基于信息融合的公交主動安全預警系統(tǒng)設計與實現(xiàn)探究

上海市交通運輸行業(yè)協(xié)會新能源和節(jié)能減排分會

（上海市普陀區(qū)曹楊路750號二樓，上海 200063）

營運安全和服務質(zhì)量是公交企業(yè)日常運營過程中必須保證的。公交駕駛員由于疲勞駕駛、行車中打電話、超速行車等不良駕駛行為是導致行車安全事故的主因。而公交企業(yè)安全監(jiān)管手段還比較薄弱，無法做到對不良駕駛行為及時有效預警。

隨著視覺技術的快速發(fā)展，基于視覺識別的駕駛行為監(jiān)測技術現(xiàn)已被廣泛應用到道路運輸營運車輛上，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”、視覺識別等技術，在智能公交現(xiàn)有信息化體系架構上，引入并應用主動安全預警系統(tǒng)，加強公交車輛在途安全運營管理，及時發(fā)覺駕駛員不良駕駛行為并主動預警，防止由于駕駛員不良駕駛行為而引發(fā)行車安全事故。

1 系統(tǒng)總體框架

公交主動安全預警系統(tǒng)是一款基于視頻識別、規(guī)范駕駛操作、提供實時和匯總駕駛行為評價的綜合性大數(shù)據(jù)分析應用系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過實時采集公交車載終端信息，上傳監(jiān)控中心，并基于可視化技術進行展現(xiàn)、大數(shù)據(jù)分析等，為企業(yè)管理者提供考評性質(zhì)的駕駛行為分析與評價，也可為駕駛員提供督導性質(zhì)的實時評價和預警。

如圖1所示，通過在現(xiàn)有智能公交車載終端一體機的基礎上，擴展駕駛員狀態(tài)監(jiān)測（DSM）設備、車輛異常行駛（ADAS）設備，實時采集BD / GPS信號、車輛行駛狀態(tài)、駕駛員駕駛狀態(tài)等信息，并將車輛所在位置的經(jīng)緯度、時間、車輛運行方向、速度、駕駛員狀態(tài)異常報警、車輛異常行駛預警等信息通過4G無線通信網(wǎng)絡周期性、不定時的推送到監(jiān)控中心平臺。對于監(jiān)測到的異常報警，在向平臺推送的同時，主動推送提醒給駕駛員或車輛管理人員，進行駕駛干預。

2 車載智能終端系統(tǒng)融合設計

車載智能終端作為公交信息化的核心設備，目前各地大部分公交都已經(jīng)安裝了車載視頻一體化終端，因此，本項目主要通過對現(xiàn)有的車載視頻一體化終端進行功能擴展，實現(xiàn)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測及車輛異常行駛監(jiān)測應用，實現(xiàn)主動安全預警設備與現(xiàn)有車載終端系統(tǒng)有效融合。

2.1 智能公交終端總體框架

車載智能終端作為智能公交信息化的核心設備，通過安裝在公交車上的車載智能終端進行數(shù)據(jù)采集、處理，實現(xiàn)公交報站、定位監(jiān)控、視頻監(jiān)控、圖像識別、運營調(diào)度等功能，并通過4G全網(wǎng)通模塊通信，實現(xiàn)與監(jiān)控中心的信息互動。智能公交終端總體框架如圖2所示。

2.2 駕駛員狀態(tài)監(jiān)測終端系統(tǒng)

在公交車上司機位置附近（擋風玻璃上）安裝DSM識別傳感器，實現(xiàn)對司機駕駛行為的識別，并通過RS232 / RS385 / 以太網(wǎng)口接入公交一體機車載智能終端，公交一體機車載智能終端收到識別信息后，將識別事件及事件發(fā)生前后的錄像視頻信息上傳監(jiān)控中心。

駕駛員狀態(tài)監(jiān)測設備主要通過攝像頭采集的視頻圖像信息，通過光照歸一化算法、大小歸一化算法進行預處理后，建立訓練、分析樣本，通過多層神經(jīng)網(wǎng)絡深度學習視頻分析技術，對臉部、身體各部位的視頻特征進行分析，檢測出司機打電話、司機抽煙、司機打哈欠、司機分神提醒、司機疲勞駕駛、司機左顧右盼、司機聊天、司機離崗、攝像頭被遮等不良駕駛行為（圖3）。

圖1 系統(tǒng)總體框架

圖2 智能公交終端總體框架

2.3 車輛異常行駛終端系統(tǒng)

在公交車的擋風玻璃前方，安裝車輛異常行駛監(jiān)控攝像頭，在第一時間收集車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)，進行靜動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤等技術上的處理，讓駕駛員在最快的時間察覺可能發(fā)生的危險，以引起注意和防范。

圖3 不良駕駛行為檢測

車輛異常行駛設備通過安裝在車身前方的路況攝像頭采集公交車的各種數(shù)據(jù)，實時分析車輛前方圖像和障礙物信息，識別不同大小、不同顏色的車道線和前方紅燈信號，進而判斷車輛是否頻繁變道，是否行駛在非機動車道，是否急加速、急減速、急轉向，是否碰撞，是否偏離車道行駛，是否車距過近等，并進行安全預警提醒（圖4）。

3 公交安全預警系統(tǒng)融合設計

公交安全預警系統(tǒng)主要基于“互聯(lián)網(wǎng)+”、云平臺、大數(shù)據(jù)分析等技術的應用，在現(xiàn)有智能公交監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上，通過擴展主動安全預警應用，實現(xiàn)公交安全運營預警管理。

