢模塊是通過(guò)數(shù)據(jù)檢索與連接渠道提供的數(shù)據(jù)采集措施。在應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)提供快速減速渠道，使車(chē)輛相關(guān)數(shù)據(jù)在短時(shí)間內(nèi)得到統(tǒng)籌，為標(biāo)記存在逃費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)的車(chē)輛數(shù)據(jù)管控奠定基礎(chǔ)。

4 技術(shù)應(yīng)用

4.1 施工流程設(shè)計(jì)

為確保特種車(chē)輛識(shí)別系統(tǒng)的功能性得到充分發(fā)揮，并能夠?yàn)槌鞘薪煌w系持續(xù)提供數(shù)據(jù)，為后續(xù)智慧城市建設(shè)工作的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。技術(shù)人員需結(jié)合地域交通環(huán)境需求與特征，提供適宜的施工方案，這樣才能保證工程施工質(zhì)量與效果。

從施工流程角度來(lái)看，在車(chē)輛特征識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作結(jié)束后，管理人員需根據(jù)施工要求對(duì)不同設(shè)備與材料進(jìn)行審核，做好入場(chǎng)檢驗(yàn)工作，確保所有材料與設(shè)備規(guī)格符合施工要求，能夠?yàn)槭┕ぜ夹g(shù)的落實(shí)奠定基礎(chǔ)。

做好材料審核與深化設(shè)計(jì)工作后，管理人員需要按照無(wú)縫鋼管敷設(shè)→外場(chǎng)基礎(chǔ)制作→光電纜敷設(shè)→計(jì)算機(jī)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)安裝→外場(chǎng)鋼構(gòu)件吊裝→外場(chǎng)設(shè)備安裝→供配電與防雷設(shè)施安裝→供電系統(tǒng)調(diào)試→外場(chǎng)設(shè)備單機(jī)調(diào)試→通信系統(tǒng)調(diào)試→系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的流程進(jìn)行施工。

其中，外場(chǎng)設(shè)備的安裝需要嚴(yán)格按照設(shè)備開(kāi)箱檢驗(yàn)→基礎(chǔ)方向→設(shè)備基礎(chǔ)檢驗(yàn)→墊鐵安裝→設(shè)備吊裝→安裝精度調(diào)整與檢測(cè)→設(shè)備加固與灌漿→零部件裝配→設(shè)備零件潤(rùn)滑與設(shè)備試運(yùn)行的流程進(jìn)行施工。過(guò)程中，做好現(xiàn)場(chǎng)施工流程與數(shù)據(jù)的審核、監(jiān)督工作，以此來(lái)保證外場(chǎng)設(shè)備的安裝質(zhì)量與功能性。

外場(chǎng)基礎(chǔ)施工應(yīng)按照施工準(zhǔn)備→基礎(chǔ)放養(yǎng)→基礎(chǔ)開(kāi)挖→基礎(chǔ)墊層施工→基礎(chǔ)配筋→基礎(chǔ)澆筑→養(yǎng)護(hù)→安裝接地體→接地測(cè)試→底線坑回填與現(xiàn)場(chǎng)清理的流程進(jìn)行，通過(guò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與防雷接地工作的審核管理，為外場(chǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)運(yùn)行安全性提供保障。

最后，在電纜、光纜敷設(shè)施工中，應(yīng)按照施工機(jī)具排布→線纜盤(pán)布置與審查→線纜展開(kāi)→線纜敷設(shè)與固定→接頭處理與安裝→線纜檢測(cè)的流程進(jìn)行施工[3]。

4.2 傳感器點(diǎn)位布置

特種車(chē)輛特征識(shí)別技術(shù)的運(yùn)用目標(biāo)是加強(qiáng)地域車(chē)輛行駛與違規(guī)行為的監(jiān)督能力，為城市交通體系管理工作的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。其中，傳感器是用于監(jiān)督道路通行環(huán)境與狀況的裝置，在道路系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，需要與攝像機(jī)設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)，當(dāng)采集到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息時(shí)，需通過(guò)處理器對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，而后再轉(zhuǎn)換信號(hào)格式，將數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞至監(jiān)管平臺(tái)內(nèi)，以便滿足車(chē)輛通行的準(zhǔn)確信息與場(chǎng)地監(jiān)督的要求。

在傳感器點(diǎn)位布置期間，施工人員需要做好攝像機(jī)鏡頭的檢查工作，判斷鏡頭能夠覆蓋的范圍，再根據(jù)覆蓋范圍確定該項(xiàng)目攝像機(jī)與傳感器的安裝數(shù)量。該項(xiàng)目攝像機(jī)鏡頭可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的需求調(diào)整焦距，因此在點(diǎn)位高度設(shè)置方面，僅需要滿足道路車(chē)輛通行限高即可。而從臨鋼城區(qū)主要出入口布局角度來(lái)看，該項(xiàng)目共覆蓋了臨港大道與申港大道等5個(gè)主要出入口與2個(gè)垃圾易傾倒場(chǎng)所。因此，傳感器應(yīng)設(shè)置在以上5個(gè)位置。其中，道路出入口位置需要設(shè)置雙向斷面的車(chē)輛抓拍與識(shí)別系統(tǒng)，垃圾易傾倒場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置可移動(dòng)視頻監(jiān)控與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，具體數(shù)量需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，并且攝像頭與傳感器應(yīng)盡量避免安裝在道路彎道位置，這樣可以使數(shù)據(jù)采集效率與質(zhì)量可控[4]。

4.3 施工技術(shù)應(yīng)用

在攝像頭安裝過(guò)程中，常存在攝像機(jī)鏡頭安裝與調(diào)試方面的問(wèn)題，極易影響車(chē)輛特征的拍攝效果，因此，施工技術(shù)人員要做好電纜敷設(shè)、光纜敷設(shè)、攝像頭安裝以及太陽(yáng)能光伏供電設(shè)備的安裝工作。同時(shí)要確保所有裝置與線纜質(zhì)量可靠，這樣才能提高車(chē)輛信息采集效率，保證安全性以及可靠性。

4.3.1 電纜敷設(shè)

電纜敷設(shè)施工的工藝流程如圖1所示。

在敷設(shè)過(guò)程中，首先，依靠放線架進(jìn)行順直展放，禁止電纜出現(xiàn)扭勁的現(xiàn)象。同時(shí)在敷設(shè)電纜的過(guò)程中，主要采用電纜敷設(shè)車(chē)進(jìn)行敷設(shè)，速度一般控制在15 m/min左右。其次，在進(jìn)行穿管敷設(shè)的過(guò)程中，則采用人工敷設(shè)的方式，施工人員在管道兩端進(jìn)行呼應(yīng)施工，每根管穿一根，出口位置安排專人看管。此外，當(dāng)電纜敷設(shè)結(jié)束后，組織人員進(jìn)行固定。

4.3.2 光纜敷設(shè)

光纜敷設(shè)的施工工藝流程如圖2所示。

光纜敷設(shè)施工時(shí)，要求施工人員按照?qǐng)D2中的敷設(shè)工序進(jìn)行作業(yè)。在實(shí)際敷設(shè)時(shí)，主要采用人工牽引法的敷設(shè)方式。首先，按照中間往兩邊的工序穿放，而中間穿放人孔一般選擇高低差比較大的人孔。其次，在牽引過(guò)程中，如果光纜超過(guò)800 m，則不能一次性牽引，必須牽引到拐彎處或一定長(zhǎng)度后，由人孔出倒“8”字，然后將“8”字翻面，讓光纜端頭移到外側(cè)，繼續(xù)布放，一端布放完后，從牽引頭人孔往纜盤(pán)方向，沿孔壁一個(gè)一個(gè)人孔預(yù)留，另一端從纜盤(pán)上倒“8”字下地再放另一端，放完后，從纜盤(pán)人孔往牽引頭方向預(yù)留。此外，光纜接續(xù)時(shí)，要求施工人員從前端或者尾端依次進(jìn)行接續(xù)，注意剝、潔、切、熔、盤(pán)、封6個(gè)步驟的操作控制，確保光纜接續(xù)質(zhì)量過(guò)關(guān)。

4.3.3 攝像頭安裝

施工人員需要率先摘除攝像機(jī)及鏡頭保護(hù)蓋，審核鏡頭與攝像機(jī)旋口尺寸后，根據(jù)控制線輕輕旋入對(duì)應(yīng)的位置，確保徹底旋緊后，再調(diào)整攝像機(jī)鏡頭的光圈與焦距。過(guò)程中，施工人員需要關(guān)閉攝像機(jī)電子快門(mén)與逆光補(bǔ)償功能，借助現(xiàn)有攝像機(jī)鏡頭對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)督，確定具體點(diǎn)位的清晰度后，再根據(jù)需求調(diào)整光圈與對(duì)焦環(huán)，以此來(lái)保證監(jiān)視器圖像質(zhì)量。如果現(xiàn)場(chǎng)光照度變化較明顯，施工人員最好將自動(dòng)光圈鏡頭的電子快門(mén)關(guān)閉，手動(dòng)光圈鏡頭的電子快門(mén)打開(kāi)，將現(xiàn)場(chǎng)的基本照度控制在合格線以上，盡可能使現(xiàn)場(chǎng)圖像的清晰度滿足現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境管控要求。另外，在攝像頭光圈調(diào)控結(jié)束后，施工人員還需要將防護(hù)罩裝配在攝像機(jī)支架上，避免外界氣候等因素對(duì)攝像機(jī)設(shè)備造成損傷[5]。