3.1 駕駛員人臉識別

公交DSM攝像機實時對駕駛員面部抓拍，車載終端通過獲取駕駛員人臉照片并與事先設置好的設備端或企業(yè)平臺的駕駛員人臉庫信息進行比對，實現(xiàn)對駕駛員身份的識別確認（圖5），并綁定駕駛員的身份信息，若比對為非法駕駛員，上傳駕駛員準駕身份不符的報警信息到平臺，同時保存報警點至少包含駕駛員區(qū)域的照片，防止發(fā)生黑司機、冒名頂替、非授權、超時駕駛車輛等危及乘客和社會交通安全的情況。

3.2 主動安全報警提醒

系統(tǒng)實時采集視覺識別的主動安全預警信息，包括：疲勞駕駛報警、分神駕駛報警、抽煙報警、接打電話報警、前向碰撞報警、車距過近報警、車道偏離報警提醒等，通過彈窗提醒監(jiān)控人員注意，打開報警，可以查看該報警信息的詳情以及報警時抓拍的圖片信息和視頻信息，用以核對駕駛異常報警（圖6）。系統(tǒng)能夠結合各車輛的報警情況，進行當日報警排名，生成當日報警車輛排序，方便掌握各車輛的運營違規(guī)情況。

3.3 主動安全報警定級

基于視覺識別的主動安全預警，每個車報警/預警量達到幾十上百條，監(jiān)控中心無法不分主次兼顧處置大量的報警，因此需要對安全報警進行定級處置。當公交主動報警/預警上報后，系統(tǒng)根據(jù)報警類型、速度、報警頻次、天氣等多因子風險識別，并計算出風險等級，將一些嚴重的、緊急的報警提交監(jiān)控中心及時處置，確保有限的資源能夠優(yōu)先、有重點的處理高等級安全報警，及時進行監(jiān)控和干預，降低車輛安全運營風險，提升人工處置水平。

3.4 主動安全報警處置

在傳統(tǒng)企業(yè)運營監(jiān)控的基礎上，引入專業(yè)化報警處置中心，提供更專業(yè)、工具更全面、7×24小時不間斷報警處置服務。借助信息化手段，提供對車輛運營安全多維度（TTS語音提醒、自動電話提醒、短信提醒、手動電話提醒、微信公眾號推送等）安全事件處置（圖7），及時干預或預防事故發(fā)生。

圖4 車輛異常行駛檢測

圖5 駕駛員身份識別

圖6 主動安全預警信息詳情

3.5 主動安全報警統(tǒng)計

基于公交運營的安全數(shù)據(jù)，對公交安全駕駛進行量化考核，采用圖表等方式，按照報警類型對當日報警情況進行統(tǒng)計分析，為公交企業(yè)的安全績效考評、安全獎勵提供支持（圖8）。

4 安全信息提醒系統(tǒng)設計

圖7 主動安全報警處置

圖8 主動安全報警統(tǒng)計

安全信息提醒系統(tǒng)主要是結合當前移動互聯(lián)網(wǎng)技術以及駕駛員自我管理需要而設計，旨在通過信息推送，及時提醒駕駛員注意安全駕駛，制止不良駕駛行為，防止事故的發(fā)生。根據(jù)駕駛員的實際情況，可以提供多種途徑的安全信息服務，包括但不限于：TTS語音、短信、微信公眾號等，并可以根據(jù)安全預警等級，提供電話提醒服務支持。

4.1 TTS語音提醒

TTS語音安全提醒借助于智能公交車載終端現(xiàn)有的TTS語音播報功能，當平臺接收到安全預警之后，自動生成TTS語音提醒消息，下發(fā)給智能車載終端，由智能車載終端進行TTS語音播報（圖9），實現(xiàn)對駕駛員直接及時的駕駛安全風險管理和提醒。

圖9 TTS語音推送

圖10 短信提醒

圖11 微信推送

4.2 短信提醒

短息提醒主要借助于手機短信的通用型而設計的，可以確保所有駕駛員的提醒可達性。當平臺接收到安全預警之后，自動生成短信消息，發(fā)送給駕駛員或者車輛所有者，及時進行干預（圖10）。

4.3 微信提醒

借助于微信的廣泛使用，可以通過微信公眾號及時將違規(guī)信息推送給駕駛員或者車輛管理人員，及時干預不安全駕駛行為（圖11）。

4.4 電話外呼提醒

當駕駛員發(fā)生嚴重違規(guī)行為且不及時改正時，直接啟動人工干預，進行電話外呼，包括對安全負責人電話提醒、對駕駛員電話提醒、對車輛主管部門電話提醒等，多種渠道觸及駕駛員，對車輛違規(guī)行為進行強有力的提醒管控。

5 結語

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”及視覺技術的快速發(fā)展，加強主動式安全監(jiān)管及安全駕駛輔助預警已成為目前公交運營生產(chǎn)安全的管理趨勢，因此，加快主動安全技術應用與現(xiàn)有智能公交信息化體系的無縫融合成為必然，不僅能保證現(xiàn)有公交信息化投資，節(jié)省經(jīng)濟投入，更重要的是能為現(xiàn)有的公交安全監(jiān)管體系帶來質(zhì)的突破。本文從智能公交車載終端系統(tǒng)、安全預警系統(tǒng)等方面進行了融合設計，為主動安全技術在公交企業(yè)的應用推廣提供了有效的技術指導，同時基于“互聯(lián)網(wǎng)+”技術應用的推進，利用信息推送技術，完善了對駕駛員安全運營的信息提醒及處置手段，促進了駕駛員進行自我安全駕駛管理，從而形成更為完善的政府、行業(yè)、運輸企業(yè)、駕駛員共同參與的公交安全體系，對提升公交運營安全有著積極的作用。