4.4 太陽(yáng)能光伏供電設(shè)備

在太陽(yáng)能光伏供電設(shè)備的安裝過(guò)程中，施工人員要嚴(yán)格按照基座工程安裝→支架工程安裝→光伏組件工程安裝→電氣系統(tǒng)工程安裝→數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程安裝→數(shù)據(jù)采集裝置安裝的流程進(jìn)行施工。此外，嚴(yán)格按照該項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50205的要求開(kāi)展焊接工作，保證所有光伏組件上都有帶電警告標(biāo)識(shí)，依據(jù)《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50303的要求開(kāi)展驗(yàn)收工作，合理安裝通風(fēng)百葉箱、防輻射罩，采用屏蔽線，保證太陽(yáng)能光伏供電設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

5 系統(tǒng)調(diào)試與施工質(zhì)量檢測(cè)

系統(tǒng)調(diào)試工作涵蓋了單相設(shè)備通電測(cè)試、單相設(shè)備功能測(cè)試、分系統(tǒng)功能測(cè)試、系統(tǒng)功能測(cè)試、系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試5個(gè)環(huán)節(jié)。檢測(cè)內(nèi)容主要是審核各設(shè)備與電纜配電的可靠性與安全性、查看所有防護(hù)裝置的裝配質(zhì)量、查驗(yàn)所有線纜與端子裝配的合理性、檢查故障警示與報(bào)警電子回路是否正常、查驗(yàn)系統(tǒng)是否能夠正常工作，并能夠?qū)①Y料存儲(chǔ)至車(chē)輛信息庫(kù)內(nèi)。

根據(jù)系統(tǒng)調(diào)試資料可知，該系統(tǒng)滿足運(yùn)行穩(wěn)定與圖像清晰的要求，能夠?yàn)榻煌ㄐ畔⒉杉c管理工作的展開(kāi)提供保障。但是在工程設(shè)備與材料的選擇上，仍存在信息盲區(qū)。

因此，為控制系統(tǒng)質(zhì)量，管理人員需要做好市場(chǎng)設(shè)備的調(diào)查工作，堅(jiān)持擇優(yōu)采購(gòu)的原則，對(duì)設(shè)備技術(shù)含量高且工藝復(fù)雜的廠商，應(yīng)進(jìn)行流程性的監(jiān)督。監(jiān)督應(yīng)由業(yè)主代表與監(jiān)理工程師共同執(zhí)行，這樣可以使系統(tǒng)構(gòu)建質(zhì)量與水準(zhǔn)更透明。

6 結(jié)論

特種車(chē)輛特征識(shí)別技術(shù)的有效落實(shí)，既能夠根據(jù)地域交通與功能環(huán)境，提供高效的車(chē)輛數(shù)據(jù)信息采集渠道，提供實(shí)時(shí)化的數(shù)據(jù)審核平臺(tái)，同時(shí)憑借施工質(zhì)量管控舉措，也能夠顯著降低系統(tǒng)施工與調(diào)試損耗，使車(chē)輛特征識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與成本更可控。因此，在論述特種車(chē)輛特征識(shí)別技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用期間，必須明確系統(tǒng)構(gòu)建面臨的難題，并提供科學(xué)可靠的監(jiān)管系統(tǒng)與舉措，以便為智慧城市建設(shè)工作的展開(kāi)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉金江.車(chē)輛特征識(shí)別技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用[J].中國(guó)交通信息化，2019（3）：139-141.

[2]陳建良.人工智能在車(chē)輛特征識(shí)別中的應(yīng)用研究[J].華東科技（綜合），2019（1）：26.

[3]郭海濤.基于圖像識(shí)別技術(shù)的區(qū)域交通擁堵?tīng)顟B(tài)判別研究[J].信息記錄材料，2019，20（1）：74-76.

[4]陳毅.基于多特征融合的前方車(chē)輛在線識(shí)別[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2018.

[5]羅瑞奇，鐘忺，鐘珞，一種改進(jìn)Haar-like特征的車(chē)輛識(shí)別算法[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：理學(xué)版，2018，64（3）：244-248.